JP2023126042A - Rubber composition and rubber product - Google Patents

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JP2023126042A JP2022030486A JP2022030486A JP2023126042A JP 2023126042 A JP2023126042 A JP 2023126042A JP 2022030486 A JP2022030486 A JP 2022030486A JP 2022030486 A JP2022030486 A JP 2022030486A JP 2023126042 A JP2023126042 A JP 2023126042A
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享平 小谷
Kyohei Kotani
隆嗣 田中
Takashi Tanaka
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Abstract

To provide a rubber composition which achieves both fuel economy and crack propagation resistance.SOLUTION: The rubber composition contains: a diene rubber (A); a heterocyclic compound (B) having at least one heterocyclic ring selected from the group consisting of a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a tetrazine ring; and a metal halide salt (C). The rubber composition preferably further contains sulfur (D). The mass ratio (D/C) of the sulfur (D) to the metal halide salt (C) is preferably 0.1-10.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ゴム組成物及びゴム製品に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to rubber compositions and rubber products.

従来、タイヤ、ゴムクローラ、免震ゴム等のゴム製品の耐久性を向上させるために、耐亀裂進展性に優れたゴム組成物が要求されている。 Conventionally, in order to improve the durability of rubber products such as tires, rubber crawlers, and seismic isolation rubber, there has been a demand for rubber compositions with excellent crack growth resistance.

一方、昨今の環境問題への関心の高まりに伴う世界的な二酸化炭素排出規制の動きに関連して、自動車の低燃費化に対する要求が強まりつつある。このような要求に対応するため、タイヤ性能についても、転がり抵抗の低減が求められており、一般に、低発熱性のゴム組成物をタイヤに適用することで、タイヤの転がり抵抗を低減して、自動車の低燃費化を実現できる。また、タイヤ以外の、ゴムクローラ、免震ゴム等のゴム製品についても、低発熱性のゴム組成物を適用することで、ヒステリシスロスを低減して、低燃費化を実現することができる。
例えば、下記特許文献1及び2には、ジエン系ゴムと、カーボンブラックやシリカ等の充填剤と、テトラジン化合物と、を含むゴム組成物が開示されており、テトラジン化合物をジエン系ゴムの主鎖に導入して、充填剤の分散性を向上させることで、ゴム組成物の低燃費性を向上させている。
On the other hand, in conjunction with the recent movement toward carbon dioxide emission regulations around the world as a result of increased interest in environmental issues, there is an increasing demand for lower fuel efficiency in automobiles. In order to meet these demands, there is a need to reduce rolling resistance in terms of tire performance.Generally, by applying a low heat generation rubber composition to tires, the rolling resistance of tires can be reduced. It is possible to achieve lower fuel consumption in automobiles. Furthermore, by applying a low heat generation rubber composition to rubber products other than tires, such as rubber crawlers and seismic isolation rubber, hysteresis loss can be reduced and fuel efficiency can be achieved.
For example, Patent Documents 1 and 2 listed below disclose rubber compositions containing a diene rubber, a filler such as carbon black or silica, and a tetrazine compound. By introducing the filler into the filler and improving the dispersibility of the filler, the fuel efficiency of the rubber composition is improved.

特開2021-107506号公報JP 2021-107506 Publication 特開2020-176229号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-176229

しかしながら、一般にゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性とは二律背反の関係にあり、上記特許文献1及び2に開示のゴム組成物は、低燃費性が向上しているものの、耐亀裂進展性に改善の余地がある。 However, in general, there is an antinomic relationship between the fuel efficiency and crack growth resistance of a rubber composition, and the rubber compositions disclosed in Patent Documents 1 and 2 have improved fuel economy, but crack growth resistance. There is room for improvement in gender.

そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、低燃費性と耐亀裂進展性とを両立したゴム組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、低燃費性と耐亀裂進展性とを両立したゴム製品を提供することを更なる課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above and to provide a rubber composition that has both low fuel consumption and crack growth resistance.
A further object of the present invention is to provide a rubber product that is both fuel efficient and crack growth resistant.

上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。 The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.

本発明のゴム組成物は、
ジエン系ゴム(A)と、
ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、及びテトラジン環からなる群から選択される少なくとも一つの複素環を有する複素環式化合物(B)と、
ハロゲン化金属塩(C)と、
を含むことを特徴とする。
かかる本発明のゴム組成物は、低燃費性と耐亀裂進展性とを両立することができる。
The rubber composition of the present invention is
diene rubber (A);
A heterocyclic compound (B) having at least one heterocycle selected from the group consisting of a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a tetrazine ring;
a metal halide salt (C),
It is characterized by including.
The rubber composition of the present invention can achieve both fuel efficiency and crack growth resistance.

本発明のゴム組成物は、更に、硫黄(D)を含むことが好ましい。この場合、ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性が更に向上する。 It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains sulfur (D). In this case, the fuel efficiency and crack growth resistance of the rubber composition are further improved.

ここで、前記硫黄(D)と前記ハロゲン化金属塩(C)との質量比(D/C)が、0.1~10であることが好ましい。この場合、ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性とのバランスがより良好となる。 Here, the mass ratio (D/C) of the sulfur (D) and the metal halide salt (C) is preferably 0.1 to 10. In this case, the rubber composition has a better balance between fuel efficiency and crack growth resistance.

本発明のゴム組成物の好適例においては、前記複素環式化合物(B)が、トリアジン環又はテトラジン環を有する。トリアジン環又はテトラジン環を有する複素環式化合物は、ジエン系ゴム(A)の主鎖との反応性が高く、ハロゲン化金属塩(C)と組み合わさって、配位結合による架橋を形成し易い。 In a preferred example of the rubber composition of the present invention, the heterocyclic compound (B) has a triazine ring or a tetrazine ring. A heterocyclic compound having a triazine ring or a tetrazine ring has high reactivity with the main chain of the diene rubber (A), and when combined with a halogenated metal salt (C), tends to form a crosslink through a coordinate bond. .

ここで、前記複素環式化合物(B)が、下記一般式(1):

Figure 2023126042000001
[式中、X及びXは、それぞれ独立してピリジル基又はピリミジニル基であり、Y及びYは、それぞれ独立して単結合又は二価の炭化水素基である。]で表されることが好ましい。一般式(1)で表される化合物は、ジエン系ゴム(A)の主鎖とのディールス・アルダー反応が進行し易く、ハロゲン化金属塩(C)と組み合わさって、配位結合による架橋を更に形成し易い。 Here, the heterocyclic compound (B) has the following general formula (1):
Figure 2023126042000001
[Wherein, X 1 and X 2 are each independently a pyridyl group or a pyrimidinyl group, and Y 1 and Y 2 are each independently a single bond or a divalent hydrocarbon group. ] is preferably represented. The compound represented by the general formula (1) easily undergoes a Diels-Alder reaction with the main chain of the diene rubber (A), and when combined with the metal halide salt (C), crosslinking through coordination bonds occurs. Furthermore, it is easy to form.

本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記ハロゲン化金属塩(C)が、遷移金属及び亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含む。遷移金属及び/又は亜鉛を含むハロゲン化金属塩は、前記複素環式化合物(B)と錯化し易い。 In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the halogenated metal salt (C) contains at least one metal selected from the group consisting of transition metals and zinc. A halogenated metal salt containing a transition metal and/or zinc is easily complexed with the heterocyclic compound (B).

本発明のゴム組成物は、更に、酸化亜鉛(E)を含むことが好ましい。この場合、ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性とが更に向上する。 It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains zinc oxide (E). In this case, the fuel efficiency and crack growth resistance of the rubber composition are further improved.

本発明のゴム組成物は、更に、カーボンブラック(F)を含むことが好ましい。この場合、ゴム組成物の補強性が向上して、耐亀裂進展性が更に向上する。 It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains carbon black (F). In this case, the reinforcing properties of the rubber composition are improved, and the crack propagation resistance is further improved.

本発明のゴム組成物は、更に、シリカ(G)を含むことが好ましい。この場合、ゴム組成物の補強性が向上して、耐亀裂進展性が更に向上する。 It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains silica (G). In this case, the reinforcing properties of the rubber composition are improved, and the crack propagation resistance is further improved.

本発明のゴム組成物は、更に、有機過酸化物(H)を含むことが好ましい。この場合、ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性が更に向上する。 It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains an organic peroxide (H). In this case, the fuel efficiency and crack growth resistance of the rubber composition are further improved.

本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記ジエン系ゴム(A)が、前記複素環式化合物(B)で変性されている。この場合、複数の複素環式化合物(B)部分がハロゲン化金属塩(C)と錯化して配位結合を形成するだけで、複数のジエン系ゴム(A)の主鎖間を架橋することができる。 In another preferred example of the rubber composition of the present invention, the diene rubber (A) is modified with the heterocyclic compound (B). In this case, the main chains of the plurality of diene rubbers (A) can be crosslinked simply by complexing the plurality of heterocyclic compound (B) moieties with the halide metal salt (C) to form a coordinate bond. I can do it.

本発明のゴム組成物において、前記ジエン系ゴム(A)は、重量平均分子量(Mw)が10,000~3,000,000であることが好ましい。この場合、ゴム組成物の低燃費性と混練における作業性が向上する。 In the rubber composition of the present invention, the diene rubber (A) preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 3,000,000. In this case, the fuel efficiency of the rubber composition and the workability in kneading are improved.

本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記ハロゲン化金属塩(C)と前記複素環式化合物(B)との間の結合解離エネルギーが、100kJ/mol以上である。この場合、低歪み領域において、十分な強度を有することとなり、ゴム組成物の低燃費性を十分に向上させることができる。 In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the bond dissociation energy between the metal halide salt (C) and the heterocyclic compound (B) is 100 kJ/mol or more. In this case, the rubber composition will have sufficient strength in the low strain region, and the fuel efficiency of the rubber composition can be sufficiently improved.

また、本発明のゴム製品は、タイヤ、ゴムクローラ、及び免震ゴムからなる群から選択されるゴム製品であって、上記のゴム組成物を含むことを特徴とする。
かかる本発明のゴム製品は、低燃費性と耐亀裂進展性とを両立することができる。
Further, the rubber product of the present invention is a rubber product selected from the group consisting of tires, rubber crawlers, and seismic isolation rubber, and is characterized by containing the above-mentioned rubber composition.
The rubber product of the present invention can achieve both low fuel consumption and crack growth resistance.

本発明によれば、低燃費性と耐亀裂進展性とを両立したゴム組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、低燃費性と耐亀裂進展性とを両立したゴム製品を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a rubber composition that has both low fuel consumption and crack growth resistance.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a rubber product that has both low fuel consumption and crack growth resistance.

以下に、本発明のゴム組成物及びゴム製品を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。 Below, the rubber composition and rubber product of the present invention will be illustrated and explained in detail based on the embodiments thereof.

<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム(A)と、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、及びテトラジン環からなる群から選択される少なくとも一つの複素環を有する複素環式化合物(B)と、ハロゲン化金属塩(C)と、を含むことを特徴とする。
<Rubber composition>
The rubber composition of the present invention comprises a diene rubber (A) and a heterocyclic compound having at least one heterocycle selected from the group consisting of a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a tetrazine ring B) and a metal halide salt (C).

上述のように、通常、ゴム組成物において、低燃費性と耐亀裂進展性とは二律背反の関係にある。例えば、ゴム組成物に硫黄を配合して架橋し、硫黄架橋の網目密度を低くすると、耐亀裂進展性は向上する一方、低燃費性は低下してしまう。本発明者らは、かかる背反を解くために、鋭意検討した結果、ヒステリシスロスの発現における歪依存性の制御が重要となることを見出した。 As mentioned above, in a rubber composition, fuel efficiency and crack growth resistance are usually in a trade-off relationship. For example, if a rubber composition is crosslinked by adding sulfur to lower the network density of the sulfur crosslinks, crack propagation resistance improves, but fuel efficiency decreases. In order to solve this trade-off, the present inventors conducted extensive studies and found that strain-dependent control of the expression of hysteresis loss is important.

本発明のゴム組成物においては、ジエン系ゴム(A)の主鎖に複素環式化合物(B)が付加する。ここで、ハロゲン化金属塩(C)は、複素環式化合物(B)と錯化し易い。そのため、ジエン系ゴム(A)の主鎖に付加した複素環式化合物(B)部分に、ハロゲン化金属塩(C)が配位結合して、錯体を形成する。そして、ハロゲン化金属塩(C)が、複数の配位結合を形成することで、複数のジエン系ゴム(A)が架橋されることとなる。ここで、配位結合による架橋は、結合(架橋)と解離(開裂)が可逆的な可逆架橋であり、また、一般的な架橋ゴムにおける硫黄架橋に比べて、弱い結合であるが、ゴム組成物が歪みを受けても、低歪み領域においては、十分な強度を有する。
そして、本発明のゴム組成物は、低歪み領域においては、配位結合による架橋により網目密度を高く保つことで、ヒステリシスロスを低減して、低燃費性を向上させることができる。一方、本発明のゴム組成物は、高歪み領域においては、配位結合による架橋が開裂して、高ヒステリシスロス化し、また、架橋の開裂(即ち、配位結合による架橋の犠牲破壊)によるエネルギー散逸により、耐亀裂進展性を向上させることができる。
従って、本発明のゴム組成物は、従来の硫黄のみの架橋では成し得ない、低燃費性と耐亀裂進展性とを高度に両立することが可能となる。
In the rubber composition of the present invention, the heterocyclic compound (B) is added to the main chain of the diene rubber (A). Here, the halogenated metal salt (C) easily complexes with the heterocyclic compound (B). Therefore, the halogenated metal salt (C) coordinates to the heterocyclic compound (B) moiety added to the main chain of the diene rubber (A) to form a complex. Then, the halogenated metal salt (C) forms a plurality of coordination bonds, thereby crosslinking the plurality of diene rubbers (A). Here, the crosslinking by coordination bond is a reversible crosslinking in which bonding (crosslinking) and dissociation (cleavage) are reversible, and it is a weaker bond than the sulfur crosslinking in general crosslinked rubber, but the rubber composition Even if an object is subjected to strain, it has sufficient strength in a low strain region.
The rubber composition of the present invention can reduce hysteresis loss and improve fuel efficiency by maintaining a high network density through crosslinking through coordination bonds in the low strain region. On the other hand, in the rubber composition of the present invention, the crosslinks due to coordination bonds are cleaved in the high strain region, resulting in high hysteresis loss, and the energy generated by the cleavage of the crosslinks (that is, sacrificial destruction of the crosslinks due to coordination bonds) Due to the dissipation, crack propagation resistance can be improved.
Therefore, the rubber composition of the present invention can achieve both high fuel efficiency and crack growth resistance, which cannot be achieved by conventional crosslinking using only sulfur.

--ジエン系ゴム(A)--
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム(A)を含む。ゴム組成物が、ジエン系ゴム(A)を含むことで、複素環式化合物(B)及びハロゲン化金属塩(C)と共に、架橋構造を形成することが可能となる。
--Diene rubber (A)--
The rubber composition of the present invention contains a diene rubber (A). When the rubber composition contains the diene rubber (A), it becomes possible to form a crosslinked structure together with the heterocyclic compound (B) and the halogenated metal salt (C).

前記ジエン系ゴム(A)は、ジエン系モノマー由来の単位(ジエン系単位)を含むゴムであり、更に、共重合可能なコモノマー由来の単位を含んでもよい。
前記ジエン系モノマー由来の単位は、ジエン系ゴムの架橋(加硫)を可能とし、また、ゴムの様な伸びや強度を発現することができる。なお、架橋ゴム中においてジエン系ゴムは、通常は架橋された状態で存在するが、一部が架橋されていなくてもよい。ジエン系モノマー(ジエン系化合物)として、具体的には、1,3-ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン等が挙げられる。
一方、前記共重合可能なコモノマーとしては、芳香族ビニル化合物等が挙げられる。該芳香族ビニル化合物として、具体的には、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン等が挙げられる。
また、前記ジエン系ゴム(A)としては、天然ゴム(NR)、合成イソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。これらジエン系ゴム(A)は、一種単独で使用してもよいし、二種以上のブレンドとして使用してもよい。
The diene rubber (A) is a rubber containing units derived from diene monomers (diene units), and may further contain units derived from copolymerizable comonomers.
The units derived from the diene monomer enable crosslinking (vulcanization) of the diene rubber, and can also exhibit rubber-like elongation and strength. In the crosslinked rubber, the diene rubber usually exists in a crosslinked state, but a portion thereof may not be crosslinked. Specific examples of the diene monomer (diene compound) include 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and the like.
On the other hand, examples of the copolymerizable comonomer include aromatic vinyl compounds. Specific examples of the aromatic vinyl compound include styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o,p-dimethylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, and p-ethylstyrene. etc.
Examples of the diene rubber (A) include natural rubber (NR), synthetic isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), and chloroprene rubber (CR). These diene rubbers (A) may be used alone or as a blend of two or more.

本発明のゴム組成物において、前記ジエン系ゴム(A)は、重量平均分子量(Mw)が10,000~3,000,000であることが好ましい。ジエン系ゴム(A)の重量平均分子量(Mw)が10,000以上であると、ゴム組成物の低燃費性が向上し、また、3,000,000以下であると、ゴム組成物の混練における作業性が向上する。ジエン系ゴム(A)の重量平均分子量(Mw)は、ゴム組成物の低燃費性の観点から、100,000以上が更に好ましく、120,000以上がより一層好ましい。また、ゴム組成物の混練における作業性の観点から、2,000,000以下が更に好ましく、1,800,000以下がより一層好ましい。 In the rubber composition of the present invention, the diene rubber (A) preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 3,000,000. When the weight average molecular weight (Mw) of the diene rubber (A) is 10,000 or more, the fuel efficiency of the rubber composition is improved, and when it is 3,000,000 or less, the kneading of the rubber composition is improved. Improves work efficiency. From the viewpoint of fuel efficiency of the rubber composition, the weight average molecular weight (Mw) of the diene rubber (A) is more preferably 100,000 or more, and even more preferably 120,000 or more. In addition, from the viewpoint of workability in kneading the rubber composition, it is more preferably 2,000,000 or less, and even more preferably 1,800,000 or less.

--複素環式化合物(B)--
本発明のゴム組成物は、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、及びテトラジン環からなる群から選択される少なくとも一つの複素環を有する複素環式化合物(B)を含む。ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、及びテトラジン環は、環中に窒素原子を複数有し、複数のハロゲン化金属塩(C)と配位結合できる。また、複素環式化合物(B)は、ハロゲン化金属塩(C)と共に、複数のジエン系ゴム(A)を架橋することができる。
本発明においては、複素環式化合物(B)を充填剤の分散剤として用いるのではなく、ハロゲン化金属塩(C)の配位場として利用することで、配位結合による架橋を形成する。これにより、低歪み領域においては、配位結合による架橋により網目密度を高く保つことで、低燃費性を向上させることができる。一方、高歪み領域においては、配位結合による架橋の開裂によるエネルギー散逸により、耐亀裂進展性を向上させることができる。
--Heterocyclic compound (B) --
The rubber composition of the present invention contains a heterocyclic compound (B) having at least one heterocycle selected from the group consisting of a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a tetrazine ring. The pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrazine ring, triazine ring, and tetrazine ring have a plurality of nitrogen atoms in the ring, and can coordinately bond with a plurality of halogenated metal salts (C). Further, the heterocyclic compound (B) can crosslink a plurality of diene rubbers (A) together with the halogenated metal salt (C).
In the present invention, the heterocyclic compound (B) is not used as a dispersant for the filler, but is used as a coordination site for the metal halide salt (C), thereby forming a crosslink by coordination bonds. Thereby, in the low strain region, the network density can be maintained high through crosslinking through coordination bonds, thereby improving fuel efficiency. On the other hand, in a high strain region, crack propagation resistance can be improved due to energy dissipation due to cleavage of crosslinks due to coordination bonds.

前記複素環式化合物(B)は、トリアジン環又はテトラジン環を有することが好ましい。トリアジン環又はテトラジン環を有する化合物は、ジエン系ゴム(A)の主鎖との反応性が高く、ハロゲン化金属塩(C)と組み合わさって、配位結合による架橋を形成し易い。 The heterocyclic compound (B) preferably has a triazine ring or a tetrazine ring. A compound having a triazine ring or a tetrazine ring has high reactivity with the main chain of the diene rubber (A), and when combined with the metal halide salt (C), easily forms a crosslink through a coordinate bond.

ここで、前記トリアジン環又はテトラジン環を有する化合物のトリアジン環又はテトラジン環には、ピリジル基又はピリミジニル基が結合していることが好ましく、ピリジル基又はピリミジニル基が2つ結合していることが更に好ましい。トリアジン環又はテトラジン環に、ピリジル基又はピリミジニル基が結合している場合、複素環式化合物(B)とハロゲン化金属塩(C)とが更に錯化し易くなり、結合解離エネルギーが高くなり易く、より強度の高い架橋構造を形成できる。また、トリアジン環又はテトラジン環に、ピリジル基又はピリミジニル基が2つ結合している場合、複素環式化合物(B)とハロゲン化金属塩(C)とがより一層錯化し易くなり、結合解離エネルギーが更に高くなり易く、より一層強度の高い架橋構造を形成できる。
なお、前記ピリジル基は、2-ピリジル基でも、3-ピリジル基でも、4-ピリジル基でもよいが、2-ピリジル基が好ましい。また、前記ピリミジニル基は、2-ピリミジニル基でも、4-ピリミジニル基でも、5-ピリミジニル基でもよい。
Here, it is preferable that a pyridyl group or a pyrimidinyl group is bonded to the triazine ring or tetrazine ring of the compound having the triazine ring or tetrazine ring, and it is further preferable that two pyridyl groups or pyrimidinyl groups are bonded to the triazine ring or tetrazine ring of the compound having the triazine ring or tetrazine ring. preferable. When a pyridyl group or pyrimidinyl group is bonded to the triazine ring or tetrazine ring, the heterocyclic compound (B) and the metal halide salt (C) are more likely to be complexed, and the bond dissociation energy is likely to increase, A crosslinked structure with higher strength can be formed. In addition, when two pyridyl groups or pyrimidinyl groups are bonded to the triazine ring or tetrazine ring, the heterocyclic compound (B) and the metal halide salt (C) are more easily complexed, and the bond dissociation energy is can easily become even higher, and a crosslinked structure with even higher strength can be formed.
Note that the pyridyl group may be a 2-pyridyl group, a 3-pyridyl group, or a 4-pyridyl group, but a 2-pyridyl group is preferable. Furthermore, the pyrimidinyl group may be a 2-pyrimidinyl group, a 4-pyrimidinyl group, or a 5-pyrimidinyl group.

前記複素環式化合物(B)は、下記一般式(1):

Figure 2023126042000002
[式中、X及びXは、それぞれ独立してピリジル基又はピリミジニル基であり、Y及びYは、それぞれ独立して単結合又は二価の炭化水素基である。]で表されることが好ましい。一般式(1)で表される化合物は、ジエン系ゴム(A)の主鎖とのディールス・アルダー反応が進行し易く、ハロゲン化金属塩(C)と組み合わさって、配位結合による架橋を更に形成し易い。また、一般式(1)で表される化合物とハロゲン化金属塩(C)とは、特に錯化し易く、結合解離エネルギーが特に高くなり易く、より一層強度の高い架橋構造を形成できる。 The heterocyclic compound (B) has the following general formula (1):
Figure 2023126042000002
[Wherein, X 1 and X 2 are each independently a pyridyl group or a pyrimidinyl group, and Y 1 and Y 2 are each independently a single bond or a divalent hydrocarbon group. ] is preferably represented. The compound represented by the general formula (1) easily undergoes a Diels-Alder reaction with the main chain of the diene rubber (A), and when combined with the metal halide salt (C), crosslinking through coordination bonds occurs. Furthermore, it is easy to form. Further, the compound represented by the general formula (1) and the metal halide salt (C) are particularly easy to complex, and the bond dissociation energy is particularly easy to increase, so that a crosslinked structure with even higher strength can be formed.

上記一般式(1)中、X及びXは、それぞれ独立してピリジル基又はピリミジニル基である。合成容易性の観点から、X及びXは、ピリジル基であることが好ましい。前記ピリジル基は、2-ピリジル基でも、3-ピリジル基でも、4-ピリジル基でもよいが、2-ピリジル基が好ましい。また、前記ピリミジニル基は、2-ピリミジニル基でも、4-ピリミジニル基でも、5-ピリミジニル基でもよい。 In the above general formula (1), X 1 and X 2 are each independently a pyridyl group or a pyrimidinyl group. From the viewpoint of ease of synthesis, X 1 and X 2 are preferably pyridyl groups. The pyridyl group may be a 2-pyridyl group, a 3-pyridyl group, or a 4-pyridyl group, but a 2-pyridyl group is preferable. Furthermore, the pyrimidinyl group may be a 2-pyrimidinyl group, a 4-pyrimidinyl group, or a 5-pyrimidinyl group.

上記一般式(1)中、Y及びYは、それぞれ独立して単結合又は二価の炭化水素基である。ここで、二価の炭化水素基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基等が挙げられる。より具体的には、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基等が挙げられ、アルケニレン基としては、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基等が挙げられ、アリーレン基としては、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基等が挙げられる。合成容易性の観点から、Y及びYは、単結合であることが好ましい(即ち、テトラジン環にX及びXが直接結合していることが好ましい)。 In the above general formula (1), Y 1 and Y 2 are each independently a single bond or a divalent hydrocarbon group. Here, examples of the divalent hydrocarbon group include an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, and the like. More specifically, examples of alkylene groups include methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, etc., examples of alkenylene groups include vinylene group, propenylene group, butenylene group, etc., and examples of arylene group include , phenylene group, tolylene group, naphthylene group, etc. From the viewpoint of ease of synthesis, Y 1 and Y 2 are preferably single bonds (that is, it is preferable that X 1 and X 2 are directly bonded to the tetrazine ring).

ここで、上記一般式(1)中のX及びXが、ピリジル基であり、Y及びYが、単結合であることが好ましい。この場合、式(1)の化合物の入手が容易であり、また、ハロゲン化金属塩(C)と特に錯化し易く、結合解離エネルギーが特に高くなり易く、より一層強度の高い架橋構造を形成できる。 Here, it is preferable that X 1 and X 2 in the above general formula (1) are pyridyl groups, and Y 1 and Y 2 are single bonds. In this case, the compound of formula (1) is easily available, and it is particularly easy to complex with the metal halide salt (C), and the bond dissociation energy is particularly easy to increase, so that a crosslinked structure with even higher strength can be formed. .

上記一般式(1)で表される化合物としては、3,6-ジ(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジ(3-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジ(4-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジ(2-ピリジルメチル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジ(2-ピリジルエチル)-1,2,4,5-テトラジン、3-(2-ピリジルメチル)-6-(2-ピリジルエチル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジ(2-ピリミジニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジ(4-ピリミジニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジ(5-ピリミジニル)-1,2,4,5-テトラジン等が挙げられ、これらの中でも、3,6-ジ(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジンが好ましい。 Examples of the compound represented by the above general formula (1) include 3,6-di(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-di(3-pyridyl)-1,2, 4,5-tetrazine, 3,6-di(4-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-di(2-pyridylmethyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3 , 6-di(2-pyridylethyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3-(2-pyridylmethyl)-6-(2-pyridylethyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3 , 6-di(2-pyrimidinyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-di(4-pyrimidinyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-di(5-pyrimidinyl) )-1,2,4,5-tetrazine, and among these, 3,6-di(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine is preferred.

前記ゴム組成物中の前記複素環式化合物(B)の含有量は、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して0.1質量部以上が好ましく、0.2質量部以上が更に好ましく、また、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下が更に好ましい。複素環式化合物(B)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、0.1質量部以上であると、配位結合架橋の網目密度が高くなり、低歪領域におけるヒステリシスロスが更に低くなり、ゴム組成物の低燃費性が向上する。また、複素環式化合物(B)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、10質量部以下であると、十分なエラストマー性を有する架橋ゴムが得られ易い。 The content of the heterocyclic compound (B) in the rubber composition is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). , and preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5.0 parts by mass or less. When the content of the heterocyclic compound (B) is 0.1 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the network density of the coordinate bond crosslinks becomes high, and the low strain region The hysteresis loss is further reduced, and the fuel efficiency of the rubber composition is improved. Further, when the content of the heterocyclic compound (B) is 10 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), a crosslinked rubber having sufficient elastomer properties can be easily obtained.

前記ジエン系ゴム(A)は、前記複素環式化合物(B)で変性されていることが好ましい。ジエン系ゴム(A)が複素環式化合物(B)で変性されている場合、複数の複素環式化合物(B)部分が後述するハロゲン化金属塩(C)と錯化して配位結合を形成するだけで、複数のジエン系ゴム(A)の主鎖間を架橋することができる。ここで、複素環式化合物(B)によるジエン系ゴム(A)の変性は、ゴム組成物の配合段階でもよい。また、ゴム組成物の配合に先立ち、予め、複素環式化合物(B)によってジエン系ゴム(A)を変性しておき、複素環式化合物(B)で変性されたジエン系ゴム(A)を、ゴム組成物の配合段階で、ハロゲン化金属塩(C)等と配合して、複数のジエン系ゴム(A)の主鎖間を架橋してもよい。 The diene rubber (A) is preferably modified with the heterocyclic compound (B). When the diene rubber (A) is modified with a heterocyclic compound (B), a plurality of heterocyclic compound (B) moieties are complexed with the metal halide salt (C) described below to form a coordinate bond. By simply doing this, the main chains of a plurality of diene rubbers (A) can be crosslinked. Here, the modification of the diene rubber (A) with the heterocyclic compound (B) may be carried out at the stage of compounding the rubber composition. Furthermore, prior to blending the rubber composition, the diene rubber (A) is modified with the heterocyclic compound (B) in advance, and the diene rubber (A) modified with the heterocyclic compound (B) is mixed with the diene rubber (A). In the step of compounding the rubber composition, the main chains of the plurality of diene rubbers (A) may be crosslinked by compounding with a halogenated metal salt (C) or the like.

前記ジエン系ゴム(A)が前記複素環式化合物(B)で変性されている場合、前記複素環式化合物(B)は、前記ジエン系ゴム(A)の主鎖中のモノマー単位に対して0.01~10mol%の量で結合していることが好ましく、0.02~8mol%であることがより好ましく、0.03~5mol%であることがより一層好ましく、0.03~3mol%であることが特に好ましい。複素環式化合物(B)が、ジエン系ゴム(A)の主鎖中のモノマー単位に対して0.01mol%以上の量で結合している場合、配位結合架橋の網目密度が高くなり、低歪領域におけるヒステリシスロスが更に低くなり、ゴム組成物の低燃費性が向上する。また、複素環式化合物(B)が、ジエン系ゴム(A)の主鎖中のモノマー単位に対して10mol%以下の量で結合している場合、十分なエラストマー性を有する架橋ゴムが得られ易い。 When the diene rubber (A) is modified with the heterocyclic compound (B), the heterocyclic compound (B) has a It is preferably bound in an amount of 0.01 to 10 mol%, more preferably 0.02 to 8 mol%, even more preferably 0.03 to 5 mol%, and even more preferably 0.03 to 3 mol%. It is particularly preferable that When the heterocyclic compound (B) is bonded in an amount of 0.01 mol% or more to the monomer unit in the main chain of the diene rubber (A), the network density of the coordination bond crosslinks becomes high, The hysteresis loss in the low strain region is further reduced, and the fuel efficiency of the rubber composition is improved. Furthermore, when the heterocyclic compound (B) is bonded in an amount of 10 mol% or less to the monomer units in the main chain of the diene rubber (A), a crosslinked rubber having sufficient elastomeric properties cannot be obtained. easy.

--ハロゲン化金属塩(C)--
本発明のゴム組成物は、ハロゲン化金属塩(C)を含む。該ハロゲン化金属塩(C)は、取り扱い易く、また、前記複素環式化合物(B)と結合を形成し易い。ハロゲン化金属塩(C)が、複数の複素環式化合物(B)と配位結合を形成することで、複数のジエン系ゴム(A)が架橋されることとなる。ここで、配位結合による架橋は、結合(架橋)と解離(開裂)が可逆的な可逆架橋であり、結合解離エネルギーが比較的低い架橋であり、外部刺激により切れても可逆的に再生可能である。
--Metal halide salt (C)--
The rubber composition of the present invention contains a halogenated metal salt (C). The metal halide salt (C) is easy to handle and easily forms a bond with the heterocyclic compound (B). The halogenated metal salt (C) forms coordinate bonds with the plurality of heterocyclic compounds (B), so that the plurality of diene rubbers (A) are crosslinked. Here, the crosslinking by coordination bond is a reversible crosslinking in which bonding (crosslinking) and dissociation (cleavage) are reversible, and the bond dissociation energy is relatively low, and even if broken by external stimulation, it can be reversibly regenerated. It is.

前記ハロゲン化金属塩(C)は、遷移金属及び亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含むことが好ましい。遷移金属及び/又は亜鉛を含むハロゲン化金属塩は、前記複素環式化合物(B)と錯化し易い。
遷移金属としては、例えば、周期表7~11族の元素が挙げられる。
具体的には、周期表7族の元素としては、マンガン、レニウム等が挙げられる。
また、周期表8族の元素としては、鉄、ルテニルム、オスミウム等が挙げられる。
また、周期表9族の元素としては、コバルト、ロジウム、イリジウム等が挙げられる。
また、周期表10族の元素としては、ニッケル、パラジウム、白金等が挙げられる。
また、周期表11族の元素としては、銅等が挙げられる。
周期表7~11族の元素は、複素環式化合物(B)との結合が強くなり易い。また、ハロゲン化金属塩(C)が、周期表8族の元素を含む場合、複素環式化合物(B)との結合が更に強くなり易い。
なお、ハロゲン化金属塩(C)中の金属イオンに関して、イオンの価数は特に限定されず、各元素の取り得る任意の価数をとることができるが、好ましくは2価以上である。
The metal halide salt (C) preferably contains at least one metal selected from the group consisting of transition metals and zinc. A halogenated metal salt containing a transition metal and/or zinc is easily complexed with the heterocyclic compound (B).
Examples of transition metals include elements of groups 7 to 11 of the periodic table.
Specifically, examples of elements in Group 7 of the periodic table include manganese, rhenium, and the like.
Further, examples of elements in Group 8 of the periodic table include iron, ruthenium, osmium, and the like.
Furthermore, examples of elements in Group 9 of the periodic table include cobalt, rhodium, iridium, and the like.
Furthermore, examples of elements in Group 10 of the periodic table include nickel, palladium, platinum, and the like.
Further, examples of elements in Group 11 of the periodic table include copper and the like.
Elements from Groups 7 to 11 of the periodic table tend to have a strong bond with the heterocyclic compound (B). Moreover, when the metal halide salt (C) contains an element of Group 8 of the periodic table, the bond with the heterocyclic compound (B) tends to become even stronger.
Regarding the metal ions in the metal halide salt (C), the valence of the ions is not particularly limited and can be any valence that each element can take, but is preferably bivalent or higher.

前記ハロゲン化金属塩(C)は、鉄、亜鉛又は銅を含むことが特に好ましい。鉄イオン、亜鉛イオン及び銅イオンは、複素環式化合物(B)との結合が特に強くなり易く、より強度の高い架橋構造を形成できる。なお、鉄イオンの価数は、2価(Fe2+)又は3価(Fe3+)であることが好ましい。 It is particularly preferable that the metal halide salt (C) contains iron, zinc or copper. Iron ions, zinc ions, and copper ions tend to bond particularly strongly with the heterocyclic compound (B), and can form a stronger crosslinked structure. Note that the valence of the iron ion is preferably divalent (Fe 2+ ) or trivalent (Fe 3+ ).

また、前記ハロゲン化金属塩(C)としては、フッ化金属塩、塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩等が挙げられ、これらの中でも、塩化金属塩が好ましい。塩化金属塩は、取り扱い易く、また、複素環式化合物(B)と結合を更に形成し易い。なお、前記ハロゲン化金属塩(C)の形態は、特に限定されず、例えば、水和物等であってもよい。 Further, examples of the metal halide salt (C) include metal fluoride, metal chloride, metal bromide, metal iodide, etc. Among these, metal chloride is preferred. Metal chloride salts are easy to handle and are also easy to form bonds with the heterocyclic compound (B). The form of the metal halide salt (C) is not particularly limited, and may be, for example, a hydrate.

前記ハロゲン化金属塩(C)として、具体的には、FeCl、FeCl・4HO、FeCl、FeCl・6HO、ZnCl、CuCl、CuCl、CuBr等が挙げられる。また、ハロゲン化金属塩(C)は、1種のみでも、2種以上の組み合わせでもよい。 Specific examples of the metal halide salt (C) include FeCl2 , FeCl2.4H2O , FeCl3 , FeCl3.6H2O , ZnCl2 , CuCl, CuCl2 , CuBr, and the like. Further, the metal halide salt (C) may be used alone or in combination of two or more.

前記ハロゲン化金属塩(C)の含有量は、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、0.1~30質量部の範囲が好ましく、0.1~15質量部の範囲がより好ましく、0.1~10質量部の範囲がより一層好ましく、0.1~5質量部の範囲が特に好ましい。ハロゲン化金属塩(C)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、0.1質量部以上であると、配位結合架橋の網目密度が高くなり、低歪領域におけるヒステリシスロスが更に低くなり、ゴム組成物の低燃費性が向上する。また、ハロゲン化金属塩(C)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、30質量部以下であると、十分なエラストマー性を有する架橋ゴムが得られ易い。 The content of the metal halide salt (C) is preferably in the range of 0.1 to 30 parts by mass, more preferably in the range of 0.1 to 15 parts by mass, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). Preferably, the range is from 0.1 to 10 parts by weight, even more preferably from 0.1 to 5 parts by weight. When the content of the metal halide salt (C) is 0.1 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the network density of the coordinate bond crosslinks becomes high, and the low strain region The hysteresis loss is further reduced, and the fuel efficiency of the rubber composition is improved. Further, when the content of the metal halide salt (C) is 30 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), a crosslinked rubber having sufficient elastomer properties can be easily obtained.

本発明のゴム組成物においては、前記ハロゲン化金属塩(C)と前記複素環式化合物(B)との間の結合解離エネルギーが、100kJ/mol以上であることが好ましく、200kJ/mol以上であることが更に好ましく、240kJ/mol以上であることがより一層好ましく、また、500kJ/mol以下であることが好ましい。該結合解離エネルギーが、100kJ/mol以上であることで、低歪み領域において、十分な強度を有することとなり、ゴム組成物の低燃費性を十分に向上させることができる。また、該結合解離エネルギーが、500kJ/mol以下であると、高歪み領域において、ハロゲン化金属塩(C)と複素環式化合物(B)との間の配位結合による架橋が開裂し易くなり、架橋の開裂によるエネルギー散逸により、ゴム組成物の耐亀裂進展性を更に向上させることができる。 In the rubber composition of the present invention, the bond dissociation energy between the metal halide salt (C) and the heterocyclic compound (B) is preferably 100 kJ/mol or more, and preferably 200 kJ/mol or more. It is more preferable that it is, even more preferably that it is 240 kJ/mol or more, and it is more preferable that it is 500 kJ/mol or less. When the bond dissociation energy is 100 kJ/mol or more, the rubber composition has sufficient strength in the low strain region, and the fuel efficiency of the rubber composition can be sufficiently improved. Further, if the bond dissociation energy is 500 kJ/mol or less, the crosslink due to the coordinate bond between the metal halide salt (C) and the heterocyclic compound (B) is likely to be cleaved in the high strain region. The crack propagation resistance of the rubber composition can be further improved due to energy dissipation due to the cleavage of the crosslinks.

ここで、本発明において、ハロゲン化金属塩(C)と複素環式化合物(B)との間の結合解離エネルギーは、M06/6-31G(d,p)//B3PW91-D3/6-31G(d,p) レベルまたはM06/6-31G(d,p)レベル, 真空中で計算された値であり、複素環式化合物(B)がジエン系ゴム(A)と結合した構造における計算値である。なお、ハロゲン化金属塩(C)と複素環式化合物(B)とは、イオン性の凝集体を形成しているものと考えられる。該結合解離エネルギーの計算には、Gaussian09やGRRM14を使用できる。 Here, in the present invention, the bond dissociation energy between the metal halide salt (C) and the heterocyclic compound (B) is M06/6-31G(d,p)//B3PW91-D3/6-31G (d, p) level or M06/6-31G (d, p) level, a value calculated in vacuum, and a calculated value in a structure in which the heterocyclic compound (B) is combined with the diene rubber (A) It is. Note that the metal halide salt (C) and the heterocyclic compound (B) are considered to form an ionic aggregate. Gaussian09 or GRRM14 can be used to calculate the bond dissociation energy.

例えば、前記ジエン系ゴム(A)と、前記複素環式化合物(B)と、前記ハロゲン化金属塩(C)とを混合(混練)することで、配位結合による架橋を形成できる。ここで、混練において、温度、時間等の条件は、使用するジエン系ゴム(A)、複素環式化合物(B)、ハロゲン化金属塩(C)の種類、反応性に応じて、適宜選択することが好ましい。 For example, by mixing (kneading) the diene rubber (A), the heterocyclic compound (B), and the halogenated metal salt (C), a crosslink by a coordinate bond can be formed. In kneading, conditions such as temperature and time are appropriately selected depending on the type and reactivity of the diene rubber (A), heterocyclic compound (B), and metal halide salt (C) used. It is preferable.

一例として、複素環式化合物(B)として、3,6-ジ(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジンを使用し、ハロゲン化金属塩(C)として、塩化鉄(FeCl)を使用した場合の、ジエン系ゴム(A)の変性と、変性ジエン系ゴムの配位結合架橋(錯化)と、の反応スキームを以下に示す。なお、ここに示す変性ジエン系ゴムの構造は、想定される一つの例であり、これに限られるものではなく、例えば、互変異性による異性体や、酸化した形態等であってもよい。

Figure 2023126042000003
As an example, 3,6-di(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine is used as the heterocyclic compound (B), and iron chloride (FeCl 2 ) is used, the reaction scheme of modification of the diene rubber (A) and coordination bond crosslinking (complexation) of the modified diene rubber is shown below. Note that the structure of the modified diene rubber shown here is one possible example, and is not limited to this. For example, it may be an isomer due to tautomerism, an oxidized form, etc.
Figure 2023126042000003

上記反応スキームの上段に記載のように、本発明の一実施態様においては、ジエン系ゴム(A)の主鎖と、複素環式化合物(B)と、のディールス・アルダー反応により、変性ジエン系ゴムを生成させる。なお、本実施形態では、ディールス・アルダー反応の際に、窒素が脱離するが、変性反応には、その他の任意の反応を利用してもよい。 As described in the upper part of the above reaction scheme, in one embodiment of the present invention, a modified diene rubber is Produces rubber. In this embodiment, nitrogen is eliminated during the Diels-Alder reaction, but any other reaction may be used for the modification reaction.

また、上記反応スキームの下段に記載のように、本発明の一実施態様においては、変性ジエン系ゴムと、ハロゲン化金属塩(C)と、が錯化することで、配位結合により架橋されたジエン系ゴム(錯化ジエン系ゴム)が生成する。なお、上記反応スキームにおいては、テトラジン残基中の窒素原子と、テトラジン残基に結合するピリジル基の窒素原子と、鉄イオンと、が錯化する態様を示したが、配位結合により架橋されたジエン系ゴムは、種々の架橋態様を取ることができる。 Furthermore, as described in the lower part of the above reaction scheme, in one embodiment of the present invention, the modified diene rubber and the halogenated metal salt (C) are complexed, resulting in crosslinking through coordinate bonds. A complexed diene rubber (complexed diene rubber) is produced. In addition, in the above reaction scheme, the nitrogen atom in the tetrazine residue, the nitrogen atom of the pyridyl group bonded to the tetrazine residue, and the iron ion were shown to be complexed. The diene rubber can take various forms of crosslinking.

--硫黄(D)--
本発明のゴム組成物は、更に、硫黄(D)を含むことが好ましい。ゴム組成物が前記ハロゲン化金属塩(C)と共に硫黄(D)を含むことで、架橋後のゴム組成物中に、ハロゲン化金属塩(C)による配位結合による架橋と、硫黄架橋とが存在することとなる(Dual Cross Link :DCL)。そして、低歪み領域においては、配位結合による架橋と硫黄架橋との両方により網目密度をより高く保つことで、ヒステリシスロスをより低減して、低燃費性を更に向上させることができる。一方、高歪み領域においては、配位結合による架橋の開裂によるエネルギー散逸に加えて、硫黄架橋が存在することにより、ゴム組成物(「架橋されたゴム組成物」、「架橋ゴム」とも呼ぶ。)の強度が向上して、耐亀裂進展性が更に向上する。
--Sulfur (D)--
It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains sulfur (D). Since the rubber composition contains sulfur (D) together with the metal halide salt (C), the crosslinking due to coordination bonds due to the metal halide salt (C) and the sulfur crosslinking occur in the rubber composition after crosslinking. (Dual Cross Link: DCL). In the low strain region, by keeping the network density higher by both crosslinking by coordination bonds and sulfur crosslinking, hysteresis loss can be further reduced and fuel efficiency can be further improved. On the other hand, in the high strain region, in addition to energy dissipation due to cleavage of crosslinks due to coordination bonds, the presence of sulfur crosslinks causes the rubber composition (also referred to as "crosslinked rubber composition" or "crosslinked rubber"). ) is improved, and the crack growth resistance is further improved.

前記ゴム組成物中の前記硫黄(D)の含有量は、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上が更に好ましく、また、30質量部以下が好ましく、10質量部以下が更に好ましい。硫黄(D)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、0.1質量部以上であると、硫黄による網目密度が向上し、低燃費性が更に向上する。また、硫黄(D)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、30質量部以下であると、十分なエラストマー性を有する架橋ゴムが得られ易い。 The content of the sulfur (D) in the rubber composition is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). The amount is preferably 30 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less. When the content of sulfur (D) is 0.1 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the network density due to sulfur is improved and fuel efficiency is further improved. Further, when the content of sulfur (D) is 30 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), a crosslinked rubber having sufficient elastomer properties can be easily obtained.

ここで、前記硫黄(D)と前記ハロゲン化金属塩(C)との質量比(D/C)が、0.1~10であることが好ましい。硫黄(D)とハロゲン化金属塩(C)との質量比(D/C)が0.1~10の範囲内の場合、ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性とのバランスがより良好となる。ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性とのバランスの観点から、硫黄(D)とハロゲン化金属塩(C)との質量比(D/C)は、0.1~8の範囲が更に好ましく、0.1~6の範囲がより一層好ましい。 Here, the mass ratio (D/C) of the sulfur (D) and the metal halide salt (C) is preferably 0.1 to 10. When the mass ratio (D/C) of sulfur (D) and metal halide salt (C) is within the range of 0.1 to 10, the rubber composition has a better balance between fuel efficiency and crack growth resistance. Becomes good. From the viewpoint of the balance between fuel efficiency and crack growth resistance of the rubber composition, the mass ratio (D/C) of sulfur (D) and halogenated metal salt (C) is preferably in the range of 0.1 to 8. More preferably, the range is from 0.1 to 6, even more preferably.

--酸化亜鉛(E)--
本発明のゴム組成物は、更に、酸化亜鉛(E)を含むことが好ましい。ゴム組成物が前記ハロゲン化金属塩(C)と共に酸化亜鉛(E)を含むことで、ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性とが更に向上する。
--Zinc oxide (E)--
It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains zinc oxide (E). When the rubber composition contains zinc oxide (E) together with the metal halide salt (C), the fuel efficiency and crack growth resistance of the rubber composition are further improved.

前記ゴム組成物中の前記酸化亜鉛(E)の含有量は、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上が更に好ましく、また、30質量部以下が好ましく、10質量部以下が更に好ましい。酸化亜鉛(E)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下の範囲であると、ゴム組成物の低燃費性と耐亀裂進展性とがより一層向上する。
なお、酸化亜鉛(E)とハロゲン化金属塩(C)との質量比(E/C)は、0.1~50の範囲が好ましく、1~20の範囲が更に好ましい。
The content of the zinc oxide (E) in the rubber composition is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). , is preferably 30 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less. When the content of zinc oxide (E) is in the range of 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the fuel efficiency and crack resistance of the rubber composition are improved. Progressivity is further improved.
The mass ratio (E/C) between zinc oxide (E) and metal halide salt (C) is preferably in the range of 0.1 to 50, more preferably in the range of 1 to 20.

--カーボンブラック(F)--
本発明のゴム組成物は、更に、カーボンブラック(F)を含むことが好ましい。ゴム組成物がカーボンブラック(F)を含むことで、ゴム組成物の補強性が向上して、耐亀裂進展性が更に向上する。
--Carbon black (F)--
It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains carbon black (F). When the rubber composition contains carbon black (F), the reinforcing properties of the rubber composition are improved, and the crack growth resistance is further improved.

前記カーボンブラック(F)としては、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAFグレードのカーボンブラックが挙げられる。これらカーボンブラック(F)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the carbon black (F) include GPF, FEF, HAF, ISAF, and SAF grade carbon black. These carbon blacks (F) may be used alone or in combination of two or more.

前記ゴム組成物中の前記カーボンブラック(F)の含有量は、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、2質量部以上が好ましく、5質量部以上が更に好ましく、また、100質量部以下が好ましく、90質量部以下が更に好ましい。カーボンブラック(F)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、2質量部以上であると、ゴム組成物の補強性が更に向上して、耐亀裂進展性がより一層向上する。また、カーボンブラック(F)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、100質量部以下であると、ゴム組成物の低燃費性が更に向上する。 The content of the carbon black (F) in the rubber composition is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and 100 parts by mass, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). The amount is preferably at most 90 parts by mass, more preferably at most 90 parts by mass. When the content of carbon black (F) is 2 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the reinforcing properties of the rubber composition are further improved, and the crack growth resistance is further improved. Improve further. Further, when the content of carbon black (F) is 100 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the fuel efficiency of the rubber composition is further improved.

--シリカ(G)--
本発明のゴム組成物は、更に、シリカ(G)を含むことが好ましい。ゴム組成物がシリカ(G)を含むことで、ゴム組成物の補強性が向上して、耐亀裂進展性が更に向上する。
--Silica (G)--
It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains silica (G). When the rubber composition contains silica (G), the reinforcing properties of the rubber composition are improved, and the crack growth resistance is further improved.

前記シリカ(G)としては、例えば、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられる。これらシリカ(G)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the silica (G) include wet silica (hydrated silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, and the like. These silicas (G) may be used alone or in combination of two or more.

前記ゴム組成物中の前記シリカ(G)の含有量は、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、2質量部以上が好ましく、5質量部以上が更に好ましく、また、100質量部以下が好ましく、90質量部以下が更に好ましい。シリカ(G)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、2質量部以上であると、ゴム組成物の補強性が更に向上して、耐亀裂進展性がより一層向上する。また、シリカ(G)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、100質量部以下であると、ゴム組成物の低燃費性が更に向上する。
なお、カーボンブラック(F)とシリカ(G)との質量比(F/G)は、0.02~50の範囲が好ましく、0.05~20の範囲が更に好ましい。
The content of the silica (G) in the rubber composition is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and 100 parts by mass, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). The following is preferable, and 90 parts by mass or less is more preferable. When the content of silica (G) is 2 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the reinforcing properties of the rubber composition are further improved, and the crack growth resistance is further improved. improves. Moreover, when the content of silica (G) is 100 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the fuel efficiency of the rubber composition is further improved.
The mass ratio (F/G) of carbon black (F) to silica (G) is preferably in the range of 0.02 to 50, more preferably in the range of 0.05 to 20.

--有機過酸化物(H)--
本発明のゴム組成物は、更に、有機過酸化物(H)を含むことが好ましい。ゴム組成物が前記ハロゲン化金属塩(C)と共に有機過酸化物(H)を含むことで、架橋後のゴム組成物中に、ハロゲン化金属塩(C)による配位結合による架橋と、有機過酸化物(H)に起因する架橋構造(C-C結合等)とが存在することとなる(Dual Cross Link :DCL)。そして、低歪み領域においては、配位結合による架橋と有機過酸化物(H)に起因する架橋構造との両方により網目密度をより高く保つことで、ヒステリシスロスをより低減して、低燃費性を向上させることができる。一方、高歪み領域においては、配位結合による架橋の開裂によるエネルギー散逸に加えて、有機過酸化物(H)に起因する架橋構造が存在することにより、耐亀裂進展性が更に向上する。
--Organic peroxide (H)--
It is preferable that the rubber composition of the present invention further contains an organic peroxide (H). By containing the organic peroxide (H) together with the metal halide salt (C) in the rubber composition, the rubber composition after crosslinking can contain crosslinking due to coordination bonds due to the metal halide salt (C) and organic A crosslinked structure (CC bond, etc.) due to peroxide (H) is present (Dual Cross Link: DCL). In the low strain region, by keeping the network density higher due to both the crosslinking by coordination bonds and the crosslinking structure caused by organic peroxide (H), hysteresis loss is further reduced and fuel efficiency is improved. can be improved. On the other hand, in the high strain region, in addition to energy dissipation due to cleavage of crosslinks due to coordination bonds, the presence of a crosslinked structure caused by organic peroxide (H) further improves crack growth resistance.

前記有機過酸化物(H)としては、特に限定されるものではないが、tert-ブチルヒドロペルオキシド、1,1,3,3-テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、p-メンタンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、ジ-tert-ヘキシルペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、tert-ブチルクミルペルオキシド、ジ(2-tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、過安息香酸、過酸化ベンゾイル、1,1-ビス(1,1-ジメチルエチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(tert-ヘキシルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(tert-ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、2,2-ビス(4,4-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキシル)プロパン、n-ブチル-4,4-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)バレレート、tert-ブチルペルオキシラウレート、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサネート、1,1,3,3-テトラメチルブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ヘキシルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルペルオキシアセテート、シクロヘキサノンペルオキシド、アセチルアセトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ(4-tert-ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート等が挙げられる。これら有機過酸化物(H)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The organic peroxide (H) is not particularly limited, but includes tert-butyl hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, Diisopropylbenzene hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, di-tert-hexyl peroxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, tert-butylcumyl peroxide, di(2-tert-butylperoxyisopropyl)benzene, 2,5 -dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane, perbenzoic acid, benzoyl peroxide, 1,1-bis(1,1-dimethylethylperoxy)cyclohexane, 1,1-bis(tert-butylperoxy) ) cyclohexane, 1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis(tert-hexylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (tert-hexylperoxy)cyclohexane, 2,2-bis(4,4-di-(tert-butylperoxy)cyclohexyl)propane, n-butyl-4,4-di-(tert-butylperoxy)valerate, tert- Butyl peroxylaurate, tert-butylperoxy-2-ethylhexanate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-hexylperoxy-2-ethylhexanoate, tert- Examples include butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-butylperoxyacetate, cyclohexanone peroxide, acetylacetone peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate, and the like. These organic peroxides (H) may be used alone or in combination of two or more.

前記ゴム組成物中の前記有機過酸化物(H)の含有量は、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上が更に好ましく、また、30質量部以下が好ましく、20質量部以下が更に好ましい。有機過酸化物(H)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、0.1質量部以上であると、有機過酸化物(H)に起因する架橋構造の網目密度が向上し、低燃費性が更に向上する。また、有機過酸化物(H)の含有量が、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、30質量部以下であると、十分なエラストマー性を有する架橋ゴムが得られ易い。
なお、有機過酸化物(H)と硫黄(D)との質量比(D/H)は、0.003~300の範囲が好ましく、0.01~100の範囲が更に好ましい。
The content of the organic peroxide (H) in the rubber composition is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.5 part by mass or more, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). , and preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less. When the content of the organic peroxide (H) is 0.1 part by mass or more based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), the network of the crosslinked structure due to the organic peroxide (H) Density is improved and fuel efficiency is further improved. Further, when the content of the organic peroxide (H) is 30 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the diene rubber (A), a crosslinked rubber having sufficient elastomer properties can be easily obtained.
The mass ratio (D/H) of organic peroxide (H) to sulfur (D) is preferably in the range of 0.003 to 300, more preferably in the range of 0.01 to 100.

--その他--
本発明のゴム組成物には、上述したジエン系ゴム(A)、複素環式化合物(B)、ハロゲン化金属塩(C)、硫黄(D)、酸化亜鉛(E)、カーボンブラック(F)、シリカ(G)、有機過酸化物(H)の他、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、ステアリン酸、ワックス、老化防止剤、シランカップリング剤、密着防止剤(脂肪酸金属塩)、加硫促進剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合してもよい。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。
--others--
The rubber composition of the present invention includes the above-mentioned diene rubber (A), heterocyclic compound (B), halogenated metal salt (C), sulfur (D), zinc oxide (E), and carbon black (F). , silica (G), organic peroxide (H), compounding agents commonly used in the rubber industry, such as softeners, stearic acid, waxes, anti-aging agents, silane coupling agents, anti-adhesion agents ( Fatty acid metal salts), vulcanization accelerators, etc. may be appropriately selected and blended within a range that does not impede the object of the present invention. Commercially available products can be suitably used as these compounding agents.

前記加硫促進剤としては、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、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤等が挙げられる。これらの中でも、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。これら加硫促進剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。該加硫促進剤の含有量は、特に制限はなく、前記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、0.1~5質量部の範囲が好ましく、0.3~3質量部の範囲が更に好ましい。 Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide vulcanization accelerators, guanidine vulcanization accelerators, thiazole vulcanization accelerators, thiuram vulcanization accelerators, dithiocarbamate vulcanization accelerators, etc. . Among these, sulfenamide vulcanization accelerators are preferred. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more. The content of the vulcanization accelerator is not particularly limited, and is preferably in the range of 0.1 to 5 parts by mass, and preferably in the range of 0.3 to 3 parts by mass, based on 100 parts by mass of the diene rubber (A). is even more preferable.

--ゴム組成物の製造方法--
前記ゴム組成物の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、既述のジエン系ゴム(A)、複素環式化合物(B)及びハロゲン化金属塩(C)に、必要に応じて適宜選択した各種成分を配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。
--Production method of rubber composition--
The method for producing the rubber composition is not particularly limited, but for example, the above-mentioned diene rubber (A), heterocyclic compound (B), and metal halide salt (C) may be added as necessary. It can be manufactured by blending various components appropriately selected, kneading, heating, extruding, etc.

前記混練りの条件としては、特に制限はなく、混練り装置の投入体積やローターの回転速度、ラム圧等、及び混練り温度や混練り時間、混練り装置の種類等の諸条件について目的に応じて適宜に選択することができる。混練り装置としては、通常、ゴム組成物の混練りに用いるバンバリーミキサーやインターミックス、ニーダー、ロール等が挙げられる。 There are no particular restrictions on the conditions for the kneading, and various conditions such as the input volume of the kneading device, rotational speed of the rotor, ram pressure, etc., kneading temperature, kneading time, type of kneading device, etc. It can be selected as appropriate. Examples of the kneading device include a Banbury mixer, an intermix, a kneader, and a roll, which are usually used for kneading the rubber composition.

前記熱入れの条件についても、特に制限はなく、熱入れ温度や熱入れ時間、熱入れ装置等の諸条件について目的に応じて適宜に選択することができる。該熱入れ装置としては、通常、ゴム組成物の熱入れに用いる熱入れロール機等が挙げられる。 There are no particular limitations on the heating conditions, and various conditions such as heating temperature, heating time, heating device, etc. can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the heating device include a heating roll machine normally used for heating the rubber composition.

前記押出の条件についても、特に制限はなく、押出時間や押出速度、押出装置、押出温度等の諸条件について目的に応じて適宜に選択することができる。押出装置としては、通常、ゴム組成物の押出に用いる押出機等が挙げられる。押出温度は、適宜に決定することができる。 There are no particular limitations on the extrusion conditions, and conditions such as extrusion time, extrusion speed, extrusion device, and extrusion temperature can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the extrusion device include an extruder normally used for extruding rubber compositions. The extrusion temperature can be determined as appropriate.

例えば、混練の第一段階において、ジエン系ゴム(A)と、複素環式化合物(B)と、必要に応じて適宜選択した各種成分を配合して、混練することで、ジエン系ゴム(A)の主鎖に複素環式化合物(B)が結合した変性ジエン系ゴムを含む混合物を形成し、混練の第二段階以降において、ハロゲン化金属塩(C)と、必要に応じて適宜選択した各種成分を配合して、混練することで、複素環式化合物(B)で変性されたジエン系ゴム(A)を錯化して、配位結合による架橋構造を形成することができる。かかるゴム組成物の製造方法は、ゴム組成物の製造(ゴム組成物の混練)中に配位結合による架橋構造を形成できるため、生産性に優れる。 For example, in the first step of kneading, the diene rubber (A), the heterocyclic compound (B), and various components selected as appropriate are blended and kneaded. ) A mixture containing a modified diene rubber in which a heterocyclic compound (B) is bonded to the main chain of By blending and kneading various components, the diene rubber (A) modified with the heterocyclic compound (B) can be complexed to form a crosslinked structure with coordinate bonds. This method for producing a rubber composition has excellent productivity because a crosslinked structure can be formed by coordination bonds during production of the rubber composition (kneading of the rubber composition).

また、例えば、ジエン系ゴム(A)の主鎖に複素環式化合物(B)が結合した変性ジエン系ゴムを予め調製し、混練の第一段階において、予め調製しておいた該変性ジエン系ゴムと、任意の配合剤と、を混練し、混練の第二段階以降において、ハロゲン化金属塩(C)と、必要に応じて適宜選択した各種成分を配合して、混練することで、複素環式化合物(B)で変性されたジエン系ゴム(A)を錯化して、配位結合による架橋構造を形成してもよい。かかるゴム組成物の製造方法によっても、配位結合による架橋構造を簡便に形成でき、また、生産性にも優れる。 Alternatively, for example, a modified diene rubber in which the heterocyclic compound (B) is bonded to the main chain of the diene rubber (A) is prepared in advance, and in the first stage of kneading, the modified diene rubber prepared in advance is Rubber and optional compounding agents are kneaded, and in the second and subsequent stages of kneading, the halogenated metal salt (C) and various components appropriately selected as necessary are blended and kneaded to form a complex compound. The diene rubber (A) modified with the cyclic compound (B) may be complexed to form a crosslinked structure by coordinate bonds. This method for producing a rubber composition also allows a crosslinked structure by coordination bonds to be easily formed, and is also excellent in productivity.

なお、従来、極性基を含む化合物による架橋の形成は、いくつか報告されているが、一般に、ポリマー合成時に、極性基を含む化合物をモノマーとして導入しており、また、ゴム組成物の混練時に架橋を形成する場合は、厳しい混練条件が求められる。これに対して、本発明のゴム組成物においては、ゴム組成物の混練時に容易に架橋を形成することができ、特殊な混練条件を必要としないという利点もある。 Although there have been several reports on the formation of crosslinks using compounds containing polar groups, generally, compounds containing polar groups are introduced as monomers during polymer synthesis, and when kneading rubber compositions, compounds containing polar groups are generally introduced as monomers. When forming crosslinks, strict kneading conditions are required. In contrast, the rubber composition of the present invention has the advantage that crosslinking can be easily formed during kneading of the rubber composition, and special kneading conditions are not required.

<ゴム製品>
本発明のゴム製品は、タイヤ、ゴムクローラ、及び免震ゴムからなる群から選択されるゴム製品であって、上記のゴム組成物を含むことを特徴とする。
本発明のゴム製品は、上述のゴム組成物を含むため、低燃費性と耐亀裂進展性とに優れる。
<Rubber products>
The rubber product of the present invention is a rubber product selected from the group consisting of tires, rubber crawlers, and seismic isolation rubber, and is characterized by containing the above-mentioned rubber composition.
Since the rubber product of the present invention contains the above-mentioned rubber composition, it has excellent fuel efficiency and crack growth resistance.

--タイヤ--
本発明のゴム製品がタイヤである場合、タイヤにおける本発明のゴム組成物の適用部位としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴム及びビードフィラー等が挙げられる。
前記タイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。例えば、タイヤ成形用ドラム上に未加硫ゴム組成物及び/又はコードからなるカーカス層、ベルト層、トレッド層等の通常タイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとする。次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱加硫することにより、所望のタイヤ(例えば、空気入りタイヤ)を製造することができる。
--tire--
When the rubber product of the present invention is a tire, there are no particular restrictions on the areas to which the rubber composition of the present invention is applied in the tire, and can be appropriately selected depending on the purpose, such as the tread, base tread, sidewall, etc. , side reinforcement rubber, bead filler, etc.
A conventional method can be used to manufacture the tire. For example, members normally used in tire manufacturing, such as a carcass layer, a belt layer, and a tread layer made of an unvulcanized rubber composition and/or cord, are laminated one after another on a tire-building drum, and the drum is removed to form a green tire. do. Next, by heating and vulcanizing this green tire according to a conventional method, a desired tire (for example, a pneumatic tire) can be manufactured.

--ゴムクローラ--
本発明ゴム製品がゴムクローラである場合、一実施形態において、該ゴムクローラは、スチールコードと、該スチールコードを被覆する中間ゴム層と、該中間ゴム層の上に配置された芯金と、前記中間ゴム層と芯金とを囲む本体ゴム層とを具え、更に、本体ゴム層の接地面側に複数のラグを有している。ここで、本発明のゴム組成物は、該ゴムクローラのどの部位に用いてもよいが、耐亀裂進展性に優れるため、本体ゴム層、特には、ラグに用いることが好ましい。
--Rubber crawler--
When the rubber product of the present invention is a rubber crawler, in one embodiment, the rubber crawler includes a steel cord, an intermediate rubber layer covering the steel cord, and a core metal disposed on the intermediate rubber layer. It includes a main rubber layer surrounding the intermediate rubber layer and the core metal, and further includes a plurality of lugs on the ground surface side of the main rubber layer. Although the rubber composition of the present invention may be used in any part of the rubber crawler, it is preferably used in the main rubber layer, particularly in the lugs, since it has excellent crack propagation resistance.

--免震ゴム--
本発明ゴム製品が免震ゴムである場合、一実施形態において、該免震ゴムは、軟質層と硬質層とが交互に積層された積層体、及び、当該積層体の中心に形成された中空部に圧入されるプラグを具える。そして、一実施形態においては、上述した本発明のゴム組成物を、軟質層及びプラグの少なくともいずれかに用いることができる。
--Seismic isolation rubber--
When the rubber product of the present invention is a seismic isolation rubber, in one embodiment, the seismic isolation rubber includes a laminate in which soft layers and hard layers are alternately laminated, and a hollow space formed at the center of the laminate. It has a plug that is press-fitted into the section. In one embodiment, the rubber composition of the present invention described above can be used for at least one of the soft layer and the plug.

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to the Examples below.

<ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)の測定方法>
重量平均分子量は、以下の条件でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定を行い、標準ポリスチレン換算の値として求めた。
GPC:東ソー社製HLC-8320GPC、カラム:東ソー社製TSKgel G4000HXL×2本(カラム温度40℃)、移動相:テトラヒドロフラン(流速:1ml/min)、検出器:示差屈折計(なお、多波長検出器(検出波長:254nm)をさらに連結させた。)、標準物質:東ソー社製TSK標準ポリスチレン。
<Method for measuring weight average molecular weight (Mw) of diene rubber>
The weight average molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions and was determined as a value in terms of standard polystyrene.
GPC: Tosoh Corporation HLC-8320GPC, Column: Tosoh Corporation TSKgel G4000HXL x 2 (column temperature 40°C), Mobile phase: Tetrahydrofuran (flow rate: 1ml/min), Detector: Differential refractometer (multi-wavelength detection) Standard material: TSK standard polystyrene manufactured by Tosoh Corporation.

<ゴム組成物の製造及び評価>
表1に示す配合処方で、通常のバンバリーミキサーを用いて、ゴム組成物を製造した。得られたゴム組成物に対し、下記の方法で低燃費性と耐亀裂進展性を評価した。
また、配合したハロゲン化金属塩(C)と複素環式化合物(B)との間の結合解離エネルギーは、下記の方法で測定した。
<Manufacture and evaluation of rubber composition>
A rubber composition was produced using a conventional Banbury mixer according to the formulation shown in Table 1. The resulting rubber composition was evaluated for fuel efficiency and crack growth resistance using the following methods.
Further, the bond dissociation energy between the compounded metal halide salt (C) and the heterocyclic compound (B) was measured by the following method.

(1)低燃費性の評価方法
ゴム組成物から試験片を作製し、TA Instruments社製「ARES-G2」を使用して、周波数15Hz、せん断歪み3%、温度30℃の条件で、粘弾性試験を行い、ゴム組成物の損失正接(tanδ)を測定した。評価結果は、比較例1の配合データをコントロール(指数値100)として、各例の配合データの逆数で規格化した。指数値が大きい程、tanδが小さく、低燃費性に優れることを示す。
(1) Evaluation method for fuel efficiency A test piece was prepared from a rubber composition, and the viscoelasticity was evaluated using “ARES-G2” manufactured by TA Instruments under the conditions of a frequency of 15 Hz, a shear strain of 3%, and a temperature of 30°C. A test was conducted to measure the loss tangent (tan δ) of the rubber composition. The evaluation results were normalized by the reciprocal of the formulation data of each example, using the formulation data of Comparative Example 1 as a control (index value 100). The larger the index value, the smaller the tan δ and the better the fuel efficiency.

(2)耐亀裂進展性の評価方法
ゴム組成物から、中央に穴をあけた短冊形試験片を作製し、該試験片を用いたdc/dn試験(島津社製「サーボパルサ」を使用して、周波数5Hz、40℃において、定応力試験により、各配合において応力2水準以上で測定)において、繰り返し回数1950回時の引き裂きエネルギー[J/m]の常用対数を取った値が3.9となるときの亀裂進展速度を算出した。上記処理で得られる亀裂進展速度において、比較例1の配合データをコントロール(指数値100)として、各例の配合データの逆数で規格化した。指数値が大きい程、亀裂進展速度が低く、耐亀裂進展性に優れることを示す。
(2) Evaluation method of crack growth resistance A rectangular test piece with a hole in the center was prepared from the rubber composition, and a DC/DN test using the test piece (using Shimadzu's "Servo Pulsar") , at a frequency of 5 Hz and 40°C, measured by a constant stress test at stress levels of 2 or more for each formulation), the value obtained by taking the common logarithm of tearing energy [J/m 2 ] at 1950 repetitions is 3.9 The crack growth rate was calculated when . The crack growth rate obtained by the above treatment was normalized by the reciprocal of the formulation data of each example, using the formulation data of Comparative Example 1 as a control (index value 100). The larger the index value, the lower the crack growth rate and the better the crack growth resistance.

(3)結合解離エネルギーの計算方法
ハロゲン化金属塩(C)(具体的には、ハロゲン化金属塩(C)の金属イオン)と複素環式化合物(B)(具体的には、複素環式化合物(B)の官能基)との結合解離エネルギーは、M06/6-31G(d,p)//B3PW91-D3/6-31G(d,p)レベルまたはM06/6-31G(d,p)レベル,真空中で計算された値であり、複素環式化合物(B)がジエン系ゴム(A)と結合した構造における計算値である。なお、金属イオンと官能基とは、イオン性の凝集体を形成しているものと考えられる。該結合解離エネルギーの計算には、Gaussian09やGRRM14を使用できる。ここでは、M06/6-31G(d,p) level of theory, gas phase条件のもと、中心金属とテトラジン誘導体との配位結合の解離エネルギーを求めた。
(3) Calculation method of bond dissociation energy Between the metal halide salt (C) (specifically, the metal ion of the metal halide salt (C)) and the heterocyclic compound (B) (specifically, the heterocyclic compound The bond dissociation energy with the functional group of compound (B) is at the M06/6-31G(d,p)//B3PW91-D3/6-31G(d,p) level or the M06/6-31G(d,p ) level is a value calculated in vacuum, and is a calculated value in a structure in which the heterocyclic compound (B) is bonded to the diene rubber (A). Note that the metal ion and the functional group are considered to form an ionic aggregate. Gaussian09 or GRRM14 can be used to calculate the bond dissociation energy. Here, the dissociation energy of the coordinate bond between the central metal and the tetrazine derivative was determined under M06/6-31G (d, p) level of theory, gas phase conditions.

実施例1~9で製造したゴム組成物に関して、ハロゲン化金属塩(C)[FeCl・4HO]と複素環式化合物(B)[3,6-ジ(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン]との間の結合解離エネルギーは、412.6kJ/molである。
また、実施例10で製造したゴム組成物に関して、ハロゲン化金属塩(C)[ZnCl]と複素環式化合物(B)[3,6-ジ(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン]との間の結合解離エネルギーは、172.0kJ/molである。
Regarding the rubber compositions produced in Examples 1 to 9, the metal halide salt (C) [FeCl 2.4H 2 O] and the heterocyclic compound (B) [3,6-di(2-pyridyl)-1, 2,4,5-tetrazine] is 412.6 kJ/mol.
Regarding the rubber composition produced in Example 10, the halogenated metal salt (C) [ZnCl 2 ] and the heterocyclic compound (B) [3,6-di(2-pyridyl)-1,2,4, 5-tetrazine] is 172.0 kJ/mol.

Figure 2023126042000004
Figure 2023126042000004

*1 SBR: 結合スチレン量が10%、1,2ビニル結合量が42%、重量平均分子量(Mw)が386,982のスチレン-ブタジエンゴム
*2 カーボンブラック: ISAF級、旭カーボン社製、商品名「旭#78」
*3 複素環式化合物: 3,6-ジ(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、東京化成工業社製
*4 密着防止剤: 脂肪酸金属塩
*5 硫黄: 細井化学工業社製、商品名「HK200-5」
*6 加硫促進剤: 三新化学工業社製、商品名「サンセラーDM-TG」と三新化学工業社製、商品名「サンセラーNS-G」の合計量であり、実施例7、8を除くすべての比較例、実施例で各成分は同比率配合
*7 酸化亜鉛: ハクスイテック社製、「酸化亜鉛2種」
*8 塩化鉄: FeCl・4HO、富士フイルム和光純薬社製
*9 塩化亜鉛: ZnCl、東京化成工業社製
*10 その他: ステアリン酸とワックスと老化防止剤6PPDとの合計量であり、全ての比較例、実施例で各成分は同量配合
*1 SBR: Styrene-butadiene rubber with a bound styrene content of 10%, a 1,2 vinyl bond content of 42%, and a weight average molecular weight (Mw) of 386,982 *2 Carbon black: ISAF grade, manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd., product Name: “Asahi #78”
*3 Heterocyclic compound: 3,6-di(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. *4 Adhesion inhibitor: Fatty acid metal salt *5 Sulfur: Hosoi Chemical Co., Ltd. Manufactured by product name "HK200-5"
*6 Vulcanization accelerator: This is the total amount of Sanshin Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name "Suncella DM-TG" and Sanshin Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name "Suncella NS-G". All the comparative examples and examples except for the same ratio of each component *7 Zinc oxide: Manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd., "Zinc oxide 2 types"
*8 Iron chloride: FeCl2.4H2O , manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. *9 Zinc chloride: ZnCl2 , manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. *10 Others: Total amount of stearic acid, wax , and anti-aging agent 6PPD Yes, each component was mixed in the same amount in all comparative examples and examples.

表1から、本発明に従う実施例のゴム組成物は、低燃費性と耐亀裂進展性とを両立できていることが分かる。 From Table 1, it can be seen that the rubber compositions of Examples according to the present invention are able to achieve both low fuel consumption and crack growth resistance.

本発明のゴム組成物は、タイヤ、ゴムクローラ、免震ゴム等のゴム製品に利用できる。 The rubber composition of the present invention can be used for rubber products such as tires, rubber crawlers, and seismic isolation rubber.

Claims (14)

ジエン系ゴム(A)と、
ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、及びテトラジン環からなる群から選択される少なくとも一つの複素環を有する複素環式化合物(B)と、
ハロゲン化金属塩(C)と、
を含むことを特徴とする、ゴム組成物。
diene rubber (A);
A heterocyclic compound (B) having at least one heterocycle selected from the group consisting of a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a tetrazine ring;
a metal halide salt (C),
A rubber composition comprising:
更に、硫黄(D)を含む、請求項1に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to claim 1, further comprising sulfur (D). 前記硫黄(D)と前記ハロゲン化金属塩(C)との質量比(D/C)が、0.1~10である、請求項2に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to claim 2, wherein the mass ratio (D/C) of the sulfur (D) and the metal halide salt (C) is 0.1 to 10. 前記複素環式化合物(B)が、トリアジン環又はテトラジン環を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the heterocyclic compound (B) has a triazine ring or a tetrazine ring. 前記複素環式化合物(B)が、下記一般式(1):
Figure 2023126042000005
[式中、X及びXは、それぞれ独立してピリジル基又はピリミジニル基であり、Y及びYは、それぞれ独立して単結合又は二価の炭化水素基である。]で表される、請求項4に記載のゴム組成物。
The heterocyclic compound (B) has the following general formula (1):
Figure 2023126042000005
[Wherein, X 1 and X 2 are each independently a pyridyl group or a pyrimidinyl group, and Y 1 and Y 2 are each independently a single bond or a divalent hydrocarbon group. ] The rubber composition according to claim 4, which is represented by:
前記ハロゲン化金属塩(C)が、遷移金属及び亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the halogenated metal salt (C) contains at least one metal selected from the group consisting of transition metals and zinc. 更に、酸化亜鉛(E)を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 6, further comprising zinc oxide (E). 更に、カーボンブラック(F)を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 7, further comprising carbon black (F). 更に、シリカ(G)を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 8, further comprising silica (G). 更に、有機過酸化物(H)を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 9, further comprising an organic peroxide (H). 前記ジエン系ゴム(A)が、前記複素環式化合物(B)で変性されている、請求項1~10のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the diene rubber (A) is modified with the heterocyclic compound (B). 前記ジエン系ゴム(A)は、重量平均分子量(Mw)が10,000~3,000,000である、請求項1~11のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the diene rubber (A) has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 3,000,000. 前記ハロゲン化金属塩(C)と前記複素環式化合物(B)との間の結合解離エネルギーが、100kJ/mol以上である、請求項1~12のいずれか一項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the bond dissociation energy between the metal halide salt (C) and the heterocyclic compound (B) is 100 kJ/mol or more. タイヤ、ゴムクローラ、及び免震ゴムからなる群から選択されるゴム製品であって、
請求項1~13のいずれか一項に記載のゴム組成物を含むことを特徴とする、ゴム製品。
A rubber product selected from the group consisting of tires, rubber crawlers, and seismic isolation rubber,
A rubber product comprising the rubber composition according to any one of claims 1 to 13.
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