JP2007126658A - 充填剤入りエラストマーコンパウンド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハロブチルエラストマー組成物において、低引火点のシラザン化合物を使用することなく、1つ以上のヒドロキシル基及び塩基性アミン化合物から誘導された1種のシリル化添加剤を、無機充填剤とともに添加混合することで、ハロブチルエラストマーの物性を均衡できる。
【選択図】図1
Description
本発明は、ブロモブチルエラストマー(BIIR)のような充填剤入りハロゲン化ブチルエラストマーに関する。
カーボンブラックやシリカのような強化性充填剤は、エラストマーコンパウンドの強度及び疲労特性を改良することが知られている。このようなエラストマーと充填剤間には化学的な相互作用が起こることも知られている。例えばカーボンブラックと、ポリブタジエン(BR)及びスチレンブタジエン共重合体(SBR)のような高度に飽和したエラストマーとの間では、これら共重合体に存在する多数の炭素−炭素二重結合により、良好な相互作用が起こる。ブチルエラストマー中の炭素−炭素二重結合は、BR又はSBRの1/10又はそれ以下しか含まれていない可能性があり、しかもブチルエラストマーから作ったコンパウンドは、カーボンブラックと余り相互作用しないことが知られている。例えばカーボンブラックを、BR及びブチルエラストマーの組合せと混合して製造したコンパウンドでは、BRの領域にカーボンブラックの殆どが入り、ブチル領域のカーボンブラック量は非常に少ない。またブチルコンパウンドは、耐摩耗性が悪いことも知られている。
本発明は、少なくとも1種のハロブチルエラストマーと、少なくとも1種の無機充填剤と、1つ以上のヒドロキシル基及び塩基性アミン基含有官能基を有する化合物から誘導された少なくとも1種のシリル化添加剤とを含有する組成物の製造方法を提供する。この添加剤は任意に、第一アルコール基及びアミン基を、分岐していてもよいメチレン橋により分離されて含有してよい。
また本発明は、少なくとも1種のハロブチルエラストマーと、少なくとも1種の無機充填剤と、1つ以上のヒドロキシル基及び塩基性アミン基含有官能基を有する化合物から誘導された少なくとも1種のシリル化添加剤とを含有する充填剤入りハロブチルエラストマー組成物も提供する。
図1は、充填剤入りハロブチルエラストマーの応力歪についてプロットした図である。
図2は、充填剤入りハロブチルエラストマーのムーニースコーチについてプロットした図である。
ここで使用する語句“ハロブチルエラストマー”とは、塩素化又は臭素化ブチルエラストマーを言う。臭素化ブチルエラストマーが好ましく、本発明では、このようなブロモブチルエラストマーを一例として説明する。しかし、本発明は塩素化ブチルエラストマーまで拡がるものと理解すべきである。
共役ジエンモノマーベースのポリマーは、ホモポリマーでも、2種以上の共役ジエンモノマーの共重合体でも、或いはビニル芳香族モノマーとの共重合体でもよい。
BR:ポリブタジエン、
ABR:ブタジエン/アクリル酸C1〜C4アルキル共重合体
CR:ポリクロロプレン
IR:ポリイソプレン
SBR:スチレン含有量が1〜60重量%、好ましくは20〜50重量%のスチレン/ブタジエン共重合体
IIR:イソブチレン/イソプレン共重合体
NBR:アクリロニトリル含有量が5〜60重量%、好ましくは10〜40重量%のブタジエン/アクリロニトリル共重合体
HNBR:一部又は全部水素化したNBR
EPDM:エチレン/プロピレン/ジエン共重合体
・例えばシリケート溶液の沈殿、又はハロゲン化珪素の火炎加水分解により製造した高分散シリカで、比表面積(BET比表面積)は5〜1000m2/g、好ましくは20〜400m2/gの範囲、主な粒度は10〜400nmの範囲である。このシリカは、任意に、Al、Mg、Ca、Ba、Zn、Zr及びTiのような他の金属の酸化物との混合酸化物として存在してもよい。
・珪酸アルミニウム、及びアルカリ土類金属シリケートのような合成シリケート。
・BET比表面積が20〜400m2/gで、主な粒度が10〜400nmである、珪酸マグネシウム又は珪酸カルシウム。
・カオリン及びその他の天然産シリカのような天然シリケート。
・モンモリロナイト及びその他の天然産粘土のような天然粘土。
・親有機的に変性したモンモリロナイト粘土(例えばSouthern Clay Productsから入手できるCloisite(登録商標)Nanoclays)及びその他の親有機的に変性した天然産粘土のような親有機的に変性した粘土。
・ガラスファイバー及びガラスファイバー製品(マット、押出品)又は微小ガラス球。
・酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムのような金属酸化物。
・炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸亜鉛のような金属炭酸塩。
・金属水酸化物、例えば水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウム又はそれらの組合わせ。
・カーボンブラック。好適なカーボンブラックは、好ましくはランプブラック法、ファーネスブラック法又はガスブラック法で製造され、BET比表面積は20〜200m2/gで、例えばSAF、ISAF、HAF、FEF又はGPFカーボンブラックである。
・ゴムゲル、好ましくはポリブタジエン、ブタジエン/スチレン共重合体、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体及びポリクロロプレンをベースとするゴムゲル。
本発明のシリル化ジメチルアミノアルコールは、好ましくは下記式:
本発明を以下の実施例で更に説明する。例中、部及び%は、特に規定しない限り、全て重量基準である。
硬度及び応力歪特性を、ASTM D−2240の要件に従ってA2型ジュロメーターを用いて測定した。この応力歪データは、ASTM D−412法Aの要件に従って、23℃で得られた。2mm厚の引張りシート(160℃でtc90+5分間硬化)から切断したダイCダンベルを用いた。DIN耐磨耗性を、DIN 53516試験法に従って測定した。DIN耐磨耗性分析用のサンプルボタンを160℃でtc90+10分間硬化させた。ムーニースコーチを、ASTM 1646に従ってAlpha Technologies MV2000を用いて125℃で測定した。Tc90時間を、振動周波数1.7Hz、170℃での弧度(arc)1°で合計運転時間30分間用いる可動ダイ流動計(Moving Die Rheometer)(MDR 2000E)でASTM D−5289に従って測定した。硬化は、Alan−Bradleyプログラマブルコントローラーを備えた電気プレスを用いて行った。1H NMRを、テトラメチルシランを参照した化学シフト付きCDCl3中でBruker DRX500分光計(500.13MHz1H)で記録した。
J.Org.Chem.1983,47,3966に報告された方法の変形で例1を製造した。環流冷却器及び窒素ガス導入アダプターを備えた丸底フラスコにサッカリン(0.405g、0.002モル)及びDMAE(50ml、0.498モル)を装入した。次いでこの混合物を撹拌下に110℃に加熱し、HMDZ(70.3ml、0.333モル)を添加した。反応混合物をこの温度で窒素ガスの動的流動下に混合した。4時間後、反応温度を50℃に低下させ、メタノール(2.28ml、0.056モル)を添加した。反応をこの温度で更に2時間行った。次いで、環流冷却器の水の供給を停止し、反応温度を110℃に上昇させた。更に2時間後、実施例1を約25ml単離した。1H NMR(500MHz、CDCl3):δ0.1(s,9H,−Si(CH3)3)、2.24(s,6H,(CH3)2N−)、2.42(t,2H,−NCH2CH2O−)、3.65(t,2H,−NCH2CH2O−)ppm。
噛み合い式ローターを備えた75g Brabender密閉型ミキサーを用い、第1表に示す配合に従ってこれらの例を製造した。Mokon温度は、まず60℃で安定化させた。70rpmにセットしたローター速度で、成分1A、1Bをミキサーに導入した。2分後、成分1Cをミキサーに加えた。3分後及び4分後、清掃を行った。合計混合時間5分後、コンパウンドを降ろした(dump)。次いで硬化剤2AをRT2本ロールミル上で加えた。
Claims (15)
- (a)少なくとも1種のハロブチルエラストマーと、(b)少なくとも1種の無機充填剤と、(c)1つ以上のヒドロキシル基及び塩基性アミン含有官能基を有する化合物から誘導された少なくとも1種のシリル化添加剤とを添加混合し、次いで得られた充填剤入りハロブチルエラストマー混合物を硬化することを特徴とする充填剤入りハロブチルエラストマーの製造方法。
- ハロブチルエラストマーがブロモブチルエラストマー又はクロロブチルエラストマーである請求項1に記載の方法。
- 添加剤が一般式
(式中、R1、R2、R3、R4及びR5は、線状、分岐又は環式のC1〜C21アルキル又はアリール基である)
である請求項2に記載の方法。 - R3〜R5はプロトンであってよく、かつ任意にB、Si、N、P、O及びSよりなる群から選ばれたヘテロ原子を有する請求項3に記載の方法。
- 無機充填剤が、シリカ、シリケート、粘土、石膏、アルミナ、二酸化チタン、タルク又はそれらの混合物である請求項1に記載の方法。
- シリル化添加剤が、エラストマー100部当たり0.5〜10部の範囲で添加混合される請求項1に記載の方法。
- 充填剤の量が、エラストマー100部当たり20〜250重量部の範囲である請求項1に記載の方法。
- 充填剤の量が、エラストマー100部当たり30〜100重量部の範囲である請求項7に記載の方法。
- 充填剤の量が、エラストマー100部当たり40〜80重量部の範囲である請求項8に記載の方法。
- 少なくとも1種のハロブチルエラストマーが、ハロゲン化ブチルエラストマーと別のエラストマーとの混合物である請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1種のハロブチルエラストマーと、少なくとも1種の無機充填剤と、1つ以上のヒドロキシル基及び1つ以上の塩基性アミン基含有官能基を有する化合物から誘導された少なくとも1種のシリル化添加剤とを含有する充填剤入りハロブチルエラストマー組成物。
- 少なくとも1種のハロブチルエラストマーと、少なくとも1種の無機充填剤と、1つ以上のヒドロキシル基及び1つ以上の塩基性アミン基含有官能基を有する化合物から誘導された少なくとも1種のシリル化添加剤とを含有する充填剤入り硬化ハロブチルエラストマー組成物。
- 充填剤入り硬化ハロブチルエラストマーがタイヤトレッドである請求項12に記載の組成物。
- 充填剤入り硬化ハロブチルエラストマーが自動車タイヤ用の内張りである請求項12に記載の組成物。
- 充填剤入り硬化ハロブチルエラストマーが自動車タイヤ用の側壁である請求項12に記載の組成物。
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