JP5265093B2 - Rubber composition and tire using the same - Google Patents
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本発明は、ゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤに関し、特にタイヤのトレッドに用いることで、タイヤのウェット性能及び低燃費性を向上させつつ、タイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊性を付与することが可能なゴム組成物に関するものである。 The present invention relates to a rubber composition and a tire using the rubber composition, and particularly to a tire tread, thereby improving the wet performance and low fuel consumption of the tire, and sufficient wear resistance and fracture resistance for the tire. The present invention relates to a rubber composition capable of imparting properties.
昨今、車両の安全性を高めるために、湿潤路面でのグリップ性等のウェット性能に優れたタイヤが求められている。また、自動車の低燃費化に対する要求も強く、転がり抵抗の小さいタイヤが求められている。これらの要求に対して、タイヤのトレッドに、水酸化アルミニウム等の無機充填剤を配合したゴム組成物を適用することで、タイヤのウェット性能を向上させつつ、タイヤの低燃費性を改善できることが知られている。しかしながら、無機充填剤を配合したゴム組成物をトレッドに適用したタイヤには、破壊特性及び耐摩耗性に劣るという欠点がある。 In recent years, in order to improve the safety of a vehicle, a tire excellent in wet performance such as grip performance on a wet road surface is required. In addition, there are strong demands for reducing fuel consumption of automobiles, and tires with low rolling resistance are required. In response to these requirements, by applying a rubber composition containing an inorganic filler such as aluminum hydroxide to the tread of the tire, the fuel efficiency of the tire can be improved while improving the wet performance of the tire. Are known. However, a tire in which a rubber composition containing an inorganic filler is applied to a tread has a defect that it is inferior in fracture characteristics and wear resistance.
これに対して、ゴム組成物中の無機充填剤とゴム成分との親和性を向上させ、無機充填剤による補強効果を向上させるために、末端変性により無機充填剤との親和性を向上させた合成ゴムや、官能基含有単量体を共重合させて無機充填剤との親和性を向上させた合成ゴム等が開発されている。 On the other hand, in order to improve the affinity between the inorganic filler in the rubber composition and the rubber component and improve the reinforcing effect of the inorganic filler, the affinity with the inorganic filler was improved by terminal modification. Synthetic rubbers and synthetic rubbers having improved affinity with inorganic fillers by copolymerizing functional group-containing monomers have been developed.
一方、天然ゴムは、その優れた物理特性を生かして多量に使用されているものの、天然ゴム自体を改良して無機充填剤との親和性を向上させ、無機充填剤による補強効果を大幅に向上させる技術はない。 Natural rubber, on the other hand, is used in large quantities by taking advantage of its excellent physical properties. However, natural rubber itself has been improved to improve its affinity with inorganic fillers and greatly improve the reinforcing effect of inorganic fillers. There is no technology to make it happen.
例えば、天然ゴムをエポキシ化する技術が提案されているが、該技術では天然ゴムと無機充填剤との親和性を十分に向上させることができないため、無機充填剤による補強効果を十分に向上させることができない。また、天然ゴムラテックスにビニル系単量体を添加してグラフト重合する技術（特許文献１〜６参照）が知られており、該技術で得られたグラフト化天然ゴムは、接着剤用途等で実用化されている。しかしながら、該グラフト化天然ゴムは、天然ゴム自身の特性を変えるために単量体として多量（20〜50質量％）のビニル化合物をグラフト化しているため、無機充填剤と配合すると、大幅な粘度上昇を招き、加工性が低下する。また、多量のビニル化合物が天然ゴム分子鎖に導入されているため、天然ゴム本来の優れた物理特性（粘弾性、引張試験等における応力−歪曲線）が損なわれてしまう。 For example, a technology for epoxidizing natural rubber has been proposed. However, since this technology cannot sufficiently improve the affinity between natural rubber and an inorganic filler, the reinforcing effect of the inorganic filler is sufficiently improved. I can't. In addition, a technique (see Patent Documents 1 to 6) in which a vinyl monomer is added to natural rubber latex to perform graft polymerization is known, and the grafted natural rubber obtained by the technique is used for adhesives and the like. It has been put into practical use. However, since the grafted natural rubber is grafted with a large amount (20 to 50% by mass) of a vinyl compound as a monomer in order to change the properties of the natural rubber itself, when blended with an inorganic filler, it has a significant viscosity. Increases and decreases workability. In addition, since a large amount of vinyl compound is introduced into the natural rubber molecular chain, the excellent physical properties of natural rubber (stress-strain curve in viscoelasticity, tensile test, etc.) are impaired.
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、タイヤのウェット性能及び低燃費性を向上させつつ、タイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊性を付与することが可能なゴム組成物と、該ゴム組成物を用いたタイヤを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and improve the wet performance and fuel efficiency of the tire, while providing a rubber composition capable of imparting sufficient wear resistance and fracture resistance to the tire. And providing a tire using the rubber composition.
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の変性天然ゴムに対して無機充填剤を配合してなるゴム組成物をタイヤ、特にタイヤのトレッドに適用することで、優れたウェット性能及び低燃費性を有する上、高い耐摩耗性及び耐破壊性を有するタイヤが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor is excellent in applying a rubber composition obtained by blending an inorganic filler to a specific modified natural rubber to a tire, particularly a tire tread. In addition, the present inventors have found that a tire having high wet resistance and low fuel consumption and high wear resistance and fracture resistance can be obtained, and the present invention has been completed.
即ち、本発明のゴム組成物は、（１）（ａ）天然ゴムラテックスに、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、含窒素複素環基、及び含酸素複素環基からなる群から選ばれる極性基を有する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、或いは、（ｂ）天然ゴムラテックスに極性基含有オレフィン及びメタセシス触媒を加え、該メタセシス触媒によって天然ゴムラテックス中の天然ゴム分子に極性基含有オレフィンを反応させ、（２）更に凝固及び乾燥させてなる天然ゴム分子中に極性基を含有する変性天然ゴムに対して、下記式(I)：
ｎＭ・ｘＳｉＯy・ｚＨ2Ｏ ・・・ (I)
［式中、Ｍは、アルミニウム、マグネシウム、チタン及びカルシウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、またはこれらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも一種であり；ｎ、ｘ、ｙ及びｚは、それぞれ１〜５の整数、０〜１０の整数、２〜５の整数、及び０〜１０の整数である］で表される無機充填剤を配合してなることを特徴とする。
That is, the rubber composition of the present invention comprises (1) (a) natural rubber latex , amino group, imino group, nitrile group, ammonium group, imide group, amide group, hydrazo group, azo group, diazo group, hydroxyl group. A polar group-containing mercapto compound having a polar group selected from the group consisting of a carboxyl group, a carbonyl group, an epoxy group, an oxycarbonyl group, a nitrogen-containing heterocyclic group, and an oxygen-containing heterocyclic group. The compound is added to the natural rubber molecule in the natural rubber latex, or (b) a polar group-containing olefin and a metathesis catalyst are added to the natural rubber latex, and the polar group-containing olefin is added to the natural rubber molecule in the natural rubber latex by the metathesis catalyst. (2) modified natural rubber containing polar groups in natural rubber molecules obtained by further coagulation and drying. With respect to, the following formula (I):
nM · xSiO y · zH 2 O (I)
[Wherein, M is selected from metals selected from the group consisting of aluminum, magnesium, titanium and calcium, oxides or hydroxides of these metals, and hydrates thereof, or carbonates of these metals. And n, x, y and z are each an integer of 1 to 5, an integer of 0 to 10, an integer of 2 to 5, and an integer of 0 to 10.] It is characterized by blending.
本発明のゴム組成物の好適例においては、前記極性基含有変性天然ゴムの極性基がアミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、含窒素複素環基、含酸素複素環基及びアルコキシシリル基からなる群から選ばれる少なくとも一つである。 In a preferred example of the rubber composition of the present invention, the polar group-containing modified natural rubber has an amino group, imino group, nitrile group, ammonium group, imide group, amide group, hydrazo group, azo group, diazo group, Group consisting of hydroxyl group, carboxyl group, carbonyl group, epoxy group, oxycarbonyl group, sulfide group, disulfide group, sulfonyl group, sulfinyl group, thiocarbonyl group, nitrogen-containing heterocyclic group, oxygen-containing heterocyclic group and alkoxysilyl group Is at least one selected from
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記極性基含有変性天然ゴムの極性基含有量が、ゴム成分に対して0.001〜0.5mmol/g（1×10-6〜5×10-4mol/g）である。 In another preferable embodiment of the rubber composition of the present invention, the polar group content of the polar group-containing modified natural rubber, 0.001~0.5mmol / g (1 × 10 -6 ~5 × 10 the rubber component - 4 mol / g).
本発明のゴム組成物において、前記式(I)で表される無機充填剤としては、γ-アルミナ、α-アルミナ等のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）；ベーマイト、ダイアスポア等のアルミナ一水和物（Ａｌ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ）；ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム［Ａｌ(ＯＨ)3］；水酸化マグネシウム［Ｍｇ(ＯＨ)2］、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、アタパルジャイト（５ＭｇＯ・８ＳｉＯ2・９Ｈ2Ｏ）、チタン白（ＴｉＯ2）、チタン黒（ＴｉＯ2n-1）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム［Ｃａ(ＯＨ)2］、酸化アルミニウムマグネシウム（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）、クレー（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、カオリン（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、パイロフィライト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、ベントナイト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、ケイ酸アルミニウム（Ａｌ2ＳｉＯ5、Ａｌ4・３ＳｉＯ4・５Ｈ2Ｏ等）、ケイ酸マグネシウム（Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＭｇＳｉＯ3等）、ケイ酸カルシウム（Ｃａ2ＳｉＯ4等）、ケイ酸アルミニウムカルシウム（Ａｌ2Ｏ3・ＣａＯ・２ＳｉＯ2等）、ケイ酸マグネシウムカルシウム（ＣａＭｇＳｉＯ4）、各種ゼオライトのように電荷を補正する水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む結晶性アルミノケイ酸塩が好ましい。また、前記式(I)において、Ｍがアルミニウムであることが好ましい。 In the rubber composition of the present invention, the inorganic filler represented by the formula (I) includes alumina (Al 2 O 3 ) such as γ-alumina and α-alumina; alumina monohydrate such as boehmite and diaspore (Al 2 O 3 .H 2 O); aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ] such as gibbsite and bayerite; magnesium hydroxide [Mg (OH) 2 ], magnesium oxide (MgO), talc (3MgO · 4SiO 2 · H 2 O), attapulgite (5MgO · 8SiO 2 · 9H 2 O), titanium white (TiO 2 ), titanium black (TiO 2n-1 ), calcium oxide (CaO), calcium hydroxide [Ca (OH) 2 ], magnesium aluminum oxide (MgO · Al 2 O 3) , clay (Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), kaolin (Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O), pyrophyllite (Al 2 O 3 · SiO 2 · H 2 O), bentonite (Al 2 O 3 · 4SiO 2 · 2H 2 O), aluminum silicate (Al 2 SiO 5, Al 4 · 3SiO 4 · 5H 2 O etc.), magnesium silicate (Mg 2 SiO 4, MgSiO 3 etc.), calcium silicate (Ca 2 SiO 4 and the like), aluminum silicate calcium (Al 2 O 3 · CaO · 2SiO 2 etc.), magnesium calcium silicate (CaMgSiO 4), as various zeolites Crystalline aluminosilicates containing hydrogen, alkali metals or alkaline earth metals that correct the charge are preferred. In the formula (I), M is preferably aluminum.
また、本発明のタイヤは、上記ゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに用いたことを特徴とする。 The tire of the present invention is characterized in that the rubber composition is used for any of tire members.
本発明によれば、特定の変性天然ゴムに対して無機充填剤を配合することで、タイヤのウェット性能及び低燃費性を向上させつつ、タイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊性を付与することが可能なゴム組成物、並びに該ゴム組成物を用いたタイヤを提供することができる。 According to the present invention, by adding an inorganic filler to a specific modified natural rubber, sufficient wear resistance and fracture resistance are imparted to the tire while improving the wet performance and low fuel consumption of the tire. A rubber composition that can be used, and a tire using the rubber composition can be provided.
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明のゴム組成物は、（１）（ａ）天然ゴムラテックスに、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、含窒素複素環基、及び含酸素複素環基からなる群から選ばれる極性基を有する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、或いは、（ｂ）天然ゴムラテックスに極性基含有オレフィン及びメタセシス触媒を加え、該メタセシス触媒によって天然ゴムラテックス中の天然ゴム分子に極性基含有オレフィンを反応させ、（２）更に凝固及び乾燥させてなる天然ゴム分子中に極性基を含有する変性天然ゴムに対して、上記式(I)で表される無機充填剤を配合してなることを特徴とする。上記変性天然ゴムは、未変性の天然ゴムに比べて式(I)の無機充填剤に対する親和性が高い。そのため、該変性天然ゴムと上記無機充填剤とを用いた本発明のゴム組成物は、ゴム成分に対する無機充填剤の分散性が高く、無機充填剤の補強効果が十分に発揮されて、破壊特性及び耐摩耗性に優れる上、低発熱性（低ロス性）も大幅に向上している。また、本発明のゴム組成物は、充填剤として式(I)の無機充填剤が使用されているため、低発熱性が更に向上している上、湿潤路面でのグリップ性等のタイヤのウェット性能を向上させることができる。 The present invention is described in detail below. The rubber composition of the present invention comprises (1) (a) natural rubber latex , amino group, imino group, nitrile group, ammonium group, imide group, amide group, hydrazo group, azo group, diazo group, hydroxyl group, carboxyl A polar group-containing mercapto compound having a polar group selected from the group consisting of a group, a carbonyl group, an epoxy group, an oxycarbonyl group, a nitrogen-containing heterocyclic group, and an oxygen-containing heterocyclic group , Add to the natural rubber molecule in the natural rubber latex, or (b) add the polar group-containing olefin and metathesis catalyst to the natural rubber latex, and react the polar group-containing olefin to the natural rubber molecule in the natural rubber latex by the metathesis catalyst. (2) A modified natural rubber containing a polar group in a natural rubber molecule that is further coagulated and dried. Te, characterized in that by blending an inorganic filler represented by the formula (I). The modified natural rubber has a higher affinity for the inorganic filler of formula (I) than unmodified natural rubber. Therefore, the rubber composition of the present invention using the modified natural rubber and the inorganic filler has high dispersibility of the inorganic filler with respect to the rubber component, and the reinforcing effect of the inorganic filler is sufficiently exerted, so that the fracture characteristics In addition to excellent wear resistance, the low heat build-up (low loss) is also greatly improved. In addition, the rubber composition of the present invention uses the inorganic filler of the formula (I) as a filler, so that the low heat build-up property is further improved and the wetness of the tire such as grip on wet road surfaces is improved. Performance can be improved.
上記変性天然ゴムの製造には、原料として、天然ゴムラテックスを用いる。 In the production of the modified natural rubber, natural rubber latex is used as a raw material.
例えば、天然ゴムラテックスを原料として、極性基含有変性天然ゴムラテックスを製造し、更に凝固及び乾燥させることで、極性基含有変性天然ゴムを得ることができる。ここで、極性基含有変性天然ゴムラテックスの製造方法は、（ａ）天然ゴムラテックスに、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、含窒素複素環基、及び含酸素複素環基からなる群から選ばれる極性基を有する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る方法、或いは、（ｂ）天然ゴムラテックスに極性基含有オレフィン及びメタセシス触媒を加え、該メタセシス触媒によって天然ゴムラテックス中の天然ゴム分子に極性基含有オレフィンを反応させる方法である。 For example, polar group-containing modified natural rubber can be obtained by producing polar group-containing modified natural rubber latex using natural rubber latex as a raw material, and further coagulating and drying. Here, the production method of the polar group-containing modified natural rubber latex is (a) natural rubber latex , amino group, imino group, nitrile group, ammonium group, imide group, amide group, hydrazo group, azo group, diazo group, Adding a polar group-containing mercapto compound having a polar group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, an epoxy group, an oxycarbonyl group, a nitrogen-containing heterocyclic group, and an oxygen-containing heterocyclic group; A method of adding a mercapto-containing compound to a natural rubber molecule in a natural rubber latex, or (b) adding a polar group-containing olefin and a metathesis catalyst to the natural rubber latex, and polarizing the natural rubber molecule in the natural rubber latex by the metathesis catalyst. This is a method of reacting a group-containing olefin.
上記変性天然ゴムの製造に用いる天然ゴムラテックスとしては、特に限定されず、例えば、フィールドラテックス、アンモニア処理ラテックス、遠心分離濃縮ラテックス、界面活性剤や酵素で処理した脱タンパク質ラテックス、及びこれらを組み合せたもの等を用いることができる。 The natural rubber latex used for the production of the modified natural rubber is not particularly limited. For example, field latex, ammonia-treated latex, centrifugal concentrated latex, deproteinized latex treated with a surfactant or an enzyme, and a combination thereof. A thing etc. can be used.
上記天然ゴムラテックスに添加されて、該天然ゴムラテックス中の天然ゴム分子に付加反応する極性基含有メルカプト化合物は、分子内に少なくとも一つのメルカプト基と該メルカプト基以外の極性基とを有し、該極性基は、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、含窒素複素環基及び含酸素複素環基からなる群から選ばれる。これら極性基を含有するメルカプト化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Are added to the natural rubber latex, the polar group-containing mercapto compound to addition reaction to the natural rubber molecule in the natural rubber latex have at least one mercapto group and a polar group other than the mercapto group in the molecule, the polar groups are amino group, an imino group, a nitrile group, ammonium group, imide group, amide group, hydrazo group, azo group, diazo group, hydroxyl group, carboxyl group, carbonyl group, epoxy group, oxycarbonyl group, nitrogen-containing selected from the group consisting of heterocyclic group and containing an oxygen heterocyclic group. These mercapto compounds containing a polar group may be used singly or in combination of two or more.
上記アミノ基を含有するメルカプト化合物としては、１分子中に第１級、第２級及び第３級アミノ基から選ばれる少なくとも１つのアミノ基を有するメルカプト化合物が挙げられる。該アミノ基を有するメルカプト化合物の中でも、第３級アミノ基含有メルカプト化合物が特に好ましい。ここで、第１級アミノ基含有メルカプト化合物としては、４-メルカプトアニリン、２-メルカプトエチルアミン、２-メルカプトプロピルアミン、３-メルカプトプロピルアミン、２-メルカプトブチルアミン、３-メルカプトブチルアミン、４-メルカプトブチルアミン等が挙げられる。また、第２級アミノ基含有メルカプト化合物としては、Ｎ-メチルアミノエタンチオール、Ｎ-エチルアミノエタンチオール、Ｎ-メチルアミノプロパンチオール、Ｎ-エチルアミノプロパンチオール、Ｎ-メチルアミノブタンチオール、Ｎ-エチルアミノブタンチオール等が挙げられる。更に、第３級アミノ基含有メルカプト化合物としては、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノエタンチオール、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノエタンチオール、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロパンチオール、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノプロパンチオール、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノブタンチオール、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノブタンチオール等のＮ,Ｎ-ジ置換アミノアルキルメルカプタン等が挙げられる。これらアミノ基含有メルカプト化合物の中でも、２-メルカプトエチルアミン及びＮ,Ｎ-ジメチルアミノエタンチオール等が好ましい。これらアミノ基含有メルカプト化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the mercapto compound containing an amino group include mercapto compounds having at least one amino group selected from primary, secondary and tertiary amino groups in one molecule. Among the mercapto compounds having an amino group, a tertiary amino group-containing mercapto compound is particularly preferable. Here, as the primary amino group-containing mercapto compound, 4-mercaptoaniline, 2-mercaptoethylamine, 2-mercaptopropylamine, 3-mercaptopropylamine, 2-mercaptobutylamine, 3-mercaptobutylamine, 4-mercaptobutylamine Etc. The secondary amino group-containing mercapto compounds include N-methylaminoethanethiol, N-ethylaminoethanethiol, N-methylaminopropanethiol, N-ethylaminopropanethiol, N-methylaminobutanethiol, N- And ethylaminobutanethiol. Further, the tertiary amino group-containing mercapto compounds include N, N-dimethylaminoethanethiol, N, N-diethylaminoethanethiol, N, N-dimethylaminopropanethiol, N, N-diethylaminopropanethiol, N, N N, N-disubstituted aminoalkyl mercaptans such as -dimethylaminobutanethiol and N, N-diethylaminobutanethiol. Among these amino group-containing mercapto compounds, 2-mercaptoethylamine, N, N-dimethylaminoethanethiol and the like are preferable. These amino group-containing mercapto compounds may be used alone or in combination of two or more.
上記ニトリル基を有するメルカプト化合物としては、２-メルカプトプロパンニトリル、３-メルカプトプロパンニトリル、２-メルカプトブタンニトリル、３-メルカプトブタンニトリル、４-メルカプトブタンニトリル等が挙げられ、これらニトリル基含有メルカプト化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the mercapto compound having a nitrile group include 2-mercaptopropane nitrile, 3-mercaptopropane nitrile, 2-mercaptobutane nitrile, 3-mercaptobutane nitrile, 4-mercaptobutane nitrile, etc., and these nitrile group-containing mercapto compounds May be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
上記ヒドロキシル基を含有するメルカプト化合物としては、１分子中に少なくとも１つの第１級、第２級又は第３級ヒドロキシル基を有するメルカプト化合物が挙げられる。該ヒドロキシル基含有メルカプト化合物の具体例としては、２-メルカプトエタノール、３-メルカプト-１-プロパノール、３-メルカプト-２-プロパノール、４-メルカプト-１-ブタノール、４-メルカプト-２-ブタノール、３-メルカプト-１-ブタノール、３-メルカプト-２-ブタノール、３-メルカプト-１-ヘキサノール、３-メルカプト-１,２-プロパンジオール、２-メルカプトベンジルアルコール、２-メルカプトフェノール、４-メルカプトフェノール等が挙げられ、これらの中でも、２-メルカプトエタノール等が好ましい。これらヒドロキシル基含有メルカプト化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the mercapto compound containing a hydroxyl group include mercapto compounds having at least one primary, secondary, or tertiary hydroxyl group in one molecule. Specific examples of the hydroxyl group-containing mercapto compound include 2-mercaptoethanol, 3-mercapto-1-propanol, 3-mercapto-2-propanol, 4-mercapto-1-butanol, 4-mercapto-2-butanol, 3 -Mercapto-1-butanol, 3-mercapto-2-butanol, 3-mercapto-1-hexanol, 3-mercapto-1,2-propanediol, 2-mercaptobenzyl alcohol, 2-mercaptophenol, 4-mercaptophenol, etc. Among these, 2-mercaptoethanol and the like are preferable. These hydroxyl group-containing mercapto compounds may be used alone or in a combination of two or more.
上記カルボキシル基を含有するメルカプト化合物としては、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、チオサリチル酸、メルカプトマロン酸、メルカプトコハク酸、メルカプト安息香酸等が挙げられ、これらの中でも、メルカプト酢酸等が好ましい。これらカルボキシル基含有メルカプト化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the mercapto compound containing a carboxyl group include mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, thiosalicylic acid, mercaptomalonic acid, mercaptosuccinic acid, mercaptobenzoic acid and the like. Among these, mercaptoacetic acid is preferred. These carboxyl group-containing mercapto compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
上記含窒素複素環基を含有するメルカプト化合物において、該含窒素複素環としては、ピロール、ヒスチジン、イミダゾール、トリアゾリジン、トリアゾール、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、キノリン、プリン、フェナジン、プテリジン、メラミン等が挙げられる。なお、該含窒素複素環は、他のヘテロ原子を環中に含んでいてもよい。ここで、含窒素複素環基としてピリジル基を含有するメルカプト化合物としては、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、５-メチル-２-メルカプトピリジン、５-エチル-２-メルカプトピリジン等が挙げられ、また、他の含窒素複素環基を含有するメルカプト化合物としては、２-メルカプトピリミジン、２-メルカプト-５-メチルベンズイミダゾール、２-メルカプト-１-メチルイミダゾール、２-メルカプトベンズイミダゾール、２-メルカプトイミダゾール等が挙げられ、これらの中でも、２-メルカプトピリジン、４-メルカプトピリジン等が好ましい。これら含窒素複素環基含有メルカプト化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 In the mercapto compound containing the nitrogen-containing heterocyclic group, the nitrogen-containing heterocyclic ring includes pyrrole, histidine, imidazole, triazolidine, triazole, triazine, pyridine, pyrimidine, pyrazine, indole, quinoline, purine, phenazine, pteridine, melamine. Etc. The nitrogen-containing heterocycle may contain other heteroatoms in the ring. Here, as a mercapto compound containing a pyridyl group as a nitrogen-containing heterocyclic group, 2-mercaptopyridine, 3-mercaptopyridine, 4-mercaptopyridine, 5-methyl-2-mercaptopyridine, 5-ethyl-2-mercapto Examples of mercapto compounds containing other nitrogen-containing heterocyclic groups include 2-mercaptopyrimidine, 2-mercapto-5-methylbenzimidazole, 2-mercapto-1-methylimidazole, and 2-mercapto. Examples include benzimidazole and 2-mercaptoimidazole. Among these, 2-mercaptopyridine and 4-mercaptopyridine are preferable. These nitrogen-containing heterocyclic group-containing mercapto compounds may be used alone or in combination of two or more.
上記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る場合は、一般に、天然ゴムラテックスに水及び必要に応じて乳化剤を加えた溶液中に、上記極性基含有メルカプト化合物を加え、所定の温度で撹拌することで、上記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の主鎖の二重結合に付加反応させる。なお、上記極性基含有メルカプト化合物の天然ゴムラテックスヘの添加においては、予め天然ゴムラテックス中に乳化剤を加えてもよいし、極性基含有メルカプト化合物を乳化剤で乳化した後に天然ゴムラテックスに加えてもよい。また、必要に応じて、更に有機過酸化物を添加することもできる。なお、天然ゴムラテックス及び／又は極性基含有メルカプト化合物の乳化に使用できる乳化剤としては、特に限定されず、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のノニオン系の界面活性剤が挙げられる。 When adding the polar group-containing mercapto compound to the natural rubber molecule in the natural rubber latex, generally, the polar group-containing mercapto compound is added to a solution obtained by adding water and an emulsifier as necessary to the natural rubber latex, By stirring at a predetermined temperature, the polar group-containing mercapto compound is added to the double bond of the main chain of the natural rubber molecule in the natural rubber latex. In addition, in the addition of the polar group-containing mercapto compound to the natural rubber latex, an emulsifier may be added to the natural rubber latex in advance, or the polar group-containing mercapto compound may be added to the natural rubber latex after being emulsified with the emulsifier. Good. Moreover, an organic peroxide can also be added as needed. In addition, it does not specifically limit as an emulsifier which can be used for emulsification of natural rubber latex and / or a polar group containing mercapto compound, Nonionic surfactants, such as polyoxyethylene lauryl ether, are mentioned.
ゴム組成物の加工性を低下させることなく低ロス性及び耐摩耗性を向上させるには、各天然ゴム分子に上記極性基含有メルカプト化合物が少量且つ均一に導入されることが重要であるため、上記変性反応は、撹拌しながら行うことが好ましく、例えば、天然ゴムラテックス及び極性基含有メルカプト化合物等の上記成分を反応容器に仕込み、30〜80℃で10分〜24時間反応させることで、天然ゴム分子に上記極性基含有メルカプト化合物が付加した変性天然ゴムラテックスが得られる。 In order to improve the low loss and wear resistance without reducing the processability of the rubber composition, it is important that the polar group-containing mercapto compound is introduced in a small amount and uniformly into each natural rubber molecule. The modification reaction is preferably performed with stirring. For example, the above components such as natural rubber latex and a polar group-containing mercapto compound are charged into a reaction vessel and reacted at 30 to 80 ° C. for 10 minutes to 24 hours. A modified natural rubber latex in which the polar group-containing mercapto compound is added to rubber molecules is obtained.
上記天然ゴムラテックスに添加される極性基含有オレフィンは、分子内に少なくとも一つの極性基を有し、また、天然ゴム分子とクロスメタセシス反応するために炭素−炭素二重結合を有する。ここで、上記極性基の具体例としては、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、含窒素複素環基、含酸素複素環基及びアルコキシシリル基等を好適に挙げることができる。これら極性基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 The polar group-containing olefin added to the natural rubber latex has at least one polar group in the molecule, and also has a carbon-carbon double bond for cross-metathesis reaction with the natural rubber molecule. Here, specific examples of the polar group include amino group, imino group, nitrile group, ammonium group, imide group, amide group, hydrazo group, azo group, diazo group, hydroxyl group, carboxyl group, carbonyl group, and epoxy group. Preferable examples include oxycarbonyl group, sulfide group, disulfide group, sulfonyl group, sulfinyl group, thiocarbonyl group, nitrogen-containing heterocyclic group, oxygen-containing heterocyclic group and alkoxysilyl group. These polar group-containing olefins may be used alone or in combination of two or more.
上記アミノ基を含有するオレフィンとしては、１分子中に第１級、第２級及び第３級アミノ基から選ばれる少なくとも１つのアミノ基を含有するオレフィンが挙げられる。該アミノ基を有するオレフィンの中でも、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート等の第３級アミノ基含有オレフィンが特に好ましい。これらアミノ基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the olefin containing an amino group include olefins containing at least one amino group selected from primary, secondary, and tertiary amino groups in one molecule. Among the olefins having an amino group, tertiary amino group-containing olefins such as dialkylaminoalkyl (meth) acrylates are particularly preferable. These amino group-containing olefins may be used singly or in combination of two or more.
ここで、第１級アミノ基含有オレフィンとしては、アクリルアミド、メタクリルアミド、４-ビニルアニリン、アミノメチル(メタ)アクリレート、アミノエチル(メタ)アクリレート、アミノプロピル(メタ)アクリレート、アミノブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Here, as primary amino group-containing olefin, acrylamide, methacrylamide, 4-vinylaniline, aminomethyl (meth) acrylate, aminoethyl (meth) acrylate, aminopropyl (meth) acrylate, aminobutyl (meth) acrylate Etc.
また、第２級アミノ基含有オレフィンとしては、（１）アニリノスチレン、β-フェニル-ｐ-アニリノスチレン、β-シアノ-ｐ-アニリノスチレン、β-シアノ-β-メチル-ｐ-アニリノスチレン、β-クロロ-ｐ-アニリノスチレン、β-カルボキシ-ｐ-アニリノスチレン、β-メトキシカルボニル-ｐ-アニリノスチレン、β-(２-ヒドロキシエトキシ)カルボニル-ｐ-アニリノスチレン、β-ホルミル-ｐ-アニリノスチレン、β-ホルミル-β-メチル-ｐ-アニリノスチレン、α-カルボキシ-β-カルボキシ-β-フェニル-ｐ-アニリノスチレン等のアニリノスチレン類、（２）１-アニリノフェニル-１,３-ブタジエン、１-アニリノフェニル-３-メチル-１,３-ブタジエン、１-アニリノフェニル-３-クロロ-１,３-ブタジエン、３-アニリノフェニル-２-メチル-１,３-ブタジエン、１-アニリノフェニル-２-クロロ-１,３-ブタジエン、２-アニリノフェニル-１,３-ブタジエン、２-アニリノフェニル-３-メチル-１,３-ブタジエン、２-アニリノフェニル-３-クロロ-１,３-ブタジエン等のアニリノフェニルブタジエン類、（３）Ｎ-メチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ-エチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ-メチロールアクリルアミド、Ｎ-(４-アニリノフェニル)メタクリルアミド等のＮ-モノ置換(メタ)アクリルアミド類等が挙げられる。 The secondary amino group-containing olefin includes (1) anilinostyrene, β-phenyl-p-anilinostyrene, β-cyano-p-anilinostyrene, β-cyano-β-methyl-p-ani Linostyrene, β-chloro-p-anilinostyrene, β-carboxy-p-anilinostyrene, β-methoxycarbonyl-p-anilinostyrene, β- (2-hydroxyethoxy) carbonyl-p-anilinostyrene, Anilinostyrenes such as β-formyl-p-anilinostyrene, β-formyl-β-methyl-p-anilinostyrene, α-carboxy-β-carboxy-β-phenyl-p-anilinostyrene, (2 ) 1-anilinophenyl-1,3-butadiene, 1-anilinophenyl-3-methyl-1,3-butadiene, 1-anilinophenyl-3-chloro-1,3-butadiene, 3-anilinophenyl -2-Methyl-1,3-butadiene, 1-anily Phenyl-2-chloro-1,3-butadiene, 2-anilinophenyl-1,3-butadiene, 2-anilinophenyl-3-methyl-1,3-butadiene, 2-anilinophenyl-3-chloro- Anilinophenylbutadienes such as 1,3-butadiene, (3) N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-methylolacrylamide, N- (4-anilinophenyl) methacrylamide, etc. N-mono substituted (meth) acrylamides and the like can be mentioned.
更に、第３級アミノ基含有オレフィンとしては、Ｎ,Ｎ-ジ置換アミノアルキル(メタ)アクリレート及びＮ,Ｎ-ジ置換アミノアルキル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。 Furthermore, examples of the tertiary amino group-containing olefin include N, N-disubstituted aminoalkyl (meth) acrylate and N, N-disubstituted aminoalkyl (meth) acrylamide.
上記Ｎ,Ｎ-ジ置換アミノアルキル(メタ)アクリレートとしては、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノブチル(メタ)アクリレート、Ｎ-メチル-Ｎ-エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジブチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジブチルアミノブチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジヘキシルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジオクチルアミノエチル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルフォリン等のアクリル酸又はメタクリル酸のエステル等が挙げられる。これらの中でも、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ,Ｎ-ジオクチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ-メチル-Ｎ-エチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が特に好ましい。 Examples of the N, N-disubstituted aminoalkyl (meth) acrylate include N, N-dimethylaminomethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) Acrylate, N, N-dimethylaminobutyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminobutyl (meth) acrylate, N-methyl -N-ethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dipropylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminobutyl (meth) acrylate, N, N-dihexylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dioctyl Aminoethyl (meth) acrylate, esters of acrylic acid or methacrylic acid such as acryloyl morpholine and the like. Among these, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dipropylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dioctylaminoethyl (meth) Particularly preferred are acrylate, N-methyl-N-ethylaminoethyl (meth) acrylate, and the like.
また、上記Ｎ,Ｎ-ジ置換アミノアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ-メチル-Ｎ-エチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジブチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジブチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジブチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジヘキシルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジヘキシルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジオクチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド化合物又はメタクリルアミド化合物等が挙げられる。これらの中でも、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ジオクチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等が特に好ましい。 Examples of the N, N-disubstituted aminoalkyl (meth) acrylamide include N, N-dimethylaminomethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl ( (Meth) acrylamide, N, N-dimethylaminobutyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminobutyl (meth) acrylamide, N -Methyl-N-ethylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dipropylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dibutylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dibutylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-dibutylaminobutyl (meth) acrylamide, N, N-dihexylaminoethyl ( Data) acrylamide, N, N-dihexyl-aminopropyl (meth) acrylamide, N, N-acrylamide compounds such as dioctyl aminopropyl (meth) acrylamide or methacrylamide compounds and the like. Among these, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-dioctylaminopropyl (meth) acrylamide and the like are particularly preferable.
上記ニトリル基を含有するオレフィンとしては、(メタ)アクリロニトリル、シアン化ビニリデン等が挙げられる。これらニトリル基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the olefin containing a nitrile group include (meth) acrylonitrile, vinylidene cyanide and the like. These nitrile group-containing olefins may be used singly or in combination of two or more.
上記ヒドロキシル基を含有するオレフィンとしては、１分子中に少なくとも１つの第１級、第２級及び第３級ヒドロキシル基を有するメタセシス反応性オレフィンが挙げられる。かかるオレフィンとしては、ヒドロキシル基含有不飽和カルボン酸系オレフィン、ヒドロキシル基含有ビニルエーテル系オレフィン、ヒドロキシル基含有ビニルケトン系オレフィン等が挙げられる。ここで、ヒドロキシル基含有オレフィンの具体例としては、２-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、２-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、３-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、２-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、３-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、４-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール（アルキレングリコール単位数は、例えば、２〜２３である）のモノ(メタ)アクリレート類；Ｎ-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ-(２-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、Ｎ,Ｎ-ビス(２-ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシル基含有不飽和アミド類；ｏ-ヒドロキシスチレン、ｍ-ヒドロキシスチレン、ｐ-ヒドロキシスチレン、ｏ-ヒドロキシ-α-メチルスチレン、ｍ-ヒドロキシ-α-メチルスチレン、ｐ-ヒドロキシ-α-メチルスチレン、ｐ-ビニルベンジルアルコール等のヒドロキシル基含有ビニル芳香族化合物類等が挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシル基含有不飽和カルボン酸系オレフィン、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類、ヒドロキシル基含有ビニル芳香族化合物が好ましく、ヒドロキシル基含有不飽和カルボン酸系オレフィンが特に好ましい。ここで、ヒドロキシル基含有不飽和カルボン酸系オレフィンとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等のエステル、アミド、無水物等の誘導体が挙げられ、これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸等のエステルが特に好ましい。これらヒドロキシル基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the olefin containing a hydroxyl group include metathesis-reactive olefins having at least one primary, secondary and tertiary hydroxyl group in one molecule. Examples of such olefins include hydroxyl group-containing unsaturated carboxylic acid olefins, hydroxyl group-containing vinyl ether olefins, and hydroxyl group-containing vinyl ketone olefins. Here, specific examples of the hydroxyl group-containing olefin include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3 Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol (the number of alkylene glycol units is, for example, 2 to 23) ) Mono (meth) acrylates; hydroxyl groups such as N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N- (2-hydroxyethyl) (meth) acrylamide, N, N-bis (2-hydroxymethyl) (meth) acrylamide Containing unsaturated amides; o-hydro Hydroxyl group-containing vinyl such as styrene, m-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, o-hydroxy-α-methylstyrene, m-hydroxy-α-methylstyrene, p-hydroxy-α-methylstyrene, p-vinylbenzyl alcohol Aromatic compounds etc. are mentioned. Among these, hydroxyl group-containing unsaturated carboxylic acid-based olefins, hydroxyalkyl (meth) acrylates, and hydroxyl group-containing vinyl aromatic compounds are preferable, and hydroxyl group-containing unsaturated carboxylic acid-based olefins are particularly preferable. Here, examples of the hydroxyl group-containing unsaturated carboxylic acid-based olefin include esters such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, amides, and anhydrides. Among these, acrylic acid Particularly preferred are esters such as methacrylic acid. These hydroxyl group-containing olefins may be used alone or in a combination of two or more.
上記カルボキシル基を含有するオレフィンとしては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、テトラコン酸、桂皮酸等の不飽和カルボン酸類；フタル酸、コハク酸、アジピン酸等の非重合性多価カルボン酸と、(メタ)アリルアルコール、２-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有不飽和化合物とのモノエステルのような遊離カルボキシル基含有エステル類及びその塩等が挙げられる。これらの中でも、不飽和カルボン酸類が特に好ましい。これらカルボキシル基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the olefin containing a carboxyl group include unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, tetraconic acid and cinnamic acid; non-polymerizable such as phthalic acid, succinic acid and adipic acid Examples thereof include free carboxyl group-containing esters such as monoesters of polyvalent carboxylic acids and hydroxyl group-containing unsaturated compounds such as (meth) allyl alcohol and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and salts thereof. Of these, unsaturated carboxylic acids are particularly preferred. These carboxyl group-containing olefins may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
上記エポキシ基を含有するオレフィンとしては、(メタ)アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート、３,４-オキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらエポキシ基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the olefin containing an epoxy group include (meth) allyl glycidyl ether, glycidyl (meth) acrylate, and 3,4-oxycyclohexyl (meth) acrylate. These epoxy group-containing olefins may be used alone or in a combination of two or more.
上記含窒素複素環基を含有するオレフィンにおいて、該含窒素複素環としては、ピロール、ヒスチジン、イミダゾール、トリアゾリジン、トリアゾール、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、キノリン、プリン、フェナジン、プテリジン、メラミン等が挙げられる。なお、該含窒素複素環は、他のヘテロ原子を環中に含んでいてもよい。ここで、含窒素複素環基としてピリジル基を含有するオレフィンとしては、２-ビニルピリジン、３-ビニルピリジン、４-ビニルピリジン、５-メチル-２-ビニルピリジン、５-エチル-２-ビニルピリジン等のピリジル基含有ビニル化合物等が挙げられ、これらの中でも、２-ビニルピリジン、４-ビニルピリジン等が特に好ましい。これら含窒素複素環基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 In the olefin containing the nitrogen-containing heterocyclic group, the nitrogen-containing heterocyclic ring includes pyrrole, histidine, imidazole, triazolidine, triazole, triazine, pyridine, pyrimidine, pyrazine, indole, quinoline, purine, phenazine, pteridine, melamine, etc. Is mentioned. The nitrogen-containing heterocycle may contain other heteroatoms in the ring. Here, the olefin containing a pyridyl group as a nitrogen-containing heterocyclic group is 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 5-methyl-2-vinylpyridine, 5-ethyl-2-vinylpyridine. And the like. Among them, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine and the like are particularly preferable. These nitrogen-containing heterocyclic group-containing olefins may be used alone or in a combination of two or more.
上記アルコキシシリル基を含有するオレフィンとしては、(メタ)アクリロキシメチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルメチルジメトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルジメチルメトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルメチルジエトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルジメチルエトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルトリプロポキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルメチルジプロポキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルジメチルプロポキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリプロポキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルジメチルプロポキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルジメチルフェノキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジベンジロキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルジメチルベンジロキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、６-トリメトキシシリル-１,２-ヘキセン、ｐ-トリメトキシシリルスチレン等が挙げられる。これらアルコキシシリル基含有オレフィンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of the olefin containing an alkoxysilyl group include (meth) acryloxymethyltrimethoxysilane, (meth) acryloxymethylmethyldimethoxysilane, (meth) acryloxymethyldimethylmethoxysilane, and (meth) acryloxymethyltriethoxysilane. , (Meth) acryloxymethylmethyldiethoxysilane, (meth) acryloxymethyldimethylethoxysilane, (meth) acryloxymethyltripropoxysilane, (meth) acryloxymethylmethyldipropoxysilane, (meth) acryloxymethyldimethyl Propoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyldimethylmethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltriethoxysila , Γ- (meth) acryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyldimethylethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltripropoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldipropoxysilane , Γ- (meth) acryloxypropyldimethylpropoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldiphenoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyldimethylphenoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldibenzyloxy Examples thereof include silane, γ- (meth) acryloxypropyldimethylbenzyloxysilane, trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, 6-trimethoxysilyl-1,2-hexene, p-trimethoxysilylstyrene, and the like. These alkoxysilyl group-containing olefins may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
メタセシス触媒によって天然ゴムラテックス中の天然ゴム分子に極性基含有オレフィンを反応させる場合は、一般に、天然ゴムラテックスに水及び必要に応じて乳化剤を加えた溶液中に、上記極性基含有オレフィンを加え、更にメタセシス触媒を加えて、所定の温度で撹拌して天然ゴム分子と極性基含有オレフィンをメタセシス反応させる。ここで、上記極性基含有オレフィンの天然ゴムラテックスへの添加においては、予め天然ゴムラテックス中に乳化剤を加えてもよいし、極性基含有オレフィンを乳化剤で乳化した後に天然ゴムラテックス中に加えてもよい。なお、天然ゴムラテックス及び／又は極性基含有オレフィンの乳化に使用できる乳化剤としては、特に限定されず、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のノニオン系の界面活性剤が挙げられる。 When a polar group-containing olefin is reacted with a natural rubber molecule in a natural rubber latex by a metathesis catalyst, the polar group-containing olefin is generally added to a solution obtained by adding water and an emulsifier as necessary to a natural rubber latex, Further, a metathesis catalyst is added and stirred at a predetermined temperature to cause a metathesis reaction between the natural rubber molecule and the polar group-containing olefin. Here, in the addition of the polar group-containing olefin to the natural rubber latex, an emulsifier may be added to the natural rubber latex in advance, or the polar group-containing olefin may be added to the natural rubber latex after emulsification with the emulsifier. Good. In addition, it does not specifically limit as an emulsifier which can be used for emulsification of natural rubber latex and / or a polar group containing olefin, Nonionic surfactants, such as polyoxyethylene lauryl ether, are mentioned.
上記メタセシス触媒としては、天然ゴム分子と上記極性基含有オレフィンとのメタセシス反応に対して触媒作用を有する限り特に制限されず、種々のメタセシス触媒を用いることができる。該メタセシス触媒は、遷移金属を含有するが、天然ゴムラテックス中で使用するため、水に対する安定性が高いことが好ましい。そのため、メタセシス触媒を構成する遷移金属は、ルテニウム、オスミウム及びイリジウムのいずれかであることが好ましい。上記メタセシス触媒として、具体的には、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロライド［ＲｕＣｌ2(＝ＣＨＰｈ)(ＰＣｙ3)2］の他、ＲｕＣｌ2(＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＰｈ2)(ＰＰｈ3)2、ＲｕＣｌ2(＝ＣＨＰｈ)(ＰＣｐ3)2、ＲｕＣｌ2(＝ＣＨＰｈ)(ＰＰｈ3)2、ＲｕＣｌ2(＝ＣＨＰｈ)[Ｃｙ2ＰＣＨ2ＣＨ2Ｎ(ＣＨ3)3 +Ｃｌ]2等を挙げることができる。なお、化学式中、Ｃｙはシクロヘキシル基を示し、Ｃｐはシクロペンチル基を示す。 The metathesis catalyst is not particularly limited as long as it has a catalytic action on the metathesis reaction between the natural rubber molecule and the polar group-containing olefin, and various metathesis catalysts can be used. The metathesis catalyst contains a transition metal, but since it is used in a natural rubber latex, it is preferable that the stability to water is high. Therefore, the transition metal constituting the metathesis catalyst is preferably any one of ruthenium, osmium, and iridium. Specific examples of the metathesis catalyst include bis (tricyclohexylphosphine) benzylideneruthenium dichloride [RuCl 2 (═CHPh) (PCy 3 ) 2 ], and RuCl 2 (═CH—CH═CPh 2 ) (PPh 3 ). 2 , RuCl 2 (= CHPh) (PCp 3 ) 2 , RuCl 2 (= CHPh) (PPh 3 ) 2 , RuCl 2 (= CHPh) [Cy 2 PCH 2 CH 2 N (CH 3 ) 3 + Cl] 2 etc. Can be mentioned. In the chemical formula, Cy represents a cyclohexyl group, and Cp represents a cyclopentyl group.
上記メタセシス触媒の添加量は、上記極性基含有オレフィンに対し1〜500mol％の範囲が好ましく、10〜100mol％の範囲が更に好ましい。 The addition amount of the metathesis catalyst is preferably in the range of 1 to 500 mol%, more preferably in the range of 10 to 100 mol% with respect to the polar group-containing olefin.
上述した各成分を反応容器に仕込み、30〜80℃で10分〜24時間反応させることで、天然ゴム分子に上記極性基が導入された変性天然ゴムラテックスが得られる。 Each component described above is charged into a reaction vessel and reacted at 30 to 80 ° C. for 10 minutes to 24 hours, whereby a modified natural rubber latex in which the polar group is introduced into natural rubber molecules is obtained.
上記極性基含有変性天然ゴムの極性基含有量は、ゴム成分に対して0.001〜0.5mmol/gの範囲が好ましく、0.002〜0.3mmol/gの範囲が更に好ましく、0.003〜0.2mmol/gの範囲がより一層好ましい。極性基含有変性天然ゴムの極性基含有量が0.001mmol/g未満では、ゴム組成物の低ロス性及び耐摩耗性を十分に改良できないことがある。また、極性基含有単量体の極性基含有量が0.5mmol/gを超えると、粘弾性、Ｓ−Ｓ特性（引張試験機における応力−歪曲線）等の天然ゴム本来の物理特性を大きく変えてしまい、天然ゴム本来の優れた物理特性が損なわれると共に、ゴム組成物の加工性が大幅に悪化するおそれがある。 The polar group content of the polar group-containing modified natural rubber is preferably in the range of 0.001 to 0.5 mmol / g, more preferably in the range of 0.002 to 0.3 mmol / g, and in the range of 0.003 to 0.2 mmol / g with respect to the rubber component. Is even more preferable. If the polar group content of the polar group-containing modified natural rubber is less than 0.001 mmol / g, the low loss and wear resistance of the rubber composition may not be sufficiently improved. In addition, if the polar group content of the polar group-containing monomer exceeds 0.5 mmol / g, the natural physical properties of natural rubber such as viscoelasticity and SS characteristics (stress-strain curve in a tensile tester) are greatly changed. As a result, the physical properties inherent to natural rubber are impaired, and the processability of the rubber composition may be greatly deteriorated.
本発明のゴム組成物に用いる無機充填剤は、上記式(I)で表され、式(I)中、Ｍとしては、アルミニウムが好ましい。式(I)の無機充填剤として、具体的には、γ-アルミナ、α-アルミナ等のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）；ベーマイト、ダイアスポア等のアルミナ一水和物（Ａｌ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ）；ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム［Ａｌ(ＯＨ)3］；炭酸アルミニウム［Ａｌ2(ＣＯ3)3］、水酸化マグネシウム［Ｍｇ(ＯＨ)2］、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3）、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、アタパルジャイト（５ＭｇＯ・８ＳｉＯ2・９Ｈ2Ｏ）、チタン白（ＴｉＯ2）、チタン黒（ＴｉＯ2n-1）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム［Ｃａ(ＯＨ)2］、酸化アルミニウムマグネシウム（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）、クレー（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、カオリン（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、パイロフィライト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、ベントナイト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、ケイ酸アルミニウム（Ａｌ2ＳｉＯ5、Ａｌ4・３ＳｉＯ4・５Ｈ2Ｏ等）、ケイ酸マグネシウム（Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＭｇＳｉＯ3等）、ケイ酸カルシウム（Ｃａ2ＳｉＯ4等）、ケイ酸アルミニウムカルシウム（Ａｌ2Ｏ3・ＣａＯ・２ＳｉＯ2等）、ケイ酸マグネシウムカルシウム（ＣａＭｇＳｉＯ4）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、各種ゼオライトのように電荷を補正する水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む結晶性アルミノケイ酸塩等を挙げることができる。これら無機充填剤は、一種単独で用いてもよし、二種以上を混合して用いてもよい。 The inorganic filler used in the rubber composition of the present invention is represented by the above formula (I), and in formula (I), M is preferably aluminum. As the inorganic filler of formula (I), specifically, .gamma.-alumina, alpha-alumina, such as alumina (Al 2 O 3); boehmite, alumina monohydrate such as diaspore (Al 2 O 3 · H 2 O); aluminum hydroxide such as gibbsite, bayerite [Al (OH) 3 ]; aluminum carbonate [Al 2 (CO 3 ) 3 ], magnesium hydroxide [Mg (OH) 2 ], magnesium oxide (MgO), carbonic acid Magnesium (MgCO 3 ), talc (3MgO · 4SiO 2 · H 2 O), attapulgite (5MgO · 8SiO 2 · 9H 2 O), titanium white (TiO 2 ), titanium black (TiO 2n-1 ), calcium oxide (CaO ), calcium hydroxide [Ca (OH) 2], magnesium aluminum oxide (MgO · Al 2 O 3) , clay (Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), kaolin (Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2 2 O), pyrophyllite (Al 2 O 3 · 4SiO 2 · H 2 O), bentonite (Al 2 O 3 · 4SiO 2 · 2H 2 O), aluminum silicate (Al 2 SiO 5, Al 4 · 3SiO 4・ 5H 2 O etc.), magnesium silicate (Mg 2 SiO 4 , MgSiO 3 etc.), calcium silicate (Ca 2 SiO 4 etc.), aluminum calcium silicate (Al 2 O 3 · CaO · 2SiO 2 etc.), Examples thereof include magnesium aluminosilicate (CaMgSiO 4 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), crystalline aluminosilicate containing hydrogen, alkali metal, or alkaline earth metal that corrects electric charge such as various zeolites. These inorganic fillers may be used alone or in a combination of two or more.
上記式(I)の無機充填剤の配合量は、特に限定されるものではないが、上記変性天然ゴム100質量部に対して5〜100質量部の範囲が好ましく、10〜70質量部の範囲が更に好ましい。無機充填剤の配合量が5質量部未満では、充分な補強性が得られない場合があり、100質量部を超えると、加工性が悪化する場合がある。 The blending amount of the inorganic filler of the formula (I) is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 100 parts by weight, and in the range of 10 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the modified natural rubber. Is more preferable. If the blending amount of the inorganic filler is less than 5 parts by mass, sufficient reinforcement may not be obtained, and if it exceeds 100 parts by mass, the workability may be deteriorated.
本発明のゴム組成物には、上記変性天然ゴム及び式(I)の無機充填剤の他に、ゴム業界で通常使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、シランカップリング剤等を目的に応じて適宜配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。本発明のゴム組成物は、上記変性天然ゴムに、式(I)の無機充填剤と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。 In the rubber composition of the present invention, in addition to the modified natural rubber and the inorganic filler of the formula (I), a compounding agent usually used in the rubber industry, such as carbon black, softener, anti-aging agent, vulcanization An agent, a vulcanization accelerator, a scorch inhibitor, zinc white, stearic acid, a silane coupling agent and the like can be appropriately blended depending on the purpose. As these compounding agents, commercially available products can be suitably used. The rubber composition of the present invention is prepared by blending the modified natural rubber with the inorganic filler of the formula (I) and various compounding agents appropriately selected as necessary, kneading, heating, extruding, etc. Can be manufactured.
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに用いたことを特徴とする。ここで、本発明のタイヤにおいては、上記ゴム組成物をトレッドゴムに用いることが特に好ましく、上記ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤは、ウェット性能及び低燃費性に優れる上、破壊特性及び耐摩耗性が高い。なお、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスが挙げられる。 The tire according to the present invention is characterized in that the rubber composition is used in any of tire members. Here, in the tire of the present invention, it is particularly preferable to use the rubber composition as a tread rubber. The tire using the rubber composition as a tread is excellent in wet performance and fuel efficiency, and has fracture characteristics and resistance. Abrasion is high. In addition, as gas with which the tire of the present invention is filled, normal or air with a changed oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen is exemplified.
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
＜変性天然ゴムの製造例１＞
（天然ゴムラテックスの変性反応工程）
フィールドラテックスをラテックスセパレーター［斎藤遠心工業製］を用いて回転数7500rpmで遠心分離して、乾燥ゴム濃度60％の濃縮ラテックスを得た。この濃縮ラテックス1000gを、撹拌機及び温調ジャケットを備えたステンレス製反応容器に投入し、予め10mLの水と90mgの乳化剤［エマルゲン１１０８，花王株式会社製］をＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレート 3.0gに加えて乳化したものを990mLの水と共に添加し、これらを窒素置換しながら常温で30分間撹拌した。次に、重合開始剤としてtert-ブチルハイドロパーオキサイド 1.2gとテトラエチレンペンタミン 1.2gとを加え、40℃で30分間反応させることにより、変性天然ゴムラテックスを得た。
<Production Example 1 of Modified Natural Rubber>
(Natural rubber latex modification reaction process)
The field latex was centrifuged using a latex separator (manufactured by Saito Centrifugal Industries Co., Ltd.) at a rotational speed of 7500 rpm to obtain a concentrated latex having a dry rubber concentration of 60%. 1000 g of this concentrated latex is put into a stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature control jacket, and 10 mL of water and 90 mg of emulsifier [Emulgen 1108, manufactured by Kao Corporation] are added in advance to 3.0 g of N, N-diethylaminoethyl methacrylate. The emulsified product was added with 990 mL of water, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes while purging with nitrogen. Next, as a polymerization initiator, 1.2 g of tert-butyl hydroperoxide and 1.2 g of tetraethylenepentamine were added and reacted at 40 ° C. for 30 minutes to obtain a modified natural rubber latex.
（凝固及び乾燥工程）
上記変性天然ゴムラテックスにギ酸を加えｐＨを4.7に調整し、変性天然ゴムラテックスを凝固させた。このようにして得られた固形物をクレーパーで５回処理し、シュレッダーに通してクラム化した後、熱風式乾燥機により110℃で210分間乾燥して変性天然ゴムＡを得た。このようにして得られた変性天然ゴムＡの質量から、単量体として加えたＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレートの転化率が100％であることが確認された。また、該変性天然ゴムＡを石油エーテルで抽出し、更にアセトンとメタノールの２：１混合溶媒で抽出することによりホモポリマーの分離を試みたが、抽出物を分析したところホモポリマーは検出されず、添加した単量体の100％が天然ゴム分子に導入されていることが確認された。従って、得られた変性天然ゴムＡの極性基含有量は、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.027mmol/gである。
(Coagulation and drying process)
Formic acid was added to the modified natural rubber latex to adjust the pH to 4.7 to coagulate the modified natural rubber latex. The solid material thus obtained was treated with a creper five times, passed through a shredder and crushed, and then dried at 110 ° C. for 210 minutes with a hot air drier to obtain modified natural rubber A. From the mass of the modified natural rubber A thus obtained, it was confirmed that the conversion rate of N, N-diethylaminoethyl methacrylate added as a monomer was 100%. In addition, the modified natural rubber A was extracted with petroleum ether and further extracted with a 2: 1 mixed solvent of acetone and methanol, but when the extract was analyzed, no homopolymer was detected. It was confirmed that 100% of the added monomer was introduced into the natural rubber molecule. Accordingly, the polar group content of the resulting modified natural rubber A is 0.027 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例２＞
単量体としてＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレート 3.0gの代わりに、２-ヒドロキシエチルメタクリレート 2.1gを加える以外は、上記製造例１と同様にして変性天然ゴムＢを得た。また、変性天然ゴムＡと同様にして、変性天然ゴムＢを分析したところ、添加した単量体の100％が天然ゴム分子に導入されていることが確認された。従って、変性天然ゴムＢの極性基含有量は、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.027mmol/gである。
<Production Example 2 of Modified Natural Rubber>
Modified natural rubber B was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 2.1 g of 2-hydroxyethyl methacrylate was added as a monomer instead of 3.0 g of N, N-diethylaminoethyl methacrylate. Further, when the modified natural rubber B was analyzed in the same manner as the modified natural rubber A, it was confirmed that 100% of the added monomer was introduced into the natural rubber molecule. Therefore, the polar group content of the modified natural rubber B is 0.027 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例３＞
単量体としてＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレート 3.0gの代わりに、４-ビニルピリジン 1.7gを加える以外は、上記製造例１と同様にして変性天然ゴムＣを得た。また、変性天然ゴムＡと同様にして、変性天然ゴムＣを分析したところ、添加した単量体の100％が天然ゴム分子に導入されていることが確認された。従って、変性天然ゴムＣの極性基含有量は、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.027mmol/gである。
<Production Example 3 of Modified Natural Rubber>
Modified natural rubber C was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 1.7 g of 4-vinylpyridine was added as a monomer instead of 3.0 g of N, N-diethylaminoethyl methacrylate. Further, when the modified natural rubber C was analyzed in the same manner as the modified natural rubber A, it was confirmed that 100% of the added monomer was introduced into the natural rubber molecule. Therefore, the polar group content of the modified natural rubber C is 0.027 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例４＞
単量体としてＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレート 3.0gの代わりに、メタクリル酸 1.4gを加える以外は、上記製造例１と同様にして変性天然ゴムＤを得た。また、変性天然ゴムＡと同様にして、変性天然ゴムＤを分析したところ、添加した単量体の100％が天然ゴム分子に導入されていることが確認された。従って、変性天然ゴムＤの極性基含有量は、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.027mmol/gである。
<Production Example 4 of Modified Natural Rubber>
Modified natural rubber D was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 1.4 g of methacrylic acid was added instead of 3.0 g of N, N-diethylaminoethyl methacrylate as a monomer. Further, when the modified natural rubber D was analyzed in the same manner as the modified natural rubber A, it was confirmed that 100% of the added monomer was introduced into the natural rubber molecule. Therefore, the polar group content of the modified natural rubber D is 0.027 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例５＞
単量体としてＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレート 3.0gの代わりに、アクリロニトリル 1.7gを加える以外は、上記製造例１と同様にして変性天然ゴムＥを得た。また、変性天然ゴムＡと同様にして、変性天然ゴムＥを分析したところ、添加した単量体の100％が天然ゴム分子に導入されていることが確認された。従って、変性天然ゴムＥの極性基含有量は、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.053mmol/gである。
<Production Example 5 of Modified Natural Rubber>
Modified natural rubber E was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 1.7 g of acrylonitrile was added instead of 3.0 g of N, N-diethylaminoethyl methacrylate as a monomer. Further, when the modified natural rubber E was analyzed in the same manner as the modified natural rubber A, it was confirmed that 100% of the added monomer was introduced into the natural rubber molecule. Therefore, the polar group content of the modified natural rubber E is 0.053 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例６＞
フィールドラテックスに水を添加して、乾燥ゴム濃度30％のラテックスを得た。このラテックス2000gを、撹拌機及び温調ジャケットを備えたステンレス製反応容器に投入し、予め10mLの水と90mgの乳化剤［エマルゲン１１０８，花王株式会社製］を２-メルカプトエチルアミン 1.2gに加えて乳化したものを添加し、撹拌しながら60℃で8時間反応させることにより、変性天然ゴムラテックスＦを得た。その後、製造例１と同様に凝固及び乾燥することにより変性天然ゴムＦを得た。また、得られた変性天然ゴムＦの極性基含有量を熱分解ガスクロマトグラフ−質量分析計を用いて分析したところ、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.021mmol/gであった。
<Production Example 6 of Modified Natural Rubber>
Water was added to the field latex to obtain a latex having a dry rubber concentration of 30%. 2000 g of this latex is put into a stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature control jacket, and 10 mL of water and 90 mg of emulsifier [Emulgen 1108, manufactured by Kao Corporation] are added in advance to 1.2 g of 2-mercaptoethylamine and emulsified. Then, a modified natural rubber latex F was obtained by reacting at 60 ° C. for 8 hours with stirring. Thereafter, the modified natural rubber F was obtained by coagulation and drying in the same manner as in Production Example 1. Moreover, when the polar group content of the obtained modified natural rubber F was analyzed using a pyrolysis gas chromatograph-mass spectrometer, it was 0.021 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例７＞
極性基含有メルカプト化合物として２-メルカプトエチルアミン 1.2gの代わりに、２-メルカプトピリジン 1.8gを加える以外は、上記製造例６と同様にして変性天然ゴムＧを得た。また、得られた変性天然ゴムＧの極性基含有量を熱分解ガスクロマトグラフ−質量分析計を用いて分析したところ、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.022mmol/gであった。
<Production Example 7 of Modified Natural Rubber>
A modified natural rubber G was obtained in the same manner as in Production Example 6 except that 1.8 g of 2-mercaptopyridine was added as a polar group-containing mercapto compound instead of 1.2 g of 2-mercaptoethylamine. Moreover, when the polar group content of the obtained modified natural rubber G was analyzed using a pyrolysis gas chromatograph-mass spectrometer, it was 0.022 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例８＞
上記濃縮ラテックス1000gを、撹拌機及び温調ジャケットを備えたステンレス製反応容器に投入し、予め10mLの水と90mgの乳化剤［エマルゲン１１０８，花王株式会社製］をＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレート 3.0gに加えて乳化したものを990mLの水と共に添加し、これらを窒素置換しながら30分間撹拌した。次に、メタセシス触媒としてビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロライド 3.0gを加え、40℃で7時間反応させることにより、変性天然ゴムラテックスＨを得た。その後、製造例１と同様に凝固及び乾燥することにより変性天然ゴムＨを得た。このようにして得られた変性天然ゴムＨの質量から、添加したＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレートの転化率が84％であることが確認された。また、該変性天然ゴムＨを石油エーテルで抽出し、更にアセトンとメタノールの２：１混合溶媒で抽出することにより天然ゴム分子に導入されていないオレフィン同士の反応物の分離を試みたところ、天然ゴム分子に導入されていないオレフィン同士の反応物が仕込みオレフィン量の6％検出された。従って、上記変性天然ゴムＨの極性基含有量は、天然ゴムラテックス中のゴム成分に対して0.021mmol/gである。
<Production Example 8 of Modified Natural Rubber>
1000 g of the above concentrated latex is put into a stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature control jacket, and 10 mL of water and 90 mg of emulsifier [Emulgen 1108, manufactured by Kao Corporation] are added in advance to 3.0 g of N, N-diethylaminoethyl methacrylate. The emulsified product was added with 990 mL of water, and the mixture was stirred for 30 minutes while purging with nitrogen. Next, modified natural rubber latex H was obtained by adding 3.0 g of bis (tricyclohexylphosphine) benzylideneruthenium dichloride as a metathesis catalyst and reacting at 40 ° C. for 7 hours. Thereafter, the modified natural rubber H was obtained by coagulation and drying in the same manner as in Production Example 1. From the mass of the modified natural rubber H thus obtained, it was confirmed that the conversion rate of the added N, N-diethylaminoethyl methacrylate was 84%. Moreover, when the modified natural rubber H was extracted with petroleum ether and further extracted with a 2: 1 mixed solvent of acetone and methanol, an attempt was made to separate a reaction product of olefins not introduced into the natural rubber molecule. A reaction product of olefins not introduced into the rubber molecules was detected and 6% of the amount of olefins charged was detected. Accordingly, the polar group content of the modified natural rubber H is 0.021 mmol / g with respect to the rubber component in the natural rubber latex.
＜変性天然ゴムの製造例９＞
フィールドラテックスにギ酸を加えｐＨを4.7に調整し、該ラテックスを凝固させ、更に、得られた固形物をクレーパーで５回処理し、シュレッダーに通してクラム化した。次に、得られた凝固物の乾燥ゴム含有量を求め、乾燥ゴム量換算で600gの凝固物と、Ｎ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレート 3.0gと、tert-ブチルハイドロパーオキサイド（ｔ-ＢＨＰＯ）1.2gとを混練機内で室温にて30rpmで2分間練り込み、均一に分散させた。次に、得られた混合物にテトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）1.2gを均一に加えながら、神戸製鋼製二軸混練押出機［同方向回転スクリュー径＝30mm, Ｌ／Ｄ＝35, ベントホール３ヶ所］を用い、バレル温度120℃、回転数100rpmで機械的せん断力を加えながら押し出すことにより、乾燥した変性天然ゴムＩを得た。また、得られた変性天然ゴムＩの質量から、単量体として加えたＮ,Ｎ-ジエチルアミノエチルメタクリレートの転化率は、83％であった。更に、該変性天然ゴムＩを石油エーテルで抽出し、更にアセトンとメタノールの２：１混合溶媒で抽出することによりホモポリマーの分離を試みたところ、ホモポリマーが仕込みモノマー量の7％検出された。従って、上記変性天然ゴムＩの極性基含有量は、天然ゴム原材料中の固形ゴム成分に対して0.021mmol/gである。
<Production Example 9 of Modified Natural Rubber>
Formic acid was added to the field latex to adjust the pH to 4.7, the latex was coagulated, and the obtained solid was treated 5 times with a creper and crushed through a shredder. Next, the dry rubber content of the obtained coagulum was determined, and 600 g of coagulum, 3.0 g of N, N-diethylaminoethyl methacrylate, tert-butyl hydroperoxide (t-BHPO) 1.2 in terms of dry rubber. were kneaded in a kneader at room temperature at 30 rpm for 2 minutes to be uniformly dispersed. Next, while uniformly adding 1.2 g of tetraethylenepentamine (TEPA) to the obtained mixture, a twin-screw kneading extruder made of Kobe Steel [same-direction rotating screw diameter = 30 mm, L / D = 35, three vent holes The modified modified natural rubber I was obtained by extrusion while applying mechanical shearing force at a barrel temperature of 120 ° C. and a rotation speed of 100 rpm. Further, based on the mass of the obtained modified natural rubber I, the conversion rate of N, N-diethylaminoethyl methacrylate added as a monomer was 83%. Further, when the modified natural rubber I was extracted with petroleum ether and further extracted with a 2: 1 mixed solvent of acetone and methanol, the homopolymer was separated, and 7% of the charged monomer amount was detected. . Therefore, the polar group content of the modified natural rubber I is 0.021 mmol / g with respect to the solid rubber component in the natural rubber raw material.
＜天然ゴムの製造例＞
上記天然ゴムラテックスを変性反応工程を経ずに、直接、凝固及び乾燥させて天然ゴムＪを調製した。
<Examples of natural rubber production>
Natural rubber J was prepared by directly coagulating and drying the natural rubber latex without undergoing a modification reaction step.
次に、プラストミルで混練して表１に示す配合処方のゴム組成物を調製し、該ゴム組成物に対して、下記の方法で、引張強さ（Ｔb）及び耐摩耗性を測定・評価した。結果を表２〜表８に示す。 Next, a rubber composition having a formulation shown in Table 1 was prepared by kneading with a plast mill, and the tensile strength (Tb) and wear resistance of the rubber composition were measured and evaluated by the following methods. . The results are shown in Tables 2 to 8.
（１）引張強さ
上記ゴム組成物を145℃で33分間加硫して得た加硫ゴムに対し、ＪＩＳ Ｋ６３０１-１９９５に準拠して引張試験を行い、引張強さ（Ｔb）を測定した。引張強さが大きい程、耐破壊性が良好であることを示す。
(1) Tensile strength The vulcanized rubber obtained by vulcanizing the rubber composition at 145 ° C for 33 minutes was subjected to a tensile test according to JIS K6301-1995, and the tensile strength (Tb) was measured. . It shows that fracture resistance is so favorable that tensile strength is large.
（２）耐摩耗性
上記ゴム組成物を145℃で33分間加硫して得た加硫ゴムに対し、ランボーン型摩耗試験機を用い、室温におけるスリップ率60％での摩耗量を測定し、各表における各比較例の摩耗量の逆数を100としてそれぞれ指数表示した。指数値が大きい程、摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れることを示す。
(2) Abrasion resistance For the vulcanized rubber obtained by vulcanizing the above rubber composition at 145 ° C for 33 minutes, the amount of wear at a slip rate of 60% at room temperature was measured using a Lambone-type abrasion tester. Each table was indexed with the reciprocal of the amount of wear in each comparative example as 100. The larger the index value, the smaller the wear amount and the better the wear resistance.
*1 使用したゴム成分の種類を表２〜表８中に示す.
*2 使用した無機充填剤の種類を表２〜表８中に示す.
*3 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.
*4 Ｎ,Ｎ'-ジシクロヘキシル-２-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド.
* 1 The types of rubber components used are shown in Tables 2 to 8.
* 2 The types of inorganic filler used are shown in Tables 2 to 8.
* 3 N- (1,3-Dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine.
* 4 N, N'-dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide.
*5 昭和電工(株)製, 商品名「ハイジライトＨ−４３Ｍ」, 平均粒径＝0.6μm
*6 コンデアジャパン(株)製, 商品名「ＰＵＲＡＬ２００」, 平均粒径＝0.14μm
*7 Ｂａｉｋｏｗｓｋｉ社製, 商品名「Ｂａｉｋａｌｏｘ ＣＲ１２５」, 平均粒径＝0.3μm
*8 Ｊ.Ｍ.ＨＵＢＥＲ製, 商品名「ポリフィル４０」, 平均粒径＝1.2μm
*9 Ｊ.Ｍ.ＨＵＢＥＲ製, 商品名「ポリフィルＤＬ」, 平均粒径＝1.0μm
*10 協和化学工業(株)製, 商品名「キスマ５Ａ」, 平均粒径＝0.8μm
*11 石原産業(株)製, 商品名「タイペークＡ−１００」, 平均粒径＝0.15μm
* 5 Showa Denko K.K., trade name "Hijilite H-43M", average particle size = 0.6μm
* 6 Made by Condea Japan Co., Ltd., trade name “PURAL200”, average particle size = 0.14μm
* 7 Product name “Baikalox CR125” manufactured by Baikowski, average particle size = 0.3 μm
* 8 Product name "Polyfil 40", manufactured by JM HUBER, Average particle size = 1.2μm
* 9 Product name "Polyfil DL", manufactured by J.M.HUBER, Average particle size = 1.0μm
* 10 Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., trade name "Kisuma 5A", average particle size = 0.8μm
* 11 Made by Ishihara Sangyo Co., Ltd., trade name "Taipeke A-100", average particle size = 0.15μm
各表における実施例と比較例の比較から、天然ゴムに代えて極性基含有変性天然ゴムを用いることで、ゴム組成物の破壊特性及び耐摩耗性を大幅に改善できることが分る。また、表２〜表８の結果から、種々の無機充填剤に対して、上記変性天然ゴムを用いる効果が確認された。
From the comparison of the examples and comparative examples in each table, it can be seen that the fracture characteristics and wear resistance of the rubber composition can be greatly improved by using a polar group-containing modified natural rubber instead of natural rubber. Moreover, the effect of using the said modified natural rubber with respect to various inorganic fillers was confirmed from the results of Tables 2 to 8.
Claims (6)
ｎＭ・ｘＳｉＯy・ｚＨ2Ｏ ・・・ (I)
［式中、Ｍは、アルミニウム、マグネシウム、チタン及びカルシウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、またはこれらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも一種であり；ｎ、ｘ、ｙ及びｚは、それぞれ１〜５の整数、０〜１０の整数、２〜５の整数、及び０〜１０の整数である］で表される無機充填剤を配合してなるゴム組成物。 (1) (a) natural rubber latex , amino group, imino group, nitrile group, ammonium group, imide group, amide group, hydrazo group, azo group, diazo group, hydroxyl group, carboxyl group, carbonyl group, epoxy group, A polar group-containing mercapto compound having a polar group selected from the group consisting of an oxycarbonyl group, a nitrogen-containing heterocyclic group, and an oxygen-containing heterocyclic group is added, and the polar group-containing mercapto compound is added to a natural rubber molecule in natural rubber latex. Or (b) adding a polar group-containing olefin and a metathesis catalyst to natural rubber latex, and reacting the polar group-containing olefin with natural rubber molecules in the natural rubber latex by the metathesis catalyst, and (2) further coagulating and For the modified natural rubber containing a polar group in the dried natural rubber molecule, the following formula (I):
nM · xSiO y · zH 2 O (I)
[Wherein, M is selected from metals selected from the group consisting of aluminum, magnesium, titanium and calcium, oxides or hydroxides of these metals, and hydrates thereof, or carbonates of these metals. And n, x, y and z are each an integer of 1 to 5, an integer of 0 to 10, an integer of 2 to 5, and an integer of 0 to 10.] A rubber composition obtained by blending.
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