JP2023046737A - rubber composition - Google Patents

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央帆 川原
Hisaho Kawahara
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Abstract

To provide rubber compositions having excellent silica dispersibility and heat resistance, and to provide rubber molding having excellent silica dispersibility, heat resistance, and fuel consumption performance.SOLUTION: This invention relates to: [1] a rubber composition comprises a rubber component (A), silica (B), a silane coupling agent (C), a conjugated heterocyclic compound (D), and sulfur (E), wherein the conjugated heterocyclic compound (D) is a compound having at least one thiol group attached to one or more conjugated heterocyclic rings selected from a thiazole ring, an isothiazole ring, a thiadiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, and a triazine ring, a content of sulfur (E) is 1.2 pts.mass or less based on 100 pts.mass of the rubber component (A), and a mass ratio [(E)/(D)] of sulfur (E) to the conjugated heterocyclic compound (D) is 0.1 to 2; and [2] a rubber molding made by vulcanizing the rubber composition.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ゴム組成物及びゴム成形体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to rubber compositions and rubber moldings.

ゴムは、無定形かつ軟質の高分子物質であり、天然ゴムや合成ゴムのような有機高分子を主成分とし、弾性限界が高く弾性率の低い材料(弾性ゴム)である。かかるゴムの特性を利用して、ゴムを含有するゴム組成物は、タイヤ、シール材、免振防振材等の様々な分野で利用されている。
タイヤ用途等のゴム組成物には、変形に伴うエネルギーロスを低減するため、通常、無機充填材としてシリカが配合されている。シリカの表面は親水性が高く、ゴムへの分散性が低いという問題があるため、ゴムの有する特性を生かし、より好ましい性能を得るために、ゴムに種々の添加剤や分散剤を用いる提案がなされている。
Rubber is an amorphous and soft polymer substance, and mainly composed of organic polymers such as natural rubber and synthetic rubber, and is a material (elastic rubber) with a high elastic limit and a low elastic modulus. Utilizing such properties of rubber, rubber compositions containing rubber are used in various fields such as tires, sealing materials, and vibration-isolating and vibration-isolating materials.
Rubber compositions for tires and the like usually contain silica as an inorganic filler in order to reduce energy loss associated with deformation. Since the surface of silica is highly hydrophilic and has a problem of low dispersibility in rubber, it has been proposed to use various additives and dispersants in rubber in order to take advantage of the characteristics of rubber and obtain more favorable performance. is done.

例えば、特許文献1には、特定のポリスルフィドポリマー(加硫剤)と、特定のスルフェンアミド、メルカプトベンゾチアゾール、フェニルスルフェンアミド、トリアジン(加硫促進剤)の1種以上を含有する、天然ゴム及び/又は合成ゴムからなる加硫可能なゴム組成物が開示されている。
特許文献2には、天然ゴムラテックスに極性基含有メルカプト化合物を添加し、該極性基含有メルカプト化合物を天然ゴムラテックス中の天然ゴム分子に付加させてなる変性天然ゴムラテックスを凝固及び乾燥してなる変性天然ゴムを用いたゴム組成物が開示されている。
特許文献3には、樹脂部材と該樹脂部材に直に接するゴム部材との接着性に優れた樹脂ゴム複合体として、シラノール基を有する充填剤、ポリスルフィド系シランカップリング剤、トリアジンジチオールを含むゴム複合体が開示されている。そして、実施例には、シラノール基を有する充填剤、ポリスルフィド系シランカップリング剤、トリアジンジチオール、硫黄及び他の原料を110℃で3分間混合攪拌した後、厚さ2.5mmのゴムシートを得たことが記載されている。
For example, Patent Document 1 describes a natural polymer containing a specific polysulfide polymer (vulcanizing agent) and one or more of specific sulfenamide, mercaptobenzothiazole, phenylsulfenamide, and triazine (vulcanization accelerator). A vulcanizable rubber composition comprising rubber and/or synthetic rubber is disclosed.
In Patent Document 2, a modified natural rubber latex obtained by adding a polar group-containing mercapto compound to natural rubber latex and adding the polar group-containing mercapto compound to natural rubber molecules in the natural rubber latex is coagulated and dried. A rubber composition using modified natural rubber is disclosed.
Patent Document 3 discloses a resin-rubber composite having excellent adhesiveness between a resin member and a rubber member that is in direct contact with the resin member. A composite is disclosed. In Examples, a filler having a silanol group, a polysulfide-based silane coupling agent, triazinedithiol, sulfur and other raw materials were mixed and stirred at 110° C. for 3 minutes to obtain a rubber sheet having a thickness of 2.5 mm. It is stated that

特開昭58-167634号公報JP-A-58-167634 特開2006-152045号公報JP 2006-152045 A 国際公開第2019/208800号WO2019/208800

しかしながら、特許文献1では硫黄は用いておらず、特許文献2及び3では、硫黄の含有量が、ゴム成分100質量部に対して1.5質量部以上であり、シリカの分散性、及びゴム成形体の耐熱性、燃費性能が十分に満足できるものではない。
特に、特許文献3では、組成物を混合して調製したゴムシートを樹脂部材に貼り合わせ、145~150℃で加硫(ゴム100質量部に対して硫黄を1.7~3.4質量部添加)している。この加硫操作により、ゴムシート中のシリカとゴムとをシランカップリング剤で結合させ、樹脂部材に接着させているが、シリカの分散が不十分である。
本発明は、シリカの分散性、耐熱性に優れたゴム組成物、及びシリカの分散性、耐熱性、燃費性能に優れたゴム成形体を提供することを課題とする。
However, in Patent Document 1, sulfur is not used, and in Patent Documents 2 and 3, the content of sulfur is 1.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. The heat resistance and fuel consumption performance of the molded article are not sufficiently satisfactory.
In particular, in Patent Document 3, a rubber sheet prepared by mixing a composition is bonded to a resin member and vulcanized at 145 to 150° C. (1.7 to 3.4 parts by mass of sulfur per 100 parts by mass of rubber added). Through this vulcanization operation, the silica and rubber in the rubber sheet are bonded with the silane coupling agent and adhered to the resin member, but the dispersion of silica is insufficient.
An object of the present invention is to provide a rubber composition excellent in silica dispersibility and heat resistance, and a rubber molding excellent in silica dispersibility, heat resistance and fuel efficiency.

本発明者は、ゴム成分、シリカ、シランカップリング剤、共役複素環化合物、及び硫黄を含有するゴム組成物において、共役複素環化合物としてチオール基を有する特定の化合物を用い、かつ硫黄、共役複素環化合物の含有量を特定の範囲に調整することにより、上記課題を解決しうることを見出した。 The present inventors have found that in a rubber composition containing a rubber component, silica, a silane coupling agent, a conjugated heterocyclic compound, and sulfur, a specific compound having a thiol group is used as the conjugated heterocyclic compound, and sulfur, a conjugated heterocyclic compound We have found that the above problems can be solved by adjusting the content of the ring compound to a specific range.

すなわち、本発明は下記の[1]及び[2]を提供する。
[1]ゴム成分(A)、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)、共役複素環化合物(D)、及び硫黄(E)を含有するゴム組成物であって、
共役複素環化合物(D)が、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物であり、
硫黄(E)の含有量が、ゴム成分(A)100質量部に対して1.2質量部以下であり、
共役複素環化合物(D)に対する硫黄(E)の質量比〔(E)/(D)〕が、0.1以上2以下である、ゴム組成物。
[2]前記[1]のゴム組成物を加硫してなるゴム成形体。
That is, the present invention provides the following [1] and [2].
[1] A rubber composition containing a rubber component (A), silica (B), a silane coupling agent (C), a conjugated heterocyclic compound (D), and sulfur (E),
The conjugated heterocyclic compound (D) is one or more conjugated heterocyclic rings selected from a thiazole ring, an isothiazole ring, a thiadiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, and a triazine ring. is a compound having a structure in which at least one thiol group is bonded to
The content of sulfur (E) is 1.2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component (A),
A rubber composition in which the mass ratio [(E)/(D)] of sulfur (E) to the conjugated heterocyclic compound (D) is 0.1 or more and 2 or less.
[2] A rubber molded article obtained by vulcanizing the rubber composition of [1].

本発明によれば、シリカの分散性、耐熱性に優れたゴム組成物、及びシリカの分散性、耐熱性、燃費性能に優れたゴム成形体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rubber composition excellent in silica dispersibility and heat resistance, and a rubber molding excellent in silica dispersibility, heat resistance, and fuel efficiency.

[ゴム組成物]
本発明のゴム組成物は、ゴム成分(A)、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)、共役複素環化合物(D)、及び硫黄(E)を含有するゴム組成物であって、
共役複素環化合物(D)が、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物であり、
硫黄(E)の含有量が、ゴム成分(A)100質量部に対して1.2質量部以下であり、
共役複素環化合物(D)に対する硫黄(E)の質量比〔(E)/(D)〕が、0.1以上2以下である。
[Rubber composition]
The rubber composition of the present invention is a rubber composition containing a rubber component (A), silica (B), a silane coupling agent (C), a conjugated heterocyclic compound (D), and sulfur (E),
The conjugated heterocyclic compound (D) is one or more conjugated heterocyclic rings selected from a thiazole ring, an isothiazole ring, a thiadiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, and a triazine ring. is a compound having a structure in which at least one thiol group is bonded to
The content of sulfur (E) is 1.2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component (A),
The mass ratio [(E)/(D)] of sulfur (E) to the conjugated heterocyclic compound (D) is 0.1 or more and 2 or less.

本発明によれば、シリカの分散性、耐熱性に優れたゴム組成物、及びシリカの分散性、耐熱性、燃費性能に優れたゴム成形体を得ることができる。その理由は必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。
本発明のゴム組成物は、少量の硫黄(E)と、チオール基を有する共役複素環化合物(D)を特定比率で含有する。この共役複素環化合物(D)は、ゴム組成物を混練する際にチイルラジカル(RS・)を発生し、このチイルラジカルはシランカップリング剤に含まれるS-S結合の切断を加速させるため、シリカの分散性が向上すると考えられる。
また、チオール基を有する共役複素環化合物(D)は、硫黄と同様に、ゴム分子間を架橋するため、結果的にゴム組成物の初期粘度が向上し、得られるゴム成形体の耐熱性が向上すると考えられる。
本発明のゴム組成物では、シリカ(B)がゴム成分(A)中に均一に分散しているため、シリカ(B)とゴム成分(A)との親和性が高まり、該ゴム組成物を加硫してなるゴム成形体は、機械的強度が向上し、燃費性能が向上(tanδが低下)すると考えられる。
According to the present invention, it is possible to obtain a rubber composition excellent in silica dispersibility and heat resistance, and a rubber molding excellent in silica dispersibility, heat resistance, and fuel efficiency. Although the reason is not necessarily clear, it is considered as follows.
The rubber composition of the present invention contains a small amount of sulfur (E) and a conjugated heterocyclic compound (D) having a thiol group in a specific ratio. This conjugated heterocyclic compound (D) generates a thiyl radical (RS.) when kneading the rubber composition, and this thiyl radical accelerates the scission of the S—S bond contained in the silane coupling agent. It is thought that dispersibility improves.
In addition, the conjugated heterocyclic compound (D) having a thiol group, like sulfur, crosslinks between rubber molecules, resulting in an improvement in the initial viscosity of the rubber composition and the heat resistance of the resulting rubber molding. expected to improve.
In the rubber composition of the present invention, since the silica (B) is uniformly dispersed in the rubber component (A), the affinity between the silica (B) and the rubber component (A) is increased, and the rubber composition is Vulcanized rubber moldings are considered to have improved mechanical strength and improved fuel efficiency (tan δ decreased).

<ゴム成分(A)>
本発明に用いられるゴム成分(A)に特に制限はなく、天然ゴム及び合成ゴムを用いることができる。これらの中では、耐摩耗性、入手容易性等の観点から、天然ゴム、及びジエン系合成ゴムから選ばれる1種以上が好ましい。
天然ゴムとしては、SMR、SIR、STR、RSS等が挙げられるが、SMR20、STR20、RSS#3、RSS#4等が好ましい。
天然ゴムは変性して用いることができ、変性天然ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム、水素化天然ゴム等が挙げられる。
ジエン系合成ゴムとしては、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ゴム(NBR)、クロロプレンゴム、ブチルゴム等が挙げられる。
<Rubber component (A)>
The rubber component (A) used in the present invention is not particularly limited, and natural rubber and synthetic rubber can be used. Among these, one or more selected from natural rubber and diene-based synthetic rubber is preferable from the viewpoint of abrasion resistance, availability, and the like.
Natural rubbers include SMR, SIR, STR, RSS, etc., and SMR20, STR20, RSS#3, RSS#4, etc. are preferred.
Natural rubber can be modified before use, and examples of modified natural rubber include epoxidized natural rubber and hydrogenated natural rubber.
Diene synthetic rubbers include polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene/butadiene copolymer rubber (SBR), acrylonitrile/butadiene copolymer rubber (NBR), chloroprene rubber, butyl rubber, and the like. .

これらの中では、上記と同様の観点から、天然ゴム、変性天然ゴム、IR、BR、SBR、及びNBRから選ばれる1種以上が好ましく、BR、SBR、天然ゴムから選ばれる1種以上がより好ましい。BR又はSBRと天然ゴムとを併用することもできる。
共重合体ゴムは、ブロック共重合体でもランダム共重合体でもよいが、シリカの分散性、耐熱性の観点から、ランダム共重合体が好ましい。
ゴム成分(A)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Among these, from the same viewpoint as above, one or more selected from natural rubber, modified natural rubber, IR, BR, SBR, and NBR is preferable, and one or more selected from BR, SBR, and natural rubber is more preferable. preferable. BR or SBR and natural rubber can also be used together.
The copolymer rubber may be a block copolymer or a random copolymer, but a random copolymer is preferred from the viewpoint of silica dispersibility and heat resistance.
The rubber component (A) can be used alone or in combination of two or more.

<シリカ(B)>
本発明のゴム組成物は、耐熱性を向上させ、得られるゴム成形体の耐熱性、耐摩耗性、燃費性能を向上させる観点から、シリカ(B)を含有する。
本発明に用いられるシリカ(B)に特に制限はなく、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカを用いることができる。これらの中では、含水ケイ酸を主成分とする湿式法シリカが好ましい。湿式法シリカには、沈殿法シリカ、ゲル法シリカ、ゾルゲル法シリカがあるが、沈殿法シリカがより好ましい。
シリカ(B)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
シリカ(B)のBET比表面積(ISO 5794/1に準拠して測定)は、ゴム組成物及びゴム成形体中におけるシリカの分散性とゴム補強性の観点から、好ましくは50m/g以上、より好ましくは100m/g以上、更に好ましくは150m/g以上であり、そして、好ましくは350m/g以下、より好ましくは300m/g以下、更に好ましくは250m/g以下である。
シリカ(B)の平均二次粒子径は、ゴム組成物及びゴム成形体中におけるシリカの分散性とゴム補強性の観点から、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上、更に好ましくは18μm以上であり、そして、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、更に好ましくは50μm以下である。
<Silica (B)>
The rubber composition of the present invention contains silica (B) from the viewpoint of improving the heat resistance and improving the heat resistance, wear resistance and fuel efficiency of the resulting rubber molding.
The silica (B) used in the present invention is not particularly limited, and wet silica, dry silica and colloidal silica can be used. Among these, wet-process silica containing hydrous silicic acid as a main component is preferred. Wet-process silica includes precipitation-process silica, gel-process silica, and sol-gel-process silica, and precipitation-process silica is more preferable.
Silica (B) can be used individually or in combination of 2 or more types.
The BET specific surface area of silica (B) (measured in accordance with ISO 5794/1) is preferably 50 m 2 /g or more, from the viewpoints of silica dispersibility and rubber reinforcing properties in rubber compositions and rubber moldings. It is more preferably 100 m 2 /g or more, still more preferably 150 m 2 /g or more, and preferably 350 m 2 /g or less, more preferably 300 m 2 /g or less, still more preferably 250 m 2 /g or less.
The average secondary particle size of silica (B) is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and still more preferably 18 μm or more, from the viewpoint of dispersibility of silica in rubber compositions and rubber moldings and rubber reinforcing properties. Yes, and preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, and even more preferably 50 μm or less.

シリカの市販品例としては、東ソー・シリカ株式会社製の商品名:ニップシールAQ(BET比表面積:205m/g)、ニップシールKQ(BET比表面積:240m/g)等、エボニック社製の商品名:ウルトラジルVN3(BET比表面積:175m/g)等が挙げられる。 Commercially available examples of silica include trade names manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.: NipSeal AQ (BET specific surface area: 205 m 2 /g), NipSeal KQ (BET specific surface area: 240 m 2 /g), and products manufactured by Evonik. Name: Ultrasil VN3 (BET specific surface area: 175 m 2 /g).

本発明においては、ゴム組成物中に、必要により、無機充填材として更にカーボンブラックを含有させることができる。カーボンブラックを含有させることにより、電気抵抗を下げて帯電を抑止することができる。
用いられるカーボンブラックに特に制限はなく、高、中又は低ストラクチャーのSAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、FEF、GPF、SRF等のグレードのカーボンブラック等の他、カーボンブラック表面にシリカを担持させたカーボンとシリカのデュアル・フェイズ・フィラー等を用いることができる。これらの中では、SAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、及びFEFグレードのカーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックのDBP吸収量(ASTM D2414-65Tに準拠して測定)は、好ましくは70cm/100g以上、より好ましくは80cm/100g以上、更に好ましくは90cm/100g以上である。
また、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(NAS、JIS K 6217-2:2017に準拠して測定)は、好ましくは60m/g以上、より好ましくは80m/g以上、更に好ましくは100m/g以上である。
本発明においては、無機充填材として、更に必要に応じて、アルミナ、炭酸カルシウム、クレー、タルク、ゼオライト、珪藻土等を含有させることができる。
In the present invention, the rubber composition may optionally contain carbon black as an inorganic filler. By containing carbon black, the electrical resistance can be lowered and charging can be suppressed.
There is no particular limitation on the carbon black used, and in addition to grade carbon black such as high, medium or low structure SAF, ISAF, IISAF, N339, HAF, FEF, GPF, and SRF, silica is supported on the carbon black surface. A dual phase filler of carbon and silica or the like can be used. Among these, SAF, ISAF, IISAF, N339, HAF, and FEF grade carbon blacks are preferred.
The DBP absorption of carbon black (measured according to ASTM D2414-65T) is preferably 70 cm 3 /100 g or more, more preferably 80 cm 3 /100 g or more, still more preferably 90 cm 3 /100 g or more.
In addition, the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black ( N AS, measured according to JIS K 6217-2:2017) is preferably 60 m 2 /g or more, more preferably 80 m 2 /g or more, still more preferably 100 m 2 /g or more.
In the present invention, as an inorganic filler, alumina, calcium carbonate, clay, talc, zeolite, diatomaceous earth, etc. can be contained as necessary.

<シランカップリング剤(C)>
本発明のゴム組成物は、シリカの分散性、耐熱性を向上させ、得られるゴム成形体のシリカの分散性、耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、シランカップリング剤(C)を含有する。
シランカップリング剤(C)に特に制限はなく、市販のゴム組成物に使用されているものが使用できる。シランカップリング剤(C)としては、例えば、ポリスルフィド系、メルカプト系、ビニル系、エポキシ系、スチリル系カ、メタクリル系、アクリル系、アミノ系等のシランカップリング剤が挙げられる。これらの中では、上記と同様の観点から、ポリスルフィド系シランカップリング剤が好ましい。
<Silane coupling agent (C)>
The rubber composition of the present invention contains a silane coupling agent (C) from the viewpoint of improving the dispersibility and heat resistance of silica and improving the dispersibility, heat resistance, and fuel efficiency of the resulting rubber molded product. do.
The silane coupling agent (C) is not particularly limited, and those used in commercially available rubber compositions can be used. Examples of the silane coupling agent (C) include polysulfide, mercapto, vinyl, epoxy, styryl, methacrylic, acrylic, and amino silane coupling agents. Among these, polysulfide-based silane coupling agents are preferred from the same viewpoint as above.

ポリスルフィド系シランカップリング剤(C)としては、下記一般式(II)で表される化合物が好ましい。
(R-O)3-p -Si-R-S-R-Si-R (O-R3-q (II)
式(II)中、Rは炭素数1~8のアルキル基、Rは炭素数1~8のアルカンジイル基、nは2以上6以下の整数を示す。p及びqはそれぞれ独立して0以上3以下の整数であるが、p及びqの両方が3であることはない。
であるアルキル基の炭素数は、1以上であり、そして、好ましくは6以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下である。前記のアルキル基の好適例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。
であるアルカンジイル基の炭素数は、1以上であり、そして、好ましくは6以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下である。
nは、1以上であり、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは5以下、より好ましくは4以下の整数である。
p及びqは、好ましくはそれぞれ独立して0又は1である。
As the polysulfide-based silane coupling agent (C), compounds represented by the following general formula (II) are preferred.
(R 3 —O) 3-p R 3 p —Si—R 4 —S n —R 4 —Si—R 3 q (OR 3 ) 3-q (II)
In formula (II), R 3 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 4 is an alkanediyl group having 1 to 8 carbon atoms, and n is an integer of 2 or more and 6 or less. p and q are each independently an integer of 0 or more and 3 or less, but p and q cannot both be 3;
The number of carbon atoms in the alkyl group represented by R3 is 1 or more, preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3 or less. Preferred examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and tert-butyl group.
The number of carbon atoms in the alkanediyl group represented by R4 is 1 or more, and preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3 or less.
n is an integer of 1 or more, preferably 2 or more, and preferably 5 or less, more preferably 4 or less.
p and q are preferably each independently 0 or 1;

上記式(II)で表される化合物としては、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-メチルジメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド等が挙げられる。
これらの中では、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、及びビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選ばれる1種以上が好ましく、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、及びビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選ばれる1種以上がより好ましい。
ポリスルフィド系シランカップリング剤(C)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the compound represented by formula (II) include bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis( 2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis(3-methyldimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(2- trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)disulfide and the like.
Among these, one or more selected from bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, and bis(3-triethoxysilylpropyl) disulfide are preferred, and bis One or more selected from (3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide and bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfide are more preferred.
The polysulfide-based silane coupling agents (C) can be used alone or in combination of two or more.

ポリスルフィド系シランカップリング剤の市販品例としては、エボニック社製の商品名:Si75、Si69等、信越化学工業株式会社製の商品名:KBE-846等、ダイソー株式会社製の商品名:カブラス2A、カブラス2B、カブラス4等が挙げられる。 Examples of commercially available polysulfide-based silane coupling agents include Si75, Si69, etc. manufactured by Evonik, KBE-846, etc. manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and Cabras 2A manufactured by Daiso. , Cabras 2B, Cabras 4, and the like.

<共役複素環化合物(D)>
本発明のゴム組成物は、シリカの分散性、耐熱性を向上させ、得られるゴム成形体のシリカの分散性、耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、共役複素環化合物(D)を含有する。
共役複素環化合物とは、共役構造を有する複素環化合物をいう。共役構造とは、2以上の化学結合の電子が互いに相互作用することで非局在化している構造であり、特に、多重結合のπ電子、不対電子、非結合電子対が単結合を挟んで連なって相互作用することで非局在化している構造をいう。
共役複素環化合物は、単環の共役環(共役単環)構造であって、単環内に1~3個の窒素原子、0又は1個の硫黄原子を有し、炭素数が2~12であるものが好ましい。
具体的には、本発明に用いられる共役複素環化合物(D)は、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物である。
共役複素環化合物(D)は、上記と同様の観点から、チアジアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物が好ましい。
<Conjugated heterocyclic compound (D)>
The rubber composition of the present invention contains a conjugated heterocyclic compound (D) from the viewpoint of improving the dispersibility and heat resistance of silica and improving the dispersibility, heat resistance, and fuel efficiency of the resulting rubber molded product. do.
A conjugated heterocyclic compound refers to a heterocyclic compound having a conjugated structure. A conjugated structure is a structure in which the electrons of two or more chemical bonds interact with each other and are delocalized. It refers to a structure that is delocalized by interacting with each other in a row.
The conjugated heterocyclic compound has a monocyclic conjugated ring (conjugated monocyclic) structure, has 1 to 3 nitrogen atoms and 0 or 1 sulfur atom in the monocyclic ring, and has 2 to 12 carbon atoms. is preferred.
Specifically, the conjugated heterocyclic compound (D) used in the present invention includes a thiazole ring, an isothiazole ring, a thiadiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, and a triazine ring. A compound having a structure in which at least one thiol group is bonded to one or more conjugated heterocycles selected from
From the same viewpoint as above, the conjugated heterocyclic compound (D) has a structure in which at least one thiol group is bonded to one or more conjugated heterocyclic rings selected from thiadiazole rings, pyridine rings, pyrimidine rings, and triazine rings. Preferred are compounds having

チアジアゾール環に少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物としては、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール(MTD)、2-アミノ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール、2-アミノ-5-トリフルオロメチル-1,3,4-チアジアゾール等が挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールが好ましい。 Compounds having a structure in which at least one thiol group is bound to a thiadiazole ring include 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole (MTD) and 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole. , 2-amino-5-trifluoromethyl-1,3,4-thiadiazole and the like. Among these, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole is preferred from the viewpoint of reactivity.

ピリジン環、ピリミジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物としては、下記一般式(I)で表される化合物が好ましい。 As the compound having a structure in which at least one thiol group is bonded to one or more conjugated heterocyclic rings selected from pyridine ring, pyrimidine ring, and triazine ring, compounds represented by the following general formula (I) are preferred.

Figure 2023046737000001
Figure 2023046737000001

式(I)中、Rは、水素原子、炭素数1以上8以下の炭化水素基、SH基、又は炭素数1以上16以下の炭化水素基で置換されていてもよいアミノ基を示し、Rは、水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基、又はSH基を示し、X、Xは、窒素原子又はCH基を示す。
式(I)中、Rは、好ましくは水素原子、炭素数1以上6以下の炭化水素基、SH基、又は炭素数1以上14以下の炭化水素基を有するアミノ基であり、より好ましくは水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基又はアルケニル基、SH基、又は炭素数1以上12以下のアルキル基又はアルケニル基を有するアミノ基であり、更に好ましくは水素原子、SH基、又は炭素数1以上10以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルケニル基を有するアミノ基であり、より更に好ましくは水素原子、SH基、又は炭素数1以上8以下のアルキル基を有するアルキルアミノ基である。
は、好ましくは水素原子又はSH基である。
In formula (I), R 1 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, an SH group, or an amino group optionally substituted with a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an SH group, and X 1 and X 2 represent a nitrogen atom or a CH group.
In formula (I), R 1 is preferably a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, an SH group, or an amino group having a hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, more preferably A hydrogen atom, an alkyl or alkenyl group having 1 to 4 carbon atoms, an SH group, or an amino group having an alkyl or alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom, an SH group, or a carbon an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom, an SH group, or an alkylamino group having 1 to 8 carbon atoms is.
R 2 is preferably a hydrogen atom or an SH group.

一般式(I)で表される化合物の具体例としては、2-メルカプトピリジン、3-メルカプトピリジン、4-メルカプトピリジン、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオール、ジメチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-(ジブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジアリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-(ジイソプロピルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-(ジイソブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジ(2-エチルヘキシル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-(アリルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-(ブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール等が挙げられる。
これらの中では、2-メルカプトピリジン、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオール、6-(ジブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-(ジイソプロピルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオールから選ばれる1種以上が好ましく、2-メルカプトピリジン、及び6-(ジブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオールから選ばれる1種以上がより好ましい。
共役複素環化合物(D)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Specific examples of the compound represented by formula (I) include 2-mercaptopyridine, 3-mercaptopyridine, 4-mercaptopyridine, 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol, dimethylamino- 1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-(dibutylamino)-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-diallylamino-1,3,5-triazine-2, 4-dithiol, 6-(diisopropylamino)-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-(diisobutylamino)-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-di( 2-ethylhexyl)amino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-(allylamino)-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-(butylamino)-1,3 ,5-triazine-2,4-dithiol and the like.
Among these are 2-mercaptopyridine, 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol, 6-(dibutylamino)-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-( Diisopropylamino)-1,3,5-triazine-2,4-dithiol is preferably one or more selected from 2-mercaptopyridine and 6-(dibutylamino)-1,3,5-triazine-2,4 - One or more selected from dithiols are more preferred.
A conjugated heterocyclic compound (D) can be used individually or in combination of 2 or more types.

<硫黄(E)>
本発明のゴム組成物は、加硫してゴム成形体とするために硫黄(E)を含有する。
硫黄(E)としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄等が挙げられる。
硫黄(E)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<Sulfur (E)>
The rubber composition of the present invention contains sulfur (E) in order to vulcanize it into a rubber molding.
Sulfur (E) includes powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, highly dispersible sulfur, soluble sulfur and the like commonly used in the rubber industry.
Sulfur (E) can be used alone or in combination of two or more.

<その他の成分>
本発明のゴム組成物は、上記成分の他、本発明の目的を損なわない範囲で、所望により、通常ゴム工業界で用いられる各種の添加剤、例えば、老化防止剤、スコーチ防止剤、軟化剤、ステアリン酸、プロセスオイル、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を含有することができる。
<Other ingredients>
In addition to the above components, the rubber composition of the present invention may optionally contain various additives commonly used in the rubber industry, such as anti-aging agents, anti-scorch agents, and softening agents, as long as they do not impair the object of the present invention. , stearic acid, process oil, zinc oxide, vulcanizing agents, vulcanization accelerators, and the like.

<ゴム組成物中の各成分の含有量>
本発明のゴム組成物は、ゴム成分(A)、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)、共役複素環化合物(D)、及び硫黄(E)を含有又は配合してなり、必要に応じて更に前記の添加剤を含有又は配合してなる。
以下、ゴム組成物中の各成分の含有量について説明するが、その含有量は、含有量及び配合量の両者を意味するものとする。
ゴム成分(A)はゴム組成物の主成分をなし、その含有量は、ゴム組成物中、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは35質量%以上で、より更に好ましくは40質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下、より更に好ましくは50質量%以下である。
<Content of each component in the rubber composition>
The rubber composition of the present invention contains or contains a rubber component (A), silica (B), a silane coupling agent (C), a conjugated heterocyclic compound (D), and sulfur (E), and optionally It further contains or blends the above-mentioned additives according to need.
The content of each component in the rubber composition will be described below, but the content means both the content and the blending amount.
The rubber component (A) constitutes the main component of the rubber composition, and its content in the rubber composition is preferably 25% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and still more preferably 35% by mass or more. It is more preferably 40% by mass or more, and preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, still more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less.

シリカ(B)の含有量は、得られるゴム成形体の耐熱性、耐摩耗性、燃費性能を向上させる観点及びゴム組成物の加工性の観点から、ゴム成分(A)100質量部に対して、好ましくは30質量部以上であり、より好ましくは40質量部以上、更に好ましくは50質量部以上、より更に好ましくは60質量部以上であり、そして、ゴム組成物中にシリカを均一に分散させる観点から、好ましくは200質量部以下であり、より好ましくは150質量部以下、更に好ましくは100質量部以下、より更に好ましくは80質量部以下である。
ゴム組成物及びゴム成形体が更にカーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、得られるゴム成形体の耐摩耗性等を向上させる観点から、ゴム成分(A)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、そして、得られるゴム成形体の発熱性を低下させる観点から、好ましくは35質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。
The content of silica (B) is determined based on 100 parts by mass of the rubber component (A) from the viewpoint of improving the heat resistance, wear resistance, and fuel efficiency of the resulting rubber molded article and from the viewpoint of the processability of the rubber composition. , preferably 30 parts by mass or more, more preferably 40 parts by mass or more, still more preferably 50 parts by mass or more, and even more preferably 60 parts by mass or more, and dispersing silica uniformly in the rubber composition From the viewpoint, it is preferably 200 parts by mass or less, more preferably 150 parts by mass or less, still more preferably 100 parts by mass or less, and even more preferably 80 parts by mass or less.
When the rubber composition and the rubber molded article further contain carbon black, the content of carbon black is set to , preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, and from the viewpoint of reducing heat build-up of the resulting rubber molded article, preferably 35 parts by mass or less, more It is preferably 25 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less.

シランカップリング剤(C)、特にポリスルフィド系シランカップリング剤(C)の含有量は、シリカの分散性を向上させ、得られるゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、ゴム成分(A)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上であり、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、好ましくは12質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは8質量部以下である。
また、シランカップリング剤(C)、特にポリスルフィド系シランカップリング剤(C)の含有量は、上記と同様の観点から、シリカ(B)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは4質量部以上であり、そして、好ましくは20質量部以下、より好ましくは16質量部以下、更に好ましくは12質量部以下である。
The content of the silane coupling agent (C), particularly the polysulfide-based silane coupling agent (C), improves the dispersibility of silica and improves the heat resistance and fuel efficiency of the resulting rubber molded product. (A) With respect to 100 parts by mass, it is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, still more preferably 3 parts by mass or more, and preferably 12 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass. It is not more than 8 parts by mass, more preferably not more than 8 parts by mass.
In addition, the content of the silane coupling agent (C), particularly the polysulfide-based silane coupling agent (C), is preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the silica (B) from the same viewpoint as above. It is more preferably 2 parts by mass or more, still more preferably 4 parts by mass or more, and is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 16 parts by mass or less, and still more preferably 12 parts by mass or less.

共役複素環化合物(D)の含有量は、シリカの分散性を向上させ、得られるゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、ゴム成分(A)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。 The content of the conjugated heterocyclic compound (D) is preferably based on 100 parts by mass of the rubber component (A) from the viewpoint of improving the dispersibility of silica and improving the heat resistance and fuel efficiency of the obtained rubber molding. is 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more, still more preferably 0.3 parts by mass or more, and preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, still more preferably It is 3 parts by mass or less.

硫黄(E)の含有量は、未加硫ゴム組成物を十分に加硫させる観点、及び得られるゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、ゴム成分(A)100質量部に対して1.2質量部以下であり、好ましくは1.1質量部以下、より好ましくは1.0質量部以下、更に好ましくは0.9質量部以下である。 From the viewpoint of sufficiently vulcanizing the unvulcanized rubber composition, and from the viewpoint of improving the heat resistance and fuel efficiency of the resulting rubber molded product, the content of sulfur (E) is added to 100 parts by mass of the rubber component (A). 1.2 parts by mass or less, preferably 1.1 parts by mass or less, more preferably 1.0 parts by mass or less, and even more preferably 0.9 parts by mass or less.

共役複素環化合物(D)に対するシランカップリング剤(C)の質量比〔(C)/(D)〕は、シリカの分散性を向上させ、ゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上、更に好ましくは2以上、より更に好ましくは2.5以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは25以下、更に好ましくは20以下、より更に好ましくは15以下である。
共役複素環化合物(D)中のチオール基のモル数に対するシランカップリング剤(C)のモル数の比〔シランカップリング剤(C)のモル数/共役複素環化合物(D)中のチオール基モル数〕は、シリカの分散性を向上させ、ゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.7以上であり、そして、好ましく3以下、より好ましくは2以下、更に好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.2以上である。
The mass ratio [(C)/(D)] of the silane coupling agent (C) to the conjugated heterocyclic compound (D) improves the dispersibility of silica and improves the heat resistance and fuel efficiency of the rubber molding. Therefore, it is preferably 1 or more, more preferably 1.5 or more, still more preferably 2 or more, still more preferably 2.5 or more, and preferably 30 or less, more preferably 25 or less, still more preferably 20 or less , and more preferably 15 or less.
Ratio of the number of moles of the silane coupling agent (C) to the number of moles of thiol groups in the conjugated heterocyclic compound (D) [moles of the silane coupling agent (C)/thiol groups in the conjugated heterocyclic compound (D) Number of moles] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.3 or more, and still more preferably 0.5 or more, from the viewpoint of improving the dispersibility of silica and improving the heat resistance and fuel efficiency of the rubber molding. , more preferably 0.7 or more, and preferably 3 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1.5 or less, still more preferably 1.2 or more.

共役複素環化合物(D)に対するシリカ(B)の質量比〔(B)/(D)〕は、シリカの分散性を向上させ、ゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、好ましくは20以上、より好ましくは30以上、更に好ましくは40以上であり、そして、好ましくは400以下、より好ましくは300以下、更に好ましくは200以下、より更に好ましくは160以下である。 The mass ratio [(B)/(D)] of the silica (B) to the conjugated heterocyclic compound (D) is preferable from the viewpoint of improving the dispersibility of silica and improving the heat resistance and fuel efficiency of the rubber molding. is 20 or more, more preferably 30 or more, still more preferably 40 or more, and is preferably 400 or less, more preferably 300 or less, still more preferably 200 or less, and even more preferably 160 or less.

共役複素環化合物(D)に対する硫黄(E)の質量比〔(E)/(D〕は、得られるゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、0.1以上であり、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.4以上であり、そして、2以下であり、好ましくは1.9以下、より好ましくは1.8以下、更に好ましくは1.7以下である。 The mass ratio of sulfur (E) to the conjugated heterocyclic compound (D) [(E)/(D]) is preferably 0.1 or more from the viewpoint of improving the heat resistance and fuel efficiency of the resulting rubber molding. is 0.2 or more, more preferably 0.3 or more, more preferably 0.4 or more, and is 2 or less, preferably 1.9 or less, more preferably 1.8 or less, further preferably 1 .7 or less.

<ゴム組成物の製造>
本発明のゴム組成物は、ゴム成分(A)に対して、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)、共役複素環化合物(D)、及び硫黄を含有する組成物を混練してゴム混練物を得た後、得られたゴム混練物に硫黄を添加混合することにより製造することができる。
各成分(A)~(D)の含有量の好適範囲は、前述のとおりである。
<Manufacture of rubber composition>
The rubber composition of the present invention is prepared by kneading a rubber component (A) with a composition containing silica (B), a silane coupling agent (C), a conjugated heterocyclic compound (D), and sulfur. It can be produced by adding and mixing sulfur to the obtained rubber kneaded product after obtaining the kneaded product.
The preferred range of the content of each component (A) to (D) is as described above.

より具体的には、例えば、ゴム成分(A)に、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)、共役複素環化合物(D)、及び必要に応じて、カーボンブラック、老化防止剤、ステアリン酸、プロセスオイル等の成分を、混練機、例えばバンバリーミキサー、ロール、インテンシブミキサー等を用いて、例えば140℃以上で混練し、シランカップリング剤(C)と共役複素環化合物(D)とを反応させて、シランカップリング剤(C)の-S-S-結合を切断しつつ、シリカ(B)をゴム組成物中に分散させる。
上記の混練温度は、共役複素環化合物(D)で成分(C)に含まれる-S-S-結合を切断し、切断された成分(C)によりゴム成分(A)とシリカ(B)とを結合させてゴム組成物中のシリカの分散性を向上させ、得られるゴム成形体の耐熱性、燃費性能を向上させる観点から、好ましくは143℃以上、より好ましくは146℃以上、更に好ましくは148℃以上であり、そして、好ましくは165℃以下、より好ましくは160℃以下、更に好ましくは158℃以下である。
More specifically, for example, the rubber component (A) contains silica (B), a silane coupling agent (C), a conjugated heterocyclic compound (D), and optionally carbon black, an antioxidant, stearin Components such as acid and process oil are kneaded at, for example, 140° C. or higher using a kneader such as a Banbury mixer, a roll, an intensive mixer, etc., to mix the silane coupling agent (C) and the conjugated heterocyclic compound (D). The silica (B) is dispersed in the rubber composition while reacting to break the —S—S— bond of the silane coupling agent (C).
The above kneading temperature is such that the conjugated heterocyclic compound (D) cleaves the —S—S— bond contained in component (C), and the cleaved component (C) bonds the rubber component (A) and silica (B) together. is bonded to improve the dispersibility of silica in the rubber composition, and from the viewpoint of improving the heat resistance and fuel efficiency of the resulting rubber molding, preferably 143 ° C. or higher, more preferably 146 ° C. or higher, further preferably It is 148° C. or higher, and preferably 165° C. or lower, more preferably 160° C. or lower, and even more preferably 158° C. or lower.

シリカ(B)をゴム組成物中に均一に分散させたゴム混練物を得た後、硫黄を添加混合する。
硫黄を添加混合する温度は、加硫反応が起きないようにする観点から、好ましくは140℃未満、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下、より更に好ましくは120℃以下とする。硫黄の他、必要に応じて、酸化亜鉛、加硫促進剤(スルフェンアミド系、グアニジン系等)等を添加して、前記ゴム混練物と混合して、未加硫ゴム組成物を得ることができる。
After obtaining a rubber kneaded product in which the silica (B) is uniformly dispersed in the rubber composition, sulfur is added and mixed.
The temperature at which sulfur is added and mixed is preferably less than 140° C., more preferably 130° C. or less, even more preferably 125° C. or less, and even more preferably 120° C. or less from the viewpoint of preventing vulcanization reaction from occurring. In addition to sulfur, if necessary, zinc oxide, a vulcanization accelerator (sulfenamide type, guanidine type, etc.), etc. are added and mixed with the rubber kneaded product to obtain an unvulcanized rubber composition. can be done.

[ゴム成形体]
本発明のゴム成形体は、本発明の未加硫ゴム組成物を加硫してなる。
未加硫ゴム組成物は、公知の方法により成形加工され、好ましくは140℃以上、より好ましくは145℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下で、加熱又は加熱加圧され、加硫されたゴム成形体とすることができる。
ゴム成形体中の成分(A)~(D)の含有量、及びその好適範囲は、前記ゴム組成物の場合と同様である。
得られるゴム成形体は、シリカの分散性、耐熱性、燃費性能に優れるため、タイヤ、タイヤのインナーライナー、トレッド、トレッドベース、カーカス、サイドウォール、ビード部分等のタイヤ部材の他、各種のゴムベルト、各種のシール材、免振防振材、靴底等のゴム成形体として好適に用いることができる。
[Rubber molding]
The rubber molded article of the present invention is obtained by vulcanizing the unvulcanized rubber composition of the present invention.
The unvulcanized rubber composition is molded by a known method, preferably 140° C. or higher, more preferably 145° C. or higher, and preferably 200° C. or lower, more preferably 180° C. or lower, by heating or heating. It can be a pressurized and vulcanized rubber molding.
The contents of components (A) to (D) in the rubber molded article and their preferred ranges are the same as in the case of the rubber composition.
The resulting rubber molded product has excellent silica dispersibility, heat resistance, and fuel efficiency, so it can be used as tire components such as tires, tire inner liners, treads, tread bases, carcasses, sidewalls, and bead portions, as well as various rubber belts. , various sealing materials, vibration isolating materials, and rubber moldings such as shoe soles.

実施例1~6及び比較例1~7
表1に示す原料成分を準備し、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤を除く成分を表1に示す配合処方で、バンバリーミキサーを用いて、最高温度150℃で4分間混練した。次に、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤を添加し、最高温度110℃で2分間混練して、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を、160℃で30分間加熱してシート状の加硫ゴム成形体を得た。
Examples 1-6 and Comparative Examples 1-7
The raw material components shown in Table 1 were prepared, and the ingredients excluding zinc oxide, sulfur, and vulcanization accelerator were kneaded according to the formulation shown in Table 1 at a maximum temperature of 150°C for 4 minutes using a Banbury mixer. Next, zinc oxide, sulfur and a vulcanization accelerator were added and kneaded for 2 minutes at a maximum temperature of 110°C to obtain an unvulcanized rubber composition.
The resulting unvulcanized rubber composition was heated at 160° C. for 30 minutes to obtain a sheet-like vulcanized rubber molding.

表1に示す各成分の詳細は、以下のとおりである。
〔ゴム成分(A)〕
*1:JSR株式会社製、溶液重合SBR、商品名:HPR850、スチレン量27.5質量%
*2:RSS#3
〔シリカ(B)〕
*3:東ソー・シリカ株式会社製、商品名:ニップシールAQ、BET比表面積205m/g
〔カーボンブラック〕
*4:Beilum Carbon Chemical社製、ファーネスブラック、商品名:N234、DBP吸収量:125cm/100g、NAS:117m/g
〔シランカップリング剤(C)〕
*5:ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、エボニック社製、商品名:Si75(S2)
〔共役複素環化合物(D)〕
*6:2-メルカプトピリジン、東京化成工業株式会社製
*7:6-(ジブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、東京化成工業株式会社製
*8:2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール、東京化成工業株式会社製
*9:2,4,6-トリメチルピリジン、東京化成工業株式会社製
Details of each component shown in Table 1 are as follows.
[Rubber component (A)]
*1: Solution polymerization SBR manufactured by JSR Corporation, product name: HPR850, styrene content 27.5% by mass
*2: RSS#3
[Silica (B)]
*3: Manufactured by Tosoh Silica Corporation, trade name: Nip Seal AQ, BET specific surface area 205 m 2 /g
〔Carbon black〕
*4: Beilum Carbon Chemical Company, Furnace Black, trade name: N234, DBP absorption: 125 cm 3 /100 g, N 2 AS: 117 m 2 /g
[Silane coupling agent (C)]
*5: Bis(triethoxysilylpropyl) disulfide, manufactured by Evonik, trade name: Si75 (S2)
[Conjugated heterocyclic compound (D)]
*6: 2-Mercaptopyridine, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. *7: 6-(Dibutylamino)-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. *8: 2,5 -Dimercapto-1,3,4-thiadiazole, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. *9: 2,4,6-trimethylpyridine, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.

〔その他〕
*10:N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、大内新興化学工業株式会社製、商品名:ノクラック6C
*11:花王株式会社製、商品名:ルナックS-70V
*12:ナフテン系プロセスオイル、日本サン石油株式会社製、商品名:SUNTHENE 410
*13:富士フイルム和光純薬株式会社製、酸化亜鉛(一級)
*14:富士フイルム和光純薬株式会社製、硫黄(粉末、化学用)
*15:スルフェンアミド系加硫促進剤、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、商品名:ノクセラーCZ-G
*16:グアニジン系加硫促進剤、1,3-ジフェニルグアニジン、大内新興化学工業株式会社製、商品名:ノクセラーD
〔others〕
*10: N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine, manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd., trade name: Nocrac 6C
*11: Manufactured by Kao Corporation, trade name: Lunax S-70V
*12: Naphthenic process oil, manufactured by Japan Sun Oil Co., Ltd., product name: SUNTHENE 410
*13: Zinc oxide (first grade) manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
*14: Sulfur (powder, for chemical use) manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
*15: Sulfenamide-based vulcanization accelerator, N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide, manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd., trade name: Noxcellar CZ-G
*16: Guanidine-based vulcanization accelerator, 1,3-diphenylguanidine, manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name: Noxeller D

実施例及び比較例で得られた加硫ゴム成形体を用いて、以下の方法により、シリカ分散性の評価と、引張応力、損失正接(tanδ)の測定を行った。結果を表1に示す。
(1)シリカ分散性の評価
粘弾性測定装置(TAインスツルメント社製、ARES-G2)を用いて、ねじりモードで、50℃、周波数10Hzの条件下で、歪み0.1%~10%の範囲で、得られたシート状ゴム成形体のせん断弾性率G’を測定し、下記式(1)により、0.1%歪み印加時のせん断弾性率G’と5%歪み印加時のせん断弾性率G’との差ΔG’を算出し、シリカ分散性を評価した。
ΔG’(kPa)=G’(0.1%)-G’(5%) (1)
式(1)中、G’(0.1%)は50℃における0.1%歪み印加時のせん断弾性率であり、G’(5%)は50℃における10%歪み印加時のせん断弾性率である。
表1では、比較例1のゴム成形体のΔG’を100としたときの相対値で示した。
このΔG’の相対値が100未満、好ましくは90以下であれば、ゴム成形体(ゴム組成物)中のシリカ(フィラー)が良好に分散していることを示す。
Using the vulcanized rubber molded bodies obtained in Examples and Comparative Examples, evaluation of silica dispersibility and measurement of tensile stress and loss tangent (tan δ) were performed by the following methods. Table 1 shows the results.
(1) Evaluation of silica dispersibility Using a viscoelasticity measuring device (manufactured by TA Instruments Co., Ltd., ARES-G2), in torsion mode, 50 ° C., frequency 10 Hz, strain 0.1% to 10% The shear elastic modulus G' of the obtained sheet-like rubber molding was measured in the range of , and the shear elastic modulus G' when 0.1% strain was applied and the shear elastic modulus G' when 5% strain was applied were calculated according to the following formula (1). The difference ΔG' from the elastic modulus G' was calculated to evaluate silica dispersibility.
ΔG' (kPa) = G' (0.1%) - G' (5%) (1)
In formula (1), G' (0.1%) is the shear modulus when 0.1% strain is applied at 50°C, and G' (5%) is the shear elasticity when 10% strain is applied at 50°C. rate.
Table 1 shows the values relative to ΔG′ of the rubber molding of Comparative Example 1, which is 100.
If the relative value of ΔG' is less than 100, preferably 90 or less, it indicates that the silica (filler) in the rubber molding (rubber composition) is well dispersed.

(2)200%伸長時の引張応力の測定
ゴム組成物を160℃で30分間加硫して得た加硫ゴム試験片を、JISダンベル状3号形の試験片に加工し、JIS K 6251に準拠して、引張試験を行い、25℃における200%伸長時の引張応力(MPa)を測定した。
また、前記加硫ゴム試験片を100℃で72時間、熱老化処理した後、前記と同様にして200%伸長時の引張応力(MPa)を測定した。
表1において、200%伸長時の引張応力は、熱老化処理前の比較例1の引張応力の値を100とした指数で表示した。この指数が100に近い方が、熱理後でも老化が少ないことを示し、この指数が130以下であればグリップ性がよいことを示す。
(2) Measurement of tensile stress at 200% elongation A vulcanized rubber test piece obtained by vulcanizing the rubber composition at 160 ° C. for 30 minutes was processed into a JIS dumbbell-shaped No. 3 test piece, and JIS K 6251 A tensile test was performed according to , and the tensile stress (MPa) at 200% elongation at 25°C was measured.
Also, after the vulcanized rubber test piece was heat-aged at 100° C. for 72 hours, the tensile stress (MPa) at 200% elongation was measured in the same manner as described above.
In Table 1, the tensile stress at 200% elongation is shown as an index with the value of the tensile stress in Comparative Example 1 before the heat aging treatment set to 100. An index closer to 100 indicates less aging even after heat treatment, and an index of 130 or less indicates good grip.

(3)損失正接(tanδ)の測定
粘弾性測定装置(TAインスツルメント社製、ARES-G2)を用いて、温度50℃、動歪み5%、周波数10Hzの条件で、得られたシート状ゴム成形体の損失正接(tanδ)を測定した。表1では、比較例1のゴム成形体のtanδを100としたときの相対値で示した。
このtanδの相対値が95以下であれば、例えば、タイヤに用いた際のタイヤの転がり抵抗が小さく、低発熱性であり、車両のタイヤとして用いた場合、燃費性能が向上することを示す。
(3) Measurement of loss tangent (tan δ) Using a viscoelasticity measuring device (manufactured by TA Instruments, ARES-G2), a sheet obtained under the conditions of a temperature of 50 ° C., a dynamic strain of 5%, and a frequency of 10 Hz The loss tangent (tan δ) of the rubber molding was measured. Table 1 shows relative values when tan δ of the rubber molding of Comparative Example 1 is 100.
If the relative value of tan δ is 95 or less, for example, the rolling resistance of the tire when used as a tire is low, the tire has low heat build-up, and when used as a vehicle tire, the fuel efficiency performance is improved.

Figure 2023046737000002
Figure 2023046737000002

表1から、本発明の実施例1~6で得られたゴム成形体は、比較例1~7で得られたゴム成形体に比べて、せん断弾性率の差(ΔG’)が100未満であり、シリカ(フィラー)の分散性に優れ、加熱による引張応力の変化が小さく、耐熱性に優れ、さらに損失正接(tanδ)が小さく、燃費性能が優れていることが分かる。 From Table 1, the rubber molded bodies obtained in Examples 1 to 6 of the present invention have a difference in shear modulus (ΔG') of less than 100 compared to the rubber molded bodies obtained in Comparative Examples 1 to 7. It can be seen that it has excellent dispersibility of silica (filler), small change in tensile stress due to heating, excellent heat resistance, small loss tangent (tan δ), and excellent fuel efficiency.

本発明のゴム組成物は、シリカの分散性、耐熱性に優れ、また、本発明のゴム成形体はシリカの分散性、耐熱性、燃費性能に優れるため、乗用車用、小中トラック用、及び大型車両(大型トラック、バス、建設車両等)用等の各種タイヤ、タイヤトレッド等のタイヤ部材の他、各種のゴムベルト、各種のシール材、免振防振材、靴底等の用途として特に好適に利用できる。 The rubber composition of the present invention has excellent silica dispersibility and heat resistance, and the rubber molding of the present invention has excellent silica dispersibility, heat resistance, and fuel efficiency. Especially suitable for various tires for large vehicles (large trucks, buses, construction vehicles, etc.), tire members such as tire treads, various rubber belts, various sealing materials, vibration isolation materials, shoe soles, etc. available for

Claims (7)

ゴム成分(A)、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)、共役複素環化合物(D)、及び硫黄(E)を含有するゴム組成物であって、
共役複素環化合物(D)が、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物であり、
硫黄(E)の含有量が、ゴム成分(A)100質量部に対して1.2質量部以下であり、
共役複素環化合物(D)に対する硫黄(E)の質量比〔(E)/(D)〕が、0.1以上2以下である、ゴム組成物。
A rubber composition containing a rubber component (A), silica (B), a silane coupling agent (C), a conjugated heterocyclic compound (D), and sulfur (E),
The conjugated heterocyclic compound (D) is one or more conjugated heterocyclic rings selected from a thiazole ring, an isothiazole ring, a thiadiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, and a triazine ring. is a compound having a structure in which at least one thiol group is bonded to
The content of sulfur (E) is 1.2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component (A),
A rubber composition in which the mass ratio [(E)/(D)] of sulfur (E) to the conjugated heterocyclic compound (D) is 0.1 or more and 2 or less.
共役複素環化合物(D)が、チアジアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物である、請求項1に記載のゴム組成物。 Claim that the conjugated heterocyclic compound (D) is a compound having a structure in which at least one thiol group is bonded to one or more conjugated heterocyclic rings selected from a thiadiazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, and a triazine ring. 1. The rubber composition according to 1. ピリジン環、ピリミジン環、及びトリアジン環から選ばれる1種以上の共役複素環に、少なくとも1つのチオール基が結合した構造を有する化合物が、下記一般式(I)で表される化合物である、請求項1又は2に記載のゴム組成物。
Figure 2023046737000003

(式中、Rは、水素原子、炭素数1以上8以下の炭化水素基、SH基、又は炭素数1以上16以下の炭化水素基で置換されていてもよいアミノ基を示し、Rは、水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基、又はSH基を示し、X、Xは、窒素原子又はCH基を示す。)
A compound having a structure in which at least one thiol group is bonded to at least one conjugated heterocyclic ring selected from a pyridine ring, a pyrimidine ring, and a triazine ring is a compound represented by the following general formula (I). 3. The rubber composition according to Item 1 or 2.
Figure 2023046737000003

(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, an SH group, or an amino group optionally substituted with a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, and R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an SH group, and X 1 and X 2 represent a nitrogen atom or a CH group.)
シランカップリング剤(C)がポリスルフィド系シランカップリング剤である、請求項1~3のいずれかに記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the silane coupling agent (C) is a polysulfide silane coupling agent. 共役複素環化合物(D)の含有量が、ゴム成分(A)100質量部に対して0.1質量部以上5質量部以下である、請求項1~4のいずれかに記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the conjugated heterocyclic compound (D) is 0.1 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component (A). . 共役複素環化合物(D)中のチオール基のモル数に対するシランカップリング剤(C)のモル数の比〔シランカップリング剤(C)のモル数/共役複素環化合物(D)中のチオール基モル数〕が0.1以上3以下である、請求項1~5のいずれかに記載のゴム組成物。 Ratio of the number of moles of the silane coupling agent (C) to the number of moles of thiol groups in the conjugated heterocyclic compound (D) [moles of the silane coupling agent (C)/thiol groups in the conjugated heterocyclic compound (D) number of moles] is 0.1 or more and 3 or less, the rubber composition according to any one of claims 1 to 5. 請求項1~6のいずれかに記載のゴム組成物を加硫してなるゴム成形体。 A rubber molded article obtained by vulcanizing the rubber composition according to any one of claims 1 to 6.
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