JP2005289992A - 不飽和ゴムおよびこれらの混合物用の有機硫黄−窒素化合物が基になった新規な加硫剤 - Google Patents

不飽和ゴムおよびこれらの混合物用の有機硫黄−窒素化合物が基になった新規な加硫剤 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は新規な有機硫黄−窒素化合物、これらの製造、そして不飽和ゴムおよびこれらの混合物用の加硫剤としての使用に関する。
【解決手段】 本発明は、式
N(−S−R−S−NR−S−R−S−NR
[式中、
、R、RおよびRは、同一もしくは異なり、水素、メチル、エチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、フェニルまたはベンジルであり、
は、メチル、エチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、フェニルまたはベンジルであり、
nは、1から50の整数であるが、但しR、R、RまたはRが水素でない時にはn=0であることを条件とし、
は、フェニレン、メチレン、エチレン、ブチレンまたはヘキシレンであり、そして
xは、2から6の整数である]
で表される有機硫黄−窒素化合物を提供する。
【選択図】 なし

Description

本発明は新規な有機硫黄−窒素化合物、これらの製造、そして不飽和ゴムおよびこれらの混合物用の加硫剤(vulcanizing agents)としての使用に関する。
不飽和ゴム、例えば天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)およびスチレン−ブタジエンゴム(SBR)などで最も一般的に用いられている加硫剤は継続して硫黄である。軟質ゴムの製造では硫黄が未加硫ゴム100重量部を基準にして約0.25から5.0重量部用いられる。硫黄の有効な使用量は選択される加硫促進剤の量に依存し、それは最終的に望まれる加硫ゴムの特性によって決まる。
非常に頻繁に用いられる加硫系は通常の加硫系および準効率的(semi−efficient)加硫系である。通常の加硫系は硫黄の含有量が高くて加硫促進剤の含有量が低い一方、準効率的加硫系は硫黄と加硫促進剤の比率が中程度である。典型的な比率は本分野の技術者に公知である。例として、それらは非特許文献1に記述されている。通常の加硫系を用いると良好な耐動荷重性を示す加硫ゴムがもたらされるが、それらは老化および加硫戻りを非常に起こし易い。準効率的加硫系を用いた時に通常もたらされる加硫ゴムが示す耐動荷重性はより低いが、それは老化および加硫戻りに対してはいくらか高い抵抗を示す。
加硫戻りは網状組織橋渡し再配列プロセス(network−bridging−rearrangement process)であり、これは酸素の存在無しに加熱された時に起こり(嫌気性老化)、それによって、加硫ゴムの使用特性(serivce properties)が悪化し、従って、それは望ましいことではない。加硫戻りは、ある場合には、非常に厚くてかさ高い構成要素、例えばトラックのタイヤおよびフェンダーなどに加硫を受けさせている時に不可避的に起こる。これの物理的説明は簡単である、即ち加硫用鋳型を熱することで導入した熱流束によってゴム混合物の内部に加硫を正確にほど良く受けさせようとする時にその熱せられた加硫用鋳型に直接隣接して位置するゴム混合物部分がその段階によって当然過加硫される。次に、そのゴム構成要素を使用している時に熱蓄積が起こり、それが長引くとヒステリシス不足(hysteresis deficiencies)[タイヤのたわみエネルギー(flexing energy)を参照]が原因で強力な動荷重が生じ、その結果として加硫ゴムの加硫戻りが起こる。その加硫戻りの度合は加硫ゴムの分解、従って崩壊をもたらすほどでさえあり得る。
近年、特殊な加硫戻り安定剤(reversion stabilizers)がいくつか開示され、それらは、熱に安定で実際的に加硫戻りを起こさない網状組織ブリッジ(network bridges)を組み込む(特許文献1を参照)か或は加硫戻りを起こした後の網状組織の中の分解を起こした通常の部位がより安定な他の部位に置き換わるようにする(非特許文献2を参照)ことを通して、加硫戻りを最小限にする。
市販されている特殊な加硫戻り安定剤の例は、ヘキサメチレン1,6−ジチオ硫酸二ナトリウム塩二水化物および1,3−ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンである。
そのような市販されている特殊な加硫戻り安定剤の一般的欠点は、それらの価格が比較的高い点にあるが、それは、ある程度ではあるが、入手可能な出発材料の量が限られた量のみであることと、また、そのような製品の製造が困難で複雑なことの結果であり、従って、それらがコスト削減の圧力を絶えず受けているゴム加工産業、特にタイヤ産業で幅広く使用されることの妨げになっている。前記ヘキサメチレン1,6−ジチオ硫酸二ナトリウム塩二水化物の1つの特殊な欠点は、それの供給形態が不便な点にある。それは塩の特徴を有することから、それを混合で良好に取り込ませるには非常に微細に粉砕する必要があるが、その結果として、健康および作業時の安全が理由で粉じんを抑制する目的でその粉末を油で被覆しておく必要がある。
1,3−ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの1つの特殊な欠点は、それが加硫ゴムの中で活性を示し得るのは不飽和ゴムを硫黄で架橋させた時に既に加硫戻りが起こり始めた時点のみであり、従って、その時点で共役オレフィンが生じ、それら自身がシトラコン酸誘導体と一緒に後架橋(post−crosslinking)反応(ディールスアルダー反応による)を起こすことで新しい網状組織を形成するが、異なる種類の網状組織である点にある。
特許文献1に示されている加硫剤の欠点は、それらの分子量が架橋時に実際に活性を示す種のそれに比べて高い点にある。
高分子量のアルキレン−硫黄化合物またはアリーレン−硫黄−窒素化合物は長年に渡って知られている。例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)は熱可塑性プラスチックとして用いられている製品である。それをゴム用加硫剤として用いることは全く開示されていない。実施例9に示すように、いくつかの実験で、PPSが黒色の天然ゴム混合物に架橋をもたらすことはないことは分かっている。また、高分子量のアルキレン−硫黄化合物も記述されている。硫黄鎖の長さに応じて不飽和ゴムの架橋をもたらす可能性がある。しかしながら、網状組織部位1個当たりにアルキレン−硫黄単位を2個以上組み込むに要する架橋剤の比率は高いと思われ、従って、満足される網状組織部位収率はもたらされないであろう。
不飽和ゴムから加硫ゴムを大規模に生産しようとする時には、一般に、加硫剤として硫黄と促進剤のみが用いられる、即ち加硫戻りを防止または軽減する作用剤は全く用いられない。しかしながら、通常の加硫系および準効率的加硫系を用いて通常通り製造されたゴム加硫物(rubber vulcanisates)が有する特性は満足されるものではない。従って、主として多量に低コストで容易に入手可能な成分が基になっていて調製が技術的に簡潔でありかつ加硫系に入っている押出し加工に敏感な(extrudation−susceptible)結晶性硫黄の一部または全部の代わりになり得かつ加硫戻り、特に過熱後の加硫戻りに対して向上した耐性を示す加硫ゴムをもたらす不飽和ゴム用加硫剤が求められている。
ヨーロッパ特許出願公開第530 590号 W.Hofmann、Kautschuk−Technologie[ゴム技術]、Genter Verlag、Stuttgart、1980、64頁および254−255頁 R.N.DattaおよびW.F.Helt、Rubber World、1997年8月、24頁以降
驚くべきことに、新規で特殊な有機硫黄−窒素化合物を用いて不飽和ゴム混合物に加硫を受けさせると前記目的が達成される。
従って、本発明は、式(I)
N(−S−R−S−NR−S−R−S−NR
[式中、
、R、RおよびRは、同一もしくは異なり、水素、メチル、エチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、フェニルまたはベンジルであり、
は、メチル、エチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、フェニルまたはベンジルであり、
nは、1から50、好適には1から10の整数であるが、但しR、R、RまたはRが水素でない時にはn=0であることを条件とし、
は、フェニレン、メチレン、エチレン、ブチレンまたはヘキサンジイルであり、そして
xは、2から6の整数である]
で表される有機硫黄−窒素化合物を提供するものである。
好適には、R、R、RおよびRはメチル、エチル、t−ブチル、ベンジル、シクロヘキシルであり、
好適には、Rはメチル、エチル、t−ブチル、ベンジル、シクロヘキシルであり、
好適には、Rはフェニレンまたはヘキサンジイルであり、そして
好適には、xは、2から4の整数である。
本発明は、また、前記式で表される有機硫黄−窒素化合物の製造そしてそれらを不飽和ゴム用の加硫剤として用いることも提供する。
適切なアミン成分と適切なビス(ジクロロポリスルファニル)アリーレンもしくは−アルキレン、例えば1,4−ビス(クロロジスルファニル)ベンゼンまたは1,6−ビス(クロロトリスルファニル)ヘキサンなどを室温の不活性な溶媒中で反応させることを通して、前記式で表される本発明の有機硫黄−窒素化合物を得る。沈澱して来た塩を濾別する。その有機相を水で塩がなくなるまで洗浄し、乾燥させた後、溶媒を蒸留で除去する。本新規化合物はさらなる処理無しに釜残生成物の形態で加硫工程で使用可能である。本硫黄−窒素化合物は、また、適切なポリ(ポリチオ)アルカンに減成を受けさせることでも入手可能である(実施例8を参照)。
使用すべき硫黄−塩素化合物は、勿論、これの合成を行ってからさらなる精製を前以て行うことなく直接使用可能である。その場合、それらはまたオリゴマー状の画分も含有する。そのようなオリゴマー状画分の量は出発化合物を基準にして80重量%以下、好適には50重量%以下であり得る。
第二級アミンを用いると必ずしも有機アミン単量体である架橋剤が得られるとは限らない。第一級アミンを用いると、その使用するアミンの過剰量に応じて、また、オリゴマー状の有機構造物も得られる。それらは主にアミン過剰量が非常に低いと生じるはずである。使用可能な第一級アミンの例はメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソブチルアミン、n−ブチルアミン、t−ブチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、フェニルアミンまたはオクチルアミンである。使用可能な第二級アミンの例はジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジ−t−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジベンジルアミン、ジフェニルアミン、ジオクチルアミン、メチルフェニルアミン、エチルフェニルアミンまたはジヘキシルアミンである。
例として、ルイス酸を触媒として用いてベンゼンをジクロロジスルファンと反応させることによって1,4−ビス(クロロジスルファニル)ベンゼンを良好な収率で得ることができる。適切な触媒の例はACROSのKSF(商標)モントモリロナイト(BET表面積が20から40m/g)、K10(商標)モントモリロナイト(BET表面積が220から270m/g)またはVulkasil(商標)S/三塩化アルミニウム(Vulkasil SはBayer Material Science AGの沈澱シリカであり、これのBET表面積は175m/gである)である。
前記式で表される本発明の有機硫黄−窒素化合物は、例として、ゴム成形品、例えばホース、ガスケット、エンジン取り付け具およびフェンダーなどの製造、特にタイヤ構成要素、例えばトレッド、ワイヤーキャップ(wire caps)、サイドウォール(sidewall)部分およびビード部分、ショルダーブロック、ベルト被覆剤、キャッププライ(cap plies)およびサイドウォールなどの製造で不飽和ゴム混合物用の加硫剤として使用可能である。
本発明のゴム混合物の調製では、本質的に公知の様式で、不飽和ゴム成分と公知添加剤、例えばカーボンブラック、シリカ、可塑剤、抗酸化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、樹脂、加工助剤などとまた加硫系(本発明の新規な有機硫黄−窒素化合物と適宜また元素状の硫黄で構成)を通常に混合することを通して調製を行う。
本発明の有機硫黄−窒素化合物は、如何なる賦形加硫(excipient vulcanization)も正確に排除することを条件として親混合物(parent mixture)調製中に使用可能であるか、或は好適には、加硫促進剤および望まれるならば硫黄と一緒に完成混合物調製中に使用可能である。
本発明の目的で用いるに適した不飽和ゴムの例は、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)およびスチレン−ブタジエンゴム(SBR)(これらは乳化方法でか或はさもなければ溶液方法で製造されたものであってもよい)、ニトリルゴム(NBR)、部分水添ニトリルゴム(HNBR)およびエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)である。そのようなゴムの混合物を用いることでも等しく良好な結果が得られる。
カーボンブラックの使用には全く制限はない。ゴム加工産業で典型的に用いられるカーボンブラック、例えば活性または準活性(semi−active)カーボンブラックの使用が好適である。
シリカの使用にも同様に全く制限はない。ケイ酸塩溶液に沈澱を起こさせることで作られたか或はハロゲン化ケイ素に炎による加水分解を受けさせることで作られた微粒子状のシリカが好適である。好適なシリカが示す比表面積が20から400m/g(BET表面積)でありそしてそれらが示す一次粒子サイズは10から400nmである。
本発明の硫黄−窒素化合物の使用量は、ゴム100重量部を基準にして、約0.2から10重量部、好適には0.5から6.0重量部である。また硫黄も用いる場合に使用する硫黄は、ゴム加工産業で通常用いられる硫黄であるか或はさもなければ不溶な硫黄であってもよい。硫黄の好適な量はゴム100重量部を基準にして約0.05から2.5重量部、好適には0.1から1.5重量部である。
勿論、また、硫黄の代わりにか或は硫黄との混合物の状態で公知の硫黄供与体を用いることも可能であり、その例はカプロラクタムジスルフィドである。意図した使用に有利な硫黄供与体量は予備実験によって容易に決定可能である。
使用可能な加硫促進剤にも全く制限はなく、それの種類は非常に幅広く多様であり得る。メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、ジベンゾチアジルジスルフィド(MBTS)、MBTが基になったスルフェンアミド、例えばベンゾチアジル−2−シクロヘキシルスルフェンアミド(CBS)、ベンゾチアジル−2−ジシクロヘキシルスルフェンアミド(DCBS)、ベンゾチアジル−2−t−ブチルスルフェンアミド(TBBS)およびベンゾチアジル−2−スルフェンモルホリド(MBS)などの使用が好適である。そのような加硫促進剤の使用量は、用いるゴム100重量部を基準にして0.5から4.0重量部、好適には約1.0から3.5重量部である。しかしながら、また、加硫促進剤の混合物を用いることも可能であり、それらの種類および量に関する理想的な組成は実験で容易に決定可能である。
本発明のゴム混合物に加硫を公知様式で約120から220℃、好適には140から180℃の温度で受けさせる。
[実施例]
式(I)で表される本発明の有機硫黄化合物の調製
1,4−ビス(ジエチルアミノジスルファニル)ベンゼンの合成
不活性にしておいた3つ口フラスコに滴下漏斗、上方末端部にホース継手が付いている還流冷却器、ホース継手付き栓およびテフロン製撹拌子を装備し、これに1,2−ジクロロエタンを150ml入れて、これにアルゴンを向流で流しながら入れる初期仕込み物としてジエチルアミンを25.0ml(190ミリモル)用いる。次に、撹拌を行いながら10.6g(38.6ミリモル)の1,4−ビス(クロロジスルファニル)ベンゼンを50mlの1,2−ジクロロエタンに入れてゆっくり滴下する。この反応混合物を室温で4時間撹拌する。その結果として生じた塩を濾別した後、その有機相を水で3回洗浄しそして硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、1,4−ビス(ジエチルアミノジスルファニル)ベンゼンが黄色油の形態で沈澱する。粗収量は11.9g(89%)である。この粗生成物に関する元素分析を実施した。
計算C:48.23、計算H:6.94、計算N:8.04、計算S:36.79
測定C:44.88、測定H:5.62、測定N:6.33、測定S:34.17
1,4−ビス(t−ブチルアミノジスルファニル)ベンゼンの合成
不活性にしておいた3つ口フラスコに滴下漏斗、上方末端部にホース継手が付いている還流冷却器、ホース継手付き栓およびテフロン製撹拌子を装備し、これに1,2−ジクロロエタンを入れて、これにアルゴンを向流で流しながら入れる初期仕込み物としてt−ブチルアミンを100ml(941ミリモル)用いる。次に、撹拌を行いながら10.6ml(38.6ミリモル)の1,4−ビス(クロロジスルファニル)ベンゼンを50mlの1,2−ジクロロエタンに入れてゆっくり滴下する。この反応混合物を室温で4時間撹拌する。その結果として生じた塩を濾別した後、その有機相を水で3回洗浄しそして硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、1,4−ビス(t−ブチルアミノジスルファニル)ベンゼンが黄色油の形態で沈澱する。粗収量は11.9g(88%)である。この粗生成物に関する元素分析を実施した。
計算C:48.23、計算H:6.94、計算N:8.04、計算S:36.79
測定C:40.74、測定H:4.88、測定N:5.74、測定S:44.10
α−t−ブチルアミノ−ω−ヒドロポリ[1−ジスルファニル−4−(t−ブチルアミノジスルファニル)−フェニレン]の合成
不活性にしておいた3つ口フラスコに滴下漏斗、上方末端部にホース継手が付いている還流冷却器、ホース継手付き栓およびテフロン製撹拌子を装備し、これに1,2−ジクロロエタンを入れて、これにアルゴンを向流で流しながら入れる初期仕込み物として1,4−ビス(クロロジスルファニル)ベンゼンを11.7g(42.4ミリモル)用いる。次に、撹拌を行いながら13.4g(125ミリモル)のt−ブチルアミンを滴下する。この反応混合物を室温で4時間撹拌する。その結果として生じた塩を濾別した後、その有機相を水で3回洗浄しそして硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、α−t−ブチルアミノ−ω−ヒドロポリ[1−ジスルファニル−4−(t−ブチルアミノジスルファニル)−フェニレン]が黄色樹脂の形態で沈澱する。粗収量は12.7g(99%)である。この粗生成物に関する元素分析を実施した。
計算C:43.60、計算H:4.76、計算N:5.08、計算S:46.56
測定C:36.88、測定H:4.46、測定N:5.32、測定S:36.61
1,6−ビス(ジエチルアミノトリスルファニル)ヘキサンの合成
不活性にしておいた3つ口フラスコに滴下漏斗、上方末端部にホース継手が付いている還流冷却器、ホース継手付き栓およびテフロン製撹拌子を装備し、これに1,2−ジクロロエタンを入れて、これにアルゴンを向流で流しながら入れる初期仕込み物としてジエチルアミンを20.0ml(152ミリモル)用いる。次に、撹拌を行いながら10.4g(29.7ミリモル)の1,6−ビス(クロロトリスルファニル)ヘキサンを50mlの1,2−ジクロロエタンに入れてゆっくり滴下する。この反応混合物を室温で4時間撹拌する。その結果として生じた塩を濾別した後、その有機相を水で3回洗浄しそして硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、1,6−ビス(ジエチルアミノトリスルファニル)ヘキサンが黄色油の形態で沈澱する。粗収量は5.32g(82%)である。この粗生成物に関する元素分析を実施した。
計算C:39.96、計算H:7.67、計算N:6.66、計算S:45.72
測定C:39.33、測定H:7.63、測定N:5.75、測定S:45.97
1,6−ビス(t−ブチルアミノトリスルファニル)ヘキサンの合成
不活性にしておいた3つ口フラスコに滴下漏斗、上方末端部にホース継手が付いている還流冷却器、ホース継手付き栓およびテフロン製撹拌子を装備し、これに1,2−ジクロロエタンを入れて、これにアルゴンを向流で流しながら入れる初期仕込み物としてt−ブチルアミンを70.0ml(736ミリモル)用いる。次に、撹拌を行いながら10.2g(29.3ミリモル)の1,6−ビス(クロロトリスルファニル)ヘキサンを50mlの1,2−ジクロロエタンに入れてゆっくり滴下する。この反応混合物を室温で4時間撹拌する。その結果として生じた塩を濾別した後、その有機相を水で3回洗浄しそして硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、1,6−ビス(t−ブチルアミノトリスルファニル)ヘキサンが黄色油の形態で沈澱する。粗収量は11.9g(97%)である。この粗生成物に関する元素分析を実施した。
計算C:39.96、計算H:7.67、計算N:6.66、計算S:45.72
測定C:38.82、測定H:7.46、測定N:5.15、測定S:45.87
α−t−ブチルアミノ−ω−ヒドロポリ[1−トリスルファニル−4−(t−ブチルアミノトリスルファニル)−ヘキサンジイル]の合成
不活性にしておいた3つ口フラスコに滴下漏斗、上方末端部にホース継手が付いている還流冷却器、ホース継手付き栓およびテフロン製撹拌子を装備し、これに1,2−ジクロロエタンを150ml入れて、これにアルゴンを向流で流しながら入れる初期仕込み物として1,6−ビス(クロロトリスルファニル)ヘキサンを11.2g(32.2ミリモル)用いる。次に、撹拌を行いながら10.0ml(94.7ミリモル)のt−ブチルアミンを50mlの1,2−ジクロロエタンに入れて滴下する。この反応混合物を室温で4時間撹拌する。その結果として生じた塩を濾別した後、その有機相を水で3回洗浄しそして硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、α−t−ブチルアミノ−ω−ヒドロポリ[1−トリスルファニル−4−(t−ブチルアミノトリスルファニル)ヘキサンジイル]が黄色樹脂の形態で沈澱する。収量は64.4g(99%)である。この粗生成物に関する元素分析を実施した。
計算C:34.55、計算H:6.09、計算N:4.03、計算S:55.34
測定C:34.70、測定H:6.20、測定N:3.34、測定S:53.63
α−シクロヘキシルアミノ−ω−ヒドロオリゴ[1−ジスルファニル−4−(ジスルファニルシクロヘキシルアミノ)−フェニレン]の合成
不活性にしておいた3つ口フラスコに滴下漏斗、上方末端部にホース継手が付いている還流冷却器、ホース継手付き栓およびテフロン製撹拌子を装備し、これにテトラクロロメタンを100ml入れて、これにアルゴンを向流で流しながら入れる初期仕込み物としてシクロヘキシルアミンを375.0ml(3.4モル)用いる。次に、撹拌を行いながら51.3g(190ミリモル)の1,4−ビス(クロロジスルファニル)ベンゼンを50mlのテトラクロロメタンに入れてゆっくり滴下する。この反応混合物を室温で36時間撹拌する。その結果として生じた塩を濾別した後、その有機相を水で3回洗浄しそして硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、α−シクロヘキシルアミノ−ω−ヒドロオリゴ[1−ジスルファニル−4−(ジスルファニルシクロヘキシルアミノ)−フェニレン]が粘着性で粘性のある褐色油の形態で沈澱する。粗収量は65.8g(86%)である。
重合体の減成によるビス(ジエチルアミノオリゴスルファニル)ヘキサンの合成
500mlの丸底フラスコに塩化カルシウムが入っている乾燥用管が上方末端部に付いている還流冷却器を装備し、これに100ml(760ミリモル)のジエチルアミンおよび2.73g(12.9ミリモル)のポリ(1,6−テトラチオヘキサンジイル)を200mlのクロロホルムに入れて加える。次に、この反応混合物を撹拌しながら還流下に5日間維持する。その結果として生じた塩を濾別し、その有機相を水で3回洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥させる。ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、ロータリーベーンポンプで生じさせた真空下で乾燥を行うと、1,6−ビス(ジエチルアミノオリゴスルファニル)ヘキサンが暗赤色油の形態で3.52g(93%)沈澱する。
加硫ゴム試験の説明
下記の試験方法および試験装置を用いた:レオメーター:ASTM D 2084、Monsanto MDR 2000E。引張り試験:DIN 53405、S2試験片。硬度:DIN 53505。反発弾性:DIN 53512。耐引裂き性:DIN 53504。摩滅:DIN 53516。粘度電気特性(Viscoelectric properties):DIN 53513/ISO 4664、Roelig試験 10Hz。動的特性:DIN 53533。
カーボンブラック充填天然ゴム混合物(NRが100部、RS ZnOが5部、ステアリン酸が1部、N375カーボンブラックが50部、6PPDが6部、TMQが1部、蝋状オゾン安定剤が1部、芳香族可塑剤が3部)を用いて有機加硫剤に試験を受けさせた。調製工程でWerner & Pfleiderer GK 1.5E内部混合装置を用いた。次に、ロールミルを用いて硫黄、促進剤(CBS)および加硫剤を混合した。示す量はゴム100重量部当たりの重量部である。
表1: 架橋剤の比率
比較1:硫黄を1部
ポリフェニレンスルフィド:ポリフェニレンスルフィドを3部
実施例1:実施例1に従う化合物を1.26部と硫黄を0.57部
実施例2:実施例2に従う化合物を1.57部と硫黄を0.49部
実施例3:実施例3に従う化合物を1.26部と硫黄を0.57部
実施例4:実施例4に従う化合物を1.86部と硫黄を0.36部
実施例5:実施例5に従う化合物を1.86部と硫黄を0.36部
実施例6:実施例6に従う化合物を1.59部と硫黄を0.36部
各混合物にCBSを促進剤として3.4部加えた。
表2: レオメーターを用いた加硫戻りの測定
比較1を基準にしたトルク 比較1を基準にした加硫戻り
比較1 100% 100%
ポリフェニレンスルフィド 12% −
実施例1 97% 75%
実施例2 99% 47%
実施例3 99% 61%
実施例4 107% 8%
実施例5 111% 3%
実施例6 106% 5%
加硫戻り(%)を下記:
(S’max−S’end)x1/S’max x 100(%)
のようにしてレオメーターデータから決定し(160℃、60分)かつ比較1を基準にして計算した。
1番目として、表2は、本発明に従う混合物の方が比較混合物1よりも顕著に高い耐加硫戻り性を示す(耐加硫戻り性は加硫戻り値が小さければ小さいほど高い)ことを示している。2番目として、ポリフェニレンスルフィドは実際上全く架橋活性を示さず、従って、耐加硫戻り性を計算するのは無意味である。
Werner & Pfleiderer GK 1.5E内部混合装置を用い、使用するローターの回転速度を40rpmにしかつチャンバおよびローターの温度を50℃にすることで、表3に従う試験混合物を調製した(ラムの圧力を8バールにし、充填度合を65%にした)。
ロールミルを用いて促進剤、硫黄および実施例7に従う新規な硫黄化合物を混合した。量的データはゴム100重量部当たりの重量部を表す。
表3: 試験混合仕様
比較 発明
混合物番号 1 2
NR(TSR 5、Defo 700) 100 100
RS酸化亜鉛 5 5
ステアリン酸 1 1
N375カーボンブラック 50 50
6PPD 2 2
TMQ 1 1
蝋状オゾン安定剤 1 1
芳香族可塑剤 3 3
硫黄 1.5 0.5
CBS 1.5 1.5
実施例7(発明)に従う硫黄化合物 0 3
表4: レオメーターデータ
比較 発明
混合物番号 1 2
150℃/60分
t01(分) 2.75 1.1
t90(分) 5.67 4.17
S’max(dNm) 22.19 19.62
S’end(dNm) 19.91 19.33
加硫戻り(%) 10.3 1.5
加硫戻り(%)を下記:
(S’max−S’end)x1/S’max x 100(%)
のようにしてレオメーターデータから決定した。
1番目として、表4は、本発明に従う混合物の方が比較混合物1よりも顕著に高い耐加硫戻り性を示す(耐加硫戻り性は加硫戻り値が小さければ小さいほど高い)ことを示している。
表5: 最適に加熱した後の試験加硫ゴムが示す特性
比較 発明
混合物番号 1 2
加硫:150℃/11分
強度(MPa) 32 32
破壊時引張り歪み(%) 555 579
100引張り応力(MPa) 2.6 2.5
300引張り応力(MPa) 13.8 13.0
耐引裂き性(N) 64 61
23℃における硬度(ショアA) 65 65
23℃における弾性(%) 44 44
摩滅(mm) 109 122
0℃におけるRoelig
tanデルタ 0.232 0.215
E’(MPa) 11.036 11.954
E”(MPa) 2.562 2.570
60℃におけるRoelig
tanデルタ 0.125 0.137
E’(MPa) 6.675 7.015
E”(MPa) 0.833 0.959
表5は、最適に加熱した時には本発明に従う加硫ゴムの特性は比較加硫ゴムのそれに匹敵することを示している。
表6: 過度に加熱した後の試験加硫ゴムが示す特性
比較 発明
混合物番号 1 2
加硫:160℃/120分
強度(MPa) 25.2 26.8
破壊時引張り歪み(%) 547 518
100引張り応力(MPa) 2.0 2.4
300引張り応力(MPa) 10.5 13.0
耐引裂き性(N) 34 45
23℃における硬度(ショアA) 63 62
23℃における弾性(%) 45 41
摩滅(mm) 228 158
0℃におけるRoelig
tanデルタ 0.249 0.230
E’(MPa) 10.194 12.500
E”(MPa) 2.538 2.876
60℃におけるRoelig
tanデルタ 0.150 0.149
E’(MPa) 5.587 6.683
E”(MPa) 0.835 0.995
表6は、過度に加熱した時には本発明に従う加硫ゴムの方が比較加硫ゴムよりも引張り応力、強度、耐引裂き性および耐摩滅性を良好に保持することを示している。

Claims (5)


  1. N(−S−R−S−NR−S−R−S−NR
    [式中、
    、R、RおよびRは、同一もしくは異なり、水素、メチル、エチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、フェニルまたはベンジルであり、
    は、メチル、エチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、フェニルまたはベンジルであり、
    nは、1から50の整数であるが、但しR、R、RまたはRが水素でない時にはn=0であることを条件とし、
    は、フェニレン、メチレン、エチレン、ブチレンまたはヘキシレンであり、そして
    xは、2から6の整数である]
    で表される有機硫黄−窒素化合物。
  2. 請求項1記載の有機硫黄−窒素化合物を製造する方法であって、適切なアミンとビス(ジクロロポリスルファニル)アリーレンもしくは−アルキレンを不活性な溶媒中で反応させることによる方法。
  3. 不飽和ゴムの加硫物を製造する目的で請求項1記載の有機硫黄−窒素化合物を加硫剤として用いる使用。
  4. ゴム成形品を製造する目的で請求項1記載の硫黄−窒素化合物を用いる使用。
  5. タイヤ構成要素を製造する目的で請求項1記載の硫黄−窒素化合物を用いる使用。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012036321A (ja) * 2010-08-10 2012-02-23 Sumitomo Chemical Co Ltd 変性共役ジエン系重合体、重合体組成物、及び、変性共役ジエン系重合体の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2490518A (en) * 1945-02-03 1949-12-06 Monsanto Chemicals N-thio amine vulcanization agents for butadiene copolymers
JPS5110620B2 (ja) * 1972-05-10 1976-04-05
EP0530590B1 (de) * 1991-08-30 1996-01-17 Hüls Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Dienkautschuk-Vulkanisaten
JP3157103B2 (ja) * 1996-04-17 2001-04-16 住友ゴム工業株式会社 ゴム・カーボンブラック用カップリング剤、その製造方法およびタイヤ用ゴム組成物
JP2001031797A (ja) * 1999-05-17 2001-02-06 Yokohama Rubber Co Ltd:The ゴム組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012036321A (ja) * 2010-08-10 2012-02-23 Sumitomo Chemical Co Ltd 変性共役ジエン系重合体、重合体組成物、及び、変性共役ジエン系重合体の製造方法

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