JP2010248155A - Organosilicon compound, rubber composition using the same and tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機ケイ素化合物、該有機ケイ素化合物を含むゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤに関し、特には、ゴム組成物のスコーチを早めることなく、ヒステリシスロスを低下させると共に、耐摩耗性を向上させることが可能な有機ケイ素化合物に関するものである。 The present invention relates to an organosilicon compound, a rubber composition containing the organosilicon compound, and a tire using the rubber composition, and in particular, reduces hysteresis loss and wear resistance without accelerating scorching of the rubber composition. The present invention relates to an organosilicon compound capable of improving the properties.
昨今、車両の安全性の観点から、タイヤの湿潤路面における安全性を向上させることが求められている。また、環境問題への関心の高まりに伴う二酸化炭素の排出量の削減の観点から、車両を更に低燃費化することも求められている。 Recently, from the viewpoint of vehicle safety, it is required to improve the safety of tires on wet road surfaces. In addition, from the viewpoint of reducing carbon dioxide emissions due to increased interest in environmental issues, it is also required to further reduce fuel consumption of vehicles.
これらの要求に対し、従来、タイヤの湿潤路面における性能の向上と転がり抵抗の低減とを両立する技術として、タイヤのトレッドに用いるゴム組成物の充填剤としてシリカ等の無機充填剤を用いる手法が有効であることが知られている。しかしながら、シリカ等の無機充填剤を配合したゴム組成物は、タイヤの転がり抵抗を低減し、湿潤路面における制動性を向上させ、操縦安定性を向上させるものの、未加硫粘度が高く、多段練り等を要するため、作業性に問題がある。そのため、シリカ等の無機充填剤を配合したゴム組成物においては、破壊強力及び耐摩耗性が大幅に低下し、加硫遅延や充填剤の分散不良等の問題を生じる。そこで、トレッド用ゴム組成物にシリカ等の無機充填剤を配合した場合、ゴム組成物の未加硫粘度を低下させ、モジュラスや耐摩耗性を確保し、また、ヒステリシスロスを更に低下させるためには、シランカップリング剤を添加することが必須となっている。 In response to these demands, conventionally, as a technique for achieving both improvement in performance on a wet road surface of a tire and reduction in rolling resistance, a technique of using an inorganic filler such as silica as a filler of a rubber composition used for a tire tread is known. It is known to be effective. However, the rubber composition containing an inorganic filler such as silica reduces the rolling resistance of the tire, improves the braking performance on the wet road surface, and improves the handling stability, but has a high unvulcanized viscosity and multistage kneading. Therefore, there is a problem in workability. Therefore, in a rubber composition containing an inorganic filler such as silica, the breaking strength and wear resistance are greatly reduced, and problems such as vulcanization delay and poor filler dispersion occur. Therefore, when an inorganic filler such as silica is blended with the rubber composition for tread, the unvulcanized viscosity of the rubber composition is reduced, the modulus and wear resistance are ensured, and the hysteresis loss is further reduced. It is essential to add a silane coupling agent.
しかしながら、シランカップリング剤は高価であるため、シランカップリング剤の配合によって、配合コストが上昇してしまう。また、分散改良剤の添加によっても、ゴム組成物の未加硫粘度が低下し、作業性が向上するが、耐摩耗性が低下してしまう。更に、分散改良剤がイオン性の高い化合物の場合には、ロール密着等の加工性の低下も見られる。また更に、本発明者らが検討したところ、充填剤としてシリカ等の無機充填剤を配合しつつ、従来のシランカップリング剤を添加しても、ゴム組成物のヒステリシスロスの低減と耐摩耗性の向上とを十分満足できるレベルにすることができず、依然として改良の余地が有ることが分かった。 However, since the silane coupling agent is expensive, the blending cost increases due to the blending of the silane coupling agent. Also, the addition of a dispersion improver decreases the unvulcanized viscosity of the rubber composition and improves workability, but also decreases the wear resistance. Furthermore, when the dispersion improver is a highly ionic compound, a decrease in workability such as roll adhesion is also observed. Furthermore, as a result of investigation by the present inventors, even when an inorganic filler such as silica is blended as a filler, even when a conventional silane coupling agent is added, the hysteresis loss of the rubber composition is reduced and the wear resistance is reduced. However, it was found that there was still room for improvement.
これに対して、本発明者らは、鋭意検討の結果、シランカップリング剤の分子構造中に、シリカ表面のシラノール基との親和力が高い官能基、又はケイ素原子との親和性が高い官能基を導入することで、シラン−シリカ間の反応を促進でき、その結果として、カップリング反応の効率が向上し、ヒステリシスの低下と耐摩耗性の向上を同時に達成できることを見出した。そして、かかるカップリング剤として、塩基性の高い化合物がシラン−シリカ間の反応を特に促進できることを見出したが、該化合物は、同時にゴム組成物のスコーチを早めてしまう問題を有していた。 On the other hand, the present inventors, as a result of intensive studies, have a functional group having a high affinity with a silanol group on the silica surface or a functional group having a high affinity with a silicon atom in the molecular structure of the silane coupling agent. It has been found that the reaction between silane and silica can be promoted by introducing, and as a result, the efficiency of the coupling reaction can be improved, and a reduction in hysteresis and an improvement in wear resistance can be achieved simultaneously. And as such a coupling agent, it discovered that a highly basic compound can accelerate | stimulate especially the reaction between silane-silica, but this compound had the problem of accelerating scorch of a rubber composition simultaneously.
そこで、本発明の目的は、ゴム組成物のスコーチを早めることなく、ヒステリシスロスを大幅に低下させると共に、耐摩耗性を大幅に向上させることが可能な新規化合物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる化合物を含むゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel compound capable of greatly reducing hysteresis loss and greatly improving wear resistance without accelerating scorching of a rubber composition. Another object of the present invention is to provide a rubber composition containing such a compound and a tire using the rubber composition.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、分子内に窒素原子及び硫黄原子を含み且つケイ素−酸素結合を有する有機ケイ素化合物であって、窒素原子に電子吸引性の置換基が付加しているか、窒素原子がアンモニウム塩構造を形成している有機ケイ素化合物は、シリカ等の無機充填剤との反応速度が高いため、該有機ケイ素化合物を無機充填剤と共にゴム成分に配合することで、カップリング反応の効率が向上して、ゴム組成物のヒステリシスロスを大幅に低下させつつ、耐摩耗性を大幅に向上させられることに加え、ゴム組成物のスコーチを早めることもないことを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors have found that an organosilicon compound containing a nitrogen atom and a sulfur atom in the molecule and having a silicon-oxygen bond, wherein the nitrogen atom has an electron-withdrawing substitution. Organosilicon compounds with added groups or nitrogen atoms forming an ammonium salt structure have a high reaction rate with inorganic fillers such as silica, so these organosilicon compounds are blended with rubber components together with inorganic fillers. As a result, the efficiency of the coupling reaction is improved, the hysteresis loss of the rubber composition is greatly reduced, and the wear resistance is greatly improved, and the scorching of the rubber composition is not accelerated. As a result, the present invention has been completed.
即ち、本発明の有機ケイ素化合物は、分子内に、窒素原子及び硫黄原子をそれぞれ一つ以上含み、且つ、ケイ素−酸素結合を一つ以上有しており、
前記窒素原子の少なくとも一つに電子吸引性の置換基が付加しているか、前記窒素原子の少なくとも一つがアンモニウム塩構造を形成していることを特徴とする。
That is, the organosilicon compound of the present invention contains at least one nitrogen atom and one sulfur atom in the molecule, and has at least one silicon-oxygen bond,
An electron-withdrawing substituent is added to at least one of the nitrogen atoms, or at least one of the nitrogen atoms forms an ammonium salt structure.
本発明の有機ケイ素化合物としては、下記一般式(I):
式(I)及び式(II)中のR1、R2及びR3は、少なくとも一つが下記一般式(IV)又は式(V):
式(I)及び式(II)中のR4は−Y2−ClH2l−(ここで、Y2は−O−、−NR6−、−N+(CmH2m+1)2・X-−、−CH2−又は単結合で、但し、R6、X、l及びmは上記と同義である)で表わされ、
式(III)中のR5は−Y3−ClH2l+1(ここで、Y3は−O−、−S−、−N(CmH2m+1)−又は−CH2−で、但し、l及びmは上記と同義である)で表わされ、
xは1〜6である]で表わされる有機ケイ素化合物が好ましい。ここで、前記R6が下記式(a)〜(g):
At least one of R 1 , R 2 and R 3 in formula (I) and formula (II) is the following general formula (IV) or formula (V):
R 4 in formula (I) and formula (II) is —Y 2 —C 1 H 2l — (where Y 2 is —O—, —NR 6 —, —N + (C m H 2m + 1 )). 2 · X − —, —CH 2 — or a single bond, wherein R 6 , X, l and m are as defined above,
R 5 in formula (III) is —Y 3 —C 1 H 2l + 1 (where Y 3 is —O—, —S—, —N (C m H 2m + 1 ) — or —CH 2 —). Where l and m are as defined above),
x is 1 to 6] is preferred. Here, R 6 represents the following formulas (a) to (g):
本発明の有機ケイ素化合物としては、下記一般式(VII):
式(VII)及び式(VIII)中のWは−NR6−{ここで、R6は下記式(VI):
式(VII)及び式(VIII)中のR8及びR9はそれぞれ独立して−M−ClH2l−(ここで、Mは−O−又は−CH2−で、lは0〜10である)で表わされ、R10は−M−ClH2l+1(ここで、M及びlは上記と同義である)で表わされ、但し、R8、R9及びR10の一つ以上はMが−O−であり、
式(VII)及び式(VIII)中のR11は−Y4−ClH2l−(ここで、Y4は−O−、−CH2−又は単結合で、但し、lは上記と同義である)で表わされ、
式(III)中のR5は−Y3−ClH2l+1(ここで、Y3は−O−、−S−、−N(CmH2m+1)−又は−CH2−で、但し、l及びmは上記と同義である)で表わされ、
xは1〜6である]で表わされる有機ケイ素化合物も好ましい。ここで、前記R6が下記式(a)〜(g):
In formula (VII) and formula (VIII), W represents —NR 6 — {where R 6 represents the following formula (VI):
R 8 and R 9 in formula (VII) and formula (VIII) are each independently —M—C 1 H 2 1 — (where M is —O— or —CH 2 —, and 1 is 0 to 10 R 10 is represented by -M-C l H 2l + 1 (where M and l are as defined above), provided that R 8 , R 9 and R 10 are One or more M is -O-;
R 11 in formula (VII) and formula (VIII) is —Y 4 —C 1 H 2l — (where Y 4 is —O—, —CH 2 — or a single bond, where l is as defined above. It is expressed by
R 5 in formula (III) is —Y 3 —C 1 H 2l + 1 (where Y 3 is —O—, —S—, —N (C m H 2m + 1 ) — or —CH 2 —). Where l and m are as defined above),
An organosilicon compound represented by x is 1 to 6] is also preferable. Wherein said R 6 is represented by the following formula (a) ~ (g):
上記好適な有機ケイ素化合物において、前記Mは−O−であることが好ましい。 In the preferred organosilicon compound, M is preferably —O—.
また、本発明のゴム組成物は、天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムからなるゴム成分(A)に対して、無機充填剤(B)と上記の有機ケイ素化合物(C)とを配合してなることを特徴とする。 Moreover, the rubber composition of the present invention comprises an inorganic filler (B) and the above organosilicon compound (C) in a rubber component (A) made of natural rubber and / or a diene synthetic rubber. It is characterized by becoming.
本発明のゴム組成物は、前記天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムからなるゴム成分(A)100質量部に対して、前記無機充填剤(B)5〜140質量部を配合してなり、
更に、前記有機ケイ素化合物(C)を、前記無機充填剤(B)の配合量の1〜20質量%含むことが好ましい。
The rubber composition of the present invention is obtained by blending 5 to 140 parts by mass of the inorganic filler (B) with respect to 100 parts by mass of the rubber component (A) composed of the natural rubber and / or the diene synthetic rubber.
Furthermore, it is preferable that 1-20 mass% of the compounding quantity of the said inorganic filler (B) is included for the said organosilicon compound (C).
本発明のゴム組成物において、前記有機ケイ素化合物(C)は、純度が80%以上であることが好ましい。 In the rubber composition of the present invention, the organosilicon compound (C) preferably has a purity of 80% or more.
本発明のゴム組成物の好適例においては、前記無機充填剤(B)がシリカ又は水酸化アルミニウムである。ここで、該シリカは、BET表面積が40〜350 m2/gであることが好ましい。 In a preferred example of the rubber composition of the present invention, the inorganic filler (B) is silica or aluminum hydroxide. Wherein the silica is preferably BET surface area of 40~350 m 2 / g.
また、本発明のタイヤは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。 The tire of the present invention is characterized by using the above rubber composition.
本発明によれば、窒素原子(N)及び硫黄原子(S)を含有し且つケイ素−酸素結合(Si−O)を有し、窒素原子(N)に電子吸引性の置換基が付加しているか、窒素原子(N)がアンモニウム塩構造を形成している特定の分子構造を有し、ゴム組成物のスコーチを早めることなく、ヒステリシスロスを大幅に低下させると共に、耐摩耗性を大幅に向上させることが可能な有機ケイ素化合物を提供することができる。また、かかる有機ケイ素化合物を含むゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤを提供することができる。 According to the present invention, it contains a nitrogen atom (N) and a sulfur atom (S), has a silicon-oxygen bond (Si-O), and an electron-withdrawing substituent is added to the nitrogen atom (N). Or has a specific molecular structure in which the nitrogen atom (N) forms an ammonium salt structure, significantly lowering the hysteresis loss and speeding up the wear resistance without accelerating the scorching of the rubber composition An organosilicon compound that can be produced can be provided. Moreover, the rubber composition containing this organosilicon compound and the tire using this rubber composition can be provided.
<有機ケイ素化合物>
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の有機ケイ素化合物は、分子内に、窒素原子(N)及び硫黄原子(S)をそれぞれ一つ以上含み、且つ、ケイ素−酸素結合(Si−O)を一つ以上有しており、前記窒素原子(N)の少なくとも一つに電子吸引性の置換基が付加しているか、前記窒素原子(N)の少なくとも一つがアンモニウム塩構造を形成していることを特徴とする。該有機ケイ素化合物は、分子構造中の窒素原子の非共有電子対が、シランカップリング剤とシリカ等の無機充填剤の反応に関与でき、カップリング反応の速度が速い。そのため、従来のシランカップリング剤に代えて、本発明の有機ケイ素化合物を無機充填剤配合ゴム組成物に添加することで、カップリング効率が向上し、その結果として、ゴム組成物のヒステリシスロスを大幅に低下させつつ、耐摩耗性を大幅に向上させることが可能となる。また、本発明の有機ケイ素化合物は、添加効率が高いため、少量でも高い効果が得られ、配合コストの低減にも寄与する。更に、本発明の有機ケイ素化合物は、窒素原子(N)の少なくとも一つに電子吸引性の置換基が付加しているか、窒素原子(N)の少なくとも一つがアンモニウム塩構造を形成しており、極性が高いものの塩基性が低いため、ゴム組成物のスコーチ時間を短くすることがない。
<Organic silicon compound>
The present invention is described in detail below. The organosilicon compound of the present invention contains at least one nitrogen atom (N) and one sulfur atom (S) in the molecule, and at least one silicon-oxygen bond (Si-O). An electron-withdrawing substituent is added to at least one of the nitrogen atoms (N), or at least one of the nitrogen atoms (N) forms an ammonium salt structure. In the organosilicon compound, an unshared electron pair of a nitrogen atom in a molecular structure can participate in a reaction between a silane coupling agent and an inorganic filler such as silica, and the speed of the coupling reaction is high. Therefore, by adding the organosilicon compound of the present invention to the inorganic filler-containing rubber composition instead of the conventional silane coupling agent, the coupling efficiency is improved, and as a result, the hysteresis loss of the rubber composition is reduced. It is possible to greatly improve the wear resistance while greatly reducing. In addition, since the organosilicon compound of the present invention has high addition efficiency, a high effect can be obtained even in a small amount, and it contributes to reduction of the blending cost. Furthermore, the organosilicon compound of the present invention has an electron-withdrawing substituent added to at least one of the nitrogen atoms (N), or at least one of the nitrogen atoms (N) forms an ammonium salt structure, Although the polarity is high but the basicity is low, the scorch time of the rubber composition is not shortened.
ここで、窒素原子(N)に付加する電子吸引性の置換基としては、上記式(VI)で表わされる置換基が挙げられ、式(VI)中、A2はC、N、S又はPで、Zは=O又は=NR7で、Y1は−O−、−NR7−又は−S−で、lは0〜10で、A2がCの場合、pは0〜1、qは1〜3、2p+qは3で、A2がNの場合、pは0〜1、qは0〜2、2p+qは2で、A2がSの場合、pは0〜2、qは1で、2p+qは1〜5で、A2がPの場合、pは0〜2、qは0〜4、2p+qは4である。ここで、R7は水素原子又は炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基であり、直鎖若しくは分岐鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等が挙げられる。また、−ClH2l+1は、lが0〜10であるため、水素又は炭素数1〜10のアルキル基であり、ここで、炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられ、該アルキル基は、直鎖状でも、分岐状でもよい。 Here, examples of the electron-withdrawing substituent added to the nitrogen atom (N) include a substituent represented by the above formula (VI). In the formula (VI), A 2 represents C, N, S or P. Z is ═O or ═NR 7 , Y 1 is —O—, —NR 7 — or —S—, l is 0 to 10, and when A 2 is C, p is 0 to 1, q Is 1 to 2, 2p + q is 3, and when A 2 is N, p is 0 to 1, q is 0 to 2, 2p + q is 2, and when A 2 is S, p is 0 to 2, q is 1 2p + q is 1-5, and when A 2 is P, p is 0-2, q is 0-4, and 2p + q is 4. Here, R 7 is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and examples of the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, A hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, etc. are mentioned. In addition, since l is 0 to 10, —C 1 H 2l + 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Here, as the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a decyl group. The alkyl group may be linear or branched.
また、窒素原子(N)が形成するアンモニウム塩構造は、特に限定されるものではなく、アンモニウムイオンと、任意のアニオンとがイオン結合した構造が挙げられる。ここで、アニオンとしては、F-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、R7CO2 -又はR7SO3 -が挙げられる。なお、R7は水素原子又は炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基であり、直鎖若しくは分岐鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等が挙げられる。 The ammonium salt structure formed by the nitrogen atom (N) is not particularly limited, and examples thereof include a structure in which an ammonium ion and an arbitrary anion are ionically bonded. Here, examples of the anion include F − , Cl − , Br − , I − , BF 4 − , PF 6 − , R 7 CO 2 − or R 7 SO 3 − . R 7 is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Examples of the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. Group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group and the like.
本発明の有機ケイ素化合物として、より具体的には、上記一般式(I)で表わされる化合物及び上記一般式(VII)で表わされる化合物が好ましい。これら有機ケイ素化合物は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 More specifically, the organosilicon compound of the present invention is preferably a compound represented by the above general formula (I) and a compound represented by the above general formula (VII). These organosilicon compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
<<式(I)の化合物>>
上記一般式(I)において、A1は、上記一般式(II)又は式(III)で表わされ、xは1〜6である。ここで、xは2〜4の範囲が好ましい。
<< Compound of Formula (I) >>
In the above general formula (I), A 1 is represented by the above general formula (II) or formula (III), and x is 1-6. Here, x is preferably in the range of 2-4.
上記式(I)及び(II)において、R1、R2及びR3は、少なくとも一つが上記一般式(IV)又は式(V)で表わされ、その他が−M−ClH2l+1(ここで、Mは−O−又は−CH2−であり、lは0〜10である)で表わされる。但し、R1、R2及びR3の一つ以上は、Mが−O−である。なお、−ClH2l+1は、lが0〜10であるため、水素又は炭素数1〜10のアルキル基である。ここで、炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられ、該アルキル基は、直鎖状でも、分岐状でもよい。 In the above formulas (I) and (II), at least one of R 1 , R 2 and R 3 is represented by the above general formula (IV) or formula (V), and the others are -M-C 1 H 2l + 1 (wherein M is —O— or —CH 2 —, and l is 0 to 10). Provided that M is —O— in one or more of R 1 , R 2 and R 3 . Note that -C l H 2l + 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms because l is 0 to 10. Here, examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a decyl group. It may be linear or branched.
上記式(IV)及び(V)において、Mは−O−又は−CH2−であり、lは0〜10である。また、上記式(V)において、mは0〜10であり、nは0〜10である。ここで、l、m及びnは、同一でも異なってもよい。なお、−ClH2l+1については上述の通りである。また、−CmH2m+1及び−CnH2n+1は、m及びnが0〜10であるため、水素又は炭素数1〜10のアルキル基である。ここで、炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられ、該アルキル基は、直鎖状でも、分岐状でもよい。また、−ClH2l−は、lが0〜10であるため、単結合又は炭素数1〜10のアルキレン基である。ここで、炭素数1〜10のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基等が挙げられ、該アルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよい。 In the above formulas (IV) and (V), M is —O— or —CH 2 —, and 1 is 0 to 10. In the above formula (V), m is 0 to 10, and n is 0 to 10. Here, l, m, and n may be the same or different. Note that −C l H 2l + 1 is as described above. Further, -C m H 2m + 1 and -C n H 2n + 1 is, for m and n are 0, is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Here, examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a decyl group. It may be linear or branched. Moreover, since l is 0 to 10, -C l H 2l -is a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. Here, examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, and a propylene group, and the alkylene group may be linear or branched.
上記式(IV)において、R6は上記式(VI)で表わされる。式(VI)中、A2はC、N、S又はPで、Zは=O又は=NR7で、Y1は−O−、−NR7−又は−S−で、lは0〜10で、A2がCの場合、pは0〜1、qは1〜3、2p+qは3で、A2がNの場合、pは0〜1、qは0〜2、2p+qは2で、A2がSの場合、pは0〜2、qは1で、2p+qは1〜5で、A2がPの場合、pは0〜2、qは0〜4、2p+qは4である。ここで、R7は水素原子又は炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基であり、直鎖若しくは分岐鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等が挙げられる。なお、−ClH2l+1については上述の通りである。 In the above formula (IV), R 6 is represented by the above formula (VI). In the formula (VI), A 2 is C, N, S or P, Z is ═O or ═NR 7 , Y 1 is —O—, —NR 7 — or —S—, and l is 0 to 10 When A 2 is C, p is 0 to 1, q is 1 to 2, 2p + q is 3, and when A 2 is N, p is 0 to 1, q is 0 to 2, 2p + q is 2, When A 2 is S, p is 0 to 2, q is 1, 2p + q is 1 to 5, and when A 2 is P, p is 0 to 2, q is 0 to 4, and 2p + q is 4. Here, R 7 is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and examples of the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, A hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, etc. are mentioned. Note that −C l H 2l + 1 is as described above.
上記式(V)において、XはF、Cl、Br、I、BF4、PF6、R7CO2又はR7SO3である。なお、R7については上述の通りである。 In the above formula (V), X is F, Cl, Br, I, BF 4 , PF 6 , R 7 CO 2 or R 7 SO 3 . R 7 is as described above.
上記式(I)及び式(II)において、R4は−Y2−ClH2l−で表わされる。ここで、Y2は−O−、−NR6−、−N+(CmH2m+1)2・X-−、−CH2−又は単結合であり、l及びmはそれぞれ独立して0〜10であり、R6及びXについては、上述の通りである。なお、−ClH2l−及び−CmH2m+1については上述の通りである。 In the above formula (I) and formula (II), R 4 is represented by —Y 2 —C 1 H 2l —. Here, Y 2 is —O—, —NR 6 —, —N + (C m H 2m + 1 ) 2 .X − —, —CH 2 — or a single bond, and l and m are each independently 0 to 10, and R 6 and X are as described above. Incidentally, -C l H 2l - is as described above and -C m H 2m + 1.
上記式(III)において、R5は、−Y3−ClH2l+1で表わされる。ここで、Y3は−O−、−S−、−N(CmH2m+1)−又は−CH2−で、lは0〜10であり、mは0〜10である。なお、−ClH2l+1及び−CmH2m+1については上述の通りである。 In the above formula (III), R 5 is represented by —Y 3 —C 1 H 2l + 1 . Here, Y 3 is —O—, —S—, —N (C m H 2m + 1 ) — or —CH 2 —, wherein l is 0 to 10 and m is 0 to 10. In addition, -C l H 2l + 1 and -C m H 2m + 1 are as described above.
上記式(I)の化合物において、Mは−O−(酸素)であることが好ましい。この場合、Mが−CH2−である化合物と比べてシリカ等の無機充填剤との反応性が高い。 In the compound of the above formula (I), M is preferably —O— (oxygen). In this case, M is -CH 2 - are highly reactive with an inorganic filler such as silica as compared to compounds wherein.
また、上記式(I)の化合物において、上記R6は上記式(a)〜(g)のいずれかで表わされることが好ましい。ここで、l及びmはそれぞれ独立して0〜10であり、−ClH2l+1及び−CmH2m+1については上述の通りである。 In the compound of the above formula (I), R 6 is preferably represented by any one of the above formulas (a) to (g). Here, l and m are 0 independently, are as described above -C l H 2l + 1 and -C m H 2m + 1.
また、上記式(I)の化合物において、上記R4は−ClH2l−で表わされることが好ましい。ここで、lは0〜10であり、−ClH2l−については上述の通りである。 In the compound of the above formula (I), R 4 is preferably represented by —C 1 H 2l —. Here, l is 0~10, -C l H 2l - is as described above.
<<式(VII)の化合物>>
上記一般式(VII)において、A3は、上記一般式(VIII)又は式(III)で表わされ、xは1〜6である。ここで、早期加硫を防止する効果と、ポリマーに対する十分な反応性とを両立する観点から、xは2〜4の範囲が好ましい。
<< Compound of Formula (VII) >>
In the general formula (VII), A 3 is represented by the general formula (VIII) or the formula (III), and x is 1-6. Here, x is preferably in the range of 2 to 4 from the viewpoint of achieving both the effect of preventing early vulcanization and sufficient reactivity with the polymer.
上記式(VII)及び式(VIII)において、Wは、−NR6−、又は上記式(IX)若しくは式(X)で表わされ、ここで、R6は上記式(VI)で表わされる。式(VI)中、A2はC、N、S又はPで、Zは=O又は=NR7で、Y1は−O−、−NR7−又は−S−で、lは0〜10で、A2がCの場合、pは0〜1、qは1〜3、2p+qは3で、A2がNの場合、pは0〜1、qは0〜2、2p+qは2で、A2がSの場合、pは0〜2、qは1で、2p+qは1〜5で、A2がPの場合、pは0〜2、qは0〜4、2p+qは4である。また、R7は水素原子又は炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基であり、直鎖若しくは分岐鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等が挙げられる。 In the above formulas (VII) and (VIII), W is represented by —NR 6 —, or the above formula (IX) or formula (X), where R 6 is represented by the above formula (VI). . In the formula (VI), A 2 is C, N, S or P, Z is ═O or ═NR 7 , Y 1 is —O—, —NR 7 — or —S—, and l is 0 to 10 When A 2 is C, p is 0 to 1, q is 1 to 2, 2p + q is 3, and when A 2 is N, p is 0 to 1, q is 0 to 2, 2p + q is 2, When A 2 is S, p is 0 to 2, q is 1, 2p + q is 1 to 5, and when A 2 is P, p is 0 to 2, q is 0 to 4, and 2p + q is 4. R 7 is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Examples of the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. Group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group and the like.
上記式(IX)及び(X)において、XはF、Cl、Br、I、BF4、PF6、R7CO2又はR7SO3である。なお、R7については上述の通りである。 In the above formulas (IX) and (X), X is F, Cl, Br, I, BF 4 , PF 6 , R 7 CO 2 or R 7 SO 3 . R 7 is as described above.
上記式(IX)及び(X)において、lは0〜10であり、mは0〜10である。ここで、l及びmは、同一でも異なってもよい。なお、−ClH2l+1及び−CmH2m+1は、l及びmが0〜10であるため、水素又は炭素数1〜10のアルキル基である。ここで、炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられ、該アルキル基は、直鎖状でも、分岐状でもよい。 In the above formulas (IX) and (X), l is 0 to 10 and m is 0 to 10. Here, l and m may be the same or different. Note that -C l H 2l + 1 and -C m H 2m + 1 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms because l and m are 0 to 10. Here, examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a decyl group. It may be linear or branched.
上記式(X)中のR6は上記式(VI)で表わされ、式(VI)中のA2、Z、Y1、l、p、q及び−ClH2l+1については上述の通りである。 R 6 in the above formula (X) is represented by the above formula (VI), and A 2 , Z, Y 1 , l, p, q and —C 1 H 2l + 1 in the formula (VI) are the same as those described above. It is as follows.
上記式(VII)及び式(VIII)において、R8及びR9はそれぞれ独立して−M−ClH2l−で表わされ、R10は−M−ClH2l+1で表わされ、ここで、Mは−O−又は−CH2−で、lは0〜10である。但し、R8、R9及びR10の一つ以上はMが−O−である。なお、−ClH2l−は、lが0〜10であるため、単結合又は炭素数1〜10のアルキレン基であり、ここで、炭素数1〜10のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基等が挙げられ、該アルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよい。また、−ClH2l+1は、lが0〜10であるため、水素又は炭素数1〜10のアルキル基であり、ここで、炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられ、該アルキル基は、直鎖状でも、分岐状でもよい。 In the above formulas (VII) and (VIII), R 8 and R 9 are each independently represented by —M—C 1 H 2l —, and R 10 is represented by —M—C 1 H 2l + 1. Where M is —O— or —CH 2 — and l is 0-10. Provided that M is —O— in one or more of R 8 , R 9 and R 10 . In addition, since l is 0 to 10, —C 1 H 2l — is a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. Here, the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms includes a methylene group, Examples thereof include an ethylene group, a trimethylene group, and a propylene group. The alkylene group may be linear or branched. In addition, since l is 0 to 10, —C 1 H 2l + 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Here, as the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a decyl group. The alkyl group may be linear or branched.
また、上記式(VII)及び式(VIII)において、R11は、−Y4−ClH2l−で表わされる。ここで、Y4は−O−、−CH2−、又は単結合で、lは0〜10である。なお、−ClH2l−については、上述の通りである。 In the above formulas (VII) and (VIII), R 11 is represented by —Y 4 —C 1 H 2l —. Here, Y 4 is -O -, - CH 2 -, or a single bond, l is 0-10. In addition, -C l H 2l- is as described above.
上記式(III)において、R5は、−Y3−ClH2l+1で表わされる。ここで、Y3は−O−、−S−、−N(CmH2m+1)−又は−CH2−で、lは0〜10であり、mは0〜10である。なお、−ClH2l+1及び−CmH2m+1については上述の通りである。 In the above formula (III), R 5 is represented by —Y 3 —C 1 H 2l + 1 . Here, Y 3 is —O—, —S—, —N (C m H 2m + 1 ) — or —CH 2 —, wherein l is 0 to 10 and m is 0 to 10. In addition, -C l H 2l + 1 and -C m H 2m + 1 are as described above.
上記式(VII)の化合物において、Mは−O−(酸素)であることが好ましい。この場合、Mが−CH2−である化合物と比べてシリカ等の無機充填剤との反応性が高い。 In the compound of the above formula (VII), M is preferably —O— (oxygen). In this case, M is -CH 2 - are highly reactive with an inorganic filler such as silica as compared to compounds wherein.
また、上記式(VII)の化合物において、上記R6は上記式(a)〜(g)のいずれかで表わされることが好ましい。ここで、l及びmはそれぞれ独立して0〜10であり、−ClH2l+1及び−CmH2m+1については上述の通りである。 In the compound of formula (VII), R 6 is preferably represented by any one of formulas (a) to (g). Here, l and m are 0 independently, are as described above -C l H 2l + 1 and -C m H 2m + 1.
また、上記式(VII)の化合物において、上記R11は−ClH2l−で表わされることが好ましい。ここで、lは0〜10であり、−ClH2l−については上述の通りである。 Further, in the compound of formula (VII), the R 11 is -C l H 2l - is preferably represented by the. Here, l is 0~10, -C l H 2l - is as described above.
<<有機ケイ素化合物の合成方法>>
本発明の有機ケイ素化合物は、例えば、上記一般式(I)で表わされ、R1、R2及びR3が−M−ClH2l+1で表わされ、R1、R2及びR3中のMの一つ以上が−O−である化合物に対し、2-(ジメチルアミノ)エタノール、2-(ジエチルアミノ)エタノール、2-(ジメチルアミノ)プロパノール、2-(ジエチルアミノ)プロパノール、N-メチルジエタノールアミン等のアミン化合物を加え、更に触媒としてp-トルエンスルホン酸、塩酸等の酸や、チタンテトラn-ブトキシド等チタンアルコキシドを添加し、加熱して、R1、R2及びR3の一つ以上を一価の窒素含有基で置換、或いはR1及びR2を−R8−W−R9−で表わされる二価の窒素含有基で置換する。更に、ヨードメタン、臭化メチル、塩化メチル、塩化水素、カルボン酸類、スルホン酸類等を加えてアンモニウム塩を形成することで合成できる。また、上記アミン化合物の代わりに、2-アセトアミドエタノール、3-アセトアミドプロパノール、N-(2-ヒドロキシメチル)プロピオンアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド、N-(2-ヒドロキシブチル)プロピオンアミド、N-アセチルジエタノール等の窒素上に電子吸引性基を持った化合物を用い、同様の手順で合成することもできる。
<< Synthesis Method of Organosilicon Compound >>
The organosilicon compound of the present invention is represented, for example, by the above general formula (I), R 1 , R 2 and R 3 are represented by -M-C 1 H 2 1 + 1 , and R 1 , R 2 and For compounds in which one or more of M in R 3 is —O—, 2- (dimethylamino) ethanol, 2- (diethylamino) ethanol, 2- (dimethylamino) propanol, 2- (diethylamino) propanol, N An amine compound such as -methyldiethanolamine is added, and an acid such as p-toluenesulfonic acid and hydrochloric acid as a catalyst, and a titanium alkoxide such as titanium tetra-n-butoxide are added and heated, and R 1 , R 2 and R 3 One or more are substituted with a monovalent nitrogen-containing group, or R 1 and R 2 are substituted with a divalent nitrogen-containing group represented by —R 8 —W—R 9 —. Furthermore, it can be synthesized by adding an iodomethane, methyl bromide, methyl chloride, hydrogen chloride, carboxylic acids, sulfonic acids and the like to form an ammonium salt. Also, instead of the above amine compounds, 2-acetamidoethanol, 3-acetamidopropanol, N- (2-hydroxymethyl) propionamide, N- (2-hydroxyethyl) propionamide, N- (2-hydroxybutyl) propion A compound having an electron-withdrawing group on nitrogen such as amide and N-acetyldiethanol can also be used in the same procedure.
<<有機ケイ素化合物の具体例>>
本発明の有機ケイ素化合物として、具体的には、3-オクタノイルチオ-プロピル(モノアセチルアミノエトキシ)ジエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-プロピル(ジアセチルアミノエトキシ)モノエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-プロピルトリアセチルアミノエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-プロピル(モノヨードトリメチルアミノエトキシ)ジエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-プロピル(モノヨードトリメチルアミノプロピロキシ)ジエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ) 1,3-ジオキサ-5-ジメチルヨードアザ-2-シラシクロヘキサン、3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ) 1,3-ジオキサ-6-ジメチルヨードアザ-2-シラシクロオクタン、3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ) 1,3-ジオキサ-5-アセチルアザ-2-シラシクロヘキサン、3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ) 1,3-ジオキサ-6-アセチルアザ-2-シラシクロオクタン、3-オクタノイルチオ-プロピル(メチル) 1,3-ジオキサ-5-ジメチルヨードアザ-2-シラシクロヘキサン、3-オクタノイルチオ-プロピル(メチル) 1,3-ジオキサ-6-ジメチルヨードアザ-2-シラシクロオクタン、3-オクタノイルチオ-プロピル(メチル) 1,3-ジオキサ-5-アセチルアザ-2-シラシクロヘキサン、3-オクタノイルチオ-プロピル(メチル) 1,3-ジオキサ-6-アセチルアザ-2-シラシクロオクタン、ビス(3-(モノアセチルアミノエトキシ)ジエトキシシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(ジアセチルアミノエトキシ)モノエトキシシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(モノジメチルヨードアミノエトキシ)ジエトキシシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(ジジメチルヨードアミノエトキシ)モノエトキシシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(モノアセチルアミノエトキシ)モノエトキシモノメチルシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(ジアセチルアミノエトキシ)モノメチルシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(モノジメチルヨードアミノエトキシ)モノエトキシモノメチルシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(ジジメチルヨードアミノエトキシ)モノメチルシリル-プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(モノアセチルアミノエトキシ)ジエトキシシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス(3-(ジアセチルアミノエトキシ)モノエトキシシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス(3-(モノジメチルヨードアミノエトキシ)ジエトキシシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス(3-(ジジメチルヨードアミノエトキシ)モノエトキシシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス(3-(モノアセチルアミノエトキシ)モノエトキシモノメチルシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス(3-(ジアセチルアミノエトキシ)モノメチルシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス(3-(モノジメチルヨードアミノエトキシ)モノエトキシモノメチルシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス(3-(ジジメチルヨードアミノエトキシ)モノメチルシリル-プロピル)テトラスルフィドが挙げられる。
<< Specific Examples of Organosilicon Compounds >>
Specifically, as the organosilicon compound of the present invention, 3-octanoylthio-propyl (monoacetylaminoethoxy) diethoxysilane, 3-octanoylthio-propyl (diacetylaminoethoxy) monoethoxysilane, 3-octanoylthio-propyltriacetylamino Ethoxysilane, 3-octanoylthio-propyl (monoiodotrimethylaminoethoxy) diethoxysilane, 3-octanoylthio-propyl (monoiodotrimethylaminopropyloxy) diethoxysilane, 3-octanoylthio-propyl (ethoxy) 1,3-dioxa- 5-Dimethyliodoaza-2-silacyclohexane, 3-octanoylthio-propyl (ethoxy) 1,3-dioxa-6-dimethyliodoaza-2-silacyclooctane, 3-octanoylthio-propyl (ethoxy) 1,3-dioxa -5-Acet Luaza-2-silacyclohexane, 3-octanoylthio-propyl (ethoxy) 1,3-dioxa-6-acetylaza-2-silacyclooctane, 3-octanoylthio-propyl (methyl) 1,3-dioxa-5-dimethyliodoaza -2-Silacyclohexane, 3-octanoylthio-propyl (methyl) 1,3-dioxa-6-dimethyliodoaza-2-silacyclooctane, 3-octanoylthio-propyl (methyl) 1,3-dioxa-5-acetylaza- 2-silacyclohexane, 3-octanoylthio-propyl (methyl) 1,3-dioxa-6-acetylaza-2-silacyclooctane, bis (3- (monoacetylaminoethoxy) diethoxysilyl-propyl) disulfide, bis (3 -(Diacetylaminoethoxy) monoethoxysilyl-propyl) disulfide, bis (3- (monodimethyliodoaminoethoxy) ) Diethoxysilyl-propyl) disulfide, bis (3- (didimethyliodoaminoethoxy) monoethoxysilyl-propyl) disulfide, bis (3- (monoacetylaminoethoxy) monoethoxymonomethylsilyl-propyl) disulfide, bis (3 -(Diacetylaminoethoxy) monomethylsilyl-propyl) disulfide, bis (3- (monodimethyliodoaminoethoxy) monoethoxymonomethylsilyl-propyl) disulfide, bis (3- (didimethyliodoaminoethoxy) monomethylsilyl-propyl) disulfide Bis (3- (monoacetylaminoethoxy) diethoxysilyl-propyl) tetrasulfide, bis (3- (diacetylaminoethoxy) monoethoxysilyl-propyl) tetrasulfide, bis (3- (monodimethyliodoaminoethoxy) disulfide Ethoxysilyl-pro Pyr) tetrasulfide, bis (3- (didimethyliodoaminoethoxy) monoethoxysilyl-propyl) tetrasulfide, bis (3- (monoacetylaminoethoxy) monoethoxymonomethylsilyl-propyl) tetrasulfide, bis (3- ( Diacetylaminoethoxy) monomethylsilyl-propyl) tetrasulfide, bis (3- (monodimethyliodoaminoethoxy) monoethoxymonomethylsilyl-propyl) tetrasulfide, bis (3- (didimethyliodoaminoethoxy) monomethylsilyl-propyl) tetra And sulfide.
<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムからなるゴム成分(A)に対して、無機充填剤(B)と上述の有機ケイ素化合物(C)とを配合してなることを特徴とし、好ましくは、天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムからなるゴム成分(A)100質量部に対して、無機充填剤(B)5〜140質量部を配合し、更に、上述の有機ケイ素化合物(C)を、前記無機充填剤(B)の配合量の1〜20質量%配合してなる。
<Rubber composition>
The rubber composition of the present invention is obtained by blending an inorganic filler (B) and the above-mentioned organosilicon compound (C) with a rubber component (A) made of natural rubber and / or a diene synthetic rubber. Preferably, the rubber component (A) composed of natural rubber and / or diene synthetic rubber is blended with 5 to 140 parts by weight of the inorganic filler (B), and the above organic The silicon compound (C) is blended in an amount of 1 to 20% by mass based on the blending amount of the inorganic filler (B).
ここで、有機ケイ素化合物(C)の含有量が無機充填剤(B)の配合量の1質量%未満では、ゴム組成物のヒステリシスロスを低下させる効果、並びに耐摩耗性を向上させる効果が不十分であり、一方、20質量%を超えると、効果が飽和してしまう。 Here, when the content of the organosilicon compound (C) is less than 1% by mass of the blending amount of the inorganic filler (B), the effect of reducing the hysteresis loss of the rubber composition and the effect of improving the wear resistance are ineffective. On the other hand, if it exceeds 20% by mass, the effect is saturated.
また、配合する有機ケイ素化合物(C)は、純度が80%以上であることが好ましく、純度が80%以上のものを配合することで、所望のスコーチ改良効果の期待できるゴム組成物とすることができる。 Further, the organosilicon compound (C) to be blended preferably has a purity of 80% or more, and by blending a compound having a purity of 80% or more, a rubber composition that can be expected to have a desired scorch improving effect is obtained. Can do.
本発明のゴム組成物のゴム成分(A)は、天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムからなる。ここで、ジエン系合成ゴムとしては、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン-プロピレン共重合体等が挙げられる。これらゴム成分(A)は、一種単独で用いても、二種以上をブレンドして用いてもよい。 The rubber component (A) of the rubber composition of the present invention comprises natural rubber and / or a diene synthetic rubber. Here, examples of the diene synthetic rubber include styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), polyisoprene rubber (IR), butyl rubber (IIR), and ethylene-propylene copolymer. These rubber components (A) may be used alone or in a blend of two or more.
本発明のゴム組成物に用いる無機充填剤(B)としては、シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、クレー、炭酸カルシウム等が挙げられ、これらの中でも、補強性の観点から、シリカ及び水酸化アルミニウムが好ましく、シリカが特に好ましい。無機充填剤(B)がシリカの場合は、有機ケイ素化合物(C)は、シリカ表面のシラノール基との親和力の高い官能基及び/又はケイ素原子(Si)との親和性が高い官能基を有するため、カップリング効率が大幅に向上して、ゴム組成物のヒステリシスロスを低下させ、耐摩耗性を向上させる効果が一層顕著になる。なお、シリカとしては、特に制限はなく、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)等を使用することができ、一方、水酸化アルミニウムとしては、ハイジライト(登録商標、昭和電工製)を用いることが好ましい。 Examples of the inorganic filler (B) used in the rubber composition of the present invention include silica, aluminum hydroxide, alumina, clay, calcium carbonate, etc. Among these, silica and aluminum hydroxide are preferable from the viewpoint of reinforcement. Silica is preferred and particularly preferred. When the inorganic filler (B) is silica, the organosilicon compound (C) has a functional group having a high affinity for the silanol group on the silica surface and / or a functional group having a high affinity for the silicon atom (Si). For this reason, the coupling efficiency is greatly improved, the hysteresis loss of the rubber composition is reduced, and the effect of improving the wear resistance becomes more remarkable. In addition, there is no restriction | limiting in particular as silica, Wet silica (hydrous silicic acid), dry-type silica (anhydrous silicic acid), etc. can be used, On the other hand, as aluminum hydroxide, Heidilite (registered trademark, Showa Denko) Are preferably used.
上記シリカは、BET表面積が40〜350 m2/gであることが好ましい。シリカのBET表面積が40 m2/g以下の場合、該シリカの粒子径が大きすぎるために耐摩耗性が大きく低下してしまい、また、シリカのBET表面積が350 m2/g以上の場合、該シリカの粒子径が小さすぎるためにヒステリシスロスが大きく増加してしまう。 The silica is preferably BET surface area of 40~350 m 2 / g. When the BET surface area of silica is 40 m 2 / g or less, the particle size of the silica is too large and wear resistance is greatly reduced. When the BET surface area of silica is 350 m 2 / g or more, Since the particle diameter of the silica is too small, hysteresis loss is greatly increased.
上記無機充填剤(B)の配合量は、上記ゴム成分(A)100質量部に対して5〜140質量部の範囲である。無機充填剤(B)の配合量が上記ゴム成分(A)100質量部に対して5質量部未満では、ヒステリシスを低下させる効果が不十分であり、一方、140質量部を超えると、作業性が著しく悪化するためである。 The compounding quantity of the said inorganic filler (B) is the range of 5-140 mass parts with respect to 100 mass parts of said rubber components (A). If the blending amount of the inorganic filler (B) is less than 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component (A), the effect of reducing the hysteresis is insufficient, while if it exceeds 140 parts by mass, the workability is increased. This is because of the remarkable deterioration.
本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分(A)、無機充填剤(B)、有機ケイ素化合物(C)の他に、ゴム業界で通常使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸等を目的に応じて適宜配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。なお、本発明のゴム組成物は、ゴム成分(A)に、無機充填剤(B)及び有機ケイ素化合物(C)と共に、必要に応じて適宜選択した各種配合剤を配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。 In addition to the rubber component (A), inorganic filler (B), and organosilicon compound (C), the rubber composition of the present invention contains compounding agents commonly used in the rubber industry, such as carbon black, softeners. Vulcanizing agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, zinc white, stearic acid and the like can be appropriately blended depending on the purpose. As these compounding agents, commercially available products can be suitably used. In addition, the rubber composition of the present invention is blended with the rubber component (A), together with the inorganic filler (B) and the organosilicon compound (C), and various compounding agents appropriately selected as necessary. It can be produced by hot-pressing, extruding or the like.
<タイヤ>
また、本発明のタイヤは、上述のゴム組成物を用いたことを特徴とし、上述のゴム組成物がトレッドに用いられていることが好ましい。本発明のタイヤは、転がり抵抗が大幅に低減されていることに加え、耐摩耗性も大幅に向上している。なお、本発明のタイヤは、従来公知の構造で、特に限定はなく、通常の方法で製造できる。また、本発明のタイヤが空気入りタイヤの場合、タイヤ内に充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
<Tire>
The tire of the present invention is characterized by using the above rubber composition, and the above rubber composition is preferably used for the tread. In the tire of the present invention, the rolling resistance is greatly reduced, and the wear resistance is also greatly improved. The tire of the present invention has a conventionally known structure and is not particularly limited, and can be produced by a normal method. In addition, when the tire of the present invention is a pneumatic tire, the gas filled in the tire may be normal or air with adjusted oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen, argon, or helium. .
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<有機ケイ素化合物の製造例1>
100 mLの二口ナスフラスコに、3-オクタノイルチオ-プロピルトリエトキシシラン 6 g、チタニウムテトラ-n-ブトキシド 0.08 gを計量し、マグネティックスターラーにて撹拌した。これをオイルバスで150℃に加熱し、フラスコ内をバキュームコントローラーで26 kPaに減圧した。そこへ、滴下ロートを用いて、N-メチルジエタノールアミン 2 g(1.02 eq)をゆっくり添加したところ、エタノールに起因する泡が発生した。全てのN-メチルジエタノールアミンを添加後、エタノールの泡が発生しなくなるまで、約1時間加熱を続け、7 gの黄色透明の化合物(3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-メチルアザ-2-シラシクロオクタン)を得た。得られた化合物 7 gに、ヨードメタン 2.54 g(1.0 eq)をゆっくり添加していくと、発熱が起こった後、9.5 gの有機ケイ素化合物(C−1)を得た。得られた有機ケイ素化合物(C−1)は、黄色透明で粘稠な液体であり、また、1H−NMRで分析したところ、0.5 (t; 2H), 0.9 (t; 3H), 1.1〜1.5 (m; 11H), 1.6 (m; 4H), 2.4 (t; 2H), 2.8 (t; 2H), 3.6〜4.3 (m; 13H)であり、3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-ジメチルヨードアザ-2-シラシクロオクタンであることが分かった。
<Production Example 1 of Organosilicon Compound>
In a 100 mL two-necked eggplant flask, 6 g of 3-octanoylthio-propyltriethoxysilane and 0.08 g of titanium tetra-n-butoxide were weighed and stirred with a magnetic stirrer. This was heated to 150 ° C. with an oil bath, and the inside of the flask was decompressed to 26 kPa with a vacuum controller. Thereto was slowly added 2 g (1.02 eq) of N-methyldiethanolamine using a dropping funnel, and bubbles resulting from ethanol were generated. After all the N-methyldiethanolamine is added, heating is continued for about 1 hour until no foaming of ethanol occurs, and 7 g of a yellow transparent compound (3-octanoylthio-propyl (ethoxy) -1,3-dioxa-6 -Methylaza-2-silacyclooctane). When 2.54 g (1.0 eq) of iodomethane was slowly added to 7 g of the obtained compound, after generation of heat, 9.5 g of an organosilicon compound (C-1) was obtained. The obtained organosilicon compound (C-1) is a yellow transparent and viscous liquid, and when analyzed by 1 H-NMR, 0.5 (t; 2H), 0.9 (t; 3H), 1.1 to 1.5 (m; 11H), 1.6 (m; 4H), 2.4 (t; 2H), 2.8 (t; 2H), 3.6 to 4.3 (m; 13H), and 3-octanoylthio-propyl (ethoxy) -1, It was found to be 3-dioxa-6-dimethyliodoaza-2-silacyclooctane.
<有機ケイ素化合物の製造例2>
200 mLのナスフラスコに、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド 40 g、2-(アセチルアミノ)エタノール 17.4 g、チタニウムテトラブトキシド 0.5 gを計量し、マグネティックスターラーにて撹拌した。これを乾燥窒素を流しながらオイルバスで165〜175℃にて、18時間加熱すると赤褐色の液体が得られ、1H−NMRで分析したところ、0.6 (t; 4H), 1.2 (m; 12H), 1.7 (t; 4H), 1.9 (s; 6H), 2.6 (t; 4H), 3.5 (m; 4H), 3.7〜3.9 (m; 7H)であり、ビス(3-(モノアセチルアミノエトキシ)ジエトキシシリル-プロピル)ジスルフィド[有機ケイ素化合物(C−2)]であることが分かった。
<Production Example 2 of organosilicon compound>
In a 200 mL eggplant flask, 40 g of bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, 17.4 g of 2- (acetylamino) ethanol, and 0.5 g of titanium tetrabutoxide were weighed and stirred with a magnetic stirrer. When this was heated in an oil bath at 165 to 175 ° C. for 18 hours while flowing dry nitrogen, a reddish brown liquid was obtained and analyzed by 1 H-NMR. 0.6 (t; 4H), 1.2 (m; 12H) , 1.7 (t; 4H), 1.9 (s; 6H), 2.6 (t; 4H), 3.5 (m; 4H), 3.7 to 3.9 (m; 7H), and bis (3- (monoacetylaminoethoxy) Diethoxysilyl-propyl) disulfide [organosilicon compound (C-2)] was found.
<ゴム組成物の調製及び評価>
表1に従う配合処方のゴム組成物を、バンバリーミキサーにて混練して調製した。次に、得られたゴム組成物の加硫物性(動的粘弾性、耐摩耗性)及びスコーチタイムを下記の方法で測定した。結果を表1に示す。
<Preparation and evaluation of rubber composition>
A rubber composition having a formulation according to Table 1 was prepared by kneading with a Banbury mixer. Next, the vulcanized physical properties (dynamic viscoelasticity, abrasion resistance) and scorch time of the obtained rubber composition were measured by the following methods. The results are shown in Table 1.
(1)動的粘弾性
上島製作所製スペクトロメーター(動的粘弾性測定試験機)を用い、周波数52 Hz、初期歪10%、測定温度60℃、動歪1%で、加硫ゴムのtanδを測定し、比較例1のtanδの値を100として指数表示した。指数値が小さい程、tanδが低く、ゴム組成物が低発熱性であることを示す。
(1) Dynamic viscoelasticity Using a spectrometer (dynamic viscoelasticity measuring machine) manufactured by Ueshima Seisakusho, tan δ of vulcanized rubber at a frequency of 52 Hz, initial strain of 10%, measurement temperature of 60 ° C, and dynamic strain of 1%. Measured and indicated as an index with the value of tan δ of Comparative Example 1 being 100. The smaller the index value, the lower the tan δ, indicating that the rubber composition is less exothermic.
(2)耐摩耗性試験
JIS K 6264−2:2005に準拠し、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、スリップ率25%の条件で試験を行い、比較例1の摩耗量の逆数を100として指数表示した。指数値が大きい程、摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れることを示す。
(2) Abrasion resistance test In accordance with JIS K 6264-2: 2005, a test was performed using a Lambone-type abrasion tester under the conditions of room temperature and a slip rate of 25%. As an index. The larger the index value, the smaller the wear amount and the better the wear resistance.
(3)スコーチタイム
JIS K6300−1に準拠して、ムーニー粘度計を用いて、130℃におけるムーニースコーチタイム(t5)を測定しし、比較例1を100として指数表示した。指数値が大きい程、スコーチタイムが長く、作業性が良好であることを示す。
(3) Scorch time In accordance with JIS K6300-1, the Mooney scorch time (t5) at 130 ° C. was measured using a Mooney viscometer, and Comparative Example 1 was indicated as 100 as an index. A larger index value indicates a longer scorch time and better workability.
*1 JSR製, 乳化重合SBR, #1500
*2 旭カーボン製, #80
*3 日本シリカ工業(株)製, ニップシールAQ, BET表面積=220 m2/g
*4 ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド
*5 下記の方法で合成した3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-メチルアザ-2-シラシクロオクタン
*6 大内新興化学工業製, ノクラック6C
*7 大内新興化学工業製, ノクラック224
*8 三新化学工業製, サンセラーD
*9 三新化学工業製, サンセラーDM
*10 三新化学工業製, サンセラーNS
* 1 JSR, emulsion polymerization SBR, # 1500
* 2 Asahi Carbon, # 80
* 3 Nippon Silica Kogyo Co., Ltd., nip seal AQ, BET surface area = 220 m 2 / g
* 4 Bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide
* 5 3-Octanoylthio-propyl (ethoxy) -1,3-dioxa-6-methylaza-2-silacyclooctane synthesized by the following method
* 6 Nouchi 6C, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry
* 7 Ouchi Shinsei Chemical Industry, Nocrack 224
* 8 Sanshin Chemical Industry, Sunseller D
* 9 Sanshin Chemical Industry, Sunseller DM
* 10 Sanshin Chemical Industry, Sunseller NS
<3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-メチルアザ-2-シラシクロオクタンの製造例>
500 mLの四つ口ナスフラスコに、3-オクタノイルチオ-プロピルトリエトキシシラン 60 g、N-メチルジエタノールアミン 20g、チタンテトラn-ブトキシド 0.8 g、トルエン 220mLを計量した。次に、メカニカルスターラーで撹拌しながら、乾燥窒素を流しつつ(0.2 L/分)、フラスコをオイルバスで加熱し、ジムロートコンデンサーを取り付け、11時間還流を行なった。その後、20 hPa/40℃にてロータリーエバポレーターにより溶媒を除去し、続いて、ロータリーポンプ(10 Pa)とコールドトラップ(ドライアイス+エタノール)にて残存する揮発分を除去し、70 gの黄色透明の液体を得た。得られた液体を1H−NMRで分析したところ、0.7(t;2H), 0.9(t;3H), 1.2(t;3H), 1.4(m;8H), 1.7(m;4H), 2.4(s;3H), 2.5(m;6H), 2.9(t;2H), 3.8(m;6H)であり、3-オクタノイルチオ-プロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-メチルアザ-2-シラシクロオクタンであることが分かった。
<Production Example of 3-Octanoylthio-propyl (ethoxy) -1,3-dioxa-6-methylaza-2-silacyclooctane>
In a 500 mL four-necked eggplant flask, 60 g of 3-octanoylthio-propyltriethoxysilane, 20 g of N-methyldiethanolamine, 0.8 g of titanium tetra-n-butoxide, and 220 mL of toluene were weighed. Next, while stirring with a mechanical stirrer and flowing dry nitrogen (0.2 L / min), the flask was heated with an oil bath, a Dimroth condenser was attached, and reflux was performed for 11 hours. Then, the solvent was removed with a rotary evaporator at 20 hPa / 40 ° C, and then the remaining volatiles were removed with a rotary pump (10 Pa) and a cold trap (dry ice + ethanol). Obtained liquid. When the obtained liquid was analyzed by 1 H-NMR, 0.7 (t; 2H), 0.9 (t; 3H), 1.2 (t; 3H), 1.4 (m; 8H), 1.7 (m; 4H), 2.4 (s; 3H), 2.5 (m; 6H), 2.9 (t; 2H), 3.8 (m; 6H) and 3-octanoylthio-propyl (ethoxy) -1,3-dioxa-6-methylaza-2- It was found to be silacyclooctane.
表1中の比較例1及び2と実施例1〜4の比較から、従来のシランカップリング剤(*4)に代えて、本発明の有機ケイ素化合物(C)を配合することで、ゴム組成物のスコーチを早めることなく、tanδを大幅に低減、即ち、ヒステリシスロスを大幅に低減して、低発熱性にしつつ、耐摩耗性を大幅に改善できることが分かる。 From the comparison between Comparative Examples 1 and 2 in Table 1 and Examples 1 to 4, the rubber composition was obtained by blending the organosilicon compound (C) of the present invention instead of the conventional silane coupling agent (* 4). It can be seen that tan δ can be greatly reduced, that is, the hysteresis loss can be greatly reduced, and the wear resistance can be greatly improved without accelerating the scorching of the object.
また、比較例3及び4から、窒素含有官能基を含み、窒素原子に電子吸引性の置換基が付加しておらず、また、窒素原子がアンモニウム塩構造を形成してもいないシランカップリング剤(*5)を配合することで、ゴム組成物のヒステリシスロスを大幅に低減して、耐摩耗性を大幅に改善できるものの、スコーチタイムが大幅に短くなり、作業性が悪化することが分かる。 Further, from Comparative Examples 3 and 4, a silane coupling agent containing a nitrogen-containing functional group, in which an electron-withdrawing substituent is not added to the nitrogen atom, and the nitrogen atom does not form an ammonium salt structure. It can be seen that by blending (* 5), the hysteresis loss of the rubber composition can be greatly reduced and the wear resistance can be greatly improved, but the scorch time is significantly shortened and the workability is deteriorated.
Claims (12)
前記窒素原子の少なくとも一つに電子吸引性の置換基が付加しているか、前記窒素原子の少なくとも一つがアンモニウム塩構造を形成していることを特徴とする有機ケイ素化合物。 Each molecule contains one or more nitrogen atoms and sulfur atoms, and has one or more silicon-oxygen bonds,
An organosilicon compound, wherein an electron-withdrawing substituent is added to at least one of the nitrogen atoms, or at least one of the nitrogen atoms forms an ammonium salt structure.
式(I)及び式(II)中のR1、R2及びR3は、少なくとも一つが下記一般式(IV)又は式(V):
式(I)及び式(II)中のR4は−Y2−ClH2l−(ここで、Y2は−O−、−NR6−、−N+(CmH2m+1)2・X-−、−CH2−又は単結合で、但し、R6、X、l及びmは上記と同義である)で表わされ、
式(III)中のR5は−Y3−ClH2l+1(ここで、Y3は−O−、−S−、−N(CmH2m+1)−又は−CH2−で、但し、l及びmは上記と同義である)で表わされ、
xは1〜6である]で表わされることを特徴とする請求項1に記載の有機ケイ素化合物。 The following general formula (I):
At least one of R 1 , R 2 and R 3 in formula (I) and formula (II) is the following general formula (IV) or formula (V):
R 4 in formula (I) and formula (II) is —Y 2 —C 1 H 2l — (where Y 2 is —O—, —NR 6 —, —N + (C m H 2m + 1 )). 2 · X − —, —CH 2 — or a single bond, wherein R 6 , X, l and m are as defined above,
R 5 in formula (III) -Y 3 -C l H 2l + 1 ( wherein, Y 3 is -O -, - S -, - N (C m H 2m + 1) - or -CH 2 - Where l and m are as defined above),
The organic silicon compound according to claim 1, wherein x is 1 to 6.
前記R4が−ClH2l−[式中、lは0〜10である]で表わされる
ことを特徴とする請求項2に記載の有機ケイ素化合物。 R 6 represents the following formulas (a) to (g):
The organosilicon compound according to claim 2, wherein R 4 is represented by —C 1 H 2l — [wherein 1 is 0 to 10].
式(VII)及び式(VIII)中のWは−NR6−{ここで、R6は下記式(VI):
式(VII)及び式(VIII)中のR8及びR9はそれぞれ独立して−M−ClH2l−(ここで、Mは−O−又は−CH2−で、lは0〜10である)で表わされ、R10は−M−ClH2l+1(ここで、M及びlは上記と同義である)で表わされ、但し、R8、R9及びR10の一つ以上はMが−O−であり、
式(VII)及び式(VIII)中のR11は−Y4−ClH2l−(ここで、Y4は−O−、−CH2−又は単結合で、但し、lは上記と同義である)で表わされ、
式(III)中のR5は−Y3−ClH2l+1(ここで、Y3は−O−、−S−、−N(CmH2m+1)−又は−CH2−で、但し、l及びmは上記と同義である)で表わされ、
xは1〜6である]で表わされることを特徴とする請求項1に記載の有機ケイ素化合物。 The following general formula (VII):
In formula (VII) and formula (VIII), W represents —NR 6 — {where R 6 represents the following formula (VI):
R 8 and R 9 in formula (VII) and formula (VIII) are each independently —M—C 1 H 2 1 — (where M is —O— or —CH 2 —, and 1 is 0 to 10 R 10 is represented by -M-C l H 2l + 1 (where M and l are as defined above), provided that R 8 , R 9 and R 10 are One or more M is -O-;
R 11 in formula (VII) and formula (VIII) is —Y 4 —C 1 H 2l — (where Y 4 is —O—, —CH 2 — or a single bond, where l is as defined above. It is expressed by
R 5 in formula (III) is —Y 3 —C 1 H 2l + 1 (where Y 3 is —O—, —S—, —N (C m H 2m + 1 ) — or —CH 2 —). Where l and m are as defined above),
The organic silicon compound according to claim 1, wherein x is 1 to 6.
前記R11が−ClH2l−[式中、lは0〜10である]で表わされる
ことを特徴とする請求項4に記載の有機ケイ素化合物。 R 6 represents the following formulas (a) to (g):
The organosilicon compound according to claim 4, wherein R 11 is represented by —C 1 H 2l — [wherein 1 is 0 to 10].
更に、前記有機ケイ素化合物(C)を、前記無機充填剤(B)の配合量の1〜20質量%含むことを特徴とする請求項7に記載のゴム組成物。 To 100 parts by mass of the rubber component (A) composed of the natural rubber and / or diene synthetic rubber, 5 to 140 parts by mass of the inorganic filler (B)
Furthermore, 1-20 mass% of the compounding quantity of the said inorganic filler (B) is included for the said organosilicon compound (C), The rubber composition of Claim 7 characterized by the above-mentioned.
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