JP2014118526A - Coupling agent for rubber and carbon black and rubber composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム・カーボンブラック用カップリング剤およびそれを含むゴム組成物に関するものである。 The present invention relates to a coupling agent for rubber and carbon black and a rubber composition containing the same.
近年、環境への関心が高まるにつれ、自動車に対する低燃費化の要請が高まっている。自動車の低燃費化には、タイヤの特性が大きな影響を及ぼすことから、このような目的に適ったタイヤ用ゴム組成物が強く望まれている。一方、走行安全性の面から、湿潤路面でのグリップ力、即ち「ウエットグリップ力」も重視されている。低燃費特性を改善するためには、タイヤの転がり抵抗を小さくすることが必要であるが、転がり抵抗を小さくすると、ウエットグリップ力が低下することになる。 In recent years, as the interest in the environment has increased, there has been an increasing demand for lower fuel consumption for automobiles. A tire rubber composition suitable for such a purpose is strongly desired because the characteristics of the tire have a great influence on the reduction in fuel consumption of automobiles. On the other hand, in terms of running safety, the grip force on a wet road surface, that is, “wet grip force” is also emphasized. In order to improve the low fuel consumption characteristics, it is necessary to reduce the rolling resistance of the tire. However, when the rolling resistance is reduced, the wet grip force is reduced.
ウエットグリップ力を保持しつつ、転がり抵抗の小さいタイヤを開発する手法の一つとして、ゴムの補強剤として配合されているカーボンブラックとゴム分子間の化学結合を強固にし、ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性を向上させるゴム・カーボンブラック用カップリング剤の検討が進められている。 As one of the methods to develop tires with low rolling resistance while maintaining wet grip strength, the chemical bond between carbon black and rubber molecules compounded as a rubber reinforcing agent is strengthened, and in rubber compositions Studies are underway on coupling agents for rubber and carbon black that improve the dispersibility of carbon black.
従来、ゴム・カーボンブラック用カップリング剤として検討されてきたものの多くは、アミノ基含有化合物であり、カーボンブラック表面に存在するカルボニル基およびカルボキシル基とアミノ基との酸塩基相互作用による結合の効果を利用している。
例えば、特許文献1には、ジアルキルアミノ基含有硫黄化合物をゴム・カーボンブラック用カップリング剤として利用することが報告されている。
特許文献2には、第4級アンモニウム塩構造を有する有機スルフィド化合物をゴム・カーボンブラック用カップリング剤として利用することが報告されている。
また、特許文献3では、3−アミノプロピルチオ硫酸およびその金属塩をゴム・カーボンブラック用カップリング剤として利用することが報告されている。
Many of the coupling agents for rubber and carbon black that have been studied so far are amino group-containing compounds, and the effects of acid-base interaction between the carbonyl group, carboxyl group, and amino group existing on the surface of carbon black. Is used.
For example, Patent Document 1 reports that a dialkylamino group-containing sulfur compound is used as a coupling agent for rubber and carbon black.
Patent Document 2 reports that an organic sulfide compound having a quaternary ammonium salt structure is used as a coupling agent for rubber and carbon black.
Patent Document 3 reports that 3-aminopropylthiosulfuric acid and its metal salt are used as a coupling agent for rubber and carbon black.
しかしながら、何れの場合においても、加硫・成形して得られるタイヤの転がり抵抗の低減効果は、未だ満足すべきものではなかった。 However, in any case, the effect of reducing the rolling resistance of the tire obtained by vulcanization and molding has not yet been satisfactory.
本発明は、優れたウエットグリップ性能および低燃費性能を発揮するタイヤの原料として好適な、ゴム・カーボンブラック用カップリング剤およびゴム組成物を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a rubber / carbon black coupling agent and a rubber composition that are suitable as a raw material for a tire exhibiting excellent wet grip performance and low fuel consumption performance.
本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、化学式(I)で示されるベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩をゴム・カーボンブラック用カップリング剤として使用することにより、所期の目的を達成することを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、第1の発明は、化学式(I)で示されるベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩を成分とすることを特徴とするゴム・カーボンブラック用カップリング剤である。
第2の発明は、ジエン系ゴム100重量部に対して、カーボンブラックを10〜100重量部配合し、該カーボンブラック100重量部に対して、第1の発明に記載のゴム・カーボンブラック用カップリング剤を0.2〜30重量部配合したことを特徴とするゴム組成物である。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have used a metal salt of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid represented by the chemical formula (I) as a coupling agent for rubber and carbon black. It has been found that the intended purpose is achieved, and the present invention has been completed.
That is, the first invention is a coupling agent for rubber and carbon black characterized by comprising a metal salt of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid represented by the chemical formula (I) as a component.
According to a second aspect of the present invention, 10 to 100 parts by weight of carbon black is blended with 100 parts by weight of diene rubber, and the rubber / carbon black cup according to the first aspect of the invention is added to 100 parts by weight of the carbon black A rubber composition comprising 0.2 to 30 parts by weight of a ring agent.
本発明のゴム・カーボンブラック用カップリング剤の成分であるベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩は、分子内にベンズイミダゾール基を有しているので、カーボンブラック表面との酸塩基相互作用に加えて、カーボンブラック表面のベンゼン環とのπ電子相互作用により、カーボンブラックと結合する。
この結果、本発明のゴム・カーボンブラック用カップリング剤を配合したゴム組成物をタイヤの原料に用いた場合には、優れたウエットグリップ力を保持したまま、転がり抵抗を低減し低燃費性能が向上したタイヤとすることができる。
Since the metal salt of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid, which is a component of the coupling agent for rubber and carbon black of the present invention, has a benzimidazole group in the molecule, in addition to acid-base interaction with the carbon black surface, Bonding with carbon black is caused by π-electron interaction with the benzene ring on the surface of carbon black.
As a result, when the rubber composition blended with the rubber / carbon black coupling agent of the present invention is used as a tire raw material, the rolling resistance is reduced and the fuel efficiency performance is reduced while maintaining excellent wet grip force. An improved tire can be obtained.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明のゴム・カーボンブラック用カップリング剤の成分であるベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩は、化学式(I)で示されるものであり、ベンズイミダゾールの2位にチオ硫酸基を有するアルキル基が置換する構造を有する点に特長がある。 The metal salt of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid, which is a component of the coupling agent for rubber and carbon black of the present invention, is represented by the chemical formula (I), and an alkyl group having a thiosulfate group is substituted at the 2-position of benzimidazole. It has a feature in that it has a structure.
化学式(I)のMn+で示される金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、セシウムイオン、コバルトイオン、銅イオンまたは亜鉛イオンが好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオンまたはマグネシウムイオンがより好ましい。
nは金属イオンの価数を表し、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、セシウムイオンの場合、nは1であり、コバルトイオンの場合、nは2または3であり、銅イオンの場合、nは1または2であり、マグネシウムイオン、亜鉛イオンの場合、nは2である。
As the metal ion represented by M n + in the chemical formula (I), lithium ion, sodium ion, potassium ion, magnesium ion, cesium ion, cobalt ion, copper ion or zinc ion are preferable, and sodium ion, potassium ion or magnesium ion is preferable. More preferred.
n represents the valence of a metal ion, n is 1 in the case of lithium ion, sodium ion, potassium ion, and cesium ion, n is 2 or 3 in the case of cobalt ion, and n in the case of copper ion In the case of magnesium ion or zinc ion, n is 2.
当該金属塩としては、例えば、
S−((ベンズイミダゾリル−2)メチル)チオ硫酸ナトリウム塩、
S−(2−(ベンズイミダゾリル−2)エチル)チオ硫酸ナトリウム塩、
S−(3−(ベンズイミダゾリル−2)n−プロピル)チオ硫酸ナトリウム塩、
S−(2−(ベンズイミダゾリル−2)イソプロピル)チオ硫酸ナトリウム塩、
S−(4−(ベンズイミダゾリル−2)n−ブチル)チオ硫酸ナトリウム塩、
S−(5−(ベンズイミダゾリル−2)n−ペンチル)チオ硫酸ナトリウム塩、
S−(6−(ベンズイミダゾリル−2)n−ヘキシル)チオ硫酸ナトリウム塩、
S−((ベンズイミダゾリル−2)メチル)チオ硫酸カリウム塩、
S−(2−(ベンズイミダゾリル−2)エチル)チオ硫酸カリウム塩、
S−((ベンズイミダゾリル−2)メチル)チオ硫酸マグネシウム塩、
S−(2−(ベンズイミダゾリル−2)エチル)チオ硫酸マグネシウム塩等が挙げられる。
なお、これらのベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩は、1種または2種以上を組み合わせてゴム・カーボンブラック用カップリング剤の成分として使用してもよい。
As the metal salt, for example,
S-((benzimidazolyl-2) methyl) thiosulfate sodium salt,
S- (2- (benzimidazolyl-2) ethyl) thiosulfate sodium salt,
S- (3- (benzimidazolyl-2) n-propyl) thiosulfate sodium salt,
S- (2- (benzimidazolyl-2) isopropyl) thiosulfate sodium salt,
S- (4- (benzimidazolyl-2) n-butyl) thiosulfate sodium salt,
S- (5- (benzimidazolyl-2) n-pentyl) thiosulfate sodium salt,
S- (6- (benzimidazolyl-2) n-hexyl) thiosulfate sodium salt,
S-((benzimidazolyl-2) methyl) thiosulfate potassium salt,
S- (2- (benzimidazolyl-2) ethyl) thiosulfate potassium salt,
S-((benzimidazolyl-2) methyl) thiosulfate magnesium salt,
And S- (2- (benzimidazolyl-2) ethyl) thiosulfate magnesium salt.
These metal salts of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid may be used alone or in combination of two or more as a component of a rubber / carbon black coupling agent.
このようなベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩は、前駆体となるハロアルキルベンズイミダゾール化合物と、チオ硫酸の金属塩を適当な溶媒中で反応させることによって、容易に合成することができる。反応時間や反応温度に特に制限はないが、反応温度は20〜110℃であることが好ましく、40〜80℃であることがより好ましい。反応時間は0.5〜8時間であることが好ましく、1〜4時間であることがより好ましい。反応に用いる溶媒としては、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール等が挙げられる。これらの溶媒は、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。 Such a metal salt of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid can be easily synthesized by reacting a precursor haloalkylbenzimidazole compound with a metal salt of thiosulfuric acid in an appropriate solvent. Although there is no restriction | limiting in particular in reaction time or reaction temperature, it is preferable that reaction temperature is 20-110 degreeC, and it is more preferable that it is 40-80 degreeC. The reaction time is preferably 0.5 to 8 hours, more preferably 1 to 4 hours. Examples of the solvent used for the reaction include water, methanol, ethanol, 2-propanol and the like. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
反応により生成したベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩は、反応液を濃縮乾固後、適当な溶剤で抽出することによって単離精製される。この抽出に用いる溶剤としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール等が挙げられる。 The metal salt of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid produced by the reaction is isolated and purified by extracting the reaction solution with a suitable solvent after concentrating to dryness. Examples of the solvent used for this extraction include methanol, ethanol, and 2-propanol.
前記のハロアルキルベンズイミダゾール化合物としては、例えば、2−クロロメチルベンズイミダゾール、2−クロロエチルベンズイミダゾール、2−クロロプロピルベンズイミダゾール、2−クロロイソプロピルベンズイミダゾール、2−クロロブチルベンズイミダゾール、2−クロロペンチルベンズイミダゾール、2−クロロヘキシルベンズイミダゾール、2−ブロモメチルベンズイミダゾール、2−ブロモエチルベンズイミダゾール等が挙げられる。これらのベンズイミダゾール化合物は、ハロアルキルカルボン酸とo−フェニレンジアミンを希塩酸中で反応させる公知の方法により合成することができる。 Examples of the haloalkylbenzimidazole compound include 2-chloromethylbenzimidazole, 2-chloroethylbenzimidazole, 2-chloropropylbenzimidazole, 2-chloroisopropylbenzimidazole, 2-chlorobutylbenzimidazole, and 2-chloropentyl. Examples include benzimidazole, 2-chlorohexylbenzimidazole, 2-bromomethylbenzimidazole, 2-bromoethylbenzimidazole, and the like. These benzimidazole compounds can be synthesized by a known method in which a haloalkylcarboxylic acid and o-phenylenediamine are reacted in dilute hydrochloric acid.
前記のチオ硫酸の金属塩としては、例えば、チオ硫酸リチウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸マグネシウム、チオ硫酸セシウム、チオ硫酸コバルト、チオ硫酸銅、チオ硫酸亜鉛等が挙げられる。 Examples of the metal salt of thiosulfuric acid include lithium thiosulfate, sodium thiosulfate, potassium thiosulfate, magnesium thiosulfate, cesium thiosulfate, cobalt thiosulfate, copper thiosulfate, and zinc thiosulfate.
本発明のゴム組成物の実施においては、ジエン系ゴム100重量部に対して、カーボンブラックを10〜100重量部の割合で配合することが好ましく、30〜80重量部の割合で配合することがより好ましい。カーボンブラックの配合量が10重量部未満では、加硫・成形したゴムの耐摩耗性が低下し、100重量部を超えると、加硫前における混練時のゴム組成物が増粘して加工性が低下する。 In the implementation of the rubber composition of the present invention, it is preferable to blend carbon black at a ratio of 10 to 100 parts by weight, preferably 30 to 80 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. More preferred. If the blending amount of carbon black is less than 10 parts by weight, the abrasion resistance of the vulcanized and molded rubber will be reduced. Decreases.
そして、カーボンブラック100重量部に対して、本発明のゴム・カーボンブラック用カップリング剤を0.2〜30重量部の割合で配合することが好ましく、0.5〜20重量部の割合で配合することがより好ましい。ゴム・カーボンブラック用カップリング剤の配合量が0.2重量部未満では、加硫・成形して得られるタイヤの転がり抵抗の低減効果が十分に得られない。また、ゴム・カーボンブラック用カップリング剤の配合量が30重量部を超えても、同低減効果はほぼ頭打ちとなり、ゴム・カーボンブラック用カップリング剤の使用量が増えるばかりで経済的ではない。 And it is preferable to mix | blend the coupling agent for rubber | gum and carbon black of this invention in the ratio of 0.2-30 weight part with respect to 100 weight part of carbon black, and mix | blend in the ratio of 0.5-20 weight part. More preferably. If the blending amount of the rubber / carbon black coupling agent is less than 0.2 parts by weight, the effect of reducing the rolling resistance of the tire obtained by vulcanization and molding cannot be obtained sufficiently. Further, even if the blending amount of the rubber / carbon black coupling agent exceeds 30 parts by weight, the effect of the reduction is almost flat, and the amount of use of the rubber / carbon black coupling agent increases, which is not economical.
なお、本発明のゴム・カーボンブラック用カップリング剤は、ジエン系ゴムにカーボンブラックを混合する前、または、ジエン系ゴムとカーボンブラックとの混合中に添加する事が好ましい。 The rubber / carbon black coupling agent of the present invention is preferably added before the carbon black is mixed with the diene rubber or during the mixing of the diene rubber and carbon black.
前記のジエン系ゴムとしては、従来からゴム工業の分野において使用されているものを特に制限なく使用することができるが、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、クロロプレンゴム(CR)等を好ましく使用できる。これらのジエン系ゴムは、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。 As the diene rubber, those conventionally used in the field of rubber industry can be used without particular limitation. For example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR). Styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR) and the like can be preferably used. These diene rubbers can be used alone or in combination of two or more.
前記のカーボンブラックについては、その窒素吸着比表面積(BET法)が50〜250m2/gであることが好ましく、70〜230m2/gであることがより好ましい。窒素吸着比表面積が50m2/g未満では、加硫・成形したゴムの耐摩耗性が低下し、250m2/gを超えると、加硫前におけるゴム組成物が増粘して加工性が低下する。
また、ゴム組成物の補強性や加工性を良好に維持するためには、カーボンブラックのDBP給油量が、60〜150ml/100gであることが好ましく、80〜140ml/100gであることがより好ましい。DBP給油量が60ml/100g未満では、加硫・成形したゴムの補強性が低下し、150ml/100gを超えると、加硫前におけるゴム組成物の加工性が低下する。
For the carbon black, it is preferable that the nitrogen adsorption specific surface area (BET method) is 50 to 250 m 2 / g, more preferably 70~230m 2 / g. When the nitrogen adsorption specific surface area is less than 50 m 2 / g, the abrasion resistance of the vulcanized and molded rubber is lowered, and when it exceeds 250 m 2 / g, the rubber composition before vulcanization is thickened and the workability is lowered. To do.
Moreover, in order to maintain the reinforcing property and processability of the rubber composition satisfactorily, the DBP oil supply amount of the carbon black is preferably 60 to 150 ml / 100 g, more preferably 80 to 140 ml / 100 g. . When the DBP oil supply amount is less than 60 ml / 100 g, the reinforcing property of the vulcanized and molded rubber is lowered, and when it exceeds 150 ml / 100 g, the processability of the rubber composition before vulcanization is lowered.
また、カーボンブラックとしては、特に限定されず、例えばファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックやチャンネルブラック等が使用可能であるが、タイヤ用としての観点から、ファーネスブラックを好ましく使用することができる。
ファーネスブラックとしては、旭カーボン社製の旭#70や東海カーボン社のシーストG−3等の市販品が使用できる。
Carbon black is not particularly limited, and for example, furnace black, acetylene black, thermal black, channel black, and the like can be used. From the viewpoint of tire use, furnace black can be preferably used.
As the furnace black, commercially available products such as Asahi # 70 manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd. and Seast G-3 manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. can be used.
本発明のゴム組成物には、ジエン系ゴム100重量部に対して、加硫剤として、可溶性硫黄や不溶性硫黄等の硫黄成分を0.5〜10重量部配合することが好ましく、2〜5重量部配合することがより好ましい。これらの硫黄成分は、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。 The rubber composition of the present invention preferably contains 0.5 to 10 parts by weight of a sulfur component such as soluble sulfur or insoluble sulfur as a vulcanizing agent with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. It is more preferable to blend by weight. These sulfur components can be used alone or in combination of two or more.
本発明のゴム組成物には、従来からゴム用に一般的に使用されているシリカやクレー、タルク等の補強剤や充填剤を配合することができる。これらの配合量も一般的な量とすることができるが、ジエン系ゴム100重量部に対して、40〜120重量部の割合で配合することが好ましい。 The rubber composition of the present invention can be blended with reinforcing agents and fillers such as silica, clay and talc that have been conventionally used for rubber. Although these compounding quantities can also be made into a general quantity, it is preferable to mix | blend in the ratio of 40-120 weight part with respect to 100 weight part of diene rubbers.
また本発明のゴム組成物には、この種のゴム配合成分として一般的に使用されているスルフェンアミド系等の加硫促進剤、酸化亜鉛(亜鉛華)、酸化マグネシウム等の加硫促進助剤、ナフテンオイル系、アロマオイル系等のプロセスオイル、ステアリン酸等の分散剤(ワックス)、老化防止剤、更には酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤、素練り促進剤、粘着樹脂、加硫遅延剤等を本発明の効果を損なわない範囲において配合することができる。 Further, the rubber composition of the present invention includes a vulcanization accelerator such as a sulfenamide generally used as a rubber compounding component of this type, a vulcanization accelerator such as zinc oxide (zinc white), and magnesium oxide. Agent, process oil such as naphthenic oil and aroma oil, dispersant (wax) such as stearic acid, anti-aging agent, antioxidant, ozone crack inhibitor, peptizer, adhesive resin, vulcanization delay An agent etc. can be mix | blended in the range which does not impair the effect of this invention.
本発明のゴム組成物は、前述の原料をバンバリーミキサーや、オープンロール等の混練機を用いて混練することによって得られる。そして、例えば、カーカスやベルト、ビード、トレッド等のタイヤ用ゴム部材として加硫・成形される。 The rubber composition of the present invention can be obtained by kneading the above-described raw materials using a Banbury mixer or a kneader such as an open roll. For example, it is vulcanized and molded as a tire rubber member such as a carcass, a belt, a bead, or a tread.
以下、本発明を対照試験、実施例および比較例によって説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、これらにおいて使用した主な原材料は、以下のとおりである。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to control tests, examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. The main raw materials used in these are as follows.
[原材料]
・NR:チョンハットン社製、商品名「SMR−CV60」
・SBR:日本ゼオン社製、商品名「ニポール1723」
・カーボンブラック:旭カーボン社製、商品名「旭♯70」、窒素吸着比表面積77m2/g、DBP給油量101ml/100g
・プロセスオイル:出光興産社製、商品名「アロマックス3」
・ステアリン酸:ミヨシ油脂社製、商品名「MXST」
・亜鉛華:正同化学工業社製、商品名「酸化亜鉛2種」
・加硫剤:四国化成工業社製、不溶性硫黄、商品名「ミュークロンOT20」
・加硫促進剤:大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーCZ−G」
・老化防止剤:大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック6C」
[raw materials]
・ NR: Product name “SMR-CV60” manufactured by Chong Hutton
・ SBR: Product name “Nipol 1723” manufactured by ZEON Corporation
Carbon black: manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd., trade name “Asahi # 70”, nitrogen adsorption specific surface area 77 m 2 / g, DBP oil supply 101 ml / 100 g
・ Process oil: Made by Idemitsu Kosan Co., Ltd., trade name “Aromax 3”
・ Stearic acid: manufactured by Miyoshi Oil & Fats Co., Ltd., trade name “MXST”
・ Zinc flower: Made by Shodo Chemical Industry Co., Ltd., trade name "Zinc oxide 2 types"
・ Vulcanizing agent: Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., insoluble sulfur, trade name "Muclon OT20"
・ Vulcanization accelerator: Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd., trade name “Noxeller CZ-G”
・ Anti-aging agent: Product name “NOCRACK 6C” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
実施例において、ゴム・カーボンブラック用カップリング剤として使用したベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩は以下のとおりであり、これらの合成例を参考例1および2に示す。なお、これらの合成は、公知の合成方法に準じて行った。 In the examples, the metal salts of benzimidazolylalkylthiosulfuric acid used as a coupling agent for rubber and carbon black are as follows, and these synthesis examples are shown in Reference Examples 1 and 2. In addition, these synthesis | combination was performed according to the well-known synthesis | combining method.
[ベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の金属塩]
・S−((ベンズイミダゾリル−2)メチル)チオ硫酸ナトリウム塩(「BZMTS」と略記する。)
・S−(2−(ベンズイミダゾリル−2)エチル)チオ硫酸ナトリウム塩(「BZETS」と略記する。)
[Metal salt of benzimidazolyl alkylthiosulfate]
S-((benzimidazolyl-2) methyl) thiosulfate sodium salt (abbreviated as “BZMTS”)
S- (2- (benzimidazolyl-2) ethyl) thiosulfate sodium salt (abbreviated as “BZETS”)
〔参考例1〕
<BZMTSの合成>
1Lのフラスコに、2−クロロメチルベンズイミダゾール塩酸塩203g(1.0モル)、チオ硫酸ナトリウム・五水和物284.2g(1.1モル)、メタノール400mLおよび水400mLを投入して反応液を調製した。反応液を70℃で8時間加熱還流した後、放冷し、減圧下でメタノールを留去した。次いで、水酸化ナトリウム45.0g(1.1モル)を加え、室温で1時間攪拌した。反応液を減圧下で濃縮した後、エタノール800mLを加えて、1時間加熱還流し、熱ろ過により副生成物である塩化ナトリウムを除去した。ろ液を減圧下で濃縮し、析出した結晶を分離、乾燥することにより、目的とするBZMTS230g(収率86.4%)を得た。
[Reference Example 1]
<Synthesis of BZMTS>
Into a 1 L flask was charged 203 g (1.0 mol) of 2-chloromethylbenzimidazole hydrochloride, 284.2 g (1.1 mol) of sodium thiosulfate pentahydrate, 400 mL of methanol and 400 mL of water, and the reaction solution. Was prepared. The reaction solution was heated to reflux at 70 ° C. for 8 hours and then allowed to cool, and methanol was distilled off under reduced pressure. Next, 45.0 g (1.1 mol) of sodium hydroxide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After concentrating the reaction solution under reduced pressure, 800 mL of ethanol was added, and the mixture was heated to reflux for 1 hour, and sodium chloride as a by-product was removed by hot filtration. The filtrate was concentrated under reduced pressure, and the precipitated crystals were separated and dried to obtain 230 g (yield: 86.4%) of the intended BZMTS.
〔参考例2〕
<BZETSの合成>
1Lのフラスコに、2−クロロエチルベンズイミダゾール塩酸塩217g(1.0モル)、チオ硫酸ナトリウム・五水和物284.2g(1.1モル)、メタノール400mLおよび水400mLを投入して反応液を調製した。反応液を70℃で8時間加熱還流した後、放冷し、減圧下でメタノールを留去した。次いで、水酸化ナトリウム45.0g(1.1モル)を加え、室温で1時間攪拌した。反応液を減圧下で濃縮した後、エタノール800mLを加えて、1時間加熱還流し、熱ろ過により副生成物である塩化ナトリウムを除去した。ろ液を減圧下で濃縮し、析出した結晶を分離、乾燥することにより、目的とするBZETS248g(収率88.6%)を得た。
[Reference Example 2]
<Synthesis of BZETS>
Into a 1 L flask was charged 217 g (1.0 mol) of 2-chloroethylbenzimidazole hydrochloride, 284.2 g (1.1 mol) of sodium thiosulfate pentahydrate, 400 mL of methanol and 400 mL of water, and the reaction solution. Was prepared. The reaction solution was heated to reflux at 70 ° C. for 8 hours and then allowed to cool, and methanol was distilled off under reduced pressure. Next, 45.0 g (1.1 mol) of sodium hydroxide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After concentrating the reaction solution under reduced pressure, 800 mL of ethanol was added, and the mixture was heated to reflux for 1 hour, and sodium chloride as a by-product was removed by hot filtration. The filtrate was concentrated under reduced pressure, and the precipitated crystals were separated and dried to obtain 248 g of the target BZETS (yield 88.6%).
比較例において使用したゴム・カーボンブラック用カップリング剤は、以下のとおりである。
[ゴム・カーボンブラック用カップリング剤]
・ビス(ジメチルアミノエチル)テトラスルフィド(「DME」と略記する。前記の特許文献1記載の方法に従って合成した。)
・ビス(ジメチルアミノプロピル)テトラスルフィド(「DMP」と略記する。同上。)
・ビス(ジメチルアミノピリジニウムヘキシルクロリド)テトラスルフィド(「DPH」と略記する。前記の特許文献2記載の方法に従って合成した。)
・S−(3−アミノプロピル)チオ硫酸ナトリウム塩(「ATS」と略記する。前記の特許文献3記載の方法に従って合成した。)
The coupling agents for rubber and carbon black used in the comparative examples are as follows.
[Coupling agent for rubber and carbon black]
Bis (dimethylaminoethyl) tetrasulfide (abbreviated as “DME”, synthesized according to the method described in Patent Document 1)
Bis (dimethylaminopropyl) tetrasulfide (abbreviated as “DMP”).
Bis (dimethylaminopyridinium hexyl chloride) tetrasulfide (abbreviated as “DPH”, synthesized according to the method described in Patent Document 2)
S- (3-aminopropyl) thiosulfate sodium salt (abbreviated as “ATS”, synthesized according to the method described in Patent Document 3)
対照試験、実施例および比較例で採用した評価試験方法は、以下のとおりである。 The evaluation test methods employed in the control test, examples and comparative examples are as follows.
[内部損失測定試験]
シート状に加工した未加硫のゴム組成物を、内寸200×200×2mmの金型中で160℃×20分間加熱して加硫ゴムシートを作製し、この加硫ゴムシートから5×20×2mmの短冊状の試験片を切り出した。この試験片を、粘弾性スペクトロメーター(ユービーエム社製、型式Rheosol-G5000)に、掴み具間隔15mmでセットし、雰囲気温度0℃および60℃で、周波数10Hz、動歪5°の捻り変形を与えて、試験片の内部損失(Tanδ)を測定した。
0℃における内部損失[Tanδ(0℃)]は、ウエットグリップ力の指数であり、数値が大きい程、タイヤのウエットグリップ力が大きいと判定される。
60℃における内部損失[Tanδ(60℃)]は、転がり抵抗の指数であり、数値が小さい程、タイヤの転がり抵抗が小さく、低燃費特性が良好であると判定される。
[Internal loss measurement test]
The unvulcanized rubber composition processed into a sheet is heated in a mold having an internal size of 200 × 200 × 2 mm at 160 ° C. for 20 minutes to produce a vulcanized rubber sheet, and 5 × from this vulcanized rubber sheet A 20 × 2 mm strip-shaped test piece was cut out. This test piece is set on a viscoelastic spectrometer (Model Rheosol-G5000, manufactured by UBM) with a gripping tool spacing of 15 mm, and is subjected to torsional deformation at an ambient temperature of 0 ° C. and 60 ° C., a frequency of 10 Hz, and a dynamic strain of 5 °. Given, the internal loss (Tan δ) of the test piece was measured.
The internal loss [Tan δ (0 ° C.)] at 0 ° C. is an index of the wet grip force, and it is determined that the wet grip force of the tire is larger as the numerical value is larger.
The internal loss [Tan δ (60 ° C.)] at 60 ° C. is an index of rolling resistance, and the smaller the value, the smaller the tire rolling resistance and the better the fuel efficiency characteristics.
内部損失測定試験の結果について、表1においては、対照試験1のウエットグリップ指数、転がり抵抗指数の値を100とした場合の相対値で示し、表2においては、対照試験2のウエットグリップ指数、転がり抵抗指数の値を100とした場合の相対値で示した。 The results of the internal loss measurement test are shown in Table 1 as relative values when the value of the wet grip index and the rolling resistance index of Control Test 1 is 100. In Table 2, the wet grip index of Control Test 2 The relative value when the value of the rolling resistance index is 100 is shown.
〔対照試験1〕
NR、カーボンブラック、プロセスオイル、ステアリン酸を表1記載の組成になるように計量し、これらをバンバリーミキサーを用いて混練し、マスターバッチを調製した。これに、亜鉛華、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤を表1記載の組成になるように配合した。次いで、表面温度70℃の2本ロールミキサーを用いて混練し、シート状に加工した未加硫ゴム組成物を調製した後、内部損失測定試験を行った。
[Control study 1]
NR, carbon black, process oil, and stearic acid were weighed so as to have the composition shown in Table 1, and kneaded using a Banbury mixer to prepare a master batch. To this, zinc white, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator and an anti-aging agent were blended so as to have the composition shown in Table 1. Next, after preparing an unvulcanized rubber composition kneaded using a two-roll mixer having a surface temperature of 70 ° C. and processed into a sheet shape, an internal loss measurement test was performed.
〔実施例1〜6〕
ゴム・カーボンブラック用カップリング剤を使用した以外は、対照試験1の場合と同様にして、表1記載の組成を有するシート状の未加硫ゴム組成物を調製し、内部損失測定試験を行った。得られた試験結果は、表1に示したとおりであった。
[Examples 1 to 6]
A sheet-like unvulcanized rubber composition having the composition shown in Table 1 was prepared and an internal loss measurement test was performed in the same manner as in Control Test 1 except that a coupling agent for rubber and carbon black was used. It was. The test results obtained were as shown in Table 1.
〔比較例1〜4〕
実施例1〜6と同様にして、表1記載の組成を有するシート状の未加硫ゴム組成物を調製し、内部損失測定試験を行った。得られた試験結果は、表1に示したとおりであった。
[Comparative Examples 1-4]
In the same manner as in Examples 1 to 6, a sheet-like unvulcanized rubber composition having the composition shown in Table 1 was prepared, and an internal loss measurement test was performed. The test results obtained were as shown in Table 1.
〔対照試験2〕
NRの代わりにSBRを使用し、カーボンブラックの配合量を変えた以外は、対照試験1と同様にして、表2記載の組成を有するシート状の未加硫ゴム組成物を調製し、内部損失測定試験を行った。
[Control study 2]
A sheet-like unvulcanized rubber composition having the composition shown in Table 2 was prepared in the same manner as in Control Test 1, except that SBR was used instead of NR and the blending amount of carbon black was changed. A measurement test was conducted.
〔実施例7〜12〕
ゴム・カーボンブラック用カップリング剤を使用した以外は、対照試験2の場合と同様にして、表2記載の組成を有するシート状の未加硫ゴム組成物を調製し、内部損失測定試験を行った。得られた試験結果は、表2に示したとおりであった。
[Examples 7 to 12]
A sheet-like unvulcanized rubber composition having the composition shown in Table 2 was prepared and an internal loss measurement test was performed in the same manner as in Control Test 2 except that a coupling agent for rubber and carbon black was used. It was. The test results obtained were as shown in Table 2.
〔比較例5〜8〕
実施例7〜12と同様にして、表2記載の組成を有するシート状の未加硫ゴム組成物を調製し、内部損失測定試験を行った。得られた試験結果は、表2に示したとおりであった。
[Comparative Examples 5 to 8]
In the same manner as in Examples 7 to 12, a sheet-like unvulcanized rubber composition having the composition shown in Table 2 was prepared, and an internal loss measurement test was performed. The test results obtained were as shown in Table 2.
表1および表2に示した試験結果によれば、本発明のゴム・カーボンブラック用カップリング剤を配合したゴム組成物を使用すると、公知のゴム・カーボンブラック用カップリング剤を配合したゴム組成物を使用する場合に比べ、ウエットグリップ性は同等以上を維持しつつ、転がり抵抗性が飛躍的に改善された加硫ゴムを得ることができる。 According to the test results shown in Table 1 and Table 2, when the rubber composition containing the rubber / carbon black coupling agent of the present invention is used, a rubber composition containing a known rubber / carbon black coupling agent is used. Compared to the case of using a product, it is possible to obtain a vulcanized rubber having a drastically improved rolling resistance while maintaining a wet grip property equivalent or higher.
本発明によれば、優れたウエットグリップ性能を有し、転がり抵抗を低減させた低燃費型タイヤを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel-efficient tire that has excellent wet grip performance and reduced rolling resistance.
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Cited By (2)
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JP2016223199A (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 住友ゴム工業株式会社 | Fender |
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