JP5800285B2 - Rubber composition and crosslinked product obtained by crosslinking - Google Patents

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Description

本発明は、特定の構造を持つ有機珪素化合物を含むゴム組成物及びゴム組成物を架橋してなる架橋物に関する。   The present invention relates to a rubber composition containing an organosilicon compound having a specific structure and a crosslinked product obtained by crosslinking the rubber composition.

近年、省燃費、制動性に優れたシリカ配合タイヤを始めとし、防振ゴムや各種ゴムロールなど様々なシリカ配合ゴム製品が普及しつつある。しかし、シリカを配合するとゴム組成物としての粘度が非常に上昇するため、シランカップリング剤を配合することにより粘度の上昇を緩和する手法が一般的に取られている。またシランカップリング剤は、シリカ表面のシラノールと反応することによりシリカ同士の相互作用を低減し、ゴムの損失正接や動的弾性率を下げることが知られている。しかしながら、特にタイヤ用途で多用されている既存のポリスルフィド系シランカップリング剤では、混練途中に硫黄の影響によりスコーチを起こし、高温での混練を行うことができずに生産性を損ねている。更に近年ではゴム中へのシリカの配合量が増加しておりコンパウンド粘度の増大という問題も抱えていることから、コンパウンドの低粘度化も大きな課題の一つとなっている。   In recent years, various silica compounded rubber products such as anti-vibration rubbers and various rubber rolls have been widely used, including a silica compounded tire excellent in fuel saving and braking performance. However, when silica is blended, the viscosity of the rubber composition is greatly increased. Therefore, a method of alleviating the viscosity increase by blending a silane coupling agent is generally employed. Silane coupling agents are known to reduce the interaction between silicas by reacting with silanols on the silica surface, thereby reducing the loss tangent and dynamic modulus of rubber. However, existing polysulfide-based silane coupling agents that are frequently used especially for tire applications cause scorch due to the influence of sulfur during kneading, and cannot perform kneading at a high temperature, thereby impairing productivity. Furthermore, in recent years, the compounding amount of silica in rubber has increased, and there has been a problem of an increase in compound viscosity. Therefore, reducing the viscosity of the compound has become one of the major issues.

また樹脂用途などで一般的に用いられているアミノ系シランカップリング剤などは特定のゴム種としか化学結合を形成せず、タイヤなどに用いられている天然ゴムやSBR、BRといったジエン系ゴムとは化学結合を形成しない。   In addition, amino silane coupling agents and the like that are generally used for resin applications, etc., form a chemical bond only with a specific rubber type. Natural rubber used in tires and diene rubbers such as SBR and BR And do not form chemical bonds.

上記の問題を解決すべく、メルカプト系シランカップリング剤の保護化なども提案されているが、実用的には経済性やコンパウンドの収縮などの観点から問題が多い。(特許文献1参照)   In order to solve the above problem, protection of a mercapto-based silane coupling agent has been proposed, but there are many problems from the viewpoint of economical efficiency and compound shrinkage. (See Patent Document 1)

特許文献2にはコンパウンドの低粘度化に効果のあるカップリング剤が提案されているが混練時のスコーチの点では効果がなく、特許文献3には、コンパウンド粘度及び分散性改善を目的とした3級アルキルアミンを添加する手法が試みられているが、スルフィド系カップリング剤を主に用いており、混練中のスコーチの問題は解決できず、また高価であることやゴムと化学結合しない為にブリードするといった悪影響を及ぼす可能性などの問題がある。   Patent Document 2 proposes a coupling agent effective for reducing the viscosity of the compound, but there is no effect in terms of scorching during kneading, and Patent Document 3 aims to improve the compound viscosity and dispersibility. Attempts have been made to add tertiary alkylamines, but sulfide coupling agents are mainly used, so the problem of scorch during kneading cannot be solved, and it is expensive and does not chemically bond to rubber. There are problems such as the possibility of adverse effects such as bleeding.

公開特許公報、2008−110997Published patent publication, 2008-110997 公開特許公報、2005−8639Published patent publication, 2005-8639 公開特許公報、2006−249387Published Patent Publication, 2006-249387

本発明は上記の点に鑑み、混練中のスコーチ性、低粘度性、圧縮永久歪性に優れたゴム組成物及びその架橋物を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a rubber composition excellent in scorch property, low viscosity property, and compression set during kneading, and a crosslinked product thereof.

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討の結果、特定の構造を持つ有機珪素化合物を含むゴム組成物及びその架橋物により、上記課題を解決できることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by a rubber composition containing an organosilicon compound having a specific structure and a crosslinked product thereof.

すなわち本発明は、ゴム、シリカ系充填材、シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤を含有するゴム組成物であり、窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基は一般式[1]で表される基であることが好ましい。

Figure 0005800285
(式[1]中、繰り返し単位中のR、R、R、R及びRは独立して同一でも異なっていてもよく、R及びRは炭素数1〜18の置換もしくは非置換の二価のアルキル基、又は炭素数6〜18の二価の置換もしくは非置換のフェニル基であり、R、R及びRは炭素数2〜18である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであり、Rは炭素数2〜18である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであり、R、R、R、R、の少なくとも一つは架橋剤と結合する基を含む有機基である。繰り返し単位p、qは1≦p+q≦6を満たし、各繰り返し単位はランダムであってよい。Xは陰イオンであり、塩化物イオンであることが好ましい。) That is, the present invention is a rubber composition containing a rubber, a silica-based filler, a silane coupling agent containing a group that reacts with a silica-based filler and a group having a nitrogen atom and a group that binds to a crosslinking agent, The group having an atom and a group bonded to a crosslinking agent is preferably a group represented by the general formula [1].
Figure 0005800285
(In the formula [1], R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 in the repeating unit may be the same or different independently, and R 1 and R 3 are substituted with 1 to 18 carbon atoms. Or an unsubstituted divalent alkyl group or a divalent substituted or unsubstituted phenyl group having 6 to 18 carbon atoms, and R 2 , R 4 and R 5 are bonded to a crosslinking agent having 2 to 18 carbon atoms. A monovalent organic group, a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or hydrogen, and R 6 is a monovalent organic bonded to a crosslinking agent having 2 to 18 carbon atoms. A group, a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or hydrogen, and at least one of R 2 , R 4 , R 5 , and R 6 is a group that binds to a crosslinking agent. The repeating units p and q satisfy 1 ≦ p + q ≦ 6, and each repeating unit is May be a dumb .X - is an anion, preferably a chloride ion).

本発明においては、架橋剤と反応する基が炭素−炭素二重結合を含有する有機基であることが好ましく、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基であることがより好ましい。   In the present invention, the group that reacts with the crosslinking agent is preferably an organic group containing a carbon-carbon double bond, and more preferably a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, or a methacryloyl group.

シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤におけるシリカ系充填材と反応する基はSi−O−C結合及び/又はSi−O−H結合を有する基であることが好ましい。   The group that reacts with the silica-based filler in the silane coupling agent containing a group that reacts with the silica-based filler and a group that has a nitrogen atom and a group that binds to the crosslinking agent is a Si—O—C bond and / or Si—O. A group having a —H bond is preferred.

本発明に用いられるシリカ系充填剤としては、BET比表面積が20〜300m/gの湿式シリカであることが好ましい。シリカ系充填剤の含有量がゴム100重量部に対して5〜200重量部であることが好ましい。 The silica-based filler used in the present invention is preferably wet silica having a BET specific surface area of 20 to 300 m 2 / g. It is preferable that content of a silica type filler is 5-200 weight part with respect to 100 weight part of rubber | gum.

本発明においてはシリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤の含有量がゴム100重量部に対して0.1〜30重量部であることが好ましい。   In the present invention, the content of the silane coupling agent containing a group having a group that reacts with a silica-based filler, a nitrogen atom, and a group that binds to a crosslinking agent is 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. It is preferable that

本発明おいては、更に、ビニル系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、アルキル系シランカップリング、エポキシ系シランカップリング剤、メタクリロキシシラン系シランカップリング剤、(ポリ)スルフィド系シランカップリング剤及びメルカプトシラン系シランカップリング剤から選択されるシランカップリング剤を併用してもよく、これらのシランカップリング剤の含有量がゴム100重量部に対して0.1〜30重量部であることが好ましい。   In the present invention, further, a vinyl silane coupling agent, an amino silane coupling agent, an alkyl silane coupling agent, an epoxy silane coupling agent, a methacryloxy silane silane coupling agent, and a (poly) sulfide silane. A silane coupling agent selected from coupling agents and mercaptosilane-based silane coupling agents may be used in combination, and the content of these silane coupling agents is 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. It is preferable that

本発明においてはゴムがジエン系ゴムであることが好ましい。   In the present invention, the rubber is preferably a diene rubber.

本発明においては、更に、架橋剤を含むことが好ましく、架橋剤は硫黄、セレン、有機過酸化物、モルホリンジスルフィド、チウラム系化合物、オキシム系化合物から選択される少なくとも一種であることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a crosslinking agent is further contained, and the crosslinking agent is preferably at least one selected from sulfur, selenium, organic peroxide, morpholine disulfide, thiuram compound, and oxime compound.

本発明のゴム組成物を用い、架橋してなる架橋物はタイヤ、防振ゴム等の用途で使用することができる。   The crosslinked product obtained by crosslinking using the rubber composition of the present invention can be used in applications such as tires and vibration-proof rubbers.

さらに本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対して、シリカを5〜200重量部、特定の構造を持つ有機珪素化合物を0.1〜30重量部を含む混合物を100〜200℃で混練して得られたシリカ配合ゴム組成物であり、必要に応じカーボンブラック、炭酸カルシウムなどの充填剤、ステアリン酸などの加工助剤、他のシランカップリング剤、老化防止剤、架橋促進剤、架橋剤など用いることができ、130〜230℃で架橋することができる。   Furthermore, the rubber composition of the present invention is a mixture containing 100 to 200 parts by weight of silica and 5 to 200 parts by weight of silica and 0.1 to 30 parts by weight of an organosilicon compound having a specific structure. Silica-containing rubber composition obtained by kneading at ℃, fillers such as carbon black and calcium carbonate, processing aids such as stearic acid, other silane coupling agents, anti-aging agents, and crosslinking promotion as necessary An agent, a crosslinking agent, etc. can be used, and it can bridge | crosslink at 130-230 degreeC.

本発明によるゴム組成物は、ゴムとシリカとシランカップリング剤を混練する際の混練温度を上昇させる事が可能であり、混練操作に必要とされる時間を短縮させることが可能である。   The rubber composition according to the present invention can increase the kneading temperature when kneading rubber, silica and a silane coupling agent, and can shorten the time required for the kneading operation.

また混練り工程で十分なカップリング効果が得られるため、該組成物の架橋物は低転がり抵抗性ゴム架橋物として得られる。   In addition, since a sufficient coupling effect is obtained in the kneading step, the crosslinked product of the composition is obtained as a low rolling resistant rubber crosslinked product.

本発明のシランカップリング剤(実施例)と他のシランカップリング剤(比較例)を含有したコンパウンドの180℃における粘度挙動(トルク値)を示す線図。The diagram which shows the viscosity behavior (torque value) at 180 degreeC of the compound containing the silane coupling agent (Example) and other silane coupling agent (comparative example) of this invention.

以下、本発明に記載のゴム組成物ついて詳細に説明する。本発明のゴム組成物は少なくとも、ゴム、シリカ系充填材、シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤を含有する。また本発明のゴム組成物はスラリーの状態であっても良く、そのスラリーを固化して作成したマスターバッチ(いわゆるウェットマスターバッチ)であっても良い。   Hereinafter, the rubber composition according to the present invention will be described in detail. The rubber composition of the present invention contains at least a rubber, a silica-based filler, a silane coupling agent containing a group having a group that reacts with the silica-based filler and a group that binds to a nitrogen atom and a crosslinking agent. The rubber composition of the present invention may be in a slurry state, or may be a master batch (so-called wet master batch) prepared by solidifying the slurry.

本発明で用いるゴムは天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマー、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴムなどが挙げられ、特に天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマー、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどのジエン系ゴムが好ましい。これらゴムは1種または2種以上のブレンドで使用しても良い。   Examples of the rubber used in the present invention include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, ethylene propylene terpolymer, butyl rubber, acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, epichlorohydrin rubber, silicon rubber, fluorine rubber, and polysulfide rubber. Particularly preferred are diene rubbers such as natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, ethylene propylene terpolymer, butyl rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and chloroprene rubber. These rubbers may be used alone or in a blend of two or more.

本発明で用いるシリカ系充填材としては、クレー、マイカ、乾式シリカ、湿式シリカなどが挙げられるが、BET比表面積が10〜400m/gの湿式シリカが好ましく、BET比表面積が20〜300m/gの湿式シリカがより好ましく、BET比表面積が50〜250m/gの湿式シリカが特に好ましい。BET比表面積がこれらの範囲であれば、ゴムに対する補強性が良好であり、シリカ系充填材とシランカップリング剤との反応性も良好である。本発明に使用されるシリカ系充填材としては、東ソーシリカ社製、ニプシルVN−3、AQ、ER、E743、ローディア社製ゼオシル1165MP、115MP、プレミアム200、デグサ社製ウルトラジルVN3、VN2、7000Gなど市販のシリカ系充填材が用いられる。 Examples of the silica-based filler used in the present invention include clay, mica, dry silica, and wet silica, but wet silica having a BET specific surface area of 10 to 400 m 2 / g is preferable, and a BET specific surface area of 20 to 300 m 2. / G wet silica is more preferable, and wet silica having a BET specific surface area of 50 to 250 m 2 / g is particularly preferable. If the BET specific surface area is in these ranges, the reinforcing property to rubber is good, and the reactivity between the silica-based filler and the silane coupling agent is also good. Examples of the silica-based filler used in the present invention include Tosoh Silica Corporation, Nipsil VN-3, AQ, ER, E743, Rhodia Corporation Zeosyl 1165MP, 115MP, Premium 200, Degussa Corporation Ultrazil VN3, VN2, 7000G. Commercially available silica-based fillers are used.

上記シリカ系充填材の含有量は、ゴム100重量部に対して、5〜200重量部含有することが好ましく、10〜150重量部含有することがより好ましく、20〜120重量部含有することが特に好ましい。この範囲であれば、ゴム組成物の加工性及び架橋物の補強性の点で好ましい。   The content of the silica-based filler is preferably 5 to 200 parts by weight, more preferably 10 to 150 parts by weight, and more preferably 20 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. Particularly preferred. If it is this range, it is preferable at the point of the workability of a rubber composition, and the reinforcement | strengthening property of a crosslinked material.

本発明ではシリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤を用いる。本発明のシランカップリング剤としては、シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基をそれぞれ少なくとも一つ以上有すればよい。また、本発明においては、シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。尚、本願発明において、シランカップリング剤とは、有機物とケイ素から構成される化合物で、分子中に2種以上の異なった反応基を持つ化合物のことである。   In the present invention, a silane coupling agent containing a group that reacts with a silica-based filler and a group having a nitrogen atom and a group that binds to a crosslinking agent is used. The silane coupling agent of the present invention may have at least one group each having a group that reacts with a silica-based filler, a nitrogen atom, and a group that binds to a crosslinking agent. In the present invention, a silane coupling agent containing a group that reacts with a silica-based filler and a group that has a nitrogen atom and a group that binds to a crosslinking agent may be used alone or as a mixture of two or more. May be. In the present invention, the silane coupling agent is a compound composed of an organic substance and silicon, and is a compound having two or more different reactive groups in the molecule.

本発明のシランカップリング剤における窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基としては窒素原子及び架橋剤と結合する基をそれぞれ少なくとも一つ以上有すればよく、一般式[1]で表される基であることが好ましい。

Figure 0005800285
(式[1]中、繰り返し単位中のR、R、R、R及びRは独立して同一でも異なっていてもよく、R及びRは炭素数1〜18の置換もしくは非置換の二価のアルキル基、又は炭素数6〜18の二価の置換もしくは非置換のフェニル基であり、R、R及びRは炭素数2〜18である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであり、Rは炭素数2〜18である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであり、R、R、R、R、の少なくとも一つは架橋剤と結合する基を含む有機基である。繰り返し単位p、qは1≦p+q≦6を満たし、各繰り返し単位はランダムであってよい。Xは陰イオンである。) The group having a nitrogen atom and a group that binds to the crosslinking agent in the silane coupling agent of the present invention may have at least one group that binds to the nitrogen atom and the crosslinking agent, and is represented by the general formula [1]. It is preferably a group.
Figure 0005800285
(In the formula [1], R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 in the repeating unit may be the same or different independently, and R 1 and R 3 are substituted with 1 to 18 carbon atoms. Or an unsubstituted divalent alkyl group or a divalent substituted or unsubstituted phenyl group having 6 to 18 carbon atoms, and R 2 , R 4 and R 5 are bonded to a crosslinking agent having 2 to 18 carbon atoms. A monovalent organic group, a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or hydrogen, and R 6 is a monovalent organic bonded to a crosslinking agent having 2 to 18 carbon atoms. A group, a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or hydrogen, and at least one of R 2 , R 4 , R 5 , and R 6 is a group that binds to a crosslinking agent. The repeating units p and q satisfy 1 ≦ p + q ≦ 6, and each repeating unit is It may be a dumb .X - is an anion).

一般式[1]において、R及びRは炭素数1〜8の置換もしくは非置換の二価のアルキル基、又は炭素数6〜12の置換もしくは非置換の二価のフェニル基であることが好ましく、炭素数2〜4の二価の置換もしくは非置換のアルキル基、又は炭素数6〜8の置換もしくは非置換の二価のフェニル基であることがより好ましい。
一般式[1]において、R、R及びRは炭素数2〜8である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜12の一価の置換もしくは非置換のアルキル基、水素のいずれかであることが好ましく、炭素数2〜4である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜8の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであることがより好ましい。
一般式[1]において、Rは炭素数2〜8である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜12の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであることが好ましく、炭素数2〜4である架橋剤と結合する一価の有機基、炭素数1〜8の一価の置換もしくは非置換のアルキル基、水素のいずれかであることがより好ましい。
置換しうる原子及び置換基としては、メチル、エチル、イソプロピルなどのアルキル基、フェニルなどのアリール基、ベンジルなどのアラルキル基、ビニルなどの不飽和炭化水素基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基などが挙げられる。
一般式[1]において、繰り返し単位p、qは0≦p、0≦qであって、1≦p+q≦6を満たすものであるが、1≦p+q≦5であることが好ましく、1≦p+q≦4であることがより好ましい。
In General Formula [1], R 1 and R 3 are a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted divalent phenyl group having 6 to 12 carbon atoms. It is more preferable that it is a C2-C4 bivalent substituted or unsubstituted alkyl group, or a C6-C8 substituted or unsubstituted bivalent phenyl group.
In the general formula [1], R 2 , R 4 and R 5 are a monovalent organic group bonded to a crosslinking agent having 2 to 8 carbon atoms, and a monovalent substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Any one of hydrogen, a monovalent organic group bonded to a crosslinking agent having 2 to 4 carbon atoms, a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and hydrogen It is more preferable that
In the general formula [1], R 6 is any one of a monovalent organic group bonded to a crosslinking agent having 2 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and hydrogen. Preferably, it is preferably a monovalent organic group bonded to a crosslinking agent having 2 to 4 carbon atoms, a monovalent substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or hydrogen. .
Examples of the substitutable atom and substituent include alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl, aryl groups such as phenyl, aralkyl groups such as benzyl, unsaturated hydrocarbon groups such as vinyl, fluorine, chlorine, bromine and iodine. A halogen atom, an amino group, a nitro group, etc. are mentioned.
In the general formula [1], the repeating units p and q are 0 ≦ p and 0 ≦ q, and satisfy 1 ≦ p + q ≦ 6, but preferably 1 ≦ p + q ≦ 5, and 1 ≦ p + q. More preferably, ≦ 4.

架橋剤と結合する基は炭素―炭素二重結合を含む基である事が好ましく、特にビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。   The group bonded to the crosslinking agent is preferably a group containing a carbon-carbon double bond, particularly preferably a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, or a methacryloyl group.

一般式[1]において、Xは陰イオンであり、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硫酸イオン、カルボン酸イオンであることが好ましく、塩化物イオンであることがより好ましい。このような構造を有する化合物としては、ジアリルアミノプロピルトリエトキシシランの塩酸塩や、トリエトキシシリルプロピルトリアリルアンモニウムクロライドなどが例示される。 In the general formula [1], X is an anion, preferably a chloride ion, a bromide ion, an iodide ion, a sulfate ion, or a carboxylate ion, and more preferably a chloride ion. Examples of the compound having such a structure include hydrochloride of diallylaminopropyltriethoxysilane and triethoxysilylpropyltriallylammonium chloride.

本発明のシランカップリング剤における1つの窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を具体的に例示すると、アリルアミノプロピル基、ジアリルアミノプロピル基、アリルブチルアミノプロピル基、アリルベンゾイルアミノプロピル基、ビニルアミノプロピル基、ジビニルアミノプロピル基、ブチルビニルアミノプロピル基、ビニルベンゾイルアミノプロピル基、アリルビニルアミノプロピル基、アミノエチルアリルアミノプロピル基、アリルアミノエチルアリルアミノプロピル基、ジアリルアミノエチルアリルアミノプロピル基、アリルアミノエチルアミノプロピル基、アミノエチルビニルアミノプロピル基、ビニルアミノエチルビニルアミノプロピル基、ジビニルアミノエチルビニルアミノプロピル基、アリルアミノエチルビニルアミノプロピル基、ジアリルアミノエチルビニルアミノプロピル基、ビニルアミノエチルアリルアミノプロピル基、ジビニルアミノエチルアリルアミノプロピル基、アミノエチルアリルアミノエチルアリルアミノプロピル基、アリルアミノエチルアリルアミノエチルアリルアミノプロピル基、プロピルアクリルアミド基、プロピルメタクリルアミド基、及びこれらの塩などが挙げられる。好ましくはアリルアミノプロピル基、ジアリルアミノプロピル基、アリルブチルアミノプロピル基、アリルベンゾイルアミノプロピル基、ビニルアミノプロピル基、ジビニルアミノプロピル基、ブチルビニルアミノプロピル基、ビニルベンゾイルアミノプロピル基、ジアリルアミノエチルアリルアミノプロピル基、アリルアミノエチルアミノプロピル基、アリルアミノエチルビニルアミノプロピル基、ビニルアミノエチルアリルアミノプロピル基、ジビニルアミノエチルアリルアミノプロピル基、ジビニルアミノエチルビニルアミノプロピル基、プロピルアクリルアミド基、プロピルメタクリルアミド基、及びこれらの塩などが挙げられる。   Specific examples of the group having one nitrogen atom and a group bonded to a crosslinking agent in the silane coupling agent of the present invention are allylaminopropyl group, diallylaminopropyl group, allylbutylaminopropyl group, allylbenzoylaminopropyl group. , Vinylaminopropyl group, divinylaminopropyl group, butylvinylaminopropyl group, vinylbenzoylaminopropyl group, allylvinylaminopropyl group, aminoethylallylaminopropyl group, allylaminoethylallylaminopropyl group, diallylaminoethylallylaminopropyl Group, allylaminoethylaminopropyl group, aminoethylvinylaminopropyl group, vinylaminoethylvinylaminopropyl group, divinylaminoethylvinylaminopropyl group, allylaminoethylvinyl Minopropyl group, diallylaminoethylvinylaminopropyl group, vinylaminoethylallylaminopropyl group, divinylaminoethylallylaminopropyl group, aminoethylallylaminoethylallylaminopropyl group, allylaminoethylallylaminoethylallylaminopropyl group, propylacrylamide Group, propylmethacrylamide group, and salts thereof. Preferably allylaminopropyl group, diallylaminopropyl group, allylbutylaminopropyl group, allylbenzoylaminopropyl group, vinylaminopropyl group, divinylaminopropyl group, butylvinylaminopropyl group, vinylbenzoylaminopropyl group, diallylaminoethylallyl Aminopropyl group, allylaminoethylaminopropyl group, allylaminoethylvinylaminopropyl group, vinylaminoethylallylaminopropyl group, divinylaminoethylallylaminopropyl group, divinylaminoethylvinylaminopropyl group, propylacrylamide group, propylmethacrylamide Groups, and salts thereof.

本発明のシランカップリング剤におけるシリカ系充填材と反応する基としてはSi−O−C結合及び/又はSi−O−H結合を有する基であることが好ましく、具体的にはアルコキシシリル基、シラノール基、ポリアルキレングリコールモノアルキルシリル基が挙げられるがこれに限定されない。   The group that reacts with the silica-based filler in the silane coupling agent of the present invention is preferably a group having a Si—O—C bond and / or a Si—O—H bond, specifically an alkoxysilyl group, Examples thereof include, but are not limited to, a silanol group and a polyalkylene glycol monoalkylsilyl group.

本発明におけるシリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有するシランカップリング剤を具体的に例示すると、一般式[2]、[3]で表される構造を持つ化合物が挙げられる。一般式[2]、[3]において、Aは窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を表し、上述した窒素原子及び架橋剤と結合する基が例示される。

Figure 0005800285
(式[2]中、Aは窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する一価の基を表し、R、R、Rはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、炭素数1〜18の一価のアルコキシ基、ヒドロキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜18、mは1〜6、rは1〜18であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであり、R、R、Rの少なくとも1つは炭素数1〜18の一価のアルコキシ基、もしくはヒドロキシ基、もしくはCnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜18、mは1〜6、rは1〜18であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかである。) Specific examples of the silane coupling agent having a group that reacts with the silica-based filler and a group that binds to a nitrogen atom and a crosslinking agent in the present invention have structures represented by general formulas [2] and [3]. Compounds. In the general formulas [2] and [3], A represents a group having a nitrogen atom and a group bonded to a crosslinking agent, and examples thereof include the group bonded to the nitrogen atom and the crosslinking agent described above.
Figure 0005800285
(In Formula [2], A represents a monovalent group having a nitrogen atom and a group bonded to a crosslinking agent, and R 7 , R 8 and R 9 may be the same or different, and 1 to 18 substituted or unsubstituted monovalent alkyl group, C1 to C18 monovalent alkoxy group, hydroxy group, CnH 2n-1 O — ((CH 2 ) m O) r and n is 1 to 18, m is 1 to 6, and r is any one of polyalkylene glycol monoalkyl ether groups having 1 to 18, and at least one of R 7 , R 8 , and R 9 is one having 1 to 18 carbon atoms. A polyalkylene glycol represented by a valent alkoxy group, a hydroxy group, or CnH 2n-1 O — ((CH 2 ) m O) r , wherein n is 1 to 18, m is 1 to 6, and r is 1 to 18. Any of monoalkyl ether groups.)

一般式[2]において、R、R、Rは炭素数1〜8の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、炭素数1〜8の一価のアルコキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜8、mは1〜4、rは1〜8であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであることがより好ましく、炭素数1〜4の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、炭素数1〜4の一価のアルコキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)rで表されnは2〜8、mは2〜4、rは1〜6であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであることが特に好ましい。
置換しうる原子及び置換基としては、メチル、エチル、イソプロピルなどのアルキル基、フェニルなどのアリール基、ベンジルなどのアラルキル基、ビニルなどの不飽和炭化水素基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基などが挙げられる。
In the general formula [2], R 7 , R 8 and R 9 are each a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a monovalent alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, CnH 2n-1 O. -((CH 2 ) m O) It is more preferable that it is any one of polyalkylene glycol monoalkyl ether groups represented by r , wherein n is 1 to 8, m is 1 to 4, and r is 1 to 8. A substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, CnH 2n-1 O — ((CH 2 ) m O) r and n is 2 to 2 8 and m are particularly preferably any of polyalkylene glycol monoalkyl ether groups in which 2 to 4 and r is 1 to 6.
Examples of the substitutable atom and substituent include alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl, aryl groups such as phenyl, aralkyl groups such as benzyl, unsaturated hydrocarbon groups such as vinyl, fluorine, chlorine, bromine and iodine. A halogen atom, an amino group, a nitro group, etc. are mentioned.

Figure 0005800285
(式[3]中、Aは窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する一価の基を表し、R10は炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、炭素数1〜18の一価のアルコキシ基、ヒドロキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜18、mは1〜6、rは1〜18であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであり、R11、R12は互いに同一でも異なっていてもよく、直鎖であっても分岐していてもよい炭素数1〜8の二価の置換もしくは非置換のアルキル基であり、Wは−C(=O)−、−O−、−NR13−、−CR1415−のいずれかであり、R13、R14、R15は炭素数1〜18の置換又は非置換のアルキル基、水素のいずれかである。)
Figure 0005800285
(In Formula [3], A represents a monovalent group having a nitrogen atom and a group bonded to a crosslinking agent, R 10 is a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, 1 carbon atom. To 18 monovalent alkoxy groups, hydroxy groups, CnH 2n-1 O — ((CH 2 ) m O) r , wherein n is 1 to 18, m is 1 to 6, and r is 1 to 18. Any one of alkylene glycol monoalkyl ether groups, and R 11 and R 12 may be the same or different from each other, and may be linear or branched divalent substituents having 1 to 8 carbon atoms or An unsubstituted alkyl group, W is any of —C (═O) —, —O—, —NR 13 —, —CR 14 R 15 —, and R 13 , R 14 , and R 15 are each a carbon number. 1 to 18 substituted or unsubstituted alkyl groups or hydrogen.)

一般式[3]において、R10は炭素数1〜8の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、炭素数1〜8の一価のアルコキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜8、mは1〜4、rは1〜8であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであることがより好ましく、炭素数1〜4の一価のアルコキシ基もしくはCnH2n−1O−((CH2O)で表されnは2〜8、mは2〜4、rは1〜6であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであることが特に好ましい。
一般式[3]において、R11、R12は炭素数1〜8の二価の置換もしくは非置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4の二価の置換もしくは非置換のアルキル基であることがより好ましい。
一般式[3]において、R13、R14、R15は炭素数1〜8の置換もしくは非置換のアルキル基、水素のいずれかであることが好ましく、炭素数1〜4の置換又は非置換のアルキル基、水素のいずれかであることがより好ましい。
置換しうる原子及び置換基としては、メチル、エチル、イソプロピルなどのアルキル基、フェニルなどのアリール基、ベンジルなどのアラルキル基、ビニルなどの不飽和炭化水素基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基などが挙げられる。
In the general formula [3], R 10 represents a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a monovalent alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, CnH 2n-1 O — ((CH 2 ). m O) It is more preferably any one of polyalkylene glycol monoalkyl ether groups represented by r , where n is 1 to 8, m is 1 to 4, and r is 1 to 8, A polyalkylene glycol monoalkyl ether group represented by a valent alkoxy group or CnH 2n-1 O — ((CH 2 ) m O) r , wherein n is 2 to 8, m is 2 to 4, and r is 1 to 6. It is particularly preferable that either one is used.
In the general formula [3], R 11 and R 12 are preferably a divalent substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a divalent substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. More preferably, it is a group.
In the general formula [3], R 13 , R 14 , and R 15 are each preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or hydrogen, and are substituted or unsubstituted having 1 to 4 carbon atoms. It is more preferable that the alkyl group is any one of hydrogen and hydrogen.
Examples of the substitutable atom and substituent include alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl, aryl groups such as phenyl, aralkyl groups such as benzyl, unsaturated hydrocarbon groups such as vinyl, fluorine, chlorine, bromine and iodine. A halogen atom, an amino group, a nitro group, etc. are mentioned.

本発明のシランカップリング剤としては二価以上のアルコール誘導体によって架橋した構造をとっていてもよい。具体的には2分子以上の一般式[2]又は[3]で表される構造を持つ化合物、又は一分子以上の一般式[2]で表される構造を持つ化合物と一分子以上の一般式[3]と二価以上のアルコール誘導体(例えば、1,4−ブタンジオール)が縮合した架橋構造を取っていてもよく、具体的にはジアリルアミノプロピルトリエトキシシランと1,4−ブタンジオールの反応において、シラン部分で式[2]のように環状構造を取らず、2分子のシラン単位と1分子の1,4−ブタンジオールが縮合した架橋構造を取っていても良い。また、1分子以上の一般式[2]、[3]で表される構造を持つ化合物と1分子以上のビニル系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、アルキル系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メタクリロキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤、(ポリ)スルフィド系シランカップリング剤といった有機珪素化合物と二価以上のアルコール誘導体(例えば、1,4−ブタンジオール)縮合した架橋構造を取っていてもよく、具体的にはジアリルアミノプロピルトリエトキシシランとビニルトリエトキシシランと1,4−ブタンジオールが反応し、架橋構造を取った構造でも良い。特に硫黄を含むシランカップリング剤であるメルカプト系シランカップリング剤、(ポリ)スルフィド系シランカップリング剤との架橋構造であることが好ましい。   The silane coupling agent of the present invention may have a structure crosslinked with a divalent or higher alcohol derivative. Specifically, a compound having a structure represented by two or more molecules of the general formula [2] or [3], or a compound having a structure represented by one or more molecules of the general formula [2] and one or more molecules of general It may have a crosslinked structure in which the formula [3] and a divalent or higher-valent alcohol derivative (for example, 1,4-butanediol) are condensed, specifically diallylaminopropyltriethoxysilane and 1,4-butanediol. In this reaction, the silane portion may have a crosslinked structure as shown by the formula [2], in which two silane units and one molecule of 1,4-butanediol are condensed. In addition, one or more molecules of the compound having the structure represented by the general formulas [2] and [3] and one or more molecules of a vinyl silane coupling agent, an amino silane coupling agent, an alkyl silane coupling agent, an epoxy Organic silicon compounds such as silane coupling agents, methacryloxy silane coupling agents, mercapto silane coupling agents, (poly) sulfide silane coupling agents, and divalent or higher alcohol derivatives (for example, 1,4-butanediol) A condensed cross-linked structure may be used, and specifically, a structure in which diallylaminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and 1,4-butanediol are reacted to form a cross-linked structure may be used. In particular, a crosslinked structure with a mercapto-based silane coupling agent or a (poly) sulfide-based silane coupling agent which is a silane coupling agent containing sulfur is preferable.

本発明のビニル系シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、トリクロロビニルシラン、トリエトキシビニルシラン等が例示される。
本発明のアミノ系シランカップリング剤としては、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−(N−フェニル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が例示される。
本発明のアルキル系シランカップリング剤としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジエトシキシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、フェニルトリメトキシシラン等が例示される。
本発明のエポキシ系シランカップリング剤としては、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等が例示される。
本発明のメタクリロキシ系シランカップリング剤としては、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が例示される。
本発明のメルカプト系シランカップリング剤としては、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、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン等が例示される。
本発明の(ポリ)スルフィド系シランカップリング剤、一般式[I]で表されるポリスルフィド系シランカップリング剤が例示され、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(略称TESPD)、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(略称TESPT)が特に好ましい。
(R16−O)3−Y16−Si−R17−Sx−R17−Si−R16(O−R16)3−Y[I]
(式中、R16は炭素数1〜18の一価の炭化水素基、R17は炭素数1〜9の二価の炭化水素基、xは2〜6、は0、1、または2の整数である。)
As the vinyl silane coupling agent of the present invention, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, allyltrichlorosilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, diethoxymethylvinylsilane, Examples include trichlorovinylsilane and triethoxyvinylsilane.
Examples of the amino silane coupling agent of the present invention include 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2- Examples include aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3- (N-phenyl) aminopropyltrimethoxysilane, and the like.
Examples of the alkyl-based silane coupling agent of the present invention include methyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, and phenyltrimethoxysilane. The
Examples of the epoxy silane coupling agent of the present invention include 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane. The
Examples of the methacryloxy silane coupling agent of the present invention include 3-methacryloxypropyltriethoxysilane and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
Examples of the mercapto silane coupling agent of the present invention include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane and the like.
Examples of the (poly) sulfide-based silane coupling agent of the present invention and the polysulfide-based silane coupling agent represented by the general formula [I] include bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide (abbreviated as TESPD), bis (3 -Triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (abbreviation TESPT) is particularly preferred.
(R 16 -O) 3-Y R 16 -Si-R 17 -Sx-R 17 -Si-R 16 (O-R 16) 3-Y [I]
(In the formula, R 16 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, R 17 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, x is 2 to 6, Y is 0, 1, or 2) Is an integer.)

本発明のシランカップリング剤は、窒素原子及び架橋剤と結合する基を有さない(即ち、A以外の構造を示す基を有する)化合物との混合物として用いても良い。窒素原子及び架橋剤と結合する基を有さない(即ち、A以外の構造を示す基を有する)化合物としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、ジエトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシラン、トリメトキシシランとポリエチレングリコールモノアルキルエーテル類との反応生成物(エチレングリコールの繰り返し単位は1〜8、モノアルキルエーテルの炭素数は1〜18)、トリエトキシシランとポリエチレングリコールモノアルキルエーテル類との反応生成物(エチレングリコールの繰り返し単位は1〜8、モノアルキルエーテルの炭素数は1〜18)、ジメトキシメチルシランとポリエチレングリコールモノアルキルエーテル類との反応生成物(エチレングリコールの繰り返し単位は1〜8、モノアルキルエーテルの炭素数は1〜18)、トリメトキシシランとポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル類との反応生成物(プロピレングリコールの繰り返し単位は1〜8、モノアルキルエーテルの炭素数は1〜18)、トリメトキシシランと2−メチル−1,3−プロパンジオールとの反応生成物、トリエトキシシランと2−メチル−1,3−プロパンジオールとの反応生成物、ジメトキシメチルシランと2−メチル−1,3−プロパンジオールとの反応生成物、トリメトキシシランとN−メチル−N,N−ジエタノールアミンとの反応生成物、ジメトキシメチルシランとN−メチル−N,N−ジエタノールアミンとの反応生成物、ジメトキシメチルシランとN−ブチル−N,N−ジエタノールアミンとの反応生成物、トリメトキシシランとN,N−ジメチルエタノールアミンとの反応生成物、ジメトキシメチルシランとN,N−ジメチルエタノールアミンとの反応生成物、ジメトキシメチルシランとN,N−ジブチルエタノールアミンとの反応生成物、ジメトキシメチルシランと1,4−ブタンジオールとの反応生成物、トリメトキシシランとネオペンチルグリコールとの反応生成物、トリメトキシシランとグリセリンとの反応生成物、トリメトキシシランとペンタエリスリトールとの反応生成物などが例示される。   The silane coupling agent of the present invention may be used as a mixture with a compound that does not have a group bonded to a nitrogen atom and a crosslinking agent (that is, has a group showing a structure other than A). Examples of the compound having no nitrogen atom and a group capable of binding to the crosslinking agent (that is, having a group other than A) include trimethoxysilane, triethoxysilane, diethoxymethylsilane, dimethoxymethylsilane, and trimethoxysilane. Products of polyethylene glycol monoalkyl ethers (ethylene glycol repeating units 1-8, monoalkyl ethers having 1-18 carbon atoms), reaction products of triethoxysilane and polyethylene glycol monoalkyl ethers (The repeating unit of ethylene glycol is 1 to 8, the carbon number of monoalkyl ether is 1 to 18), the reaction product of dimethoxymethylsilane and polyethylene glycol monoalkyl ether (the repeating unit of ethylene glycol is 1 to 8, Alkyl ether has 1 to 1 carbon atoms ), A reaction product of trimethoxysilane and polypropylene glycol monoalkyl ether (propylene glycol has 1 to 8 repeating units, monoalkyl ether having 1 to 18 carbon atoms), trimethoxysilane and 2-methyl-1, A reaction product of 3-propanediol, a reaction product of triethoxysilane and 2-methyl-1,3-propanediol, a reaction product of dimethoxymethylsilane and 2-methyl-1,3-propanediol, Reaction product of trimethoxysilane and N-methyl-N, N-diethanolamine, reaction product of dimethoxymethylsilane and N-methyl-N, N-diethanolamine, dimethoxymethylsilane and N-butyl-N, N- Reaction product with diethanolamine, trimethoxysilane and N, N-dimethylethanol Reaction product of amine, reaction product of dimethoxymethylsilane and N, N-dimethylethanolamine, reaction product of dimethoxymethylsilane and N, N-dibutylethanolamine, dimethoxymethylsilane and 1,4-butane Examples include a reaction product of diol, a reaction product of trimethoxysilane and neopentyl glycol, a reaction product of trimethoxysilane and glycerin, a reaction product of trimethoxysilane and pentaerythritol, and the like.

本発明のシリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤の製造方法は特に限定されないが、例えばアミノ基を有するシランカップリング剤にハロゲン化アリルやハロゲン化ビニル、メタクリル酸クロリド、アクリル酸クロリドなどの炭素−炭素二重結合を持つ酸塩化物を反応させるといった方法、もしくはアンモニアやアルキル化アミンなどとハロゲン化アリルやハロゲン化ビニル、メタクリル酸クロリド、アクリル酸クロリドなどの炭素−炭素二重結合を持つ酸塩化物を反応させアリルアミン、ジアリルアミン、メタクリロキシアミンなどを合成し、それとハロゲン化アルキルアルコキシシランなどを反応させる方法、ジアリルアミノプロピルトリエトキシシラン等の塩酸塩と塩基性化合物を反応させる方法が例示される。具体的には3−アミノプロピルトリメトキシシランや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トキシメチルシラン、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランと2−メチル−1,3−プロパンジオールとの反応生成物といったアミノシラン類とアリルクロライド、アリルブロマイド、塩化ビニル、メタクリル酸クロリド、アクリル酸クロリドなどを反応させる方法や、アリルアミン、ジアリルアミン、メタクリロキシアミンなどのアミン類と、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、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メトキシシランと2−メチル−1,3−プロパンジオールとの反応生成物といったハロゲン化アルキルアルコキシシラン類を反応させて得る方法、ジアリルアミノプロピルトリエトキシシラン等の塩酸塩とトリエチルを反応させて得る方法などが例示される。またこの反応には触媒や受酸剤などを用いても良い。また得られた化合物にN−メチル−N,N−ジエタノールアミンや2−メチル−1,3−プロパンジオールなどを反応させる事で、アルコキシ基を修飾する反応を行っても良い。   Although the manufacturing method of the silane coupling agent containing the group which has the group which reacts with the silica type filler of this invention, the nitrogen atom, and a crosslinking agent is not specifically limited, For example, it is a silane coupling agent which has an amino group. A method of reacting an acid chloride having a carbon-carbon double bond such as allyl halide, vinyl halide, methacrylic acid chloride, acrylic acid chloride, or ammonia, alkylated amine, etc. and allyl halide, vinyl halide, A method in which an acid chloride having a carbon-carbon double bond such as methacrylic acid chloride or acrylic acid chloride is reacted to synthesize allylamine, diallylamine, methacryloxyamine, etc., and this is reacted with a halogenated alkylalkoxysilane, diallylaminopropyl With hydrochlorides such as triethoxysilane A method of reacting the group of compounds. Specifically, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane and 2-methyl-1, A method of reacting aminosilanes such as reaction products with 3-propanediol with allyl chloride, allyl bromide, vinyl chloride, methacrylic acid chloride, acrylic acid chloride, and amines such as allylamine, diallylamine, methacryloxyamine, and 3 -Alkoxyalkoxy halides such as chloropropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, the reaction product of 3-chloropropyltrimethoxysilane and 2-methyl-1,3-propanediol How obtained by reacting orchids, and a method obtained by reacting the hydrochloride salt and triethyl or diallyl aminopropyltriethoxysilane are exemplified. In this reaction, a catalyst or an acid acceptor may be used. Moreover, you may perform reaction which modifies an alkoxy group by making N-methyl-N, N-diethanolamine, 2-methyl-1,3-propanediol, etc. react with the obtained compound.

本発明のシリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤の含有量は、ゴム100重量部に対し0.1〜30重量部であり、1〜20重量部であることが好ましく、1〜10重量部であることがより好ましい。この範囲であれば、シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤の効果が十分得られ、架橋して得られる架橋物の圧縮永久歪み性などの特性が良好である。   The content of the silane coupling agent containing a group reacting with the silica-based filler of the present invention and a group having a nitrogen atom and a group bonded to a crosslinking agent is 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. Yes, preferably 1 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight. If it is this range, the effect of the silane coupling agent containing the group which reacts with a silica type filler and the group which couple | bonds with a nitrogen atom and a crosslinking agent will be acquired enough, and compression of the crosslinked material obtained by bridge | crosslinking Good properties such as permanent set.

また本発明において他のシランカップリング剤を併用しても良い。併用されるシランカップリング剤とは特に限定はされないが、ビニル系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、アルキル系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メタクリロキシ系シランカップリング剤、(ポリ)スルフィド系シランカップリング剤、メルカプトシラン系シランカップリング剤が例示され、特に(ポリ)スルフィド系シランカップリング剤とメルカプトシラン系シランカップリング剤が好ましい。またメルカプトシラン系シランカップリング剤はカルボン酸などで保護化された保護化メルカプトシラン構造であっても良い。一般式[I]で表されるポリスルフィド系シランカップリング剤が特に好ましく、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(略称TESPD)、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(略称TESPT)が特に好ましい。
(R16−O)3−Y16−Si−R17−Sx−R17−Si−R16(O−R16)3−Y[I]
(式中、R16は炭素数1〜18の一価の炭化水素基、R17は炭素数1〜9の二価の炭化水素基、xは2〜6、は0、1、または2の整数である。)
In the present invention, other silane coupling agents may be used in combination. The silane coupling agent used in combination is not particularly limited, but a vinyl silane coupling agent, an amino silane coupling agent, an alkyl silane coupling agent, an epoxy silane coupling agent, a methacryloxy silane coupling agent, Examples include (poly) sulfide silane coupling agents and mercaptosilane silane coupling agents, and (poly) sulfide silane coupling agents and mercaptosilane silane coupling agents are particularly preferred. The mercaptosilane-based silane coupling agent may have a protected mercaptosilane structure protected with a carboxylic acid or the like. A polysulfide-based silane coupling agent represented by the general formula [I] is particularly preferable, and bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide (abbreviated as TESPD) and bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (abbreviated as TESPT) are preferable. Particularly preferred.
(R 16 -O) 3-Y R 16 -Si-R 17 -Sx-R 17 -Si-R 16 (O-R 16) 3-Y [I]
(In the formula, R 16 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, R 17 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, x is 2 to 6, Y is 0, 1, or 2) Is an integer.)

併用される他のシランカップリング剤を具体的に例示すると、ダイソー社製のカブラス2A、カブラス2B、カブラス4、デグサ社製のSi−75、Si−69、Si−363、モメンティブ社製のA−1289、NXT、NXT−LowV、A−189、信越化学社製のKBE−846などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独または混合して使用することもできる。   Specific examples of other silane coupling agents used in combination include Cabras 2A, Cabras 2B, Cabras 4 manufactured by Daiso, Si-75, Si-69, Si-363 manufactured by Degussa, and A manufactured by Momentive. -1289, NXT, NXT-LowV, A-189, Shin-Etsu Chemical KBE-846, and the like, but are not limited thereto. Moreover, these can also be used individually or in mixture.

他のシランカップリング剤を併用する場合の含有量は、ゴム100重量部に対して0.1〜30重量部であることが好ましく、1〜20重量部であることがより好ましい。また、シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤と他のシランカップリング剤を併用する場合には、それらの合計重量がゴム100重量部に対し30重量部を超えないことが好ましい。   The content when other silane coupling agents are used in combination is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. When a silane coupling agent containing a group that reacts with a silica-based filler, a group having a nitrogen atom and a group that binds to a crosslinking agent is used in combination with another silane coupling agent, the total weight of the silane coupling agent is rubber. It is preferable not to exceed 30 parts by weight per 100 parts by weight.

本発明においてはシリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤は水溶液に、もしくは水及び水に混和する有機溶剤の混合液に溶解させた溶液として用いても良い。水に混和する有機溶剤としては、特に限定はされないが、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン(THF)やジオキサンなどのエーテル類、アセトニトリル、及びジメチルスルホキシド(DMSO)などが挙げられる。この場合、シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤の濃度は特に限定されないが、5重量%以上95重量%以下であればよい。   In the present invention, a silane coupling agent containing a group that reacts with a silica-based filler and a group that binds to a nitrogen atom and a crosslinking agent is dissolved in an aqueous solution or a mixture of water and an organic solvent miscible with water. It may be used as a solution. The organic solvent miscible with water is not particularly limited, but alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, ketones such as acetone, ethers such as tetrahydrofuran (THF) and dioxane, acetonitrile, and dimethyl sulfoxide (DMSO) Etc. In this case, the concentration of the silane coupling agent containing a group that reacts with the silica-based filler, a nitrogen atom, and a group that binds to the cross-linking agent is not particularly limited, but may be 5 wt% or more and 95 wt% or less. Good.

本発明のゴム組成物は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、上記の他に、通常ゴム工業で用いられる配合剤を使用できる。例えば、グアニジン系架橋促進剤、スルフェンアミド系架橋促進剤、亜鉛華などの架橋促進(助)剤、ステアリン酸などの加工助剤、フェニル-α-ナフチルアミンなどの老化防止剤、カーボンブラック、炭酸カルシウムなどの充填剤、補強剤、軟化剤、可塑剤等を使用できる。   In addition to the above, the rubber composition of the present invention can use compounding agents usually used in the rubber industry, unless departing from the spirit of the present invention. For example, guanidine crosslinking accelerators, sulfenamide crosslinking accelerators, crosslinking accelerators (auxiliaries) such as zinc white, processing aids such as stearic acid, anti-aging agents such as phenyl-α-naphthylamine, carbon black, carbonic acid Fillers such as calcium, reinforcing agents, softeners, plasticizers and the like can be used.

本発明のゴム組成物の製造には、80〜250℃で混練することが好ましく、100〜200℃で混練することがより好ましい。混練時間は特に制限はないが、例えば1分〜1時間である。   For the production of the rubber composition of the present invention, kneading is preferably performed at 80 to 250 ° C, and more preferably 100 to 200 ° C. The kneading time is not particularly limited, but is, for example, 1 minute to 1 hour.

本発明のゴム組成物には、更に架橋剤を含有することができ、本発明に用いられる架橋剤としては、硫黄、セレン、有機過酸化物、モルホリンジスルフィド、チウラム系化合物、オキシム系化合物等の架橋剤が特に好ましいが、これらに限定されるものではない。   The rubber composition of the present invention may further contain a crosslinking agent. Examples of the crosslinking agent used in the present invention include sulfur, selenium, organic peroxide, morpholine disulfide, thiuram compound, and oxime compound. Crosslinking agents are particularly preferred, but are not limited to these.

上記架橋剤の含有量は、ゴム100重量部に対して、0.1〜20重量部含有することが好ましく、0.2〜10重量部含有することがより好ましく、0.5〜5重量部含有することが特に好ましい。   The content of the crosslinking agent is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.2 to 10 parts by weight, and more preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. It is particularly preferable to contain it.

本発明のゴム組成物に架橋剤を添加後の組成物(架橋用ゴム組成物)の混練は、100℃以下で混練することが好ましい。混練時間は特に制限はないが、例えば1分〜1時間である。   The kneading of the composition (crosslinking rubber composition) after adding the crosslinking agent to the rubber composition of the present invention is preferably carried out at 100 ° C. or lower. The kneading time is not particularly limited, but is, for example, 1 minute to 1 hour.

本発明のゴム組成物、架橋用ゴム組成物の混練は、通常ゴム工業にて使用されるロール、加圧ニーダー、インターミキサー、バンバリーミキサーなどの各種混合機械を用いることが可能であり、タイヤのトレッド、防振ゴム、靴底などの動的に使用されるゴム部品の製造に好適である。   The kneading of the rubber composition of the present invention and the rubber composition for crosslinking can be carried out using various mixing machines such as rolls, pressure kneaders, intermixers, and banbury mixers that are usually used in the rubber industry. It is suitable for the production of dynamically used rubber parts such as treads, anti-vibration rubbers, and shoe soles.

このように調製された架橋用ゴム組成物は押出成形機、カレンダーロール、またはプレスにより意図する形状に成形し、好ましくは130〜230℃で、1分〜3時間加熱して架橋物を得る。また、架橋の際には金型を用いても良い。   The crosslinking rubber composition thus prepared is molded into an intended shape by an extruder, a calender roll, or a press, and is preferably heated at 130 to 230 ° C. for 1 minute to 3 hours to obtain a crosslinked product. In addition, a mold may be used for crosslinking.

以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明する。但し、本発明はその要旨を逸脱しない限り以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples without departing from the gist thereof.

有機珪素化合物1の製造
3−アミノプロピルトリエトキシシラン(JNC製S330)22.1gにアリルクロライド(和光純薬工業製)7.7gを添加し、室温にて3時間、500rpmで攪拌した。この反応液を200gのヘキサンに添加して強攪拌し、白色沈殿をろ過後、ろ液を濃縮して有機珪素化合物のスラリーを得た。このスラリーをエタノールに溶解させ、この溶液をGC及びGC−MSにより分析した結果、(モノ)アリルアミノプロピルトリエトキシシランとジアリルアミノプロピルトリエトキシシランは44:56の混合物であった。また塩素含有量分析(イオンクロマト法)により分析した結果、塩素含有量が2.7%であり、これらの化合物の一部は塩酸塩として存在する事が示唆された。
Preparation of organosilicon compound 1 7.7 g of allyl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 22.1 g of 3-aminopropyltriethoxysilane (JNC S330), and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours at 500 rpm. This reaction solution was added to 200 g of hexane and stirred vigorously, and after filtering the white precipitate, the filtrate was concentrated to obtain an organosilicon compound slurry. This slurry was dissolved in ethanol, and this solution was analyzed by GC and GC-MS. As a result, (mono) allylaminopropyltriethoxysilane and diallylaminopropyltriethoxysilane were in a 44:56 mixture. As a result of analysis by chlorine content analysis (ion chromatography), the chlorine content was 2.7%, suggesting that some of these compounds exist as hydrochlorides.

有機珪素化合物2の製造
16.7gの上記により得られた有機珪素化合物1と6.6gのトリエチルアミン(和光純薬工業製)を混合し、1時間攪拌した。これを100gのヘキサンへ添加して強攪拌し、白色沈殿をろ過後、ろ液を濃縮して有機珪素化合物2を得た。GC及びGC−MSにより分析した結果、(モノ)アリルアミノプロピルトリエトキシシランとジアリルアミノプロピルトリエトキシシランは43:57の混合物であった。
Production of organosilicon compound 2 16.7 g of the organosilicon compound 1 obtained above and 6.6 g of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were mixed and stirred for 1 hour. This was added to 100 g of hexane and stirred vigorously. After filtering the white precipitate, the filtrate was concentrated to obtain an organosilicon compound 2. As a result of analysis by GC and GC-MS, (mono) allylaminopropyltriethoxysilane and diallylaminopropyltriethoxysilane were in a 43:57 mixture.

GC測定は、キャピラリーカラム(GLサイエンス製TC−5(30m×0.25mmI.D.0.25μm))とFID検出器を備えたGLサイエンス製GC353Bを用いて実施した。注入口及び検出器の温度は250℃とし、キャリヤーガスは窒素を用いた。カラム昇温条件は初期温度50℃で3分間保持し、その後10℃/分の速度で200℃まで昇温し、4分間その温度を保持後、測定終了とした。この時の(モノ)アリルアミノプロピルトリエトキシシランとジアリルアミノプロピルトリエトキシシランの保持時間は、それぞれ15.8分と17.5分であった。
GC−MS測定は、キャピラリーカラム(GLサイエンス製TC−5(30m×0.25mmI.D.0.25μm))を備えたAgilentTechnologies社製6890N、及びJEOL製JMS−T100GCにより構成される。GC条件は、注入口及び検出器の温度は250℃とし、キャリヤーガスはヘリウムを用いた。カラム昇温条件は初期温度50℃で3分間保持し、その後10℃/分の速度で200℃まで昇温し、4分間その温度を保持後、測定終了とした。GC本体とMS間のインターフェース温度は260℃とした。MS条件は、イオン化室温度は200℃、標準資料導入部温度は70℃、検出器電圧は1900Vであり、EI法にて測定した。この時の(モノ)アリルアミノプロピルトリエトキシシランとジアリルアミノプロピルトリエトキシシランの保持時間は、それぞれ15.1分と16.5分であった。
塩素含有量測定はサプレッサー方式イオンクロマトグラフィーにて測定した。ガードカラム(IonPac AG4A−SC)と分離カラム(IonPac AS4A−SC)、サプレッサー(ASRS−300(電流値50mA))、電気伝導度検出器を備えたダイオネクス社製DX−500を用い、1.5mM炭酸ナトリウム/1.5mM炭酸水素ナトリウム水溶液を溶離液とし1.5ml/minの条件にて測定した。試料は純水に溶解させ、この時の試料導入量は25μlであった。
The GC measurement was carried out using a capillary column (GL Science TC-5 (30 m × 0.25 mm ID 0.25 μm)) and a GL Science GC353B equipped with an FID detector. The inlet and detector temperatures were 250 ° C., and nitrogen was used as the carrier gas. The column temperature rising condition was maintained at an initial temperature of 50 ° C. for 3 minutes, then heated to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./minute, held at that temperature for 4 minutes, and then the measurement was completed. The retention times of (mono) allylaminopropyltriethoxysilane and diallylaminopropyltriethoxysilane at this time were 15.8 minutes and 17.5 minutes, respectively.
The GC-MS measurement is composed of Agilent Technologies 6890N equipped with a capillary column (GL Science TC-5 (30 m × 0.25 mm ID 0.25 μm)) and JEOL JMS-T100GC. The GC conditions were such that the inlet and detector temperatures were 250 ° C., and the carrier gas was helium. The column temperature rising condition was maintained at an initial temperature of 50 ° C. for 3 minutes, then heated to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./minute, held at that temperature for 4 minutes, and then the measurement was completed. The interface temperature between the GC body and the MS was 260 ° C. The MS conditions were an ionization chamber temperature of 200 ° C., a standard material introduction part temperature of 70 ° C., a detector voltage of 1900 V, and measurement was performed by the EI method. At this time, the retention times of (mono) allylaminopropyltriethoxysilane and diallylaminopropyltriethoxysilane were 15.1 minutes and 16.5 minutes, respectively.
The chlorine content was measured by a suppressor type ion chromatography. Using a DX-500 manufactured by Dionex Corporation equipped with a guard column (IonPac AG4A-SC), a separation column (IonPac AS4A-SC), a suppressor (ASRS-300 (current value 50 mA)), and an electric conductivity detector, 1.5 mM Sodium carbonate / 1.5 mM aqueous sodium hydrogen carbonate solution was used as an eluent, and measurement was performed under the condition of 1.5 ml / min. The sample was dissolved in pure water, and the sample introduction amount at this time was 25 μl.

ゴム組成物の製造
表1(I)の配合に示される配合物を40〜50℃の12インチロールにてゴム分1000gベースで30分混練し、ゴム分200gベースの重量となるように小分けした。小分けしたコンパウンドを100℃の6インチロールで2分間混練し、直後、表1の配合(II)に示されるカップリング剤を添加して6分間混練し、シート出して室温まで冷却した。次いで配合(I)と(II)のみのコンパウンドの一部を加工性試験1用に採取し、残りのコンパウンドをゴム分180gベースとなるよう計量し、表1の配合(III)に示されるに示される架橋剤成分を添加し10分間混練後、約2mmの厚みのシートを得た。配合(I)〜(III)まで全てを含むコンパウンドの一部を加工性試験2用に採取し、翌日、残りのコンパウンドを160℃で20分間熱プレス架橋し(圧縮永久歪用試験片は30分熱プレス架橋)、試験用サンプルを得た。
Production of Rubber Composition The compound shown in Table 1 (I) was kneaded with a 12-inch roll at 40 to 50 ° C. for 30 minutes based on a rubber content of 1000 g, and subdivided so that the weight of the rubber content was 200 g. . The subdivided compound was kneaded with a 6 inch roll at 100 ° C. for 2 minutes. Immediately after that, the coupling agent shown in the formulation (II) in Table 1 was added and kneaded for 6 minutes, and the sheet was taken out and cooled to room temperature. Next, a part of the compound containing only the blends (I) and (II) was taken for the workability test 1, and the remaining compound was weighed so as to be based on 180 g of rubber, and shown in the blend (III) of Table 1. After adding the indicated crosslinking agent component and kneading for 10 minutes, a sheet having a thickness of about 2 mm was obtained. A part of the compound including all of the blends (I) to (III) was collected for workability test 2, and the next day, the remaining compound was hot-press crosslinked at 160 ° C. for 20 minutes (30 compression test pieces were used). Samples for test were obtained.

加工性試験1
架橋剤を含まないコンパウンド(配合(I)と(II)のみのコンパウンド)を上島製作所製加硫試験機FDRにセットし、180℃にて10分間の粘度挙動を測定した。
Workability test 1
A compound containing no crosslinking agent (compounds containing only the blends (I) and (II)) was set in a vulcanization tester FDR manufactured by Ueshima Seisakusho, and the viscosity behavior at 180 ° C. for 10 minutes was measured.

加工性試験2
架橋剤まで含んだ未架橋コンパウンド(配合(I)〜(III)まで全てを含むコンパウンド)を東洋精機製ムーニー粘度計AM−3、L型ローターを用いてJIS K6300に準拠して100℃でのムーニー粘度(ML1+4)試験を実施した。
Workability test 2
An uncrosslinked compound containing up to a crosslinking agent (compound containing all of the blends (I) to (III)) at 100 ° C. according to JIS K6300 using Mooney viscometer AM-3 manufactured by Toyo Seiki, L-type rotor Mooney viscosity (ML1 + 4) test was performed.

引張り試験
架橋シートから3号形ダンベル試験片を打ち抜き、ミネベア社製テクノグラフTG−2kNを用いて、JIS K6301に準拠して引張り試験を行った。
圧縮永久歪試験
160℃で30分間熱プレスして成型した試験片(JIS K6262記載の大型試験片)を、JIS K6262に準拠し100℃にて72時間の試験時間で実施した。
Tensile test A No. 3 dumbbell test piece was punched out from the crosslinked sheet, and a tensile test was conducted in accordance with JIS K6301 using Minebea Technograph TG-2kN.
Compression set test A test piece (large test piece described in JIS K6262) molded by hot pressing at 160 ° C for 30 minutes was carried out at 100 ° C for 72 hours in accordance with JIS K6262.

以下に実施例及び比較例で用いた配合剤を示す。なお比較例1以外はカップリング剤中に硫黄分を含まない為、全配合中の硫黄量を合わせる為に配合(III)で添加する硫黄の量を調整している。   The compounding agents used in Examples and Comparative Examples are shown below. In addition, since the coupling agent does not contain a sulfur content except for Comparative Example 1, the amount of sulfur added in Formulation (III) is adjusted in order to match the amount of sulfur in the total formulation.

Figure 0005800285
*1 JSR社製 SL552
*2 JSR社製 BR01
*3 東ソーシリカ製 Nipsil AQ(BET比表面積 215m/g)
*4 日本サンオイル社製 Sunthene415
*5 ダイソー社製 CABRUS−4
*6 JNC製 S330
*7 信越化学工業製 LS−2300
*8 大内新興社製 ジフェニルグアニジン
*9 大内新興社製 N−シクロヘキシル−2−ベンジルスルフェンアミド
Figure 0005800285
* 1 SL552 manufactured by JSR Corporation
* 2 BR01 made by JSR
* 3 Nippon Sil AQ (BET specific surface area 215 m 2 / g) manufactured by Tosoh Silica
* 4 Suntine 415 made by Sun Oil Japan
* 5 CABRUS-4 manufactured by Daiso Corporation
* 6 J330 S330
* 7 Shin-Etsu Chemical LS-2300
* 8 Diphenylguanidine manufactured by Ouchi Shinsei Co., Ltd. * 9 N-cyclohexyl-2-benzylsulfenamide manufactured by Ouchi Shinsei Co., Ltd.

上記試験方法及び配合により得られた実施例及び比較例の試験結果を表2、図1に示す。 The test results of Examples and Comparative Examples obtained by the above test methods and blends are shown in Table 2 and FIG.

Figure 0005800285
Figure 0005800285

図1に示されるように実施例1及び2はより小さなコンパウンドのトルクを示しており、これは架橋剤を含まないコンパウンドのバンバリーミキサーなどによる加工中の粘度が低い事を示している。また、実施例1及び2はトルクの上昇が少ない事から、バンバリーミキサーなどによる混練中のトルク上昇、つまり混練中のスコーチの危険性が小さい事を意味する。   As shown in FIG. 1, Examples 1 and 2 show a lower compound torque, indicating a lower viscosity during processing, such as with a compound Banbury mixer that does not contain a crosslinker. In addition, since Examples 1 and 2 have a small increase in torque, this means that the torque increase during kneading by a Banbury mixer or the like, that is, the risk of scorching during kneading is small.

また表2に示されるように実施例1及び2はより小さなムーニー粘度を示しており、コンパウンドの加工性が改善されている事を示している。またモジュラス比が大きいこと、圧縮永久歪も小さいことからシリカとカップリング剤の反応がより促進されていることが示唆されている。   Further, as shown in Table 2, Examples 1 and 2 show smaller Mooney viscosities, indicating that the processability of the compound is improved. Moreover, since the modulus ratio is large and the compression set is also small, it is suggested that the reaction between silica and the coupling agent is further promoted.

以上の結果より、本実施例にて示されるシランカップリング剤は、混練中のスコーチの危険性が小さく、かつ低粘度でカップリング剤の反応効率が優れている事が示される。   From the above results, it is shown that the silane coupling agent shown in this example has a low risk of scorching during kneading, low viscosity, and excellent coupling agent reaction efficiency.

本発明によるゴム組成物は低粘度を示す事から加工性の改善やフィラーの高充填が可能となり、また充分にカップリング剤の効果が発揮できるため、従来の混練方法が簡素化される。従ってシリカを高充填する部材、例えばタイヤのトレッド、封止材などの製造に好適である。また圧縮永久歪も優れる事から、防振ゴムやOリング、パッキンなどの製造にも好適である。   Since the rubber composition according to the present invention exhibits a low viscosity, it is possible to improve processability and high filler filling and to sufficiently exhibit the effect of the coupling agent, thereby simplifying the conventional kneading method. Therefore, it is suitable for the production of a member highly filled with silica, such as a tire tread and a sealing material. In addition, since the compression set is excellent, it is also suitable for producing anti-vibration rubber, O-rings, packings and the like.

Claims (13)

ゴム、シリカ系充填材、シリカ系充填材と反応する基と一般式[1]で表される基を含有するシランカップリング剤を含有するゴム組成物。
Figure 0005800285
(式[1]中、繰り返し単位中のR、R、R、R及びRは独立して同一でも異なっていてもよく、R及びR炭素数1〜18の、アルキル基置換又は非置換の二価のアルキル基、R、R及びRビニル基、アリル基、アクリロイル基及びメタクリロイル基から選択される架橋剤と結合する基、炭素数1〜18の非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであり、Rビニル基、アリル基、アクリロイル基及びメタクリロイル基から選択される架橋剤と結合する基炭素数1〜18のアルキル基置換又は非置換の一価のアルキル基、水素のいずれかであり、R、R、R、R、の少なくとも一つはビニル基、アリル基、アクリロイル基及びメタクリロイル基から選択される架橋剤と結合する基である。繰り返し単位p、qは1≦p+q≦6を満たし、各繰り返し単位はランダムであってよい。X塩化物イオンである。)
A rubber composition comprising a rubber, a silica-based filler, a silane coupling agent containing a group that reacts with the silica-based filler and a group represented by the general formula [1] .
Figure 0005800285
(In the formula [1], R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 in the repeating unit may independently be the same or different, and R 1 and R 3 have 1 to 18 carbon atoms, An alkyl group-substituted or unsubstituted divalent alkyl group , R 2 , R 4 and R 5 are groups bonded to a crosslinking agent selected from a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group and a methacryloyl group ; Either an unsubstituted monovalent alkyl group or hydrogen, R 6 is a group bonded to a crosslinking agent selected from a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group and a methacryloyl group, and an alkyl group substituted with 1 to 18 carbon atoms Or an unsubstituted monovalent alkyl group , hydrogen, and at least one of R 2 , R 4 , R 5 , R 6 is a bridge selected from a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group group bonded to agent . There repeating units p, q satisfies 1 ≦ p + q ≦ 6, each repeating unit may be a random .X - is a chloride ion).
架橋剤と結合する基がアリル基である請求項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to claim 1 , wherein the group bonded to the crosslinking agent is an allyl group . シリカ系充填材と反応する基が、Si−O−C結合及び/またはSi−O−H結合を有する基である請求項1又は2に記載のゴム組成物。 Groups that react with the silica filler, Si-O-C bond and / or Si-O-H is a group having a bond claim 1 or 2 rubber composition according to. シリカ系充填材と反応する基と一般式[1]で表される基を含有するシランカップリング剤が一般式[2]及び/又は一般式[3]で表されるシランカップリングである請求項1〜3いずれかに記載のゴム組成物。
Figure 0005800285
(式[2]中、Aは一般式[1]で表される基を表し、R、R、Rはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基、炭素数1〜18の一価のアルコキシ基、ヒドロキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜18、mは1〜6、rは1〜18であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであり、R、R、Rの少なくとも一つは炭素数1〜18アルコキシ基、ヒドロキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜18、mは1〜6、rは1〜18であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかである。)
Figure 0005800285
(式[3]中、Aは一般式[1]で表される基を表し、R10は炭素数1〜18の一価のアルコキシ基、ヒドロキシ基、CnH2n−1O−((CH2O)で表されnは1〜18、mは1〜6、rは1〜18であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基のいずれかであり、R11、R12は互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜8の置換もしくは非置換の二価のアルキル基であり、Wは−C(=O)−、−O−、−NR13−、−CR1415−のいずれかであり、R13、R14、R15は炭素数1〜18の置換もしくは非置換の一価のアルキル基もしくは水素である。)
The silane coupling agent containing a group that reacts with a silica-based filler and a group represented by the general formula [1] is a silane coupling represented by the general formula [2] and / or the general formula [3]. Item 4. The rubber composition according to any one of Items 1 to 3 .
Figure 0005800285
(In the formula [2], A represents a group represented by the general formula [1], and R 7 , R 8 , and R 9 may be the same or different, and are substituted with 1 to 18 carbon atoms. Alternatively, an unsubstituted monovalent alkyl group, a monovalent alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a hydroxy group, CnH 2n-1 O — ((CH 2 ) m O) r , where n is 1 to 18, m Is one of polyalkylene glycol monoalkyl ether groups having 1 to 6 and r is 1 to 18, and at least one of R 7 , R 8 and R 9 is an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a hydroxy group, CnH 2n-1 O - ((CH 2) m O) is represented by r n is 1-18, m is 1 to 6, r is either polyalkylene glycol monoalkyl ether group is 1 to 18).
Figure 0005800285
(In the formula [3], A represents a group represented by the general formula [1], and R 10 represents a monovalent alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a hydroxy group, CnH 2n-1 O — ((CH 2 ) m O) is represented by r n is 1 to 18, m is 1 to 6, r is either polyalkylene glycol monoalkyl ether group is 1~18, R 11, R 12 are either the same or different And a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, W is —C (═O) —, —O—, —NR 13 —, —CR 14 R 15 —. R 13 , R 14 , and R 15 are each a substituted or unsubstituted monovalent alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or hydrogen.)
シリカ系充填材と一般式[1]で表される基を含有するシランカップリング剤が、水、もしくは水及び水に混和する有機溶剤の混合液に溶解させた溶液で使用される請求項1〜いずれかに記載のゴム組成物。 The silane coupling agent containing a silica-based filler and a group represented by the general formula [1] is used in a solution dissolved in water or a mixture of water and an organic solvent miscible with water. 4. The rubber composition according to any one of 4 to 4 . シリカ系充填材がBET比表面積20〜300m/gの湿式シリカであり、含有量がゴム100重量部に対して5〜200重量部である請求項1〜いずれかに記載のゴム組成物。 A wet silica of the silica-based filler is a BET specific surface area of 20 to 300 m 2 / g, the rubber composition according to any one of claims 1 to 5 content is 5 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of rubber . シリカ系充填材と反応する基と窒素原子及び架橋剤と結合する基を有する基を含有するシランカップリング剤の含有量がゴム100重量部に対して0.1〜30重量部である請求項1〜いずれかに記載のゴム組成物。 The content of the silane coupling agent containing a group reacting with a silica-based filler, a group having a nitrogen atom and a group binding to a crosslinking agent is 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. The rubber composition according to any one of 1 to 6 . 更に、ビニル系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、アルキル系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メタクリロキシシランカップリング剤、(ポリ)スルフィド系シランカップリング剤及びメルカプトシラン系シランカップリング剤から選択されるシランカップリング剤をゴム100重量部に対して0.1〜30重量部併用して含有する請求項1〜いずれかに記載のゴム組成物。 Furthermore, vinyl silane coupling agents, amino silane coupling agents, alkyl silane coupling agents, epoxy silane coupling agents, methacryloxy silane coupling agents, (poly) sulfide silane coupling agents and mercapto silanes. The rubber composition according to any one of claims 1 to 7, comprising a silane coupling agent selected from silane coupling agents in combination of 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. ゴムがジエン系ゴムである請求項1〜いずれかに記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 8 , wherein the rubber is a diene rubber. 更に、架橋剤として、硫黄、セレン、有機過酸化物、モルホリンジスルフィド、チウラム系化合物、オキシム系化合物から選択される少なくとも一種を含む請求項1〜いずれかに記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 9 , further comprising at least one selected from sulfur, selenium, organic peroxide, morpholine disulfide, thiuram compound, and oxime compound as a crosslinking agent. 請求項10に記載のゴム組成物を用い、架橋してなる架橋物。 A crosslinked product obtained by crosslinking using the rubber composition according to claim 10 . 請求項10に記載のゴム組成物を用い、架橋してなるタイヤ。 A tire formed by crosslinking using the rubber composition according to claim 10 . 請求項10に記載のゴム組成物を用い、架橋してなる防振ゴム。
Anti-vibration rubber obtained by crosslinking using the rubber composition according to claim 10 .
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