JP5682273B2 - Modified homopolymer diene rubber, process for producing the same and rubber composition using the same - Google Patents
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Description
本発明は、変性単独重合体ジエン系ゴム及びその製造方法並びにそれを用いたゴム組成物に関する。 The present invention relates to a modified homopolymer diene rubber, a method for producing the same, and a rubber composition using the same.
近年、環境問題への意識が高まり、自動車の燃費向上を目的とした低燃費タイヤ用ゴム材料の開発が盛んに行われている。このような低燃費を目的としたタイヤ用ゴム材料は、機械的性質、低エネルギーロス性及び耐摩耗性に優れていることが望まれており、その実現のため、フィラーであるシリカの分散性を向上させ、ゴム分子間の摩擦やシリカとゴム分子間の摩擦を低減させて発熱を減らす技術が知られている。そして、シリカの分散性を向上させるために、その材料となるゴムをエポキシ化変性させる技術が多数開発されている(特許文献1)。 In recent years, awareness of environmental issues has increased, and rubber materials for fuel-efficient tires have been actively developed for the purpose of improving the fuel efficiency of automobiles. Such rubber materials for tires aimed at low fuel consumption are desired to be excellent in mechanical properties, low energy loss and wear resistance. There is known a technique for reducing heat generation by improving friction and reducing friction between rubber molecules and between silica and rubber molecules. And in order to improve the dispersibility of a silica, many techniques which epoxidize-modify the rubber | gum used as the material are developed (patent document 1).
しかしながら、特許文献1に記載されたタイヤトレッドゴム組成物は、機械的性質、低エネルギーロス性及び耐摩耗性が必ずしも十分でない。そこで、本発明は、機械的性質、低エネルギーロス性及び耐摩耗性がバランス良く優れた変性単独重合体ジエン系ゴム及びその製造方法並びにそれを用いたゴム組成物を提供することを目的とする。 However, the tire tread rubber composition described in Patent Document 1 does not necessarily have sufficient mechanical properties, low energy loss, and wear resistance. Accordingly, an object of the present invention is to provide a modified homopolymer diene rubber excellent in balance between mechanical properties, low energy loss and wear resistance, a method for producing the same, and a rubber composition using the same. .
本発明者らは、以上の目的を達成するために、鋭意検討した結果、エポキシ化率を限定したエポキシ化単独重合体ジエン系ゴムとアルコキシシランとを反応させた変性単独重合体ジエン系ゴムを用いることによって機械的性質、低エネルギーロス性及び耐摩耗性をバランスよく向上させることができることを見出し、本発明に至った。すなわち本発明は、エポキシ化率が0.1%以上15%未満のエポキシ化単独重合体ジエン系ゴムと、エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランとを反応させた変性単独重合体ジエン系ゴムに関する。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found a modified homopolymer diene rubber obtained by reacting an epoxidized homopolymer diene rubber having a limited epoxidation rate with an alkoxysilane. It has been found that the mechanical properties, low energy loss and wear resistance can be improved in a balanced manner by using it, and the present invention has been achieved. That is, the present invention provides a modified homopolymer diene system obtained by reacting an epoxidized homopolymer diene rubber having an epoxidation rate of 0.1% or more and less than 15% with an alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group. Related to rubber.
また、本発明は、エポキシ化率が0.1%以上15%未満のエポキシ化単独重合体ジエン系ゴムと、エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランとを機械的混練により反応させることを特徴とする変性単独重合体ジエン系ゴムの製造方法に関する。 In the present invention, an epoxidized homopolymer diene rubber having an epoxidation rate of 0.1% or more and less than 15% and an alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group are reacted by mechanical kneading. The present invention relates to a method for producing a characteristic modified homopolymer diene rubber.
さらに、本発明は、上記変性単独重合体ジエン系ゴムとシリカとを含有することを特徴とする変性単独重合体ジエン系ゴム組成物に関する。 Furthermore, the present invention relates to a modified homopolymer diene rubber composition comprising the above modified homopolymer diene rubber and silica.
以上のように、本発明によれば、機械的性質、低エネルギーロス性及び耐摩耗性がバランス良く優れた変性単独重合体ジエン系ゴム及びその製造方法並びにそれを用いたゴム組成物を提供することができる。 As described above, according to the present invention, there are provided a modified homopolymer diene rubber having excellent balance between mechanical properties, low energy loss and wear resistance, a method for producing the same, and a rubber composition using the same. be able to.
本発明に係る変性単独重合体ジエン系ゴムにおいて、原料となる単独重合体ジエン系ゴムは、単独重合体であれば特に制限はなく、公知のものを使用することができる。例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム(BR)、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン含有のブタジエンゴム(VCR)、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴムなどである。この中でも、特にブタジエンゴムが好ましい。 In the modified homopolymer diene rubber according to the present invention, the homopolymer diene rubber used as a raw material is not particularly limited as long as it is a homopolymer, and a known one can be used. For example, natural rubber, butadiene rubber (BR), syndiotactic-1,2-polybutadiene-containing butadiene rubber (VCR), isoprene rubber, butyl rubber, chloroprene rubber and the like. Among these, butadiene rubber is particularly preferable.
上記単独重合体ジエン系ゴムは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ法)による重量平均分子量(Mw)が5万〜200万、さらに20万〜100万、特には40万〜80万であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)が5万未満になると、機械強度が低くなり、200万を超えると、加工性が低下するので好ましくない。 The homopolymer diene rubber has a weight average molecular weight (Mw) by GPC (gel permeation chromatography) of 50,000 to 2,000,000, 200,000 to 1,000,000, particularly 400,000 to 800,000. preferable. When the weight average molecular weight (Mw) is less than 50,000, the mechanical strength is lowered, and when it exceeds 2 million, the workability is deteriorated.
また、上記単独重合体ジエン系ゴムは、エポキシ化率が0.1%以上15%未満でエポキシ化されており、より好ましくは0.2%〜5%、特に好ましくは0.5%〜2%である。 The homopolymer diene rubber is epoxidized at an epoxidation rate of 0.1% to less than 15%, more preferably 0.2% to 5%, particularly preferably 0.5% to 2. %.
上記単独重合体ジエン系ゴムのエポキシ化の方法としては、特に制限はなく、例えば、モノ過フタル酸を用いる方法(特開昭51−060292号公報)、有機過酸またはカルボン酸その無水物とともに過酸化水素水を用いる方法(特開平05−214014号公報)、タングステン酸系触媒とリン酸化合物および相間移動触媒と過酸化水素水を用いる方法(特許03942927号公報)等に記載の公知の方法が用いられる。 The method for epoxidizing the homopolymer diene rubber is not particularly limited, and includes, for example, a method using monoperphthalic acid (Japanese Patent Laid-Open No. 51-060292), an organic peracid or a carboxylic acid anhydride thereof. Known methods such as a method using a hydrogen peroxide solution (Japanese Patent Laid-Open No. 05-214141), a method using a tungstic acid catalyst and a phosphoric acid compound, a phase transfer catalyst and a hydrogen peroxide solution (Japanese Patent No. 0392927) Is used.
また、上記エポキシ化の際に、エポキシ化率を調整する方法としては、例えば過酸化水素水の添加量を調整する、反応温度を調製する、反応時間を調整する等の通常の方法が挙げられる。エポキシ化率が0.1%未満では、エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランと反応するエポキシ基の数が不足する点で好ましくない。また、エポキシ化率が15%以上では、不飽和結合が少なくなってゴム弾性が低下する点や、硫黄加硫を用いた場合に加硫戻りを生じやすく、機械的性質が低下する点で好ましくない。 Examples of the method for adjusting the epoxidation rate during the epoxidation include ordinary methods such as adjusting the amount of hydrogen peroxide solution added, adjusting the reaction temperature, and adjusting the reaction time. . An epoxidation rate of less than 0.1% is not preferable in that the number of epoxy groups that react with an alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group is insufficient. In addition, when the epoxidation rate is 15% or more, it is preferable from the viewpoint that unsaturated bonds are reduced and rubber elasticity is lowered, and that when sulfur vulcanization is used, reversion is likely to occur and mechanical properties are lowered. Absent.
本発明に係る変性単独重合体ジエン系ゴムにおいて、エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランとしては、特に制限はなく、エポキシ化単独重合体ジエン系ゴム中のエポキシ基に付加反応の可能なものであれば良い。 In the modified homopolymer diene rubber according to the present invention, the alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group is not particularly limited, and an addition reaction can be performed on the epoxy group in the epoxidized homopolymer diene rubber. Anything is fine.
上記エポキシ基と反応する官能基としては、例えば、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、ウレイド基、アクリロキシ基、イソシアネート基、スチリル基、メタクリロキシ基、スルフィド基、ニトロ基、ハロゲン基、エポキシ基またはグリシジル基などが挙げられ、さらに、チオカルバモイルテトラスルフィド構造、ベンゾチアゾールテトラスルフィド構造、メタクリレートモノスルフィド構造を有するものなどが挙げられる。 Examples of the functional group that reacts with the epoxy group include amino group, mercapto group, vinyl group, ureido group, acryloxy group, isocyanate group, styryl group, methacryloxy group, sulfide group, nitro group, halogen group, epoxy group or glycidyl. A group having a thiocarbamoyl tetrasulfide structure, a benzothiazole tetrasulfide structure, a methacrylate monosulfide structure, and the like.
エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランとしては、例えば、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルブトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジブトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシエチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシプロピルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシブチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジエトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリブトキシシランなどのアミノ基を有するものが挙げられる。これらの化合物の中では、特に変性効果の点から、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシランが好適に使用される。 Examples of the alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group include 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- Aminopropyldimethylethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethylbutoxysilane, 3-aminopropylmethyldibutoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) Dimethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxyethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxypropylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) di Toxibutylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) diethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) triethoxysilane, 3- ( Those having an amino group, such as 2-aminoethylaminopropyl) tributoxysilane. Among these compounds, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxymethylsilane, and 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane are particularly preferable from the viewpoint of the modification effect. Preferably used.
さらに、エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランとして、例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト基を有するもの、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニル基を有するもの、3−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイド基を有するもの、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリロキシ基を有するもの、3−イソシアネートプロピル、トリエトキシシランなどのイソシアネート基を有するもの、p−スチリルトリメトキシシランなどのスチリル基を有するもの、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリロキシ基を有するもの、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィドなどのスルフィド基を有するもの、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ基を有するもの、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、2−クロロエチルトリメトキシシラン、2−クロロエチルトリエトキシシランなどのハロゲン基を有するもの、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィドなどのチオカルバモイルテトラスルフィド構造を有するもの、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドなどのベンゾチアゾールテトラスルフィド構造を有するもの、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのメタクリレートモノスルフィド構造を有するもの、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ジエトキシ(3−グリシジルオキシプロピル)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシランなどのエポキシ基またはグリシジル基を有するもの等が挙げられる。これらの化合物の中では、特に反応後の性能が優れる点から、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシジル基またはエポキシ基を持つアルコキシシランが好適に使用される。 Furthermore, as an alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group, for example, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, etc. Those having a mercapto group, those having a vinyl group such as vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane, those having a ureido group such as 3-ureidopropyltriethoxysilane, and acryloxy groups such as 3-acryloxypropyltrimethoxysilane Those having an isocyanate group such as 3-isocyanatopropyl and triethoxysilane, those having a styryl group such as p-styryltrimethoxysilane, and 3-methacryloxypropylmethyldi Those having a methacryloxy group such as toxisilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis Those having a sulfide group such as (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-nitropropyltrimethoxysilane, Those having a nitro group such as 3-nitropropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 2-chloroethyltrimethoxysilane, 2-chloro One having a halogen group such as tilt triethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 2-triethoxy Those having a thiocarbamoyl tetrasulfide structure such as silylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, benzothiazole tetrasulfides such as 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide Methacrylates such as those having a structure, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, diethoxy (3-glycidyloxypropyl) The thing etc. which have epoxy groups or glycidyl groups, such as methylsilane and 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, are mentioned. Among these compounds, alkoxysilanes having a glycidyl group or an epoxy group such as 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane are preferably used because the performance after reaction is particularly excellent.
さらにまた、エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランとして、例えば、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、トリメチルブトキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、トリエチルブトキシシラン、トリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、エチルジメトキシシラン、ジエチルメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、エチルジエトキシシラン、ジエチルエトキシシラン、トリブトキシシラン、メチルジブトキシシラン、ジメチルブトキシシラン、エチルジブトキシシラン、ジエチルブトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、ジエチルジプロポキシシランなどが挙げられる。これらの化合物の中では、特に添加効果とコストの両立の点から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好適に使用される。 Furthermore, examples of the alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group include tetramethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, triethylmethoxysilane, and tetraethoxy. Silane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, ethyltriethoxysilane, diethyldiethoxysilane, triethylethoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltributoxysilane, dimethyldibutoxysilane, trimethylbutoxysilane, ethyltri Butoxysilane, diethyldibutoxysilane, triethylbutoxysilane, trimethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylmethan Xysilane, ethyldimethoxysilane, diethylmethoxysilane, triethoxysilane, methyldiethoxysilane, dimethylethoxysilane, ethyldiethoxysilane, diethylethoxysilane, tributoxysilane, methyldibutoxysilane, dimethylbutoxysilane, ethyldibutoxysilane, Diethylbutoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, tetrapropoxysilane, methyltripropoxysilane, dimethyldipropoxysilane, ethyltripropoxy Examples include silane and diethyldipropoxysilane. Among these compounds, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferably used particularly from the viewpoint of both the effect of addition and cost.
上記エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランは、1種類単独、または2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The alkoxysilane having a functional group that reacts with the epoxy group may be used alone or in combination of two or more.
これらのエポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランの使用量は、好ましくはエポキシ化単独重合体ジエン系ゴム100gに対して0.001〜0.3モル、より好ましくは0.002〜0.25モル、特に好ましくは0.003〜0.1モルである。アルコキシシランの使用量が0.001モル未満では、エポキシ化単独重合体ジエン系ゴム中に導入されるアルコキシシランの量が少なくなり、満足すべき変性効果が現れない。一方、アルコキシシランの使用量が0.3モルを超えると、エポキシ化単独重合体ジエン系ゴム中に未反応のアルコキシシランが残存し、その除去に手間がかかり、アルコキシシランの無駄にもなり、さらに顕著な物性の改善効果が現れにくい。 The amount of the alkoxysilane having a functional group that reacts with these epoxy groups is preferably 0.001 to 0.3 mol, more preferably 0.002 to 0.00 mol per 100 g of the epoxidized homopolymer diene rubber. 25 mol, particularly preferably 0.003 to 0.1 mol. When the amount of alkoxysilane used is less than 0.001 mol, the amount of alkoxysilane introduced into the epoxidized homopolymer diene rubber is reduced, and a satisfactory modification effect does not appear. On the other hand, when the amount of alkoxysilane used exceeds 0.3 mol, unreacted alkoxysilane remains in the epoxidized homopolymer diene rubber, which takes time to remove, and wastes alkoxysilane. Furthermore, the remarkable effect of improving physical properties is unlikely to appear.
本発明に係る変性単独重合体ジエン系ゴムは、上記エポキシ化率が0.1%以上15%未満のエポキシ化単独重合体ジエン系ゴムと、エポキシ基と反応する官能基を有するアルコキシシランとを機械的混練により反応させることを特徴とする。例えば、あらかじめ加熱した混練機を用いて原料となるエポキシ化単独重合体ジエン系ゴムにアルコキシシランを練り込むことによって反応させることができる。 The modified homopolymer diene rubber according to the present invention comprises an epoxidized homopolymer diene rubber having an epoxidation rate of 0.1% or more and less than 15%, and an alkoxysilane having a functional group that reacts with an epoxy group. The reaction is characterized by mechanical kneading. For example, the reaction can be carried out by kneading alkoxysilane into an epoxidized homopolymer diene rubber as a raw material using a preheated kneader.
上記反応の反応温度としては、20℃〜140℃が好ましく、より好ましくは40℃〜120℃である。20℃未満ではエポキシ基とアルコキシシランの官能基の反応が起きず、140℃を超えると単独重合体ジエン系ゴムの熱劣化が起きるため、好ましくない。 As reaction temperature of the said reaction, 20 to 140 degreeC is preferable, More preferably, it is 40 to 120 degreeC. If it is less than 20 ° C, the reaction of the functional group of the epoxy group and the alkoxysilane does not occur, and if it exceeds 140 ° C, the homopolymer diene rubber is thermally deteriorated, which is not preferable.
本発明に係る変性単独重合体ジエン系ゴムの製造方法において、機械的混練とは、機械的せん断力を与えて溶融樹脂を混練することであり、その混練に用いられる混練機は、機械的せん断力を与えて溶融樹脂を混練できる装置であれば特に制限はなく、ロール混練機、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、一軸押出機、二軸押出機、2軸テーパー押出機等、樹脂加工に用いられる一般的な混練機械を用いることができる。 In the method for producing a modified homopolymer diene rubber according to the present invention, mechanical kneading is kneading a molten resin by applying a mechanical shearing force, and the kneading machine used for the kneading is mechanical shearing. There is no particular limitation as long as it is an apparatus capable of kneading molten resin by applying force, and it is used for resin processing such as roll kneader, Banbury mixer, pressure kneader, single screw extruder, twin screw extruder, twin screw taper extruder, etc. A general kneading machine can be used.
本発明に係る変性単独重合体ジエン系ゴムの製造方法によって得られた変性単独重合体ジエン系ゴムによれば、機械的性質、低エネルギーロス性及び耐摩耗性をバランス良く向上させることができる。 According to the modified homopolymer diene rubber obtained by the method for producing a modified homopolymer diene rubber according to the present invention, mechanical properties, low energy loss and wear resistance can be improved in a well-balanced manner.
次に、本発明に係る変性単独重合体ジエン系ゴムを用いたゴム組成物について説明する。本発明に係るゴム組成物は、上記変性単独重合体ジエン系ゴムと、シリカとを含有することを特徴とする。 Next, the rubber composition using the modified homopolymer diene rubber according to the present invention will be described. The rubber composition according to the present invention is characterized by containing the modified homopolymer diene rubber and silica.
本発明に係るゴム組成物においては、上記変性単独重合体ジエン系ゴムの他にそれ以外のゴムを加えて、ゴム組成物として使用することもできる。それ以外の加えられるゴムとしては、特に制限はなく、公知のものを使用することができる。例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム(BR)、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン含有のブタジエンゴム(VCR)、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴムなどのジエン系単量体の重合体;アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ニトリルクロロプレンゴム、ニトリルイソプレンゴムなどのアクリロニトリル−ジエン共重合ゴム;スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンクロロプレンゴム、スチレンイソプレンゴムなどのスチレン−ジエン共重合ゴム;エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などが挙げられる。この中で、ブタジエンゴム、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン含有のブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴムが好ましい。これらは単独で、または2種類以上を組み合わせて使用することができる。 In the rubber composition according to the present invention, in addition to the modified homopolymer diene rubber, other rubbers may be added and used as a rubber composition. There is no restriction | limiting in particular as rubber | gum other than that added, A well-known thing can be used. For example, polymers of diene monomers such as natural rubber, butadiene rubber (BR), syndiotactic-1,2-polybutadiene-containing butadiene rubber (VCR), isoprene rubber, butyl rubber, chloroprene rubber; acrylonitrile butadiene rubber ( NBR), acrylonitrile-diene copolymer rubber such as nitrile chloroprene rubber and nitrile isoprene rubber; styrene-diene copolymer rubber such as styrene butadiene rubber (SBR), styrene chloroprene rubber and styrene isoprene rubber; ethylene propylene diene rubber (EPDM) Is mentioned. Of these, butadiene rubber, syndiotactic-1,2-polybutadiene-containing butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, styrene butadiene rubber, natural rubber, and isoprene rubber are preferable. These can be used alone or in combination of two or more.
また、本発明に係るゴム組成物において、シリカの含有量は、上記変性単独重合体ジエン系ゴムとそれ以外のゴム成分100重量部に対して10重量部〜120重量部、より好ましくは30重量部〜90重量部、特に好ましくは50重量部〜80重量部である。シリカが10重量部より少ないと、本発明の変性単独重合体ジエン系ゴムを用いなくても充分なシリカの分散が得られるため、本発明の効果がなく、120重量部より多いと加工性が著しく悪くなり、かつ耐摩耗性も低下し、好ましくない。 In the rubber composition according to the present invention, the content of silica is 10 to 120 parts by weight, more preferably 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the modified homopolymer diene rubber and other rubber components. Part to 90 parts by weight, particularly preferably 50 parts to 80 parts by weight. If the amount of silica is less than 10 parts by weight, sufficient silica dispersion can be obtained without using the modified homopolymer diene rubber of the present invention. Therefore, there is no effect of the present invention. This is not preferable because it is extremely worse and wear resistance is also lowered.
また、本発明に係るゴム組成物は、ゴム補強剤を加えることができる。ゴム補強剤としては、上記シリカの他、各種のカーボンブラック、ホワイトカーボン、活性化炭酸カルシウム、超微粒子珪酸マグネシウム等などが挙げられる。なかでも、好ましくは、粒子径が90nm以下、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が70ml/100g以上のカーボンブラックであり、例えば、FEF、FF、GPF、SAF、ISAF、SRF、HAF等が用いられ、特に好ましくは、低発熱性や低燃費性の観点から粒子径の小さいISAFである。 Moreover, a rubber reinforcing agent can be added to the rubber composition according to the present invention. Examples of the rubber reinforcing agent include various types of carbon black, white carbon, activated calcium carbonate, ultrafine magnesium silicate and the like in addition to the above silica. Among them, preferably, carbon black having a particle size of 90 nm or less and dibutyl phthalate (DBP) oil absorption of 70 ml / 100 g or more, for example, FEF, FF, GPF, SAF, ISAF, SRF, HAF and the like are used. Particularly preferred is ISAF having a small particle size from the viewpoint of low heat build-up and low fuel consumption.
ゴム補強剤に用いるカーボンブラックとシリカは混合するとより加工性と低エネルギーロス性や摩耗性などの両立が可能となる。特に、両者の重量比がカーボンブラック/シリカが90/10〜10/90が良く、より好ましくは、80/20〜20/80、特に好ましくは70/30〜30/70である。シリカが10%より少ないと、エネルギーロスが大きくなり、90%より多いと加工性や摩耗性が悪くなる欠点がある。 When carbon black and silica used for the rubber reinforcing agent are mixed, it becomes possible to achieve both workability, low energy loss and wear. In particular, the weight ratio of carbon black / silica is preferably 90/10 to 10/90, more preferably 80/20 to 20/80, and particularly preferably 70/30 to 30/70. If the amount of silica is less than 10%, energy loss increases, and if it is more than 90%, there is a drawback that workability and wear resistance are deteriorated.
また、本発明に係るゴム組成物は、更に、加硫剤、加硫促進剤を添加することができる。 Moreover, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator can be further added to the rubber composition according to the present invention.
加硫剤としては、硫黄、加熱により硫黄を生成させる化合物、有機過酸化物、酸化マグネシウム等の金属酸化物、多官能性モノマー、シラノール化合物等が挙げられる。加熱により硫黄を生成させる化合物としては、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド等が挙げられる。 Examples of the vulcanizing agent include sulfur, a compound that generates sulfur by heating, a metal oxide such as an organic peroxide and magnesium oxide, a polyfunctional monomer, and a silanol compound. Examples of the compound that generates sulfur by heating include tetramethyl thiuram disulfide and tetraethyl thiuram disulfide.
加硫促進剤としては、例えばアルデヒド類、アンモニア類、アミン類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、チウラム類、ジチオカーバメイト類、キサンテート類等が挙げられ、より具体的には、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(OBS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS)、ジベンゾチアジルジスルフィド(MBTS)、2−メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、ジンクジ−n−ブチルジチオカーバイト(ZnBDC)、ジンクジメチルジチオカーバイト(ZnMDC)等が挙げられる。 Examples of the vulcanization accelerator include aldehydes, ammonia, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, xanthates, and more specifically, tetramethylthiuram disulfide. (TMTD) N-oxydiethylene-2-benzothiazolylsulfenamide (OBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (CBS), dibenzothiazyl disulfide (MBTS), 2-mercaptobenzothiazole ( MBT), zinc di-n-butyldithiocarbite (ZnBDC), zinc dimethyldithiocarbide (ZnMDC) and the like.
また、本発明に係るゴム組成物は、その他、必要に応じて、老化防止剤、充填剤、プロセスオイル等、通常ゴム組成物に用いられる公知の添加剤を添加することができる。 Moreover, the rubber composition which concerns on this invention can add well-known additives normally used for rubber compositions, such as anti-aging agent, a filler, a process oil, as needed.
老化防止剤としては、アミン・ケトン系、イミダゾール系、アミン系、フェノール系、硫黄系及び燐系等の老化防止剤が挙げられる。より具体的には、老化防止剤としてはフェノール系の2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)、リン系のトリノニルフェニルフォスファイト(TNP)、硫黄系の4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート(TPL)等が挙げられる。 Anti-aging agents include amine / ketone-based, imidazole-based, amine-based, phenol-based, sulfur-based and phosphorus-based anti-aging agents. More specifically, as the anti-aging agent, phenol-based 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT), phosphorus-based trinonylphenyl phosphite (TNP), sulfur-based 4,6- Bis (octylthiomethyl) -o-cresol, dilauryl-3,3′-thiodipropionate (TPL) and the like can be mentioned.
充填剤としては、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、クレー、リサージュ、珪藻土等の無機充填剤、再生ゴム、粉末ゴム等の有磯充填剤が挙げられ、プロセスオイルとしては、アロマティック系、ナフテン系、パラフィン系のプロセスオイルが挙げられる。 Examples of fillers include inorganic fillers such as calcium carbonate, basic magnesium carbonate, clay, Lissajous, diatomaceous earth, and other fillers such as recycled rubber and powder rubber. Process oils include aromatic and naphthenic fillers. And paraffinic process oil.
さらに、本発明に係るゴム組成物は、シランカップリング剤を添加してもよい。シランカップリング剤としては特にエポキシ基と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤が好ましい。 Furthermore, a silane coupling agent may be added to the rubber composition according to the present invention. As the silane coupling agent, a silane coupling agent having a functional group capable of reacting with an epoxy group is particularly preferable.
エポキシ基と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤として、市販で利用できるものは、例えば、以下のものが含まれるが、決してこれらに限定されるものではない。3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルブトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジブトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシエチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシプロピルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシブチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジエトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリブトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、(3−メルカプトプロピル)トリエトキシシラン、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、(3−メルカプトプロピル)メチルジメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、11−メルカプトウンデシルトリメトキシシラン、11−メルカプトウンデシルトリエトキシシランなどがある。この中でも特に、(3−メルカプトプロピル)トリエトキシシランが好ましい。 Examples of commercially available silane coupling agents having a functional group capable of reacting with an epoxy group include, but are not limited to, the following. 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3 -Aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethylbutoxysilane, 3-aminopropylmethyldibutoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxyethyl Silane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxypropylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxybutylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) diethoxy Methylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) triethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) tributoxysilane, 2- (3,4 -Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethoxymethylsilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane, (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane, (3-mercaptopropyl) methyldimethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 11- Mercaptoethyloleates undecyl trimethoxysilane, and the like 11 mercaptoundecyl triethoxysilane. Among these, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane is particularly preferable.
エポキシ基と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤の添加量は、エポキシ化ジエン系ゴムのもつエポキシ基数に対し0.1〜1モル当量が好ましい。当該シランカップリング剤の添加量が0.1モル当量未満では、tanδおよび耐摩耗性の改善効果が少なくなる傾向がある。また、当該シランカップリング剤の添加量が1モル当量を超えると、経済的に好ましくない傾向がある。 The addition amount of the silane coupling agent having a functional group capable of reacting with an epoxy group is preferably 0.1 to 1 molar equivalent with respect to the number of epoxy groups of the epoxidized diene rubber. When the addition amount of the silane coupling agent is less than 0.1 molar equivalent, the effect of improving tan δ and wear resistance tends to be reduced. Moreover, when the addition amount of the said silane coupling agent exceeds 1 molar equivalent, there exists a tendency which is not economically preferable.
シランカップリング剤を用いたゴム組成物は、シリカなどのゴム補強剤との混合により、ゴム補強剤のゴムマトリクス中での分散性を向上させる働きがある。その結果、低燃費性などの効果にもつながる。 A rubber composition using a silane coupling agent functions to improve the dispersibility of the rubber reinforcing agent in the rubber matrix by mixing with a rubber reinforcing agent such as silica. As a result, it also leads to effects such as low fuel consumption.
本発明に係るゴム組成物は、上記各成分を通常行われているバンバリー、オープンロール混練機、ニーダー、二軸混練り機などを用いて混練時の最高温度がシランカップリング剤とエポキシ基の反応温度以上となる条件で混練りすることで得られる。 In the rubber composition according to the present invention, the maximum temperature during kneading using the banbury, open roll kneader, kneader, biaxial kneader, etc., in which each of the above components is usually performed, is the silane coupling agent and the epoxy group. It can be obtained by kneading under conditions that are equal to or higher than the reaction temperature.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明の目的を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, these do not limit the objective of this invention.
(参考例)
先ず、本実施例に用いるエポキシ化ポリブタジエンゴムを作製した。具体的には、ジエン系ゴム(宇部興産(株)製:UBEPOL BR150L)を100g取り、セパラブルフラスコのシクロへキサン1000cc中に投入して攪拌し、1晩(約8時間)をかけて溶解した。その後、ウォーターバスでセパラブルフラスコの温度を50℃とし、非イオン性界面活性剤テリック320(HUNTSMAN社製)1gおよび蟻酸4.25g投入して攪拌、続いて過酸化水素水(30%)10.5gを滴下ロートで投入して2時間攪拌を続けた。その後に加熱を止め、酸化防止剤イルガノックス1520Lを0.1g投入し、ウォーターバス中に氷を投入して温度を室温まで下げた。次に、メタノール500mlを投入し、エポキシ化ポリブタジエンゴムを溶液から析出させた。溶媒を取り除いた後、2.5%炭酸ナトリウムを500cc投入し、10分間攪拌後、洗浄液を除去した。さらに、水500ccを投入し、10分間攪拌後、洗浄液を除去した。この水洗作業を3度行った。その後、反応液をテフロン(登録商標)コーティングしたバットに取り出し、90℃の真空乾燥機中に1時間置いて、乾燥することで、参考例に係るエポキシ化ポリブタジエンゴムを得た。
(Reference example)
First, an epoxidized polybutadiene rubber used in this example was produced. Specifically, 100 g of diene rubber (manufactured by Ube Industries Co., Ltd .: UBEPOL BR150L) is taken, put into 1000 cc of cyclohexane in a separable flask and stirred, and dissolved overnight (about 8 hours). did. Thereafter, the temperature of the separable flask was set to 50 ° C. in a water bath, and 1 g of nonionic surfactant Telic 320 (manufactured by HUNTSMAN) and 4.25 g of formic acid were added and stirred, followed by hydrogen peroxide solution (30%) 10 0.5 g was added with a dropping funnel and stirring was continued for 2 hours. Thereafter, the heating was stopped, 0.1 g of antioxidant Irganox 1520L was added, and ice was added into the water bath to lower the temperature to room temperature. Next, 500 ml of methanol was added to precipitate epoxidized polybutadiene rubber from the solution. After removing the solvent, 500 cc of 2.5% sodium carbonate was added, and after stirring for 10 minutes, the washing solution was removed. Further, 500 cc of water was added, and after stirring for 10 minutes, the cleaning solution was removed. This washing operation was performed three times. Then, the reaction solution was taken out into a vat coated with Teflon (registered trademark), placed in a vacuum dryer at 90 ° C. for 1 hour, and dried to obtain an epoxidized polybutadiene rubber according to a reference example.
得られたエポキシ化ポリブタジエンゴムのエポキシ化率を測定したところ、5.0%であった。 When the epoxidation rate of the obtained epoxidized polybutadiene rubber was measured, it was 5.0%.
エポキシ化率は試料の工程終了後、3時間以上貯蔵した後、JIS K7236に準じて測定した。なお、JIS K7236と異なる点は、エポキシ化ゴムの量を0.6g〜0.9gとしたこと、エポキシ化ゴムの溶解時に用いたクロロホルムの量を20mlとしたことである。また、JIS K7236では測定直前に20mlの酢酸を加えることとなっているが、臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液に含まれる酢酸以外に加えなかったことである。エポキシ化率の低いゴムは規格量の酢酸を加えると塊状に析出し、滴定できなかった。酢酸量を減じた場合、当量点が分かりにくくなるが、析出した試料が油膜状に測定液上に広がり時間をかければ滴定可能となった。その他の試薬調整等はJIS K7236に述べられている通りである。 The epoxidation rate was measured according to JIS K7236 after storing for 3 hours or more after the completion of the sample process. The difference from JIS K7236 is that the amount of epoxidized rubber was 0.6 to 0.9 g, and the amount of chloroform used when dissolving the epoxidized rubber was 20 ml. According to JIS K7236, 20 ml of acetic acid is added immediately before the measurement, but no acetic acid other than acetic acid contained in the tetraethylammonium bromide acetic acid solution is added. When a standard amount of acetic acid was added, a rubber having a low epoxidation rate precipitated in a lump and could not be titrated. When the amount of acetic acid was reduced, the equivalence point became difficult to understand, but the precipitated sample spread on the measurement liquid in the form of an oil film, and titration became possible if time was taken. Other reagent adjustments are as described in JIS K7236.
また、ここでエポキシ化率は、下記計算式数1を用いて計算した。エポキシ当量とはエポキシ基1モルに相当するエポキシ化樹脂の質量(g)であり、JIS K7236に述べられている方法で求められる。100%エポキシ化ポリブタジエンの場合はブタジエン分子量+酸素1原子量である。 Moreover, the epoxidation rate was computed using the following formula 1 here. The epoxy equivalent is the mass (g) of the epoxidized resin corresponding to 1 mol of the epoxy group, and is determined by the method described in JIS K7236. In the case of 100% epoxidized polybutadiene, it is butadiene molecular weight + oxygen 1 atomic weight.
(実施例1)
次に、参考例で作製したエポキシ化ポリブタジエンゴムを100g取り、ロール(温度:60℃、ロール間隔:0.8mm)に巻きつけて混練した。ロールは、安田精機製6インチロール混練機を用いた。次に、GOPTMS(3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン)(東京化成製:試薬)1gをピペットを用いてロール上のエポキシ化ポリブタジエンゴムに垂らし、さらに5分間練り込むことで、実施例1に係る変性単独重合体ポリブタジエンゴムを得た。この変性単独重合体ポリブタジエンゴムを24時間静置した後、約5gを取りシクロヘキサン100mlに溶解し、エタノールで析出させる操作を2回行った。得られた試料を再び90℃、1時間乾燥させ、ICP分析によりSiの顔料を測定した。結果を表1に示す。
(Example 1)
Next, 100 g of the epoxidized polybutadiene rubber produced in the reference example was taken, wound around a roll (temperature: 60 ° C., roll interval: 0.8 mm), and kneaded. As the roll, a 6-inch roll kneader manufactured by Yasuda Seiki was used. Next, 1 g of GOPTMS (3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane) (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd .: reagent) is hung on the epoxidized polybutadiene rubber on the roll by using a pipette, and further kneaded for 5 minutes, thereby relating to Example 1. A modified homopolymer polybutadiene rubber was obtained. The modified homopolymer polybutadiene rubber was allowed to stand for 24 hours, and about 5 g was taken, dissolved in 100 ml of cyclohexane, and precipitated with ethanol twice. The obtained sample was again dried at 90 ° C. for 1 hour, and the Si pigment was measured by ICP analysis. The results are shown in Table 1.
さらに、180ccのバンバリータイプのプラストミルを予め90℃に加温し、実施例1で得た変性単独重合体ポリブタジエンゴム30重量部と、スチレン−ブタジエンゴム(スチレン含量:23%、ML1+4、100℃:70)70重量部をプラストミルに投入して30秒混練した。続けてシリカ(ニップシール AQ)75重量部にシランカップリング剤Si69を6重量部、プロセスオイル21.5重量部、亜鉛華3重量部、老化防止剤アンチゲン6C(住友化学製)を2重量部、ステアリン酸1重量部を混合し、そのうち半分をプラストミルに投入し、1分間混練した。次に、残り半分を投入し約3分間30秒混練した。混練を開始してから合計で5分間経過した後、混練物をプラストミルより取り出した。次に、6インチロールに取り出した混合物を巻きつけてロール混練しながら、加硫剤である硫黄を1.4重量部と加硫促進剤ノクセラーCZ1.7重量部およびノクセラーD2重量部を添加した。ロールの温度は60℃とし、約5分間の間に硫黄と加硫促進剤を混合した。混合物を1日静置した後、混合物の一部を採取してコンパウンドムーニー粘度を測定した。次に、表1に記載の試験に必要な加硫成型体を得るため、加硫成型を行った。熱プレスにセットした金型を用い、金型内に混合物を入れて温度160℃、約20〜25分間加熱加圧することで加硫成型を行い、実施例1に係るゴム組成物を得た。用いた薬品および配合比(重量部)を表2に示す。 Further, a 180 cc Banbury type plastmill was preheated to 90 ° C., and 30 parts by weight of the modified homopolymer polybutadiene rubber obtained in Example 1 and a styrene-butadiene rubber (styrene content: 23%, ML1 + 4, 100 ° C .: 70) 70 parts by weight was put into a plast mill and kneaded for 30 seconds. Subsequently, 6 parts by weight of silane coupling agent Si69, 75 parts by weight of silica (nip seal AQ), 21.5 parts by weight of process oil, 3 parts by weight of zinc, and 2 parts by weight of anti-aging agent Antigen 6C (manufactured by Sumitomo Chemical), 1 part by weight of stearic acid was mixed, half of which was put into a plastmill and kneaded for 1 minute. Next, the remaining half was added and kneaded for about 3 minutes for 30 seconds. After a total of 5 minutes from the start of kneading, the kneaded product was taken out from the plast mill. Next, 1.4 parts by weight of sulfur as a vulcanizing agent, 1.7 parts by weight of a vulcanization accelerator Noxeller CZ and 2 parts by weight of Noxeller D were added while the mixture taken out around a 6-inch roll was wound and kneaded in a roll. . The roll temperature was 60 ° C., and sulfur and a vulcanization accelerator were mixed for about 5 minutes. After allowing the mixture to stand for 1 day, a part of the mixture was sampled and the compound Mooney viscosity was measured. Next, vulcanization molding was performed in order to obtain a vulcanization molded body necessary for the test described in Table 1. Using a mold set in a hot press, the mixture was placed in the mold and vulcanized by heating and pressurizing at a temperature of 160 ° C. for about 20 to 25 minutes to obtain a rubber composition according to Example 1. Table 2 shows the chemicals used and the mixing ratio (parts by weight).
また、上記表1において、ゴム組成物の引張強度、転がり抵抗指数(tanδ指数)、ランボーン摩耗指数は、以下の方法により測定した。 In Table 1 above, the tensile strength, rolling resistance index (tan δ index), and lamborn wear index of the rubber composition were measured by the following methods.
(コンパウンドML(コンパウンドのムーニー粘度(ML1+4、100℃)))
JIS K6300にしたがい、100℃で1分間予熱したのち、4分間測定した未加硫ゴム組成物のムーニー粘度(ML1+4、100℃)を下記計算式数2で表示した。指数が大きいほど、粘度が低く優れることを示す。
(Compound ML (Mooney viscosity of the compound (ML1 + 4, 100 ° C.)))
According to JIS K6300, after preheating at 100 ° C. for 1 minute, the Mooney viscosity (ML1 + 4, 100 ° C.) of the unvulcanized rubber composition measured for 4 minutes was expressed by the following formula 2. The larger the index, the lower the viscosity and the better.
(引張試験)
JIS K6301に準拠して測定し、引張強度、破壊伸度を下記計算式数3で指数表示した。一般的に指数が大きい程、ゴム組成物として有利である。
(Tensile test)
Measurement was performed according to JIS K6301, and the tensile strength and fracture elongation were indicated by the following formula (3) as an index. Generally, the larger the index, the more advantageous as a rubber composition.
(tanδ指数)
EPLEXOR 100N(GABO社製)を用いて、初期歪み10%、動歪み0.3%、周波数16Hz、温度50℃の測定条件で各配合物のtanδを測定し、比較例1のtanδを100とし、下記計算式数4で指数表示した。指数が大きいほど、転がり抵抗特性が優れることを示す。
(Tan δ index)
Using EPLEXOR 100N (manufactured by GABO), tan δ of each formulation was measured under the measurement conditions of initial strain 10%, dynamic strain 0.3%, frequency 16 Hz, temperature 50 ° C., and tan δ of Comparative Example 1 was set to 100. Indicated by an index using the following formula 4. The larger the index, the better the rolling resistance characteristics.
(ランボーン摩耗指数)
ランボーン摩耗試験機を用いて、温度20℃、スリップ率60%、試験時間5分間の測定条件でランボーン摩耗量を測定し、各配合の容積損失を計算し、比較例1の損失量を100とし、下記計算式数5で指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性が優れることを示す。
(Lambourn wear index)
Using a Lambourn wear tester, measure the Lambourn wear amount under the measurement conditions of a temperature of 20 ° C., a slip rate of 60%, and a test time of 5 minutes, calculate the volume loss of each formulation, and set the loss amount of Comparative Example 1 to 100 Indicated by an index using the following formula (5). It shows that abrasion resistance is excellent, so that an index | exponent is large.
(比較例1)
次に、実施例1で使用したエポキシ化ポリブタジエンゴムをポリブタジエンゴム(宇部興産(株)製:UBEPOL BR150L)に変え、またシクロヘキサンによる洗浄を行なわずにICP分析によりSiの含量を測定した。また、実施例1と同様にして、ゴム組成物の各物性値を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Next, the epoxidized polybutadiene rubber used in Example 1 was changed to polybutadiene rubber (manufactured by Ube Industries, Ltd .: UBEPOL BR150L), and the Si content was measured by ICP analysis without washing with cyclohexane. Moreover, each physical property value of the rubber composition was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(比較例2)
次に、ポリブタジエンゴム(宇部興産(株)製:UBEPOL BR150L)をシクロへキサン1000ccに溶解し、GOPTMS(東京化成製:3−グリジシルプロピルトリメトキシシラン)を添加、80℃で30分間攪拌してエタノールで析出させ、90℃で乾燥させることで、比較例2に係る変性単独重合体ポリブタジエンゴムを得た。この変性単独重合体ポリブタジエンゴムを実施例1と同様にしてSiの含量を測定した。また、実施例1と同様にして、ゴム組成物の各物性値を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Next, polybutadiene rubber (manufactured by Ube Industries, Ltd .: UBEPOL BR150L) is dissolved in 1000 cc of cyclohexane, GOPTMS (manufactured by Tokyo Chemical Industry: 3-glycidylpropyltrimethoxysilane) is added, and the mixture is stirred at 80 ° C. for 30 minutes. And the modified homopolymer polybutadiene rubber which concerns on the comparative example 2 was obtained by making it precipitate with ethanol and making it dry at 90 degreeC. The Si content of this modified homopolymer polybutadiene rubber was measured in the same manner as in Example 1. Moreover, each physical property value of the rubber composition was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(比較例3)
次に、参考例で作製したエポキシ化ポリブタジエンゴムを変性せずにそのまま使用した以外は実施例1と同様にしてSiの含量およびゴム組成物の各物性値を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Next, the Si content and each physical property value of the rubber composition were measured in the same manner as in Example 1 except that the epoxidized polybutadiene rubber produced in Reference Example was used as it was without modification. The results are shown in Table 1.
(比較例4)
次に、参考例で作製したエポキシ化ポリブタジエンゴムをシクロへキサン1000ccに溶解し、GOPTMS(東京化成製:試薬)を添加、80℃で30分間攪拌してエタノールで析出させ、90℃で乾燥させることで、比較例4に係る変性単独重合体ポリブタジエンゴムを得た。この変性単独重合体ポリブタジエンゴムを、実施例1と同様にしてSiの含量を測定した。また、実施例1と同様にして、ゴム組成物の各物性値を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
Next, the epoxidized polybutadiene rubber produced in the reference example is dissolved in 1000 cc of cyclohexane, GOPTMS (manufactured by Tokyo Chemical Industry: Reagent) is added, stirred at 80 ° C. for 30 minutes, precipitated with ethanol, and dried at 90 ° C. Thus, a modified homopolymer polybutadiene rubber according to Comparative Example 4 was obtained. The Si content of this modified homopolymer polybutadiene rubber was measured in the same manner as in Example 1. Moreover, each physical property value of the rubber composition was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
以上より、実施例に係る変性単独重合体ポリブタジエンゴムは、エポキシ基と反応したSiの量が多いため、シリカの分散性が向上し、結果ゴム組成物のTanδ、引張強度、破壊伸度、及び耐摩耗性がバランスよく向上したことが分かる。 As described above, since the modified homopolymer polybutadiene rubber according to the example has a large amount of Si reacted with an epoxy group, the dispersibility of silica is improved, and as a result, Tan δ, tensile strength, breaking elongation, and It can be seen that the wear resistance is improved in a well-balanced manner.
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