JP2003221402A - Method for manufacturing rubber filled with silica - Google Patents

Method for manufacturing rubber filled with silica

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JP2003221402A
JP2003221402A JP2002321110A JP2002321110A JP2003221402A JP 2003221402 A JP2003221402 A JP 2003221402A JP 2002321110 A JP2002321110 A JP 2002321110A JP 2002321110 A JP2002321110 A JP 2002321110A JP 2003221402 A JP2003221402 A JP 2003221402A
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JP
Japan
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silica
rubber
weight
silane coupling
coupling agent
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JP2002321110A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Yatabe
修 谷田部
Kazutaka Watanabe
一孝 渡辺
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for manufacturing a rubber filled with silica that has high reinforcing properties, high abrasion resistance, and low fuel consumption, and is well dispersed in the rubber in blending with the rubber at a high concentration. <P>SOLUTION: A rubber latex, the silica and a cationic polymer are blended together in the presence of a silane coupling agent, wherein the rubber and the silica are coagulated in the latex. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ充填ゴムの
製造方法に関する。詳しくは、高補強性、高耐摩耗性お
よび低燃費性等の性能を有する、シリカを含有するスチ
レンブタジエン系ゴム(以下、SBRと略す)等の製造
に用いることができるシリカ充填ゴムの製造方法を提供
するものである。 【0002】 【従来の技術】シリカは、従来から、各種ゴムの補強用
充填剤として広く使用されている。一般的には、バンバ
リーミキサー、オープンロール、ニーダー等の混練装置
を用いて、乾燥したシリカをゴム中へ配合する方法(以
下、乾式混練という)が広く行なわれている。しかしな
がら、シリカは、ゴムの補強剤として広く使用されてい
るカーボンブラックに比べ、その表面がシラノール基に
覆われ、強い自己凝集性を持っているために、ゴム中へ
良好に分散させることは困難であった。 【0003】このため、シリカは、ゴムの補強剤として
使用する場合、カーボンブラックの補完的な目的で用い
られることが多かった。 【0004】近年、省資源や環境問題から、乗用車向け
タイヤにおいて、低燃費性と高グリップ性を両立させる
ために、シリカを主とする補強剤を使用したゴムが要求
されるようになった。しかしながら、シリカは、上記の
ような分散性の悪さから、ゴム中に高分散させることが
できず、改良が望まれていた。 【0005】これら問題を解決するために、シリカとゴ
ムの親和性を上げるための様々な改良が行なわれてい
る。例えば、ジエン系のゴムとシリカよりなる系にシラ
ンカップリング剤を配合し、そのカップリング効果によ
りゴムとシリカとの親和性を高め、分散性を改良する方
法が開示されている(特許文献1参照)。しかし、上記
方法では、十分な効果を発揮させるためには、高価なシ
ランカップリング剤を多量に使用する必要があった。 【0006】また、あらかじめシリカの表面を改質した
ものを用い、ゴム中での分散性を改良する方法も開示さ
れている。例えば、天然ゴムまたはジエン系のゴムに、
あらかじめ有機珪素化合物によって表面処理されたシリ
カとシランカップリング剤を乾式混練して、シリカの分
散性を改良する方法が開示されている(特許文献2参
照)。しかし、上記方法を使用した場合でも、シリカの
分散が十分でなく、そのため、カップリング効果も十分
に発揮されず、補強性、耐摩耗性において改良の余地が
あった。 【0007】一方、シリカと有機珪素化合物からなる混
合液をゴムラテックスと混合し、酸を用いてゴムとシリ
カを共凝固させることにより、シリカを含有する微粒子
ゴムの製造方法が開示されている(特許文献3)。しか
し、上記方法で得られたシリカ充填ゴムにおいても、シ
リカの分散性が十分でなく、摩耗性や低燃費性において
改良の余地が残されていた。 【0008】 【特許文献1】特開平3−252431号公報 【特許文献2】特開平8−245838号公報 【特許文献3】特開2000−103802号公報 【0009】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、シリカがゴム中に良好に分散し、かつ、高補強性、
高耐摩耗性および低燃費性等の性能を有する、シリカ充
填ゴムを簡便に製造することが可能なシリカ充填ゴムの
製造方法を提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を行ってきた。その結果、ゴ
ムラテックス中のゴムとシリカを共沈殿させてゴムとシ
リカの凝固物を得る操作、即ち、ゴムとシリカを共凝固
させる操作に、カチオン性高分子を使用するシリカ充填
ゴムの製造方法において、シランカップリング剤を存在
させても、該シランカップリング剤が共凝固になんら悪
影響を与えず、ゴムとシリカの共沈殿が進行し、ゴム中
にシリカが良好に分散したシリカ充填ゴムを簡便に製造
できることを見出した。更に、得られるシリカ充填ゴム
は、該シランカップリング剤が有効に作用することによ
り、高補強性、高耐摩耗性および低燃費性等の性能を有
するシリカ充填ゴムであることを見出し、本発明を完成
するに至った。 【0011】即ち、本発明は、シランカップリング剤の
存在下に、ゴムラテックス、シリカおよびカチオン性高
分子を混合して、ゴムラテックス中のゴムとシリカを共
凝固させることを特徴とするシリカ充填ゴムの製造方法
である。 【0012】 【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 【0013】本発明で用いられるゴムラテックスは、乳
化剤と水とを含有する溶媒中にゴムが分散しているもの
であれば、特に制限なく、天然ゴムラテックスまたは乳
化重合により得られるゴムラテックス等を、目的とする
用途に応じて適宜選択すればよい。ゴムの特性やシリカ
との親和性を勘案すると、共役ジエン系のゴムが好まし
く、共役ジエン−芳香族ビニル共重合体ゴムがより好ま
しい。また、極性基を含有している共役ジエン−芳香族
ビニル共重合体も使用することができる。具体的には、
タイヤ用途に用いる場合においては、タイヤの性能を勘
案すると、SBR系のゴムラテックスを使用することが
好ましい。 【0014】また、ゴムラテックス中にプロセスオイル
を混合した、油展系のゴムラテックスも使用することが
できる。 【0015】上記ゴムラテックス中のゴムの含量は、特
に制限なく、後述するシリカおよびカチオン性高分子と
の混合形態や共凝固条件等に応じて、適宜調節すればよ
い。通常は、ゴムの含量が10〜30重量%の範囲のも
のが好適である。 【0016】本発明において用いられるシリカは、公知
の方法により得られる乾式シリカ、湿式シリカおよびゾ
ル−ゲル法シリカを用いることができる。乾式シリカ
は、一般に、四塩化珪素を酸水素炎中で燃焼させて得ら
れる。また、湿式シリカは、珪酸ソーダを酸で中和する
ことによって得られる沈殿法シリカ(鉱酸の一部もしく
は代わりに硫酸アルミニウムを用いて中和反応させた金
属塩を多く含有した沈殿法シリカも含む)やゲル法シリ
カが代表的である。さらに、ゾル−ゲル法シリカは、テ
トラメトキシシランやテトラエトキシシラン等の珪素の
アルコキシドを酸性あるいはアルカリ性の含水有機溶媒
中で加水分解することによって得られるものである。 【0017】本発明においては、上記シリカのうち、生
産性に優れる湿式法シリカ、中でも沈殿法シリカを用い
ることが好ましい。 【0018】本発明において、シリカの物性は何ら制限
されないが、必要とするゴムの物性を勘案して適宜選択
すれば良い。 【0019】例えば、上記湿式シリカの物性としては、
ゴム用の充填剤として用いることを勘案すると、比表面
積が50〜500m/g、吸油量が100〜300c
/100gであるものが好適である。 【0020】尚、本発明において、比表面積および吸油
量は、後記の実施例に示す方法により測定した値であ
る。 【0021】本発明において、ゴムラテックス中のゴム
に対するシリカの配合量は、特に制限されるものではな
く、目的とする用途に応じて適宜選択すればよく、従来
の方法では達成できなかった高充填率の配合も可能であ
る。 【0022】例えば、タイヤ用途等に使用する場合は、
シリカの配合量は、ゴムラテックス中のゴム100重量
部に対して、20〜300重量部が好ましい。特にタイ
ヤ用途に使用する場合は、シリカの配合量は、ゴムラテ
ックス中のゴム100重量部に対して、20〜100重
量部が、好適であり、より好ましくは、30〜80重量
部である。 【0023】本発明で用いられるカチオン性高分子は、
水に溶解させた際に活性イオンが陽イオンとなる化合物
が何等制限なく使用される。例えば、高分子主鎖もしく
は側鎖に1〜4級アンモニウム塩基を有する高分子が代
表的である。また、上記活性イオンが塩を構成するアニ
オンとしては、塩素イオン、臭素イオンが一般的であ
る。 【0024】上記カチオン性高分子としては、例えば、
1〜3級のアンモニウム塩および4級のアンモニウム塩
を親水基として有する高分子が好適に使用され、3級お
よび4級のアンモニウム塩を親水基として有する高分子
が、ゴム中でのシリカの分散性が良好となるため好まし
い。さらに、上記した効果を阻害しない範囲で、アクリ
ルアミド、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリ
ル酸、メタクリル酸など他のモノマーと共重合したもの
でも良い。 【0025】本発明において好適なカチオン性高分子を
具体的に例示すると、ポリエチレンイミン、ポリビニル
アミン、ポリビニルピリジン、ポリアミンスルホン、ポ
リアリルアミン、ポリジアリルメチルアミン、ポリアミ
ドアミン、ポリアミノアルキルアクリレート、ポリアミ
ノアルキルメタアクリレート、ポリアミノアルキルアク
リルアミド、ポリエポキシアミン、ポリアミドポリアミ
ン、ポリエステルポリアミン、ジシアンジアミド・ホル
マリン縮合物、ポリアルキレンポリアミン・ジシアンジ
アミド縮合物等の高分子及びこれらのアンモニウム塩、
更に、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、
ポリビニルピリジニウムクロライド、ポリメタクリル酸
エステルメチルクロライド等の4級アンモニウム塩等を
挙げることができる。 【0026】これらのうち、ポリビニルアミン、ポリア
リルアミン、ポリジアリルメチルアミン、ポリエポキシ
アミン及びこれらのアンモニウム塩、ポリジアリルジメ
チルアンモニウム塩、ポリビニルピリジニウム塩が好ま
しい。 【0027】上記カチオン性高分子の重量平均分子量
は、3,000〜1,000,000であることが好ま
しい。カチオン性高分子の重量平均分子量が、上記範囲
にあることにより、ゴム中でのシリカの分散性がよく、
得られるシリカ充填ゴムの耐磨耗性、低燃費性等の性能
を向上できるため好ましい。ゴム中におけるシリカの分
散性を高め、より高性能なシリカ充填ゴムを得るために
は、カチオン性高分子の重量平均分子量は、より好まし
くは5,000〜800,000であり、更に好ましく
は10,000〜500,000である。 【0028】上記カチオン性高分子の配合量としては、
シリカに対して100重量部に対して0.1〜20重量
部が好ましく、更に好ましくは、0.1〜10重量部が
好ましい。 【0029】本発明においては、カチオン性高分子を使
用してゴムラテックスとシリカを共凝固させるため、ゴ
ム中にシリカが取り込まれやすくなり、従来のものより
も、ゴム中にシリカが良好に分散したシリカ充填ゴムを
得ることができる。また、必要により、カチオン性高分
子と硫酸などの酸、塩化ナトリウムなどの金属塩などを
併用してゴムを凝固させてもよい。 【0030】本発明において、重要な要件は、シランカ
ップリン剤の存在下で上記共凝固を行うことにある。即
ち、共凝固する前または共凝固と同時にシランカップリ
ング剤が添加されることが重要である。シランカップリ
ング剤の存在下で共凝固させることにより、シランカッ
プリング剤が確実に系に作用し、その結果、得られるシ
リカ充填ゴムは、シリカの分散が極めて良好で、高性能
なゴムを得ることができる。しかも、シランカップリン
グ剤は、ゴムラテックス、シリカ、およびカチオン性高
分子の3成分を混合することによる共凝固には悪影響を
与えないことが確認された。 【0031】本発明に用いるシランカップリング剤は、
通常のゴムに使用されるものであれば、特に制限される
ものではない。上記シランカップリング剤の具体的な化
合物を例示すれば、ビニルトリクロロシラン、ビニルト
リメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリス(βメトキシエトキシ)シラン、β−(3,4エ
ポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシ
プロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクロキシプ
ロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノ
エチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−
β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、ビス(3−トリメチルシリルプロピ
ル)テトラサルファイド、α−メルカプトプロピルトリ
エトキシシラン、α−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−フェニル−α−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル
−N、N−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィ
ド、2−ベンゾチアゾール−3−トリメトキシシリルプ
ロピルテトラスルフィド等が挙げられる。 【0032】本発明において、シランカップリング剤の
添加量は、シリカ100重量部に対して0.1〜10重
量部が好ましい。 【0033】本発明において、共凝固させる方法は、特
に制限されるものではない。その態様を例示すると、 (1)ゴムラテックスとシリカの混合物に、カチオン性
高分子を混合することにより共凝固させる方法。また
は、カチオン性高分子に、ゴムラテックスとシリカの混
合物を混合することにより共凝固させる方法。 (2)シリカとカチオン性高分子の混合物に、ゴムラテ
ックスを混合することにより共凝固させる方法。また
は、ゴムラテックスに、シリカとカチオン性高分子の混
合物を混合することにより共凝固させる方法。 (3)溶液中において、ゴムラテックスと、シリカと、
カチオン性高分子を同時に混合することにより共凝固さ
せる方法。 等の方法が挙げられる。 【0034】本発明において、上記の方法により共凝固
を行なう場合、混合方法は、特に制限されるのもでな
く、プロペラ、ディスパー、ホモジナイザー等の一般的
な分散装置を用いて混合する方法を用いることができ
る。 【0035】本発明において、共凝固の際に使用するシ
リカの平均粒子径は、特に制限されるものではなく、目
的や用途を勘案して適宜決定すればよく、一般的には、
0.1〜50μmの範囲が好適に採用される。平均粒子
径を上記の範囲にすることにより、シリカの自己凝集性
による分散不良を防ぐことができ、ゴム中での分散が良
好となるため、十分な補強性が得られる。 【0036】その中でも、タイヤ用途等に用いられる場
合は、シリカの平均粒子径を0.1〜30μmに調整す
ることが好ましい。 【0037】本発明において、シリカの粒子径を調整す
る方法は、共凝固前であればどこで行なってもよく、ま
た、その調整は、特に制限なく公知の方法が使用でき
る。例えば、ジェットミル、ボールミル、ナラミル、ミ
クロミル等を使用して、目的とする粒子径が得られるよ
うに適宜調整する乾式粉砕法、また、ディスパー、ホモ
ジナイザー、高圧ホモジナイザー、コロイドミル等を使
用して、目的とする粒子径が得られるように適宜調整す
る湿式粉砕法により得ることができる。また、湿式粉砕
法によりシリカの粒子径を調整する場合は、水、有機溶
媒またはゴムラテックス中、もしくはこれらの混合溶液
中にて調整することができる。 【0038】本発明で用いるシリカの性状は、特に制限
なく、粉状あるいは塊状のもの、スラリー状あるいは湿
ケーク状のものが使用できる。 【0039】その中でも、湿式シリカにおいて、乾燥工
程を経ていないスラリー状あるいは湿ケーク状のものを
用いるのが好ましい。即ち、乾燥工程を経ないことによ
り、乾燥時の乾燥収縮による自己凝集のデメリットを避
けることができる。 【0040】本発明において、上記の方法により共凝固
を行なう場合、シリカ、カチオン性高分子およびシリカ
とカチオン性高分子の混合物は、そのまま使用してもよ
いし、水または適当な有機溶媒を加えて使用することが
できる。操作性を勘案すると、シリカを含む系は、懸濁
溶液として使用し、カチオン性高分子は、希釈溶液を使
用することが好ましい。 【0041】本発明において、上記の方法により共凝固
を行なう場合、シランカップリング剤は、共凝固させる
際に存在すればよく、共凝固させる前に各成分または混
合物に添加することもできるし、共凝固させる際に同時
に添加してもよい。また、シランカップリング剤は、そ
のまま使用することもできるし、水または適当な溶媒に
希釈して使用することもできる。 【0042】本発明において、上記の方法により共凝固
を行なう場合、あらかじめシリカとシランカップリング
剤を接触させておくことが好ましい。あらかじめシリカ
とシランカップリング剤を接触させることで、シランカ
ップリング剤の添加量を低減することができ、高性能な
ゴムを得ることができる。更に、必ず共凝固前にシラン
カップリング剤を添加することにもなり、操作性も改善
されるため好ましい。 【0043】上記のシリカとシランカップリング剤を接
触させる方法は、何ら制限されることなく、公知の乾式
処理法、湿式処理法を用いることができる。その中で
も、操作性を勘案すると、シリカを水または有機溶媒に
分散させ懸濁溶液とし、攪拌しながらシランカップリン
グ剤を添加する湿式処理法が好ましい。 【0044】また、シリカとカチオン性高分子の混合物
にシランカップリング剤を添加して使用する場合は、あ
らかじめシリカとカチオン性高分子を接触させた後、シ
ランカップリング剤を接触させる方法、あらかじめシリ
カとシランカップリング剤を接触させた後、カチオン性
高分子を接触させる方法、シリカにカチオン性高分子、
シランカップリング剤を同時に接触させる方法を用いる
ことができる。その中でも、シランカップリング剤、カ
チオン性高分子の両方の添加量を低減させ、かつ、操作
性がよく、高性能のゴムを得るためには、あらかじめシ
リカとシランカップリング剤を接触させた後、カチオン
性高分子を接触させる方法を用いた方法が好ましい。 【0045】本発明において、共凝固の際のpHは制限
されず、必要に応じて酸やアルカリを用いて調整するこ
とができる。また、共凝固の際の温度は特に制限されな
いが、30℃〜80℃が好適である。 【0046】本発明において、共凝固により得られたシ
リカ充填ゴムは、水洗、脱水、乾燥の各々の工程を必要
に応じて適宜採用することができる。 【0047】本発明の製造方法により得られたシリカ充
填ゴムは、そのまま使用してもよいし、あるいはマスタ
ーバッチとして、シリカが所定の濃度となるように未充
填ゴムと共に混練してもよい。また、混練する場合に、
あらたにシランカップリング剤を追配してもよい。 【0048】本発明の製造方法により得られたシリカ充
填ゴムは、本発明の目的が損なわれない範囲で、その使
用目的に応じて通常使用される各種添加剤、例えば、軟
化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止
剤、亜鉛華、ステアリン酸、また、カーボンブラック、
炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、クレー、ガラス繊
維等のシリカ以外の充填剤を適宜配合させることができ
る。 【0049】 【実施例】以下に、本発明を具体的に説明するための実
施例および比較例を示すが、本発明は、これら実施例に
なんら限定されるものではない。また、下記の実施例お
よび比較例において各種物性は、以下の方法で実施し
た。 (1)比表面積 JIS K6220により、BET一点法により求め
た。 (2)吸油量 JIS K6220により求めた。 (3)平均粒子径 光散乱回折式の粒度分布測定装置(コールタール社製、
コールターLS−230)を用いて体積基準中位径を測
定し、この値を平均粒子径として採用した。なお、測定
に際しては、分散媒(水)の屈折率として1.332、
シリカの屈折率として1.458を測定時の定数として
使用した。 (4)シリカ充填ゴム中のシリカ含有率 熱分析装置TG/DTA(セイコー電子工業製TG/D
TA320)を用いて、乾燥試料の空気中での熱分解後
の残分率(%)及び150℃までの重量減少率(%)を
測定、下記式を用いて算出した。実施例では、ゴム10
0重量部に対する量に換算して記載した。測定条件は、
空気中で昇温速度20℃/min、到達温度600℃、
600℃での保持時間20分で行った。 シリカ含有率(%)= 燃焼残分率/(100−150
℃までの重量減少率) (4)300%モジュラス JIS K6301の引張応力試験法により測定した。 (5)引張強度 JIS K6301の引張応力試験法により測定した。 (6)伸び JIS K6301の引張応力試験法により測定した。 (7)摩耗減量 アクロン式摩耗試験機を用い、予備擦り1000回後の
重量と本擦り1000回後の重量の減量から求めた。 (8)内部損失(60℃におけるtanδ) レオメトリックス社製動的粘弾性測定装置ARESを用
い、歪み1%、周波数15Hzの条件で60℃における
tanδを測定した。このtanδ(60℃)の値が小
さいと低発熱性(低燃費性)に優れることを示す。な
お、本発明で用いたシリカは、以下の方法により合成し
た。 (シリカ合成方法)温度調節機付きの10Lステンレス
製反応容器に珪酸ナトリウム水溶液(SiO濃度:1
0g/L、モル比:SiO/NaO=3.41)2
624mlを投入し、90℃に昇温した。次いで、22
%硫酸746mlと珪酸ナトリウム水溶液(SiO
度:90g/L、モル比:SiO/NaO=3.4
1)4458mlを同時に105分かけて投入した。1
0分間熟成後、22%硫酸172mlを15分かけて投
入した。上記反応は反応液温度を90℃に保持し、反応
液を常時攪拌しながら行い、最終的に反応液のpHが
3.2のシリカスラリーを得た。これをろ過、水洗し、
シリカ湿ケークとした。 【0050】得られたシリカの比表面積は、203m
/gであり、吸油量は200ml/100gであった。 【0051】実施例1 上記方法で合成したシリカ湿ケークを用い、シリカ濃度
が15%になるように純水を混合し、ホモジナイザーを
用いて10分間攪拌、粉砕し、平均粒子径が16μmの
シリカの水性懸濁液を得た。 【0052】得られたシリカの水性懸濁液400gに1
0%の濃度に調整したγメルカプトプロピルトリメトキ
シシランの水溶液5.2gを加え、温度50℃で5時間
攪拌し、シランカップリング剤で処理されたシリカの水
性懸濁液を得た。次いで、得られたシランカップリング
剤で処理されたシリカの水性懸濁液に3%の濃度に調整
した重量平均分子量が2万のポリジアリルメチルアミン
塩酸塩の水溶液56gを加え、10分間攪拌し、シラン
カップリング剤及びカチオン性高分子で処理されたシリ
カの水性懸濁液を得た。 【0053】次に、上記シランカップリング剤及びカチ
オン性高分子で処理されたシリカの水性懸濁液400g
に純水800g加え、SBRゴムラテックス(固形分:
22%)480gを攪拌しながら混合し、共凝固させ
た。この共凝固物をろ過、水洗、乾燥して、シリカ充填
ゴム(A)148gを得た。シリカ含有率は、SBRゴ
ム100重量部に対して49.3重量部であった。 【0054】得られたシリカ充填ゴム(A)に表1に示
す配合量になるように、シランカップリング剤(KBE
−846、信越化学工業社製)、パラフィンワックス、
ステアリン酸、亜鉛華、老化防止剤(ノクラック6C、
大内新興化学工業社製)、加硫促進剤(ノクセラーC
Z、大内新興化学工業社製)および硫黄を加えて、バン
バリーミキサー(東洋精機製 ラボプラストミル型式1
00C ミキサータイプB−250)を用いて混練後、
160℃で15分プレス加硫して試験片を作製、各物性
を測定した。結果を表2に示す。 【0055】実施例2 実施例1において、10%の濃度に調整したγメルカプ
トプロピルトリメトキシシランの水溶液の添加量を1
5.6gとした以外は、実施例1と同様の操作を行い、
シリカ充填ゴム(B)152gを得た。シリカの含有率
は、SBRゴム100重量部に対して49.8重量部で
あった。得られたシリカ充填ゴム(B)は、実施例1と
同様に各種添加剤を配合し、混練、加硫して試験片を作
製、各物性を測定した。結果を表2に示す。 【0056】実施例3 実施例1において、γメルカプトプロピルトリメトキシ
シランの代わりに、ビニルトリエトキシシランを用いた
以外は、実施例1と同様の操作を行い、シリカ充填ゴム
(C)149gを得た。シリカの含有率は、SBRゴム
100重量部に対して50.2重量部であった。得られ
たシリカ充填ゴム(C)は、実施例1と同様に各種添加
剤を配合し、混練、加硫して試験片を作製し、各物性を
測定した。結果を表2に示す。 【0057】実施例4 実施例1において、γメルカプトプロピルトリメトキシ
シランの代わりにγグルシドキシプロピルトリメトキシ
シランを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、
シリカ充填ゴム(D)151gを得た。シリカの含有率
は、SBRゴム100重量部に対して48.5重量部で
あった。得られたシリカ充填ゴム(D)は、実施例1と
同様に各種添加剤を配合し、混練、加硫して試験片を作
製し、各物性を測定した。結果を表2に示す。 【0058】実施例5 実施例1において、10%の濃度に調整したγメルカプ
トプロピルトリメトキシシランの水溶液5.2gと3%
の濃度に調整した重量平均分子量が2万のポリジアリル
メチルアミン塩酸塩の水溶液56gを同時にシリカの水
性懸濁液に加え、室温で10時間攪拌した以外は、 実
施例1と同様の操作を行い、シリカ充填ゴム(E)14
4gを得た。シリカの含有率は、SBRゴム100重量
部に対して48.6重量部であった。得られたシリカ充
填ゴム(E)は、実施例1と同様に各種添加剤を配合
し、混練、加硫して試験片を作製し、各物性を測定し
た。結果を表2に示す。 【0059】実施例6 実施例1で用いた湿ケークを用い、シリカ濃度が15%
になるように純水を混合し、ホモジナイザーを用いて1
0分間攪拌、粉砕し、平均粒子径が16μmのシリカの
水性懸濁液を得た。得られたシリカの水性懸濁液400
gに10%の濃度に調整したγメルカプトプロピルトリ
メトキシシランの水溶液5.2gを加え、温度50℃で
5時間攪拌し、シランカップリング剤で処理されたシリ
カの水性懸濁液を得た。得られたシランカップリング剤
で処理したシリカの水性懸濁液と、純粋800gとSB
Rゴムラテックス(固形分:22%)480gを攪拌し
ながら混合した。次いで、上記混合溶液に3%の濃度に
調整した重量平均分子量が2万のポリジアリルメチルア
ミン塩酸塩の水溶液56gを攪拌しながら加え、共凝固
させた。この共凝固物をろ過、水洗、乾燥して、シリカ
充填ゴム(F)153gを得た。シリカの含有率は、S
BRゴム100重量部に対して48.2重量部であっ
た。得られたシリカ充填ゴム(F)は、実施例1と同様
に各種添加剤を配合し、混練、加硫して試験片を作製
し、各物性を測定した。結果を表2に示す。 【0060】実施例7 実施例1において、10%の濃度に調整したγメルカプ
トプロピルトリメトキシシランの水溶液の添加量を52
g、SBRゴムラテックス(固形分:22%)の添加量
を430gとした以外は、実施例1と同様の操作を行
い、シリカ充填ゴム(G)138gを得た。シリカの含
有率は、SBRゴム100重量部に対して49.2重量
部であった。得られたシリカ充填ゴム(G)に、表1に
示す配合量になるように、パラフィンワックス、ステア
リン酸、亜鉛華、老化防止剤(ノクラック6C、大内新
興化学工業社製)、加硫促進剤(ノクセラーCZ、大内
新興化学工業社製)および硫黄を加えて、バンバリーミ
キサー(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C
ミキサータイプB−250)を用いて混練後、160℃
で15分プレス加硫して試験片を作製、各物性を測定し
た。結果を表2に示す。 【0061】比較例1 実施例1で用いたシリカの水性懸濁液400gに、純水
800gとSBRゴムラテックス(固形分:22%)4
80gを混合・攪拌した。この混合液に3%の濃度に調
整した硫酸水溶液を攪拌しながら添加し、共凝固を試み
たが、ゴムとシリカが分離し、均一なシリカ充填ゴムが
得られなかった。 【0062】比較例2 実施例1で用いた湿ケークを用い、シリカ濃度が15%
になるように純水を混合し、ホモジナイザーを用いて1
0分間攪拌、粉砕し、平均粒子径が16μmのシリカの
水性懸濁液を得た。得られたシリカの水性懸濁液400
gに、10%の濃度に調整したγメルカプトプロピルト
リメトキシシランの水溶液5.2gを加え、温度50℃
で5時間攪拌した。得られたシランカップリング剤で表
面処理したシリカの水性懸濁液400gに、純水800
gとSBRゴムラテックス(固形分:22%)480g
を混合・攪拌した。この混合液に3%の濃度に調整した
硫酸水溶液を攪拌しながら添加し、共凝固を試みたが、
ゴムとシリカが分離し、均一なシリカ充填ゴムが得られ
なかった。 【0063】比較例3 実施例1で用いたSBRラテックスに硫酸を加え、凝固
させ、純粋にSBRゴムのみを取り出した。このSBR
ゴム100重量部と、実施例1で用いたシリカ湿ケーク
を乾燥した粉状シリカ50重量部、シランカップリング
剤(KBE−846、信越化学工業社製)、パラフィン
ワックス、ステアリン酸、亜鉛華、老化防止剤(ノクラ
ック6C、大内新興化学工業社製)、加硫促進剤(ノク
セラーCZ、大内新興化学工業社製)および硫黄を加え
て、バンバリーミキサー(東洋精機製 ラボプラストミ
ル型式100C ミキサータイプB−250)を用いて
混練後、160℃で15分プレス加硫して試験片を作
製、各物性を測定した。結果を表2に示す 比較例4 実施例1において、ポリジアリルメチルアミン塩酸塩の
代わりに、セチルトリメチルアンモニウムブロマイドを
用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、シリカ充
填ゴム(H)146gを得た。シリカの含有率は、SB
Rゴム100重量部に対して48.2重量部であった。
得られたシリカ充填ゴム(H)は、実施例1と同様に各
種添加剤を配合し、混練、加硫して試験片を作製し、各
物性を測定した。結果を表2に示す。 【0064】 【表1】 【0065】 【表2】【0066】 【発明の効果】以上の説明より理解させるように、本発
明の製造方法は、高濃度のシリカがゴム中に良好に分散
したシリカ充填ゴムの製造方法であり、本発明により得
られるシリカ充填ゴムは、高補強性、高耐摩耗性および
低燃費性を有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silica-filled rubber.
It relates to a manufacturing method. For more information, please refer to
Silica-containing steel with high performance and low fuel consumption
Manufacture of lenbutadiene rubber (hereinafter abbreviated as SBR)
To provide a method for producing silica-filled rubber that can be used for
Is what you do. [0002] 2. Description of the Related Art Silica has been used for reinforcing various rubbers.
Widely used as filler. Generally, Bamba
Kneading equipment such as lee mixer, open roll, kneader
Method of compounding dry silica into rubber using
(Hereinafter referred to as dry kneading). But
However, silica is widely used as a reinforcing agent for rubber.
Surface has silanol groups compared to carbon black.
Covered and has strong self-cohesive properties, into rubber
It was difficult to disperse well. For this reason, silica is used as a reinforcing agent for rubber.
When used, it is used for the complementary purpose of carbon black.
Was often done. In recent years, due to resource conservation and environmental problems,
For tires, achieve both low fuel consumption and high grip
Rubber using silica-based reinforcing agents is required
It was started. However, silica is
Due to such poor dispersibility, it can be highly dispersed in rubber
It was not possible, and improvement was desired. [0005] In order to solve these problems, silica and silica are used.
Various improvements have been made to increase the affinity of the system.
You. For example, a system consisting of diene rubber and silica
A coupling agent, and the coupling effect
For improving the affinity between rubber and silica to improve dispersibility
A method has been disclosed (see Patent Document 1). But above
In order to be effective, the method
It was necessary to use a large amount of the run coupling agent. In addition, the surface of silica has been modified in advance.
Also disclosed is a method for improving dispersibility in rubber using
Have been. For example, natural rubber or diene rubber
Silicon that has been previously surface-treated with an organosilicon compound
Dry kneading of mosquito and silane coupling agent
A method for improving dispersibility has been disclosed (see Patent Document 2).
See). However, even when using the above method, silica
Insufficient dispersion and therefore sufficient coupling effect
And there is room for improvement in reinforcement and wear resistance.
there were. On the other hand, a mixture comprising silica and an organic silicon compound
The mixed solution is mixed with rubber latex, and the rubber and silicone are mixed with acid.
Fine particles containing silica by co-coagulating mosquito
A method for producing rubber is disclosed (Patent Document 3). Only
However, the silica-filled rubber obtained by the above method also
Lica dispersibility is not sufficient, and wear and fuel economy
There was room for improvement. [0008] [Patent Document 1] JP-A-3-252431 [Patent Document 2] JP-A-8-245838 [Patent Document 3] JP-A-2000-103802 [0009] SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is as follows.
Is that silica is well dispersed in rubber, and has high reinforcing properties,
Silica-filled with high abrasion resistance and low fuel consumption
Silica-filled rubber that can be easily manufactured
It is to provide a manufacturing method. [0010] Means for Solving the Problems The present inventors have set forth the above object.
We have been conducting diligent research to solve the problem. As a result,
Coprecipitate the rubber and silica in the latex
Operation to obtain coagulated Lica, that is, co-coagulation of rubber and silica
Silica filling using cationic polymer for operation
Silane coupling agent present in rubber manufacturing process
Even if the silane coupling agent is
No effect, co-precipitation of rubber and silica proceeds,
Easily manufactures silica-filled rubber in which silica is well dispersed
I found what I can do. Further, the obtained silica-filled rubber
Is due to the effective action of the silane coupling agent.
Performance, such as high reinforcement, high wear resistance, and low fuel consumption.
Completed the present invention.
I came to. That is, the present invention provides a silane coupling agent
In the presence of rubber latex, silica and cationic high
By mixing molecules, the rubber and silica in the rubber latex are
Method for producing silica-filled rubber characterized by coagulation
It is. [0012] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The rubber latex used in the present invention is a milk latex.
In which rubber is dispersed in a solvent containing an agent and water
If there is no particular limitation, natural rubber latex or milk
Rubber latex obtained by chemical polymerization
What is necessary is just to select suitably according to a use. Rubber properties and silica
Conjugated diene rubber is preferred
Conjugated diene-aromatic vinyl copolymer rubber is more preferred.
New Also, conjugated diene-aromatic containing polar groups
Vinyl copolymers can also be used. In particular,
When using tires, consider the performance of the tires.
In case of using SBR rubber latex,
preferable. Further, process oil is contained in rubber latex.
Mixed with oil-extended rubber latex
it can. The content of rubber in the rubber latex described above is
Without limitation, with silica and a cationic polymer described below
It may be adjusted appropriately according to the mixing form of the
No. Usually, the rubber content is in the range of 10 to 30% by weight.
Is preferred. The silica used in the present invention is a known silica.
Dry silica, wet silica and zo
Rugel silica can be used. Fumed silica
Is generally obtained by burning silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame.
It is. Wet silica neutralizes sodium silicate with acid
Precipitated silica (part of mineral acid or
Is gold that has been neutralized using aluminum sulfate instead
(Including precipitated silica containing a large amount of metal salts) and gel
Mosquito is typical. Furthermore, sol-gel method silica is
Silicon such as tramethoxysilane and tetraethoxysilane
Alkoxide is converted to acidic or alkaline aqueous organic solvent
It is obtained by hydrolysis in water. In the present invention, the silica
Uses wet-process silica with excellent productivity, especially precipitated silica
Preferably. In the present invention, the physical properties of silica are not limited at all.
Not selected, but appropriately selected in consideration of required rubber properties
Just do it. For example, physical properties of the above-mentioned wet silica include:
Considering the use as a filler for rubber, the specific surface
Product is 50-500m2/ G, oil absorption 100-300c
m3/ 100 g is preferred. In the present invention, the specific surface area and the oil absorption
The amount is a value measured by the method described in the Examples below.
You. In the present invention, rubber in rubber latex
The amount of silica to be added is not particularly limited.
Can be selected appropriately according to the intended use.
It is possible to mix at a high filling rate that could not be achieved by the method of
You. For example, when used for tire applications, etc.
Silica compounding amount is 100 weight of rubber in rubber latex
20 to 300 parts by weight per part by weight is preferred. Especially Thailand
When used in rubber applications, the amount of silica
20 to 100 weight per 100 parts by weight of rubber
Parts by weight are preferred, more preferably 30 to 80 parts by weight
Department. The cationic polymer used in the present invention is
Compounds whose active ions become cations when dissolved in water
Is used without any restrictions. For example, a polymer backbone or
Is a polymer having a quaternary ammonium base in the side chain.
It is tabular. In addition, the above active ion forms an anion that forms a salt.
Generally, chlorine ion and bromine ion are used.
You. Examples of the cationic polymer include:
Primary to tertiary ammonium salts and quaternary ammonium salts
Polymer having a hydrophilic group as a tertiary or
Having tertiary and quaternary ammonium salts as hydrophilic groups
However, it is preferable because silica has good dispersibility in rubber.
No. Furthermore, as long as the above effects are not impaired,
Luamide, acrylic acid, acrylate, methacrylic
Copolymerized with other monomers such as luic acid and methacrylic acid
But it's fine. The cationic polymer suitable for the present invention is
Specifically, polyethylene imine, polyvinyl
Amine, polyvinyl pyridine, polyamine sulfone, polyamine
Realylamine, polydiallylmethylamine, polyamido
Doamine, polyaminoalkyl acrylate, polyamido
Methacrylate, polyaminoalkyl acrylate
Lilamide, polyepoxyamine, polyamidepolyamide
, Polyester polyamine, dicyandiamide phor
Marine condensate, polyalkylene polyamine dicyandi
Polymers such as amide condensates and their ammonium salts,
Further, polydiallyl dimethyl ammonium chloride,
Polyvinyl pyridinium chloride, polymethacrylic acid
Quaternary ammonium salts such as ester methyl chloride
Can be mentioned. Of these, polyvinylamine, polya
Lilamine, polydiallylmethylamine, polyepoxy
Amines and their ammonium salts, polydiallyldimethyl
Tilammonium salts and polyvinylpyridinium salts are preferred.
New Weight average molecular weight of the above cationic polymer
Is preferably between 3,000 and 1,000,000
New The weight average molecular weight of the cationic polymer is in the above range
The good dispersibility of silica in the rubber,
Performance of the resulting silica-filled rubber, such as abrasion resistance and fuel economy
It is preferable because it can improve. Silica content in rubber
To improve the dispersibility and obtain higher performance silica-filled rubber
The weight average molecular weight of the cationic polymer is more preferable
5,000 to 800,000, more preferably
Is 10,000 to 500,000. The compounding amount of the cationic polymer is as follows:
0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of silica
Parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight.
preferable. In the present invention, a cationic polymer is used.
To coagulate rubber latex and silica
Silica is easily incorporated into the
Also, silica-filled rubber in which silica is well dispersed in rubber
Obtainable. In addition, if necessary, cationic
And acid such as sulfuric acid and metal salts such as sodium chloride
The rubber may be coagulated together. In the present invention, an important requirement is that silane
It is to carry out the above coagulation in the presence of a purifying agent. Immediately
Silane coupling before or simultaneously with co-coagulation
It is important that a blowing agent is added. Silane coupling
Co-coagulation in the presence of
The coupling agent reliably acts on the system and the resulting seal
Rica-filled rubber has very good silica dispersion and high performance
Rubber can be obtained. Moreover, silane coupling
Agents include rubber latex, silica, and cationic high
Adverse effects on co-coagulation by mixing three molecular components
It was confirmed not to give. The silane coupling agent used in the present invention is
Limited if it is used for ordinary rubber
Not something. Specificization of the above silane coupling agent
Examples of compounds include vinyltrichlorosilane and vinyltoluene.
Limethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyl
Tris (β-methoxyethoxy) silane, β- (3,4
Poxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ
-Glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-gly
Sidoxypropyltriethoxysilane, γ-methacrylo
Xypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxy
Propylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxyp
Ropirtriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ
-Aminopropyltriethoxysilane, N-β (amino
Ethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-
β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyl dimethoxy
Sisilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ
-Aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-
γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-chlorop
Ropirtrimethoxysilane, γ-mercaptopropyl
Limethoxysilane, bis (3-trimethylsilyl propyl
G) tetrasulfide, α-mercaptopropyl tri
Ethoxysilane, α-aminopropyltriethoxysila
, N-phenyl-α-aminopropyltrimethoxy
Run, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyl
Trimethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl
-N, N-dimethylthiocarbamoyl-tetrasulfy
De, 2-benzothiazole-3-trimethoxysilyl lp
Ripyl tetrasulfide and the like can be mentioned. In the present invention, the silane coupling agent
The amount of addition is 0.1 to 10 weights per 100 parts by weight of silica.
Parts by weight are preferred. In the present invention, the method of co-coagulation is
It is not limited to. To illustrate the mode, (1) Cationic mixture of rubber latex and silica
A method of co-coagulating by mixing polymers. Also
Is a mixture of cationic latex and rubber latex and silica.
A method of co-coagulation by mixing compounds. (2) A rubber latte is added to the mixture of silica and cationic polymer.
A method of co-coagulation by mixing Also
Is a mixture of silica and cationic polymer in rubber latex.
A method of co-coagulation by mixing compounds. (3) In the solution, a rubber latex, silica,
Co-coagulation by simultaneous mixing of cationic polymer
How to let. And the like. In the present invention, co-coagulation is carried out by the above method.
When carrying out, the mixing method is not particularly limited.
General, such as propeller, disperser, homogenizer, etc.
Mixing method using a simple dispersing device.
You. In the present invention, a screen used for co-coagulation is used.
The average particle size of Rica is not particularly limited,
It may be determined appropriately taking into account the purpose and application, and in general,
The range of 0.1 to 50 μm is suitably adopted. Average particle
By setting the diameter within the above range, the self-aggregating property of silica
Can prevent poor dispersion due to
Therefore, sufficient reinforcement can be obtained. Among them, when used for tire applications, etc.
In this case, adjust the average particle diameter of silica to 0.1 to 30 μm.
Preferably. In the present invention, the particle size of silica is adjusted.
The method can be performed anywhere before co-coagulation.
The adjustment can be performed by a known method without any particular limitation.
You. For example, jet mill, ball mill, nara mill,
The desired particle size can be obtained using
Dry pulverization method appropriately adjusted
Use a homogenizer, high-pressure homogenizer, colloid mill, etc.
And adjust appropriately to obtain the desired particle size.
Can be obtained by a wet grinding method. Also, wet grinding
When the silica particle size is adjusted by the
Medium or rubber latex, or a mixed solution of these
Can be adjusted inside. The properties of the silica used in the present invention are not particularly limited.
Not powdery or bulky, slurryy or wet
Cake-like ones can be used. Among them, in the case of wet silica, drying
Slurry or wet cake
Preferably, it is used. That is, by not passing through the drying step
Avoids the disadvantage of self-aggregation due to drying shrinkage during drying.
Can be opened. In the present invention, co-coagulation is carried out by the above method.
When performing, silica, cationic polymer and silica
And cationic polymer mixture may be used as is.
Water or a suitable organic solvent.
it can. Considering the operability, the system containing silica is suspended
Use as a solution, and use a diluted solution for the cationic polymer.
It is preferred to use In the present invention, co-coagulation is carried out by the above method.
, The silane coupling agent is co-coagulated
Each component or mixture before co-coagulation.
The compound can be added to the
May be added. The silane coupling agent is
Can be used as is, or in water or a suitable solvent
It can be used after dilution. In the present invention, co-coagulation is carried out by the above method.
Beforehand, silica and silane coupling
It is preferred that the agent is kept in contact. Pre-silica
Silane coupling agent
It is possible to reduce the amount of
Rubber can be obtained. In addition, silane must be
Improved operability due to addition of coupling agent
Is preferred. The above silica and the silane coupling agent were
The method of touching is not limited, and is a known dry method.
A treatment method and a wet treatment method can be used. inside that
However, considering the operability, silica is converted to water or an organic solvent.
Disperse into a suspension solution and silane coupling with stirring.
A wet treatment method in which a humectant is added is preferred. Also, a mixture of silica and a cationic polymer
If a silane coupling agent is added to
After contacting the silica with the cationic polymer in advance,
The method of contacting the run coupling agent
After contacting the mosquito with the silane coupling agent, the cationic
Method of contacting polymer, cationic polymer on silica,
Use the method of simultaneously contacting the silane coupling agent
be able to. Among them, silane coupling agents,
Reduce the amount of both thionic polymers added and operate
To obtain high-performance, high-performance rubber,
After contacting Rica with the silane coupling agent, the cation
A method using a method of contacting a conductive polymer is preferable. In the present invention, the pH during co-coagulation is restricted.
It should not be adjusted with acids or alkalis as necessary.
Can be. In addition, the temperature during co-solidification is not particularly limited.
However, 30 ° C to 80 ° C is preferred. In the present invention, a screen obtained by co-coagulation is used.
Rica-filled rubber requires washing, dewatering and drying
Can be adopted as appropriate. The silica packing obtained by the production method of the present invention
The filling rubber may be used as it is or
-As a batch, unfilled silica to a specified concentration
It may be kneaded with the filling rubber. Also, when kneading,
A silane coupling agent may be additionally provided. The silica filler obtained by the production method of the present invention
The filling rubber is used as long as the object of the present invention is not impaired.
Various additives usually used according to the purpose of use, for example, soft
Agent, vulcanizing agent, vulcanization accelerator, anti-aging agent, scorch prevention
Agent, zinc white, stearic acid, carbon black,
Magnesium carbonate, calcium carbonate, clay, glass fiber
Fillers other than silica such as fibers can be appropriately compounded.
You. [0049] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Examples and Comparative Examples are shown, but the present invention is not limited to these Examples.
It is not limited at all. In addition, the following example
Various physical properties in Comparative Examples and Comparative Examples were implemented by the following methods.
Was. (1) Specific surface area According to JIS K6220, BET one point method
Was. (2) Oil absorption It was determined according to JIS K6220. (3) Average particle size Light scattering diffraction type particle size distribution analyzer (manufactured by Coal Tar, Inc.
Measure the volume-based median diameter using Coulter LS-230)
And this value was adopted as the average particle size. In addition, measurement
In this case, the refractive index of the dispersion medium (water) was 1.332.
1.458 as the refractive index of silica as a constant at the time of measurement
used. (4) Silica content in silica-filled rubber Thermal analyzer TG / DTA (TG / D manufactured by Seiko Denshi Kogyo)
After thermal decomposition of the dried sample in air using TA320)
Residue rate (%) and weight loss rate (%) up to 150 ° C
The measurement was calculated using the following equation. In the embodiment, the rubber 10
It was described in terms of the amount based on 0 parts by weight. The measurement conditions are
Temperature rise rate 20 ° C / min in air, ultimate temperature 600 ° C,
The test was performed at 600 ° C. for a holding time of 20 minutes. Silica content (%) = Residual combustion rate / (100-150)
Weight loss rate up to ℃) (4) 300% modulus It was measured by the tensile stress test method of JIS K6301. (5) Tensile strength It was measured by the tensile stress test method of JIS K6301. (6) Elongation It was measured by the tensile stress test method of JIS K6301. (7) Wear reduction Using an Akron abrasion tester, after 1000 preliminary rubs
It was determined from the weight and the weight loss after 1000 rubs. (8) Internal loss (tan δ at 60 ° C.) Rheometrics dynamic viscoelasticity measurement device ARES
At 60 ° C. under the conditions of 1% distortion and 15 Hz frequency.
tan δ was measured. The value of this tan δ (60 ° C.) is small.
It shows that it excels in low heat generation (low fuel consumption). What
The silica used in the present invention was synthesized by the following method.
Was. (Silica synthesis method) 10L stainless steel with temperature controller
Sodium silicate aqueous solution (SiO 2)2Concentration: 1
0 g / L, molar ratio: SiO2/ Na2O = 3.41) 2
Then, 624 ml was charged, and the temperature was raised to 90 ° C. Then 22
% 746 ml of sulfuric acid and an aqueous solution of sodium silicate (SiO2Dark
Degree: 90 g / L, molar ratio: SiO2/ Na2O = 3.4
1) 4458 ml was simultaneously charged over 105 minutes. 1
After aging for 0 minutes, 172 ml of 22% sulfuric acid was injected over 15 minutes.
I entered. In the above reaction, the reaction solution temperature was maintained at 90 ° C.
The reaction is performed with constant stirring until the pH of the reaction
A silica slurry of 3.2 was obtained. This is filtered, washed with water,
A silica wet cake was used. The specific surface area of the obtained silica is 203 m2
/ G, and the oil absorption was 200 ml / 100 g. Embodiment 1 Using the silica wet cake synthesized by the above method, the silica concentration
Is mixed with pure water so that the concentration becomes 15%, and the homogenizer is
Stir and pulverize for 10 minutes using an average particle diameter of 16 μm.
An aqueous suspension of silica was obtained. 1 g of 400 g of the obtained aqueous suspension of silica was added.
Γ-mercaptopropyl trimethod adjusted to 0% concentration
5.2 g of an aqueous solution of silane was added, and the temperature was 50 ° C for 5 hours.
Stir the silica water treated with the silane coupling agent
An aqueous suspension was obtained. Then, the obtained silane coupling
Adjusted to 3% concentration in aqueous suspension of silica treated with dispersant
Poly (diallylmethylamine) having a weight average molecular weight of 20,000
Add 56 g of aqueous solution of hydrochloride, stir for 10 minutes,
Silicate treated with coupling agent and cationic polymer
An aqueous suspension of mosquitoes was obtained. Next, the silane coupling agent and the click
400 g of aqueous suspension of silica treated with on-polymer
800 g of pure water was added to the SBR rubber latex (solid content:
480 g were mixed with stirring and co-coagulated.
Was. This coagulated product is filtered, washed with water, dried, and filled with silica.
148 g of rubber (A) was obtained. Silica content, SBR
49.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the system. Table 1 shows the obtained silica-filled rubber (A).
Silane coupling agent (KBE)
-846, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), paraffin wax,
Stearic acid, zinc white, anti-aging agent (Nocrack 6C,
Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.), vulcanization accelerator (Noxeller C
Z, Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and sulfur
Barry mixer (Toyo Seiki Labo Plastomill Model 1
00C, using a mixer type B-250).
Press vulcanization at 160 ° C for 15 minutes to produce test specimens, each physical property
Was measured. Table 2 shows the results. Embodiment 2 In Example 1, γ-mercap adjusted to a concentration of 10%
The addition amount of the aqueous solution of
The same operation as in Example 1 was performed except that the amount was changed to 5.6 g,
152 g of silica-filled rubber (B) was obtained. Silica content
Is 49.8 parts by weight for 100 parts by weight of SBR rubber
there were. The obtained silica-filled rubber (B) was prepared as in Example 1.
Similarly, various additives are blended, kneaded and vulcanized to produce test specimens.
And each physical property was measured. Table 2 shows the results. Embodiment 3 In Example 1, γ-mercaptopropyltrimethoxy
Instead of silane, vinyltriethoxysilane was used
Except for the above, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a silica-filled rubber.
(C) 149 g were obtained. Silica content is SBR rubber
It was 50.2 parts by weight based on 100 parts by weight. Obtained
The silica-filled rubber (C) was added in the same manner as in Example 1.
Ingredients, kneading and vulcanizing to make test specimens,
It was measured. Table 2 shows the results. Embodiment 4 In Example 1, γ-mercaptopropyltrimethoxy
Gamma glucidoxypropyl trimethoxy instead of silane
The same operation as in Example 1 was performed except that silane was used.
151 g of silica-filled rubber (D) was obtained. Silica content
Is 48.5 parts by weight for 100 parts by weight of SBR rubber
there were. The obtained silica-filled rubber (D) was prepared in the same manner as in Example 1.
Similarly, various additives are blended, kneaded and vulcanized to produce test specimens.
And each physical property was measured. Table 2 shows the results. Embodiment 5 In Example 1, γ-mercap adjusted to a concentration of 10%
5.2 g of an aqueous solution of topropyltrimethoxysilane and 3%
With a weight average molecular weight of 20,000 adjusted to the concentration of
56 g of an aqueous solution of methylamine hydrochloride was simultaneously added to silica water.
Except that the mixture was stirred at room temperature for 10 hours.
The same operation as in Example 1 was performed to obtain a silica-filled rubber (E) 14
4 g were obtained. Silica content is 100 weight of SBR rubber
48.6 parts by weight per part. The silica charge obtained
Filling rubber (E) is compounded with various additives as in Example 1.
, Kneading and vulcanizing to produce test specimens,
Was. Table 2 shows the results. Embodiment 6 Using the wet cake used in Example 1, the silica concentration was 15%
And mixed with pure water so as to obtain
Stir and pulverize for 0 minute to obtain silica having an average particle size of 16 μm.
An aqueous suspension was obtained. Aqueous suspension of silica 400 obtained
g of γ-mercaptopropyl triad adjusted to a concentration of 10%
5.2 g of an aqueous solution of methoxysilane was added at a temperature of 50 ° C.
The mixture was stirred for 5 hours and treated with the silane coupling agent.
An aqueous suspension of mosquitoes was obtained. Obtained silane coupling agent
Aqueous suspension of silica treated with 800g pure SB
Stir 480 g of R rubber latex (solid content: 22%)
While mixing. Then, to the above mixed solution to a concentration of 3%
Adjusted weight average molecular weight of 20,000
56 g of an aqueous solution of mine hydrochloride was added with stirring and co-coagulated.
I let it. The coagulated product is filtered, washed with water, dried,
153 g of filled rubber (F) was obtained. The silica content is S
48.2 parts by weight for 100 parts by weight of BR rubber
Was. The obtained silica-filled rubber (F) was the same as in Example 1.
, Kneading and vulcanizing to prepare test specimens
Then, each physical property was measured. Table 2 shows the results. Embodiment 7 In Example 1, γ-mercap adjusted to a concentration of 10%
The addition amount of the aqueous solution of
g, amount of SBR rubber latex (solid content: 22%)
The same operation as in Example 1 was performed except that
Thus, 138 g of a silica-filled rubber (G) was obtained. Including silica
The prevalence is 49.2 weight per 100 weight parts of SBR rubber.
Department. Table 1 shows the obtained silica-filled rubber (G).
Paraffin wax, steer, and so on
Phosphoric acid, zinc white, anti-aging agent (Nocrack 6C, Shin Ouchi
Kogaku Chemical Co., Ltd.), vulcanization accelerator (Noxeller CZ, Ouchi
Shinko Chemical Industry Co., Ltd.) and sulfur
Kisa (Toyo Seiki Labo Plastomill Model 100C
After kneading using a mixer type B-250),
To produce test specimens by press vulcanization for 15 minutes
Was. Table 2 shows the results. Comparative Example 1 400 g of the aqueous silica suspension used in Example 1 was added to pure water.
800 g and SBR rubber latex (solid content: 22%) 4
80 g were mixed and stirred. Adjust the mixture to a concentration of 3%.
Attempt co-coagulation by adding the adjusted sulfuric acid aqueous solution with stirring
However, rubber and silica are separated and uniform silica-filled rubber is obtained.
Could not be obtained. Comparative Example 2 Using the wet cake used in Example 1, the silica concentration was 15%
And mixed with pure water so as to obtain
Stir and pulverize for 0 minute to obtain silica having an average particle size of 16 μm.
An aqueous suspension was obtained. Aqueous suspension of silica 400 obtained
g, γ-mercaptopropyl to a concentration of 10%
5.2 g of an aqueous solution of rimethoxysilane was added, and the temperature was 50 ° C.
For 5 hours. Table with the obtained silane coupling agent
800 g of pure water was added to 400 g of the aqueous suspension of surface-treated silica.
g and SBR rubber latex (solid content: 22%) 480 g
Was mixed and stirred. The mixture was adjusted to a concentration of 3%.
A sulfuric acid aqueous solution was added with stirring to try co-coagulation,
The rubber and silica are separated, and a uniform silica-filled rubber is obtained.
Did not. Comparative Example 3 Sulfuric acid is added to the SBR latex used in Example 1 to coagulate
Then, only the SBR rubber was taken out purely. This SBR
100 parts by weight of rubber and silica wet cake used in Example 1
Dried silica 50 parts by weight, silane coupling
Agent (KBE-846, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), paraffin
Wax, stearic acid, zinc white, anti-aging agent (Nokura
6C, Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.), vulcanization accelerator (Noku
Cellar CZ, Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and sulfur
, Bunbury mixer (Labo Plastomi manufactured by Toyo Seiki)
Model 100C mixer type B-250)
After kneading, press vulcanization was performed at 160 ° C for 15 minutes to produce test specimens.
And each physical property was measured. The results are shown in Table 2. Comparative Example 4 In Example 1, the polydiallylmethylamine hydrochloride
Instead, use cetyltrimethylammonium bromide
The same operation as in Example 1 was performed except that the silica
146 g of filling rubber (H) were obtained. Silica content is SB
It was 48.2 parts by weight based on 100 parts by weight of R rubber.
The obtained silica-filled rubber (H) was prepared in the same manner as in Example 1.
Seed additives are compounded, kneaded and vulcanized to produce test specimens, and
Physical properties were measured. Table 2 shows the results. [0064] [Table 1] [0065] [Table 2][0066] As will be understood from the above description, the present invention
Ming's manufacturing method has a high concentration of silica dispersed well in rubber.
Is a method for producing silica-filled rubber, which is obtained by the present invention.
Silica-filled rubber has high reinforcement, high abrasion resistance and
Has low fuel consumption.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】シランカップリング剤の存在下に、ゴムラ
テックス、シリカおよびカチオン性高分子を混合して、
ゴムラテックス中のゴムとシリカを共凝固させることを
特徴とするシリカ充填ゴムの製造方法。
Claims: 1. A rubber latex, silica and a cationic polymer are mixed in the presence of a silane coupling agent,
A process for producing silica-filled rubber, comprising co-coagulating rubber and silica in a rubber latex.
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