JP2012184401A - レゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法及び該縮合物を含むゴム組成物 - Google Patents
レゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法及び該縮合物を含むゴム組成物 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】未反応のレゾルシンの残留量を少ないレゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法を提供する。
【解決手段】レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、を含むレゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法。レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、水を除去した後の混合物と塩基とを混合する工程と、を含む製造方法であることが好ましい。
【選択図】なし
【解決手段】レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、を含むレゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法。レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、水を除去した後の混合物と塩基とを混合する工程と、を含む製造方法であることが好ましい。
【選択図】なし
Description
本発明は、レゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法及び該縮合物を含むゴム組成物等に関する。
レゾルシンとアセトンとの縮合物は、各種ゴム組成物の補強剤として有用である。
特許文献1には、レゾルシンとアセトンとを酸及び有機溶媒の存在下で反応させた後、前記酸を水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに中和後の混合物を減圧乾燥させることによりレゾルシンとアセトンとの縮合物を得る製造方法が記載されている。
特許文献1には、レゾルシンとアセトンとを酸及び有機溶媒の存在下で反応させた後、前記酸を水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに中和後の混合物を減圧乾燥させることによりレゾルシンとアセトンとの縮合物を得る製造方法が記載されている。
従来の製造方法では、未反応のレゾルシンが多く残留する場合があった。
本発明は、以下の発明を含む。
[1]レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
を含むレゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法。
[1]レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
を含むレゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法。
[2]レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
水を除去した後の混合物と塩基とを混合する工程と、
を含む[1]記載の製造方法。
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
水を除去した後の混合物と塩基とを混合する工程と、
を含む[1]記載の製造方法。
[3]レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
水を除去した後の混合物とアセトンとを混合する工程と、
アセトンと混合した後の混合物と塩基とを混合する工程と、
を含む[1]又は[2]記載の製造方法。
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
水を除去した後の混合物とアセトンとを混合する工程と、
アセトンと混合した後の混合物と塩基とを混合する工程と、
を含む[1]又は[2]記載の製造方法。
[4]前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程が、前記反応により副生した水を酸及び有機溶媒の存在下で除去する工程である[1]〜[3]のいずれかの項記載の製造方法。
[5]前記反応により副生した水を酸及び有機溶媒の存在下で除去する工程が、前記反応により副生した水を、酸及び有機溶媒の存在下で、有機溶媒と共沸させることにより除去する工程である[4]記載の製造方法。
[6]有機溶媒が、芳香族炭化水素である[4]又は[5]記載の製造方法。
[7]芳香族炭化水素が、トルエン又はキシレンである[6]記載の製造方法。
[8]酸が、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸水和物、塩酸及び硫酸からなる群から選ばれる少なくとも1種である[1]〜[7]のいずれかの項記載の製造方法。
[9][1]〜[8]のいずれかの項記載の製造方法により得られる縮合物とゴム成分と充填剤と硫黄成分とを含むゴム組成物。
[10][9]記載のゴム組成物で被覆されたスチールコードを含むタイヤ用ベルト。
[11][9]記載のゴム組成物で被覆されたカーカス繊維コードを含むタイヤ用カーカス。
[12][9]記載のゴム組成物を含むタイヤ用キャップトレッド又はタイヤ用アンダートレッド。
[13][9]記載のゴム組成物を加工して製造される空気入りタイヤ。
[14]下記(1)、(2)及び(3)を満たすレゾルシンとアセトンとの縮合物。
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する2,4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシフラバン由来のピークの面積比が30〜55%の範囲であること
(2)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する第一溶出ピークの面積比が20〜50%の範囲であること
(3)前記第一溶出ピークの重量平均分子量が1500〜1700の範囲であること
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する2,4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシフラバン由来のピークの面積比が30〜55%の範囲であること
(2)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する第一溶出ピークの面積比が20〜50%の範囲であること
(3)前記第一溶出ピークの重量平均分子量が1500〜1700の範囲であること
[15]軟化点が160℃以下である[14]記載の縮合物
[16]120℃で24時間保管したときのレゾルシンの増加率が2%以下である[14]又は[15]記載の縮合物。
本発明の製造方法によれば、未反応のレゾルシンの残留量を少なくすることができる。
以下、本発明について、詳細に説明する。
<レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程(以下「第1工程」という場合がある。)>
レゾルシン及びアセトンは、いずれも市販のものを用いることができる。アセトンの使用量は、レゾルシン1モルに対し、1〜6モルの範囲が好ましく、1.5〜4モルの範囲がより好ましい。アセトンの使用量が1モル以上であれば、未反応のレゾルシンの残存率を減らすことができる傾向にあり好ましい。
<レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程(以下「第1工程」という場合がある。)>
レゾルシン及びアセトンは、いずれも市販のものを用いることができる。アセトンの使用量は、レゾルシン1モルに対し、1〜6モルの範囲が好ましく、1.5〜4モルの範囲がより好ましい。アセトンの使用量が1モル以上であれば、未反応のレゾルシンの残存率を減らすことができる傾向にあり好ましい。
酸は、レゾルシンとアセトンとの反応において触媒として働くものであり、以下「酸触媒」と記載することがある。例えば、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸水和物、シュウ酸、リン酸、ポリリン酸、ホウ化フッ素酸、塩酸、硫酸等が挙げられる。中でも、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸水和物、塩酸及び硫酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の酸が好ましい。これら酸はそのまま、又は適当な濃度の水溶液として用いることができる。酸の使用量に特に制限はないが、レゾルシン100モルに対し、0.1〜10モルの範囲が好ましく、0.5〜5モルの範囲がより好ましい。
レゾルシンとアセトンとの反応は、有機溶媒の存在下で行うことが好ましい。有機溶媒としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン置換芳香族炭化水素等が挙げられる。脂肪族炭化水素の具体例は、ヘキサン、へプタン、オクタン、デカン等であり、芳香族炭化水素の具体例は、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等であり、ハロゲン置換芳香族炭化水素の具体例は、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等である。芳香族炭化水素が好ましく、トルエン又はキシレンがより好ましい。有機溶媒の使用量は、レゾルシン1重量部に対し、0.5〜3重量部の範囲が好ましい。
レゾルシンとアセトンとの反応の反応温度は、30℃以上、65℃以下の範囲が好ましい。反応の進行は、ガスクロマトグラフィー(GC)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、ゲル浸透クロマトグラフフィー(GPC)等の通常の分析手段により確認することができ、反応の進行を確認しながら、反応終点を決めることができる。
レゾルシンとアセトンと酸との混合順序は特に限定されず、例えば、レゾルシンとアセトンとを必要により有機溶媒の存在下で混合し、得られた混合物と酸とを反応温度条件下で混合することにより実施することができる。また、反応の進行に伴い、混合物中にアセトンを連続的又は間欠的に加えてもよい。反応が進行するにつれ、レゾルシンとアセトンとの縮合物に含まれる化合物の一つである2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバンが析出する場合があり、析出物が反応容器の壁に固着する(いわゆるスケーリング)ことを防ぐために、種晶として2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバンを用いてもよい。尚、2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバンは下記の式で示される化合物である。
レゾルシンとアセトンとの縮合物に含まれる化合物としては、2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン(下記の式で示される化合物)の他に、
7,7’−ジヒドロキシ−4,4,4’,4’−テトラメチル−2,2’−スピロビクロマン(下記の式で示される化合物)、
4,6−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(I)で表される化合物)及びその異性体、
2,4−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(II)で表される化合物)及びその異性体、
式(III)で表される化合物及びその異性体、
式(IV)で表される化合物及びその異性体、
[式(IV)中、nは2以上の整数を表す。]
等が挙げられる。
7,7’−ジヒドロキシ−4,4,4’,4’−テトラメチル−2,2’−スピロビクロマン(下記の式で示される化合物)、
4,6−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(I)で表される化合物)及びその異性体、
2,4−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(II)で表される化合物)及びその異性体、
式(III)で表される化合物及びその異性体、
式(IV)で表される化合物及びその異性体、
[式(IV)中、nは2以上の整数を表す。]
等が挙げられる。
<前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程(以下「第2工程」という場合がある。)>
レゾルシンとアセトンとの反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程は、レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と同時に行なわれてもよいが、水の除去を効率的に行う目的において、レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させた後、前記反応により副生した水を酸の存在下で除去することが好ましい。この工程で水を除去して得られた混合物は、レゾルシンとアセトンとの縮合物と酸とを含む。
レゾルシンとアセトンとの反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程は、レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と同時に行なわれてもよいが、水の除去を効率的に行う目的において、レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させた後、前記反応により副生した水を酸の存在下で除去することが好ましい。この工程で水を除去して得られた混合物は、レゾルシンとアセトンとの縮合物と酸とを含む。
水の除去は、例えば、水を吸着し得る物質や水を分解し得る物質を用いて行なわれてもよいが、蒸留により行うことが好ましく、有機溶媒の存在下で有機溶媒と水との共沸により行なうことがより好ましい。蒸留や共沸の留分には通常、水が含まれており、留分を除去すればよいが、留分が有機層と水層とに分離している場合は、水層のみを分離して除去し、有機層は混合物中に戻すことが好ましい。水の除去は、水を除去して得られた混合物の含水率が0.01〜2重量%になるまで行なうことが好ましく、含水率が0.01〜1重量%になるまで行うことがより好ましい。
有機溶媒としては、通常、レゾルシンとアセトンとの反応に用いた有機溶媒が用いられるが、これとは別の有機溶媒を使用することもできる。有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクレン、バークレン、二塩化エチレン、塩化ベンゼン等の塩素化炭化水素;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル;アセトニトリル等のニトリル;等が挙げられる。なかでも、芳香族炭化水素が好ましく、トルエン、キシレンがより好ましい。
第1工程及び第2工程により得られた混合物を、そのまま後述する後処理工程に付してもよいし、必要に応じて、さらに後述する第3工程に付した後に後処理工程に付してもよい。
<水を除去した後の混合物とアセトンとを混合する工程(以下「第3工程」という場合がある。)>
レゾルシンとアセトンとの反応により副生した水を酸の存在下で除去した後の混合物と、アセトンとを混合することがより好ましい。第3工程は、レゾルシンとアセトンとの縮合物と酸とを含む混合物中に残存するレゾルシンと、アセトンとを反応させる工程である。
レゾルシンとアセトンとの反応により副生した水を酸の存在下で除去した後の混合物と、アセトンとを混合することがより好ましい。第3工程は、レゾルシンとアセトンとの縮合物と酸とを含む混合物中に残存するレゾルシンと、アセトンとを反応させる工程である。
第3工程で用いるアセトンの使用量は、第1工程で用いるアセトンの使用量との合計が、第1工程で用いたレゾルシン1モルに対し、1〜6モルの範囲であればよい。酸や有機溶媒を必要に応じて第3工程で用いてもよい。第3工程の反応温度は、30℃以上、65℃以下の範囲が好ましい。また、第3工程は、水を除去しながら行ってもよい。水の除去については、第2工程と同様である。第3工程は、GC、HPLC、GPC等の通常の分析手段により2,4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシフラバンの含有率とレゾルシンの含有率とを確認しながら、それらが所望の範囲となるまで、適宜アセトンを追加しながら実施すればよい。
<後処理工程>
第2工程又は第3工程で得られた混合物を、濾過処理や濃縮処理等の処理を含む後処理工程に付すことにより、有機溶媒を除去すれば、レゾルシンとアセトンとの縮合物を取り出すことができる。
第2工程又は第3工程で得られた混合物を、濾過処理や濃縮処理等の処理を含む後処理工程に付すことにより、有機溶媒を除去すれば、レゾルシンとアセトンとの縮合物を取り出すことができる。
<水を除去した後の混合物と塩基とを混合する工程>
第2工程又は第3工程で得られた混合物を塩基で中和した後、水洗処理又は濾過処理して固液分離し、必要に応じて得られた固形物に付着した酸触媒、中和により生成した塩を水洗した後に、有機溶媒を除去してもよい。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩等を用いることができ、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。塩基は、適当な濃度の水溶液として用いることが好ましい。
レゾルシンの残留率は、5.0重量%以下であることが好ましく、1.0重量%以下であることがより好ましい。
第2工程又は第3工程で得られた混合物を塩基で中和した後、水洗処理又は濾過処理して固液分離し、必要に応じて得られた固形物に付着した酸触媒、中和により生成した塩を水洗した後に、有機溶媒を除去してもよい。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩等を用いることができ、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。塩基は、適当な濃度の水溶液として用いることが好ましい。
レゾルシンの残留率は、5.0重量%以下であることが好ましく、1.0重量%以下であることがより好ましい。
<得られた縮合物>
本発明において「第一溶出ピーク」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)で分析したときに得られるクロマトグラム中の全てのピーク中で、保持時間が最も短いピークを意味し、「第二溶出ピーク」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)で分析したときに得られるクロマトグラム中の全てのピーク中で、保持時間が二番目に短いピークを意味し、「第三溶出ピーク」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)で分析したときに得られるクロマトグラム中の全てのピーク中で、保持時間が三番目に短いピークを意味する。
ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)において、式(IV)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第一溶出ピークとして、式(III)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第二溶出ピークとして、式(I)で表される化合物及びその異性体、並びに、式(II)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第三溶出ピークとして、検出される。
本発明において「第一溶出ピーク」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)で分析したときに得られるクロマトグラム中の全てのピーク中で、保持時間が最も短いピークを意味し、「第二溶出ピーク」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)で分析したときに得られるクロマトグラム中の全てのピーク中で、保持時間が二番目に短いピークを意味し、「第三溶出ピーク」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)で分析したときに得られるクロマトグラム中の全てのピーク中で、保持時間が三番目に短いピークを意味する。
ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)において、式(IV)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第一溶出ピークとして、式(III)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第二溶出ピークとして、式(I)で表される化合物及びその異性体、並びに、式(II)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第三溶出ピークとして、検出される。
得られた縮合物は、下記(1)、(2)及び(3)を満たす縮合物であることが好ましい。
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する2,4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシフラバン由来のピークの面積比が30〜55%
(2)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する第一溶出ピークの面積比が20〜50%
(3)前記第一溶出ピークの重量平均分子量が1500〜1700
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する2,4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシフラバン由来のピークの面積比が30〜55%
(2)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する第一溶出ピークの面積比が20〜50%
(3)前記第一溶出ピークの重量平均分子量が1500〜1700
得られた縮合物は、軟化点が160℃以下であることが好ましい。
得られた縮合物は、120℃で24時間保管したときのレゾルシンの増加率が2%以下であることが好ましい。
得られた縮合物中に含まれる2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバンの含有率は、30〜55重量%の範囲が好ましく、35〜50重量%の範囲がより好ましい。
得られた縮合物中に含まれる4,6−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(I)で表される化合物)及びその異性体、並びに、2,4−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(II)で表される化合物)及びその異性体の合計の含有率は、5〜10重量%の範囲が好ましい。
得られた縮合物中に含まれる式(III)で表される化合物及びその異性体の合計の含有率は、5〜15重量%の範囲が好ましい。
得られた縮合物中に含まれる式(IV)で表される化合物及びその異性体の合計の含有率は、20〜50重量%の範囲が好ましく、25〜35重量%の範囲がより好ましい。
得られた縮合物は、120℃で24時間保管したときのレゾルシンの増加率が2%以下であることが好ましい。
得られた縮合物中に含まれる2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバンの含有率は、30〜55重量%の範囲が好ましく、35〜50重量%の範囲がより好ましい。
得られた縮合物中に含まれる4,6−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(I)で表される化合物)及びその異性体、並びに、2,4−ビス(7−ヒドロキシ−2,4,4−トリメチルクロマン−2−イル)−1,3−ベンゼンジオール(式(II)で表される化合物)及びその異性体の合計の含有率は、5〜10重量%の範囲が好ましい。
得られた縮合物中に含まれる式(III)で表される化合物及びその異性体の合計の含有率は、5〜15重量%の範囲が好ましい。
得られた縮合物中に含まれる式(IV)で表される化合物及びその異性体の合計の含有率は、20〜50重量%の範囲が好ましく、25〜35重量%の範囲がより好ましい。
得られたレゾルシンとアセトンとの縮合物は、ゴムの補強剤として用いることができる。特にタイヤ用ゴムの補強剤として有用である。
次に、レゾルシンとアセトンとの縮合物とゴム成分と充填剤と硫黄成分とを含むゴム組成物について説明する。
ゴム成分としては、天然ゴム、スチレンブタジエン共重合ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム等、及び、それらを主成分とするゴム成分が挙げられる。これらゴム成分100重量部に対して、レゾルシンとアセトンとの縮合物の使用量は0.5〜3重量部の範囲が好ましく、1〜2重量部の範囲がより好ましい。
充填剤としては、ゴム分野で通常使用されているカーボンブラック、シリカ、タルク、クレイ等が例示され、カーボンブラックがより好ましく使用される。カーボンブラックとしては、HAF(High Abrasion Furnace)、SAF(Super Abrasion Furnace)、ISAF(Intermediate SAF)等のカーボンブラックが好ましい。また、カーボンブラックとシリカの併用等、数種の充填剤を組み合わせることも好ましい。充填剤の使用量は、ゴム成分100重量部あたり10〜100重量部の範囲が好ましい。より好ましくは30〜70重量部である。
硫黄成分としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、及び高分散性硫黄等が挙げられる。粉末硫黄および不溶性硫黄が好ましい。硫黄成分の使用量は、ゴム成分100重量部あたり1〜10重量部の範囲が好ましい。より好ましくは2〜6重量部である。
更に、加硫促進剤、メトキシ化メチロールメラミン樹脂、有機コバルト化合物及び酸化亜鉛等を使用して、ゴム組成物を製造することができる。
加硫促進剤の例としては、ゴム工業便覧<第四版>(平成6年1月20日社団法人 日本ゴム協会発行)の412〜413ページに記載されているチアゾール系加硫促進剤、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が挙げられる。加硫促進剤の使用量は、ゴム成分100重量部あたり0.5〜1重量部の範囲が好ましい。より好ましくは0.6〜0.8重量部である。
メトキシ化メチロールメラミン樹脂としては、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン、ペンタキス(メトキシメチル)メチロールメラミン、テトラキス(メトキシメチル)ジメチロールメラミン等のゴム工業において通常使用されているものを挙げることができる。ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン単独又はそれを主成分とする混合物が好ましい。これらのメトキシ化メチロールメラミン樹脂は、それぞれ単独で、又は組み合わせて用いることができ、その配合量はゴム成分100重量部に対し、0.5〜6.0重量部の範囲が好ましく、1.0〜3.0重量部の範囲がより好ましい。
有機コバルト化合物としては、例えば、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト等の酸コバルト塩や、脂肪酸コバルト・ホウ素錯体化合物(例えば、商品名「マノボンドC(登録商標)」:マンケム社製)等が挙げられる。有機コバルト化合物の使用量は、ゴム成分100重量部に対し、コバルト含量にして0.1〜0.4重量部の範囲が好ましく、0.1〜0.3重量部の範囲がより好ましい。
また、ゴム工業で通常使用されている各種のゴム薬品、例えば、酸化防止剤やオゾン劣化防止剤のような老化防止剤、しゃく解剤、加工助剤、ワックス、オイル、ステアリン酸、粘着付与剤等の1種又は2種以上を、必要に応じて併用してもよい。これら薬品の配合量は、ゴム組成物の用途により異なるが、それぞれがゴム工業において通常使用されている範囲の量を用いることができる。
ゴム組成物は、例えば、ゴム業界で通常実施されている方法に準拠し、成形、加硫等の工程を経ることにより、ゴム製品に誘導し得る。特にタイヤの各種部材、例えば、キャップトレッド、アンダートレッド、ベルト、カーカス、ビード、サイドウォール、ゴムチェーファー等に用いることができる。またエンジンマウント、ストラットマウント、ブッシュ、エグゾーストハンガー等の自動車用防振ゴム、ホース類、ゴムベルト等に用いることもできる。
例えば、ゴム組成物でスチールコードを被覆することにより、タイヤ用ベルトを製造することができる。スチールコードは、通常、引き揃えた状態で用いられる。
スチールコードは、ゴムとの接着性の観点から、黄銅,亜鉛、あるいはこれにニッケルやコバルトを含有する合金でメッキ処理されていることが好ましく、特に黄銅メッキ処理が施されているものが好適である。特に、黄銅メッキ中のCu含有率が75重量%以下、好ましくは55〜70重量%である黄銅メッキ処理が施されたスチールコードが好適である。スチールコードの撚り構造は制限されない。
ベルトは、複数枚積層して用いてもよい。ベルトは、主にカーカスの補強材料として使用される。
また、例えば、ゴム組成物を、タイヤのカーカス形状に合わせて押し出し加工し、カーカス繊維コードの上下に貼り付けることにより、カーカスを製造することもできる。カーカス繊維コードは、通常、平行に引き揃えた状態で使用される。カーカス繊維コードとしては、弾性率および耐疲労性が良好で、耐クリープ性も優秀で、安価なポリエステルが好ましい。これらは、1枚または複数枚積層することで、タイヤ補強材料として使用される。
ゴム組成物を用いて、通常の製造方法によって空気入りタイヤを製造することができる。例えば、ゴム組成物を押し出し加工し、タイヤ用部材を得、タイヤ成形機上で通常の方法により、他のタイヤ部材に貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが得られる。
以下、実施例及び試験例を挙げて本発明を具体的に説明する。尚、以下の実施例において、2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシン等の含有率は、GPC面積百分率法により求めた。軟化点はJIS K 6220-1に従い実施した。また、実施例において「部」は「重量部」を表す。
GPC分析において、式(IV)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第一溶出ピークとして、式(III)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第二溶出ピークとして、式(I)で表される化合物及びその異性体、並びに、式(II)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第三溶出ピークとして、検出された。
<GPC分析条件>
カラム:TOSOH TSGel Super HZ2000(4.6mmφx150cm)とTOSOH TSGel Super HZ1000(4.6mmφx150cm)2本とを接続
温度 :40℃
移動相:テトラヒドロフラン
検出器:RI
GPC分析において、式(IV)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第一溶出ピークとして、式(III)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第二溶出ピークとして、式(I)で表される化合物及びその異性体、並びに、式(II)で表される化合物及びその異性体から成る化合物群は第三溶出ピークとして、検出された。
<GPC分析条件>
カラム:TOSOH TSGel Super HZ2000(4.6mmφx150cm)とTOSOH TSGel Super HZ1000(4.6mmφx150cm)2本とを接続
温度 :40℃
移動相:テトラヒドロフラン
検出器:RI
実施例1
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた1000ml四つ口フラスコに、レゾルシン198.2g(1.8モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン167.3g(2.88モル)及びトルエン501gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸1.98gを仕込み、得られた混合物を内温60℃まで昇温し、4時間保温した。
その後、内温60℃のままでフラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去した後に、同温度範囲でアセトン52.3g(0.9モル)を仕込み、フラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去しながら、60℃で2時間保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、313gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:44.4%
レゾルシン:0.7%
第一溶出ピーク:34.1%
第一溶出ピークの重量平均分子量:1441
軟化点 144℃
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた1000ml四つ口フラスコに、レゾルシン198.2g(1.8モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン167.3g(2.88モル)及びトルエン501gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸1.98gを仕込み、得られた混合物を内温60℃まで昇温し、4時間保温した。
その後、内温60℃のままでフラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去した後に、同温度範囲でアセトン52.3g(0.9モル)を仕込み、フラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去しながら、60℃で2時間保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、313gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:44.4%
レゾルシン:0.7%
第一溶出ピーク:34.1%
第一溶出ピークの重量平均分子量:1441
軟化点 144℃
実施例2
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた500ml四つ口フラスコに、レゾルシン88.1g(0.8モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン65.0g(1.12モル)及びトルエン132gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸0.88gを仕込み、得られた混合物を内温50℃まで昇温し、4時間保温した。その後、内温60℃まで昇温し、フラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去した。常圧に戻し、45℃まで冷却した後、アセトン69.7g(1.2モル)を仕込み、同温度で3時間半保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、136gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:50.4重量%
レゾルシン:0.9重量%
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた500ml四つ口フラスコに、レゾルシン88.1g(0.8モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン65.0g(1.12モル)及びトルエン132gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸0.88gを仕込み、得られた混合物を内温50℃まで昇温し、4時間保温した。その後、内温60℃まで昇温し、フラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去した。常圧に戻し、45℃まで冷却した後、アセトン69.7g(1.2モル)を仕込み、同温度で3時間半保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、136gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:50.4重量%
レゾルシン:0.9重量%
実施例3
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた500ml四つ口フラスコに、レゾルシン88.1g(0.8モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン65.0g(1.12モル)及びトルエン223gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸0.40gを仕込み、得られた混合物を内温50℃まで昇温し、3時間半保温した。内温60℃のまま、フラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去した。常圧に戻し、アセトン69.7g(1.2モル)を仕込み、同温度で5時間保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、136gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:45.8重量%
レゾルシン:0.97重量%
第一溶出ピーク:28.1%
第一溶出ピークの重量平均分子量:1211
軟化点 112℃
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた500ml四つ口フラスコに、レゾルシン88.1g(0.8モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン65.0g(1.12モル)及びトルエン223gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸0.40gを仕込み、得られた混合物を内温50℃まで昇温し、3時間半保温した。内温60℃のまま、フラスコ内部を減圧して反応系内から水を除去した。常圧に戻し、アセトン69.7g(1.2モル)を仕込み、同温度で5時間保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、136gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:45.8重量%
レゾルシン:0.97重量%
第一溶出ピーク:28.1%
第一溶出ピークの重量平均分子量:1211
軟化点 112℃
比較参考例1
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた500ml四つ口フラスコに、レゾルシン44.0g(0.4モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン25.6g(0.44モル)及びトルエン111gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸0.44gを仕込み、得られた混合物を内温80℃まで昇温し、3時間保温した。次に、アセトン23.2g(0.40モル)を仕込み、4時間保温した。次に、アセトン23.2g(0.40モル)を仕込み、3時間保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、120gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:42.9重量%
レゾルシン:15.8重量%
温度計、攪拌機及びコンデンサーを備えた500ml四つ口フラスコに、レゾルシン44.0g(0.4モル)を仕込み、フラスコ内部を窒素置換した後、アセトン25.6g(0.44モル)及びトルエン111gを仕込み、40℃に昇温した。そこに98%硫酸0.44gを仕込み、得られた混合物を内温80℃まで昇温し、3時間保温した。次に、アセトン23.2g(0.40モル)を仕込み、4時間保温した。次に、アセトン23.2g(0.40モル)を仕込み、3時間保温した。その後、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、さらに1KPa以下の減圧下で80℃12時間乾燥させて、120gのレゾルシンとアセトンの縮合物を得た。得られた縮合物中の2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン及びレゾルシンの含有率は、それぞれ以下のとおりであった。
2,4,4−トリメチル−2’4’7−トリヒドロキシフラバン:42.9重量%
レゾルシン:15.8重量%
実施例4(ゴム組成物の製造)
0.6リットルのラボプラストミルを用い、初期の系内温度を150℃として、下記配合処方に基づき、最初に天然ゴム(RSS#1)を投入して3分間素練りを行い、続いてカーボンブラック(N330)、含水シリカ、ステアリン酸、亜鉛華、老化防止剤(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン縮合物)および実施例1で得た縮合物を投入し、5分間混練して排出した。次いで、この排出ゴムをオープンロールに移し、初期品温を60℃として、下記配合処方に示したイオウ、加硫促進剤(N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)、メトキシ化メチロールメラミン樹脂(スミカノール507AP(住友化学社製))及びナフテン酸コバルトを添加し、ゴムの温度が80℃以下になるよう温度制御しつつ、混練することによりゴム組成物を得た。
0.6リットルのラボプラストミルを用い、初期の系内温度を150℃として、下記配合処方に基づき、最初に天然ゴム(RSS#1)を投入して3分間素練りを行い、続いてカーボンブラック(N330)、含水シリカ、ステアリン酸、亜鉛華、老化防止剤(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン縮合物)および実施例1で得た縮合物を投入し、5分間混練して排出した。次いで、この排出ゴムをオープンロールに移し、初期品温を60℃として、下記配合処方に示したイオウ、加硫促進剤(N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)、メトキシ化メチロールメラミン樹脂(スミカノール507AP(住友化学社製))及びナフテン酸コバルトを添加し、ゴムの温度が80℃以下になるよう温度制御しつつ、混練することによりゴム組成物を得た。
<配合処方>
・天然ゴム(RSS#1) 100部
・N330カーボンブラック 45部
・含水シリカ(東ソー・シリカ(株)製 Nipsil AQ) 10部
・ステアリン酸 3部
・亜鉛華 5重量部
・老化防止剤(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン縮合物) 2部
・成分A(実施例1で得たレゾルシンとアセトンの縮合物) 2部
・イオウ 4部
・加硫促進剤(N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド) 0.7部
・メトキシ化メチロールメラミン樹脂(スミカノール507AP(住友化学社製)) 3部(有効成分2部)
・ナフテン酸コバルト 2部(コバルト含量0.2部)
・天然ゴム(RSS#1) 100部
・N330カーボンブラック 45部
・含水シリカ(東ソー・シリカ(株)製 Nipsil AQ) 10部
・ステアリン酸 3部
・亜鉛華 5重量部
・老化防止剤(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン縮合物) 2部
・成分A(実施例1で得たレゾルシンとアセトンの縮合物) 2部
・イオウ 4部
・加硫促進剤(N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド) 0.7部
・メトキシ化メチロールメラミン樹脂(スミカノール507AP(住友化学社製)) 3部(有効成分2部)
・ナフテン酸コバルト 2部(コバルト含量0.2部)
実施例5(ゴム組成物の製造)
実施例4において、実施例1で得た縮合物に替えて、実施例2で得た縮合物を用いる以外は、実施例4と同様にしてゴム組成物を得た。
実施例4において、実施例1で得た縮合物に替えて、実施例2で得た縮合物を用いる以外は、実施例4と同様にしてゴム組成物を得た。
実施例6 (タイヤ用ベルト、及びこれを用いたタイヤの製造)
実施例4で得たゴム組成物で、黄銅メッキ処理が施されたスチールコードを被覆することにより、ベルトが得られる。得られるベルトを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
実施例4で得たゴム組成物で、黄銅メッキ処理が施されたスチールコードを被覆することにより、ベルトが得られる。得られるベルトを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
実施例7 (タイヤ用カーカス、及びこれを用いたタイヤの製造)
実施例4で得たゴム組成物を押し出し加工して、カーカス形状に応じた形状のゴム組成物を調製し、ポリエステル製のカーカス繊維コードの上下に貼り付けることにより、カーカスが得られる。得られたカーカスを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
実施例4で得たゴム組成物を押し出し加工して、カーカス形状に応じた形状のゴム組成物を調製し、ポリエステル製のカーカス繊維コードの上下に貼り付けることにより、カーカスが得られる。得られたカーカスを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
実施例8 (タイヤ用キャップトレッド、及びこれを用いたタイヤの製造)
実施例4で得たゴム組成物を押し出し加工して、キャップトレッドが得られる。得られたキャップトレッドを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
実施例4で得たゴム組成物を押し出し加工して、キャップトレッドが得られる。得られたキャップトレッドを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
実施例9 (タイヤ用アンダートレッド、及びこれを用いたタイヤの製造)
実施例4で得たゴム組成物を押し出し加工して、アンダートレッドが得られる。得られたアンダートレッドを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
実施例4で得たゴム組成物を押し出し加工して、アンダートレッドが得られる。得られたアンダートレッドを用いて、通常の製造方法に従い、生タイヤを成形し、得られた生タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤが得られる。
本発明の製造方法によれば、未反応のレゾルシンの残留量を少なくすることができる。本発明の製造方法により得られるレゾルシンとアセトンとの縮合物は、各種ゴム組成物の補強剤としての性能に優れ、かつ、ゴム組成物加工時の残存レゾルシンの蒸散による作業環境の悪化も防止できるため、工業的に有利である。
Claims (16)
- レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
を含むレゾルシンとアセトンとの縮合物の製造方法。 - レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
水を除去した後の混合物と塩基とを混合する工程と、
を含む請求項1記載の製造方法。 - レゾルシンとアセトンとを酸の存在下で反応させる工程と、
前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程と、
水を除去した後の混合物とアセトンとを混合する工程と、
アセトンと混合した後の混合物と塩基とを混合する工程と、
を含む請求項1又は2記載の製造方法。 - 前記反応により副生した水を酸の存在下で除去する工程が、前記反応により副生した水を酸及び有機溶媒の存在下で除去する工程である請求項1〜3のいずれかの請求項記載の製造方法。
- 前記反応により副生した水を酸及び有機溶媒の存在下で除去する工程が、前記反応により副生した水を、酸及び有機溶媒の存在下で、有機溶媒と共沸させることにより除去する工程である請求項4記載の製造方法。
- 有機溶媒が、芳香族炭化水素である請求項4又は5記載の製造方法。
- 芳香族炭化水素が、トルエン又はキシレンである請求項6記載の製造方法。
- 酸が、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸水和物、塩酸及び硫酸からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜7のいずれかの請求項記載の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかの請求項記載の製造方法により得られる縮合物とゴム成分と充填剤と硫黄成分とを含むゴム組成物。
- 請求項9記載のゴム組成物で被覆されたスチールコードを含むタイヤ用ベルト。
- 請求項9記載のゴム組成物で被覆されたカーカス繊維コードを含むタイヤ用カーカス。
- 請求項9記載のゴム組成物を含むタイヤ用キャップトレッド又はタイヤ用アンダートレッド。
- 請求項9記載のゴム組成物を加工して製造される空気入りタイヤ。
- 下記(1)、(2)及び(3)を満たすレゾルシンとアセトンとの縮合物。
(1)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する2,4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシフラバン由来のピークの面積比が30〜55%の範囲であること
(2)ゲル浸透クロマトグラフィー(示差屈折率検出)を分析したときに、全ピークの合計面積に対する第一溶出ピークの面積比が20〜50%の範囲であること
(3)前記第一溶出ピークの重量平均分子量が1500〜1700の範囲であること - 軟化点が160℃以下である請求項14記載の縮合物
- 120℃で24時間保管したときのレゾルシンの増加率が2%以下である請求項14又は15記載の縮合物。
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