JP6316716B2 - Rubber composition and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、ゴム組成物及びその製造方法に関し、また該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。   The present invention relates to a rubber composition and a method for producing the same, and also relates to a pneumatic tire using the rubber composition.

一般にゴム組成物には、ジエン系ゴムをゴム成分として、これにカーボンブラックやシリカなどのフィラーが配合されている。かかるゴム組成物の物性を改良するためには、ゴム成分に対するフィラーの相溶性ないし分散性を向上することが望ましく、分散性を向上するためにジエン系ゴムを変性する技術が知られている。例えば、特許文献1には、天然ゴムに極性基含有ヒドラジド化合物を付加させてなる変性天然ゴムが開示され、特許文献2には、ジエン系ゴムに有機酸を反応させた後、糖類などの含酸素環状化合物を反応させた変性ジエン系ゴムが開示されている。   In general, diene rubber is used as a rubber component in a rubber composition, and a filler such as carbon black or silica is blended therein. In order to improve the physical properties of such a rubber composition, it is desirable to improve the compatibility or dispersibility of the filler with respect to the rubber component, and a technique for modifying a diene rubber to improve the dispersibility is known. For example, Patent Document 1 discloses a modified natural rubber obtained by adding a polar group-containing hydrazide compound to natural rubber, and Patent Document 2 includes reacting an organic acid with a diene rubber and then containing a saccharide or the like. A modified diene rubber obtained by reacting an oxygen cyclic compound is disclosed.

また、特許文献3には、ジエン系ゴムを酸化剤により酸化開裂した後、分解したジエン系ゴムを含むラテックスの酸塩基性を変化させることでアルドール縮合により再結合させた変性ジエン系ゴムを、タイヤ用ゴム組成物に用いることが開示されている。この場合、変性ジエン系ゴムの主鎖に導入された官能基によりフィラーの分散性を向上させる効果が期待できるが、更なる分散性の向上による物性改善が要望されている。   Patent Document 3 discloses a modified diene rubber obtained by oxidative cleavage of a diene rubber with an oxidizing agent and then rebonded by aldol condensation by changing the acid basicity of the latex containing the decomposed diene rubber. It is disclosed that it is used for a rubber composition for a tire. In this case, the effect of improving the dispersibility of the filler can be expected by the functional group introduced into the main chain of the modified diene rubber. However, improvement of physical properties by further improving the dispersibility is desired.

特開2009−108204号公報JP 2009-108204 A 特開2014−040514号公報JP 2014-040514 A 特開2013−163759号公報JP 2013-163759 A

本発明は、以上の点に鑑み、フィラーの分散性を向上して物性を改善することができるゴム組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the rubber composition which can improve the dispersibility of a filler, and can improve a physical property in view of the above point, and its manufacturing method.

本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴムの酸化開裂によって生じた分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させてなる変性ジエン系ゴムを含むゴム成分100質量部に対して、シリカを含むフィラー5〜150質量部を含有するものである。 The rubber composition according to the present invention comprises 100 parts by mass of a rubber component containing a modified diene rubber obtained by reacting a reducing sugar with an aldehyde group and / or keto group at the molecular terminal generated by oxidative cleavage of a diene rubber. On the other hand, it contains 5 to 150 parts by mass of a filler containing silica .

本発明に係る空気入りタイヤは、該ゴム組成物を用いてなるものである。   The pneumatic tire according to the present invention is formed using the rubber composition.

本発明に係るゴム組成物の製造方法は、ジエン系ゴムを酸化開裂させることで分解して分子末端にアルデヒド基及び/又はケト基を有する分解したジエン系ゴムを生成し前記の分解したジエン系ゴムの分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させて変性ジエン系ゴムを生成し、得られた変性ジエン系ゴムを、シリカを含むフィラーと混合するものである。 Method for producing a rubber composition according to the present invention generates a decomposed diene rubber having a decomposition to an aldehyde group at the molecular terminal and / or keto groups by oxidizing cleave diene rubber, and the degradation of the diene A modified diene rubber is produced by reacting a reducing sugar with an aldehyde group and / or keto group at the molecular end of the rubber based on aldol condensation, and the resulting modified diene rubber is mixed with a filler containing silica. .

本発明によれば、還元糖をアルドール縮合で反応させてなる上記変性ジエン系ゴムは、分子末端に還元糖に由来する多数の水酸基を有するため、シリカ等のフィラーとの相溶性が高く、フィラーの分散性を向上することができ、低発熱性能などのゴム組成物の物性を改善することができる。   According to the present invention, the modified diene rubber obtained by reacting a reducing sugar by aldol condensation has a large number of hydroxyl groups derived from the reducing sugar at the molecular terminal, and therefore has high compatibility with fillers such as silica. The dispersibility of the rubber composition can be improved, and the physical properties of the rubber composition such as low heat generation performance can be improved.

本実施形態に係るゴム組成物では、ゴム成分として、ジエン系ゴムの酸化開裂によって生じた分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させてなる変性ジエン系ゴムを用いる。酸化開裂によって生じたアルデヒド基(−CHO)やケト基(>C=O)の末端に、還元糖のアルデヒド基やケト基が反応することにより、分子末端に多数の水酸基を有する変性ジエン系ゴムが得られる。このように分子鎖の末端にシリカなどのフィラーとの親和性の高い水酸基が多数導入されることで、フィラーの分散性が改善し、タイヤの低燃費性に寄与する低発熱性能を改善することができる。また、冬用タイヤの氷上性能に寄与する低温性能が改善されることも見出した。   In the rubber composition according to this embodiment, a modified diene rubber obtained by reacting a reducing sugar with an aldehyde group and / or keto group at the molecular end generated by oxidative cleavage of a diene rubber is used as the rubber component. . Modified diene rubber having a large number of hydroxyl groups at the molecular terminals by the reaction of the aldehyde group or keto group of the reducing sugar with the terminal of the aldehyde group (—CHO) or keto group (> C═O) generated by oxidative cleavage Is obtained. By introducing many hydroxyl groups with high affinity with fillers such as silica at the end of the molecular chain, the dispersibility of the filler is improved and the low heat generation performance contributing to the fuel efficiency of the tire is improved. Can do. It has also been found that the low-temperature performance that contributes to the on-ice performance of winter tires is improved.

該変性ジエン系ゴムは、ジエン系ゴムを酸化開裂させることで分解し、分解したジエン系ゴムの分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させることで生成される。より詳細には、ジエン系ゴムラテックスに過ハロゲン酸を添加してジエン系ゴムを酸化開裂させることで分解し、分解したジエン系ゴムを含むラテックスを酸性から塩基性に変化させるとともに還元糖を添加することで、分解したジエン系ゴムの分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させ、得られたラテックスを凝固することで、変性ジエン系ゴムが得られる。   The modified diene rubber is decomposed by oxidative cleavage of the diene rubber, and is produced by reacting a reducing sugar with an aldehyde group and / or keto group at the molecular end of the decomposed diene rubber by aldol condensation. More specifically, a perhalogen acid is added to a diene rubber latex and the diene rubber is decomposed by oxidative cleavage, and the latex containing the decomposed diene rubber is changed from acidic to basic and a reducing sugar is added. Thus, a modified diene rubber can be obtained by reacting a reducing sugar with the aldehyde group and / or keto group at the molecular end of the decomposed diene rubber by aldol condensation and coagulating the obtained latex.

変性対象となるジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム(NR)、合成イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。これらの中でも、天然ゴム、合成イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、及びブタジエンゴムからなる群から選択された少なくとも一種を用いることが好ましい。ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は、特に限定されず、例えば8万〜300万でもよく、10万〜300万でもよく、20万〜300万でもよい。   Examples of the diene rubber to be modified include natural rubber (NR), synthetic isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), nitrile rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), Examples include butyl rubber (IIR), styrene-isoprene copolymer rubber, butadiene-isoprene copolymer rubber, and styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of natural rubber, synthetic isoprene rubber, styrene butadiene rubber, and butadiene rubber. The weight average molecular weight (Mw) of the diene rubber is not particularly limited, and may be, for example, 80,000 to 3,000,000, 100,000 to 3,000,000, or 200,000 to 3,000,000.

変性対象となるジエン系ゴムとしては、プロトン性溶媒である水中にミセル状になった水系エマルション、すなわちラテックスを用いることが好ましい。ジエン系ゴムラテックスの濃度(ゴム固形分濃度)は、特に限定されないが、5〜70質量%であることが好ましく、より好ましくは10〜50質量%である。   As the diene rubber to be modified, it is preferable to use a water-based emulsion, that is, a latex, which is micellar in water, which is a protic solvent. Although the density | concentration (rubber solid content density | concentration) of diene type rubber latex is not specifically limited, It is preferable that it is 5-70 mass%, More preferably, it is 10-50 mass%.

ジエン系ゴムの炭素−炭素二重結合を酸化開裂させるためには、酸化剤を用いることができ、例えば、ジエン系ゴムラテックスに酸化剤を添加し攪拌することにより酸化開裂させることができる。酸化剤としては、例えば、過マンガン酸カリウム、酸化マンガンなどのマンガン化合物、クロム酸、三酸化クロムなどのクロム化合物、過酸化水素などの過酸化物、過ヨウ素酸などの過ハロゲン酸、オゾン、酸素などの酸素類などが挙げられる。これらの中でも、過ハロゲン酸を用いることが好ましく、より好ましくは過ヨウ素酸を用いることである。なお、酸化開裂に際しては、コバルト、銅、鉄などの金属の、塩化物や有機化合物との塩や錯体などの、金属系酸化触媒を併用してもよい。過ハロゲン酸を用いる場合、その使用量は酸化開裂できる限り、特に限定されず、例えばラテックス中のジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜5質量部でもよく、0.3〜3質量部でもよく、0.5〜1.5質量部でもよい。このように過ハロゲン酸の量を少なくし、おだやかな酸化条件で酸化開裂させることにより、物性改善効果を高めることができる。なお、過ハロゲン酸の量を少なくしたことで、反応系を酸性にすることができない場合、ギ酸などの酸を添加して反応系が酸性になるように調整してもよい。   In order to oxidatively cleave the carbon-carbon double bond of the diene rubber, an oxidant can be used. For example, the oxidant can be oxidatively cleaved by adding an oxidant to the diene rubber latex and stirring. Examples of the oxidizing agent include manganese compounds such as potassium permanganate and manganese oxide, chromium compounds such as chromic acid and chromium trioxide, peroxides such as hydrogen peroxide, perhalogen acids such as periodic acid, ozone, Examples thereof include oxygens such as oxygen. Among these, it is preferable to use a perhalogen acid, and it is more preferable to use a periodic acid. In the oxidative cleavage, a metal-based oxidation catalyst such as a salt or complex of a metal such as cobalt, copper or iron with a chloride or an organic compound may be used in combination. When perhalogen acid is used, the amount used is not particularly limited as long as it can be oxidatively cleaved. For example, 0.1 to 5 parts by mass, or 0.3 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of diene rubber in latex Part may be sufficient and 0.5-1.5 mass part may be sufficient. Thus, the physical property improvement effect can be enhanced by reducing the amount of perhalogen acid and performing oxidative cleavage under mild oxidation conditions. If the reaction system cannot be made acidic by reducing the amount of perhalogen acid, an acid such as formic acid may be added to adjust the reaction system to be acidic.

酸化開裂によりジエン系ゴムが分解し、末端にアルデヒド基(−CHO)やケト基(>C=O)を持つジエン系ゴムが得られる。一実施形態として、分解したジエン系ゴムは、下記式(1)で表される構造を分子末端に持つ。   The diene rubber is decomposed by oxidative cleavage, and a diene rubber having an aldehyde group (—CHO) or a keto group (> C═O) at the terminal is obtained. As one embodiment, the decomposed diene rubber has a structure represented by the following formula (1) at the molecular end.

Figure 0006316716
式中、R1は、水素原子、メチル基又はクロロ基である。分解したジエン系ゴムは、その分子鎖の少なくとも一方の末端に上記式(1)で表される構造を持つ。
Figure 0006316716
In the formula, R 1 is a hydrogen atom, a methyl group or a chloro group. The decomposed diene rubber has a structure represented by the above formula (1) at at least one end of its molecular chain.

分解したジエン系ゴムは、上記酸化開裂によって分子量が低下する。分解後の重量平均分子量(Mw)は特に限定されず、例えば4万〜250万でもよく、8万〜240万でもよく、10万〜230万でもよい。   The molecular weight of the decomposed diene rubber decreases due to the oxidative cleavage. The weight average molecular weight (Mw) after decomposition is not particularly limited, and may be, for example, 40,000 to 2,500,000, 80,000 to 2,400,000, or 100,000 to 2,300,000.

以上のようにしてジエン系ゴムを分解した後、分解したジエン系ゴムを含むラテックス(以下、解重合ラテックスという。)を、酸性の場合には塩基性(即ち、アルカリ性)に、塩基性の場合には酸性になるように酸塩基性を変化させるとともに、該解重合ラテックスに還元糖を添加する。このように酸塩基性を変化させることにより、開裂とは逆反応である結合反応(アルドール縮合反応)が優先的に進行するようになる。ジエン系ゴム断片同士が再結合する場合、下記式(2)〜(5)で表される連結基のうちの少なくとも1種の連結基を含む変性ジエン系ゴムが生成される。   When the diene rubber is decomposed as described above, the latex containing the decomposed diene rubber (hereinafter referred to as depolymerized latex) is basic (that is, alkaline) when acidic, and is basic when basic. The acid basicity is changed so as to be acidic, and a reducing sugar is added to the depolymerized latex. By changing the acid basicity in this way, a coupling reaction (aldol condensation reaction) that is a reverse reaction to cleavage proceeds preferentially. When the diene rubber fragments are recombined with each other, a modified diene rubber containing at least one linking group among the linking groups represented by the following formulas (2) to (5) is generated.

Figure 0006316716
ここで、R1が水素原子である末端構造を持つゴム断片同士が結合する場合、式(4)及び/又は式(5)で表される連結基となり、R1が水素原子である末端構造を持つゴム断片とR1がメチル基である末端構造を持つゴム断片が結合する場合、式(2)及び/又は式(3)で表される連結基となる。
Figure 0006316716
Here, when rubber fragments having a terminal structure in which R 1 is a hydrogen atom are bonded to each other, a linking group represented by formula (4) and / or formula (5) is formed, and a terminal structure in which R 1 is a hydrogen atom. When a rubber fragment having a terminal structure in which R 1 is a methyl group is bonded to a rubber fragment having R 1 , a linking group represented by formula (2) and / or formula (3) is obtained.

本実施形態では、上記のように酸塩基性を変化させるとともに還元糖を添加する。還元糖はアルデヒド基又はケト基を有するため、アルドール縮合反応がジエン系ゴム断片同士だけでなく、ジエン系ゴム断片と還元糖との間でも生じる。すなわち、分解したジエン系ゴムの分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に、還元糖のアルデヒド基又はケト基がアルドール縮合反応を起こす。そのため、還元糖のアルドール縮合物を分子末端に有する変性ジエン系ゴムが得られる。その際、還元糖を過剰に添加することにより、ゴム断片同士の再結合よりも、ゴム断片と還元糖との反応を促進させることができ、分子末端への還元糖の付加を促進することができる。還元糖の添加量は、特に限定されず、例えば、分解したジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜40質量部でもよく、0.5〜20質量部でもよい。   In this embodiment, acid basicity is changed as described above, and a reducing sugar is added. Since reducing sugar has an aldehyde group or keto group, an aldol condensation reaction occurs not only between diene rubber fragments but also between diene rubber fragments and reducing sugar. That is, the aldehyde group or keto group of the reducing sugar causes an aldol condensation reaction on the aldehyde group and / or keto group at the molecular end of the decomposed diene rubber. Therefore, a modified diene rubber having an aldol condensate of reducing sugar at the molecular end can be obtained. At that time, by adding excessive reducing sugar, the reaction between the rubber fragment and the reducing sugar can be promoted rather than recombination between the rubber fragments, and the addition of the reducing sugar to the molecular end can be promoted. it can. The addition amount of reducing sugar is not specifically limited, For example, 0.1-40 mass parts may be sufficient with respect to 100 mass parts of decomposed diene rubber, and 0.5-20 mass parts may be sufficient.

なお、反応系中に酸化剤が存在することにより、分子末端に結合した還元糖のアルドール縮合物は、当該還元糖の分子中の炭素−炭素結合部分が切断されやすい。そのため、得られた変性ジエン系ゴムにおいて、還元糖のアルドール縮合で生じた末端基としては、還元糖がジエン系ゴム断片にアルドール縮合で結合したもののだけでなく、結合後に還元糖が切断されたものも通常含まれる。但し、かかる還元糖が切断された構造を持つものは含まれていても、含まれていなくてもよい。また、還元糖のアルドール縮合で生じた末端基は、変性ジエン系ゴムの片末端のみに導入されてもよく、両末端に導入されてもよい。また、得られた変性ジエン系ゴムは、かかる還元糖に由来する末端基だけでなく、上記式(2)〜(5)で表される連結基も通常含まれるが、このような連結基は含まれていなくてもよい。なお、連結基の含有率は、特に限定されず、式(2)〜(5)の連結基の合計で、例えば0.001〜25モル%でもよく、0.1〜15モル%でもよい。ここで、連結基の含有率は、変性ジエン系ゴムを構成する全構成ユニットのモル数に対する連結基のモル数の比率であり、上記特許文献3に記載の方法により測定される。   In addition, due to the presence of an oxidizing agent in the reaction system, the carbon-carbon bond portion in the reducing sugar molecule of the reducing sugar aldol condensate bonded to the molecular end is likely to be cleaved. Therefore, in the resulting modified diene rubber, the end group produced by the aldol condensation of reducing sugar is not only the one in which the reducing sugar is bonded to the diene rubber fragment by aldol condensation, but the reducing sugar is cleaved after the bonding. Also usually included. However, those having a structure in which such a reducing sugar is cleaved may or may not be included. Moreover, the terminal group produced by the aldol condensation of the reducing sugar may be introduced only at one end of the modified diene rubber or may be introduced at both ends. The obtained modified diene rubber usually contains not only the terminal group derived from the reducing sugar but also the linking groups represented by the above formulas (2) to (5). It does not have to be included. In addition, the content rate of a coupling group is not specifically limited, For example, 0.001-25 mol% may be sufficient as the sum total of the coupling group of Formula (2)-(5), and 0.1-15 mol% may be sufficient. Here, the content of the linking group is the ratio of the number of moles of the linking group to the number of moles of all the constituent units constituting the modified diene rubber, and is measured by the method described in Patent Document 3.

上記還元糖としては、アルドースでもケトースでもよく、例えば、グルコース、アロース、アルトロース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、エリトロース、トレオース、グリセルアルデヒド、フルクトース、プシコース、ソルボース、タガトース、セドヘプツロース、コリオース、キシルロース、リブロース、エリトルロースなどの単糖類、マルトース、ラクトース、セロビオース、ラクツロースなどの二糖類などが挙げられ、これらはいずれか1種又は2種以上組みあわせて用いることができる。なお、D体でもL体でも区別せずに使用できるが、通常は入手しやすいD体が用いられる。   The reducing sugar may be aldose or ketose. For example, glucose, allose, altrose, mannose, gulose, idose, galactose, talose, ribose, arabinose, xylose, lyxose, erythrose, threose, glyceraldehyde, fructose, psicose Monosaccharides such as sorbose, tagatose, cedoheptulose, coriose, xylulose, ribulose, erythrulose, and disaccharides such as maltose, lactose, cellobiose, lactulose, etc., which should be used alone or in combination of two or more Can do. In addition, although it can use without distinguishing even if it is D body or L body, D body which is easy to acquire is used normally.

酸塩基性を変化させる際のpHの調整は、解重合ラテックスに酸や塩基を加えることにより行うことができ、特に限定されないが、例えば、酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などが挙げられ、塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。   The adjustment of the pH when changing the acid basicity can be performed by adding an acid or a base to the depolymerized latex, and is not particularly limited. Examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid. Examples of the base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like.

以上より変性ジエン系ゴムを含むラテックス(以下、変性ゴムラテックスという。)が得られるので、得られた変性ゴムラテックスを凝固乾燥させることにより、変性ジエン系ゴムが得られる。凝固方法としては、特に限定されず、ギ酸を用いて凝固させてもよく、メタノールなどの親水性有機溶媒を用いて凝固させてもよい。   As described above, a latex containing a modified diene rubber (hereinafter referred to as a modified rubber latex) can be obtained. Thus, a modified diene rubber can be obtained by coagulating and drying the obtained modified rubber latex. The coagulation method is not particularly limited, and may be coagulated using formic acid, or may be coagulated using a hydrophilic organic solvent such as methanol.

好ましくは有機溶媒と水の混合溶媒を用いて凝固させることである。例えば、混合溶媒として、有機溶媒と水の質量比が有機溶媒/水=2/1〜4/1であるものを用いることにより、過ハロゲン酸に由来するハロゲン分(詳細には、例えば過ハロゲン酸塩)を混合溶媒中に残留させつつ、変性ジエン系ゴムを凝固させることができる。また、有機溶媒と水を混合した混合溶媒であると、例えばタンパク質や脂質などの有機溶媒に溶けやすい成分と、無機物(例えば過ハロゲン酸塩)などの水に溶けやすい成分とが、ともに溶媒中に溶けやすい状態とすることができるので、これら双方の成分を変性ジエン系ゴムから除去することができる。そのため、不純物を除去した高純度の変性ジエン系ゴムが得られる。   Preferably, it is solidified using a mixed solvent of an organic solvent and water. For example, by using a mixed solvent having an organic solvent / water mass ratio of organic solvent / water = 2/1 to 4/1, a halogen content derived from perhalogen acid (specifically, for example, perhalogen) The modified diene rubber can be coagulated while the acid salt) remains in the mixed solvent. In addition, in the case of a mixed solvent in which an organic solvent and water are mixed, a component that is easily soluble in an organic solvent such as protein or lipid, and a component that is easily soluble in water such as an inorganic substance (for example, a perhalogenate) are both in the solvent. Both of these components can be removed from the modified diene rubber. Therefore, a high-purity modified diene rubber from which impurities are removed can be obtained.

ここで、有機溶媒としては、水と混和性のある各種有機溶媒を用いることができ、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、tert−ブチルアルコール、アリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなどのアルコール; アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン; ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドなどのアルデヒド;テトラヒドロフラン、1,4―ジオキサン等の環状エーテル; アセトニトリルなどが挙げられ、これらをいずれか1種又は2種以上組みあわせて用いることができる。これらの中でも、水混和性アルコールが好ましく、より好ましくは、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びジエチレングリコールからなる群から選択される少なくとも1種である。   Here, various organic solvents miscible with water can be used as the organic solvent, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, tert-butyl alcohol, allyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol. , Alcohols such as diethylene glycol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde and propionaldehyde; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane; acetonitrile and the like, and any one or two of these These can be used in combination. Among these, water-miscible alcohol is preferable, and more preferably at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, and diethylene glycol. is there.

凝固後に、得られた凝固物である固形ゴム(即ち、変性ジエン系ゴム)を乾燥させる方法としては、特に限定されず、例えば、真空乾燥機、熱風式乾燥機などの通常の乾燥機を用いることができる。なお、乾燥前に、凝固物を水洗してもよい。   The method for drying the solid rubber (that is, the modified diene rubber) obtained as the solidified product after solidification is not particularly limited, and for example, a normal dryer such as a vacuum dryer or a hot air dryer is used. be able to. Note that the solidified product may be washed with water before drying.

以上より本実施形態に係る変性ジエン系ゴムが得られる。該変性ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は、特に限定されず、例えば8万〜300万でもよく、10万〜300万でもよく、20万〜300万でもよい。好ましい一実施形態に係る変性ジエン系ゴムは、還元糖のアルドール縮合で生じた末端基を有する変性イソプレンゴムである。該変性イソプレンゴムは、変性対象として天然ゴム及び/又は合成イソプレンゴムを用いた場合であり、変性天然ゴムを含む概念である。また、好ましい一実施形態に係る変性ジエン系ゴムは、還元糖のアルドール縮合で生じた末端基を有する変性スチレンブタジエンゴムである。該変性スチレンブタジエンゴムは、変性対象としてスチレンブタジエンゴムを用いた場合である。   From the above, the modified diene rubber according to this embodiment is obtained. The weight average molecular weight (Mw) of the modified diene rubber is not particularly limited, and may be, for example, 80,000 to 3,000,000, 100,000 to 3,000,000, or 200,000 to 3,000,000. The modified diene rubber according to a preferred embodiment is a modified isoprene rubber having a terminal group generated by aldol condensation of a reducing sugar. The modified isoprene rubber is a case where natural rubber and / or synthetic isoprene rubber is used as a modification object, and is a concept including modified natural rubber. Further, the modified diene rubber according to a preferred embodiment is a modified styrene butadiene rubber having a terminal group generated by aldol condensation of a reducing sugar. The modified styrene butadiene rubber is a case where styrene butadiene rubber is used as a modification target.

本実施形態に係るゴム組成物において、ゴム成分としては、上記変性ジエン系ゴムの単独でもよく、変性ジエン系ゴムと他のゴムとのブレンドでもよい。他のゴムとしては、特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、合成イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム等の各種ジエン系ゴムが挙げられる。これらはそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。ゴム成分中に占める上記変性ジエン系ゴムの含有量は、特に限定されないが、ゴム成分100質量部中、10質量部以上であることが好ましく、より好ましくは30質量部以上、更に好ましくは50質量部以上である。   In the rubber composition according to this embodiment, the rubber component may be the above-mentioned modified diene rubber alone or a blend of the modified diene rubber and another rubber. Other rubbers are not particularly limited. For example, natural rubber (NR), synthetic isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), nitrile rubber (NBR), butyl rubber (IIR), Various diene rubbers such as halogenated butyl rubber are exemplified. These can be used alone or in combination of two or more. The content of the modified diene rubber in the rubber component is not particularly limited, but is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 30 parts by mass or more, and still more preferably 50 parts by mass in 100 parts by mass of the rubber component. More than a part.

本実施形態にかかるゴム組成物において、フィラーとしては、例えば、シリカ、カーボンブラック、酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、クレー、タルクなどの各種無機充填剤を用いることができ、これらはそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、シリカ及び/又はカーボンブラックが好ましく用いられ、より好ましくはシリカを主成分として、即ちフィラー中に占めるシリカの割合を50質量%超にて用いることである。   In the rubber composition according to the present embodiment, as the filler, for example, various inorganic fillers such as silica, carbon black, titanium oxide, aluminum silicate, clay, and talc can be used. It can be used in combination of more than one species. Among these, silica and / or carbon black is preferably used, and more preferably, silica is the main component, that is, the proportion of silica in the filler is more than 50% by mass.

シリカとしては特に限定されず、湿式シリカ(含水ケイ酸)が好ましい。シリカのコロイダル特性は特に限定しないが、BET法による窒素吸着比表面積(BET)が150〜250m2/gであることが好ましく、より好ましくは180〜230m2/gである。なお、シリカのBETはISO 5794に記載のBET法に準拠し測定される。 The silica is not particularly limited, and wet silica (hydrous silicic acid) is preferable. Colloidal properties of the silica is not particularly limited, it is preferable that the nitrogen adsorption specific surface area (BET) is 150 to 250 2 / g by BET method, and more preferably 180~230m 2 / g. The BET of silica is measured according to the BET method described in ISO 5794.

カーボンブラックとしては、特に限定されず、ゴム用補強剤として用いられているSAF、ISAF、HAF、FEFなどの各種グレードのファーネスカーボンブラックを用いることができる。   The carbon black is not particularly limited, and various grades of furnace carbon black such as SAF, ISAF, HAF, and FEF, which are used as rubber reinforcing agents, can be used.

上記フィラーの配合量は、ゴム成分100質量部に対して、5〜150質量部であり、好ましくは20〜120質量部、更に好ましくは30〜100質量部である。また、シリカの配合量は、ゴム成分100質量部に対して5〜80質量部であることが好ましく、より好ましくは30〜80質量部である。   The blending amount of the filler is 5 to 150 parts by mass, preferably 20 to 120 parts by mass, and more preferably 30 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Moreover, it is preferable that the compounding quantity of a silica is 5-80 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components, More preferably, it is 30-80 mass parts.

本実施形態に係るゴム組成物において、フィラーとしてシリカを配合する場合、シリカの分散性を更に向上するために、スルフィドシランやメルカプトシランなどのシランカップリング剤を配合してもよい。シランカップリング剤の配合量は、特に限定されないが、シリカ配合量に対して2〜20質量%であることが好ましい。   In the rubber composition according to this embodiment, when silica is blended as a filler, a silane coupling agent such as sulfide silane or mercaptosilane may be blended in order to further improve the dispersibility of silica. Although the compounding quantity of a silane coupling agent is not specifically limited, It is preferable that it is 2-20 mass% with respect to a silica compounding quantity.

本実施形態に係るゴム組成物には、上記の各成分の他に、オイル、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。上記加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などの硫黄成分が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量はゴム成分100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。また、加硫促進剤の配合量としては、ゴム成分100質量部に対して0.1〜7質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。   The rubber composition according to the present embodiment is generally used in rubber compositions such as oil, zinc white, stearic acid, anti-aging agent, wax, vulcanizing agent, and vulcanization accelerator in addition to the above components. Various additives can be blended. Examples of the vulcanizing agent include sulfur components such as powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, and highly dispersible sulfur. Although not particularly limited, the blending amount is 100 parts by mass of the rubber component. It is preferable that it is 0.1-10 mass parts, More preferably, it is 0.5-5 mass parts. Moreover, as a compounding quantity of a vulcanization accelerator, it is preferable that it is 0.1-7 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components, More preferably, it is 0.5-5 mass parts.

本実施形態に係るゴム組成物は、通常に用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて、常法に従い混練し作製することができる。すなわち、第一混合段階で、上記変性ジエン系ゴムを含むゴム成分に対し、フィラーとともに、加硫剤及び加硫促進剤を除く他の添加剤を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で加硫剤及び加硫促進剤を添加混合してゴム組成物を調製することができる。   The rubber composition according to the present embodiment can be prepared by kneading according to a conventional method using a commonly used Banbury mixer, kneader, roll, or other mixer. That is, in the first mixing stage, to the rubber component containing the modified diene rubber, together with the filler, other additives excluding the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator are added and mixed. A rubber composition can be prepared by adding and mixing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator in the final mixing stage.

このようにして得られたゴム組成物は、タイヤ用、防振ゴム用、コンベアベルト用などの各種ゴム部材に用いることができる。好ましくは、タイヤに用いることであり、乗用車用、トラックやバスの大型タイヤなど各種用途、サイズの空気入りタイヤのトレッド部、サイドウォール部、ビード部、タイヤコード被覆用ゴムなどタイヤの各部位に適用することができる。すなわち、該ゴム組成物は、常法に従い、例えば、押出加工によって所定の形状に成形され、他の部品と組み合わせた後、例えば140〜180℃で加硫成形することにより、空気入りタイヤを製造することができる。これらの中でも、タイヤのトレッド用配合として用いることが特に好ましい。   The rubber composition thus obtained can be used for various rubber members for tires, vibration-proof rubbers, conveyor belts and the like. Preferably, it is used for tires, for various uses such as passenger car, large tires for trucks and buses, tread parts, side wall parts, bead parts, tire cord covering rubber, etc. Can be applied. That is, according to a conventional method, the rubber composition is molded into a predetermined shape by, for example, extrusion, and combined with other parts, and then vulcanized and molded at, for example, 140 to 180 ° C. to produce a pneumatic tire. can do. Among these, it is particularly preferable to use as a tire tread formulation.

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

[合成例1:変性NR1−及び変性NR1+の合成]
上記特許文献3の合成例1に準じた方法により天然ゴムラテックスの酸化開裂を行った。詳細には、天然ゴムラテックス(クォーユー化成社製「LA−NR」、DRC=60質量%、Mw=296万)を、DRC=30質量%に調整し、ラウリル硫酸ナトリウム(ナカライテスク社製)を1質量%の濃度になるように加えた後、天然ゴムラテックス中のポリマー質量100gに対して、過ヨウ素酸(H5IO6)0.7gを加え、更にギ酸を加えてpHを5に調整し、23℃で3時間攪拌して天然ゴムを酸化開裂させた。得られた解重合天然ゴムのMwは228万であった。得られた解重合ラテックス(pH5)を水酸化カリウムでpH12に調整した後、2等分して、すぐに次の反応に用いた。
[Synthesis Example 1: Synthesis of modified NR1- and modified NR1 +]
The natural rubber latex was oxidatively cleaved by a method according to Synthesis Example 1 of Patent Document 3 above. Specifically, natural rubber latex (“LA-NR” manufactured by Quay Kasei Co., Ltd., DRC = 60 mass%, Mw = 2.96 million) is adjusted to DRC = 30 mass%, and sodium lauryl sulfate (manufactured by Nacalai Tesque) is used. After adding to a concentration of 1% by mass, 0.7 g of periodic acid (H 5 IO 6 ) is added to 100 g of polymer mass in natural rubber latex, and formic acid is added to adjust the pH to 5. The mixture was stirred at 23 ° C. for 3 hours to oxidatively cleave natural rubber. Mw of the obtained depolymerized natural rubber was 2.28 million. The obtained depolymerized latex (pH 5) was adjusted to pH 12 with potassium hydroxide and then divided into two equal parts and immediately used for the next reaction.

変性NR1−については、上記で2等分した解重合ラテックスを、そのまま室温で18時間反応させた。その後、得られた変性ゴムラテックスの容量の5倍量のエタノール/水=2/1(質量比)混合溶液に変性ゴムラテックスを注ぎ、ギ酸でpHを5以下に調整することでゴム分を凝固させ、次いで、得られた凝固物を水洗後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行うことにより、上記式(2)〜(5)で表される連結基を有する変性天然ゴムNR1−(Mw=256万)を得た。   For the modified NR1-, the depolymerized latex divided into two equal parts as described above was allowed to react at room temperature for 18 hours. Thereafter, the modified rubber latex is poured into a mixed solution of ethanol / water = 2/1 (mass ratio) 5 times the volume of the obtained modified rubber latex, and the pH is adjusted to 5 or less with formic acid to coagulate the rubber component. Then, the obtained coagulated product is washed with water and then vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven, whereby modified natural products having a linking group represented by the above formulas (2) to (5) Rubber NR1- (Mw = 2.56 million) was obtained.

変性NR1+については、上記で2等分した解重合ラテックスに、ゴム分100gあたり5.0gのD−グルコース(和光純薬工業製「D−グルコース」)を添加し、室温で18時間反応させた。その後、変性NR1−と同様に、凝固乾燥させて、グルコースのアルドール縮合で生じた末端基を有する変性天然ゴムNR1+(Mw=253万)を得た。   For the modified NR1 +, 5.0 g of D-glucose (“D-glucose” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) per 100 g of rubber was added to the depolymerized latex divided into two equal parts as described above, and reacted at room temperature for 18 hours. . Thereafter, in the same manner as the modified NR1-, it was coagulated and dried to obtain a modified natural rubber NR1 + (Mw = 25.3 million) having a terminal group generated by aldol condensation of glucose.

ここで、Mwはゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定によるポリスチレン換算の値であり、上記特許文献3に記載した方法によるものである。   Here, Mw is a value in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC), and is based on the method described in Patent Document 3.

[合成例2:変性NR2+の合成]
合成例1と同様にして得られた解重合ラテックスを水酸化カリウムでpH12に調整した後、直ちに、ゴム分100gあたり5.0gのD−フルクトース(和光純薬工業製「D−フルクトース」)を添加し、室温で18時間反応させた。その後、合成例1と同様に、凝固乾燥させて、フルクトースのアルドール縮合で生じた末端基を有する変性天然ゴムNR2+(Mw=262万)を得た。
[Synthesis Example 2: Synthesis of modified NR2 +]
After the depolymerized latex obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 was adjusted to pH 12 with potassium hydroxide, 5.0 g of D-fructose (“D-fructose” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) per 100 g of rubber was immediately added. The mixture was added and allowed to react at room temperature for 18 hours. Thereafter, in the same manner as in Synthesis Example 1, coagulation and drying were performed to obtain a modified natural rubber NR2 + (Mw = 26,220,000) having end groups generated by fructose aldol condensation.

[合成例3:変性NR3+の合成]
合成例1と同様にして得られた解重合ラテックスを水酸化カリウムでpH12に調整した後、直ちに、ゴム分100gあたり9.6gのマルトース(和光純薬工業製「D(+)−マルトース一水和物」)を添加し、室温で18時間反応させた。その後、合成例1と同様に、凝固乾燥させて、マルトースのアルドール縮合で生じた末端基を有する変性天然ゴムNR3+(Mw=251万)を得た。
[Synthesis Example 3: Synthesis of modified NR3 +]
The depolymerized latex obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 was adjusted to pH 12 with potassium hydroxide, and then immediately 9.6 g of maltose (“D (+)-maltose monohydrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) per 100 g of rubber content. ”) Was added and allowed to react at room temperature for 18 hours. Thereafter, in the same manner as in Synthesis Example 1, it was coagulated and dried to obtain a modified natural rubber NR3 + (Mw = 25,110,000) having end groups generated by aldol condensation of maltose.

[合成例4:変性SBR1−及び変性SBR1+の合成]
上記特許文献3の合成例5に準じた方法によりスチレンブタジエンゴムラテックスの酸化開裂を行った。詳細には、スチレンブタジエンゴムラテックス(日本ゼオン(株)製「SBRラテックスLX110」、DRC=50質量%、Mw=67万)を、DRC=30質量%に調整し、スチレンブタジエンゴムラテックス中のポリマー質量100gに対して、過ヨウ素酸(H5IO6)0.7gを加え、更にギ酸を加えてpHを5に調整し、23℃で3時間攪拌してスチレンブタジエンゴムを酸化開裂させた。得られた解重合スチレンブタジエンゴムのMwは38万であった。得られた解重合ラテックス(pH5)を水酸化カリウムでpH12に調整した後、2等分して、すぐに次の反応に用いた。
[Synthesis Example 4: Synthesis of Modified SBR1- and Modified SBR1 +]
Oxidative cleavage of styrene butadiene rubber latex was performed by a method according to Synthesis Example 5 of Patent Document 3 above. Specifically, styrene butadiene rubber latex (“SBR Latex LX110” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., DRC = 50 mass%, Mw = 670,000) was adjusted to DRC = 30 mass%, and the polymer in the styrene butadiene rubber latex Periodic acid (H 5 IO 6 ) 0.7 g was added to 100 g of mass, and formic acid was further added to adjust the pH to 5, followed by stirring at 23 ° C. for 3 hours to oxidatively cleave the styrene butadiene rubber. Mw of the obtained depolymerized styrene butadiene rubber was 380,000. The obtained depolymerized latex (pH 5) was adjusted to pH 12 with potassium hydroxide and then divided into two equal parts and immediately used for the next reaction.

変性SBR1−については、上記で2等分した解重合ラテックスを、そのまま室温で18時間反応させた。その後、得られた変性ゴムラテックスの容量の5倍量のエタノール/水=2/1(質量比)混合溶液に変性ゴムラテックスを注ぎ、ギ酸でpHを5以下に調整することでゴム分を凝固させ、次いで、得られた凝固物を水洗後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行うことにより、上記式(4)及び(5)で表される連結基を有する変性スチレンブタジエンゴムSBR1−(Mw=54万)を得た。   For the modified SBR1-, the depolymerized latex divided into two equal parts as described above was allowed to react at room temperature for 18 hours. Thereafter, the modified rubber latex is poured into a mixed solution of ethanol / water = 2/1 (mass ratio) 5 times the volume of the obtained modified rubber latex, and the pH is adjusted to 5 or less with formic acid to coagulate the rubber component. Next, the obtained coagulated product is washed with water, and then vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven, whereby modified styrene having a linking group represented by the above formulas (4) and (5). Butadiene rubber SBR1- (Mw = 540,000) was obtained.

変性SBR1+については、上記で2等分した解重合ラテックスに、ゴム分100gあたり5.0gのD−グルコースを添加し、室温で18時間反応させた。その後、変性SBR1−と同様に、凝固乾燥させて、グルコースのアルドール縮合で生じた末端基を有する変性スチレンブタジエンゴムSBR1+(Mw=51万)を得た。   Regarding the modified SBR1 +, 5.0 g of D-glucose per 100 g of rubber was added to the depolymerized latex divided into two equal parts as described above, and reacted at room temperature for 18 hours. Thereafter, in the same manner as the modified SBR1-, it was coagulated and dried to obtain a modified styrene butadiene rubber SBR1 + (Mw = 510,000) having an end group generated by aldol condensation of glucose.

[合成例5:変性SBR2+の合成]
合成例4と同様にして得られた解重合ラテックスを水酸化カリウムでpH12に調整した後、直ちに、ゴム分100gあたり5.0gのD−フルクトースを添加し、室温で18時間反応させた。その後、合成例4と同様に、凝固乾燥させて、フルクトースのアルドール縮合で生じた末端基を有する変性スチレンブタジエンゴムSBR2+(Mw=56万)を得た。
[Synthesis Example 5: Synthesis of modified SBR2 +]
The depolymerized latex obtained in the same manner as in Synthesis Example 4 was adjusted to pH 12 with potassium hydroxide, and immediately 5.0 g of D-fructose was added per 100 g of rubber and reacted at room temperature for 18 hours. Thereafter, in the same manner as in Synthesis Example 4, coagulation and drying were performed to obtain a modified styrene butadiene rubber SBR2 + (Mw = 560,000) having end groups generated by fructose aldol condensation.

[合成例6:変性SBR3+の合成]
合成例4と同様にして得られた解重合ラテックスを水酸化カリウムでpH12に調整した後、直ちに、ゴム分100gあたり9.6gのマルトースを添加し、室温で18時間反応させた。その後、合成例4と同様に、凝固乾燥させて、マルトースのアルドール縮合で生じた末端基を有する変性スチレンブタジエンゴムSBR3+(Mw=53万)を得た。
[Synthesis Example 6: Synthesis of modified SBR3 +]
The depolymerized latex obtained in the same manner as in Synthesis Example 4 was adjusted to pH 12 with potassium hydroxide, and immediately after that, 9.6 g of maltose was added per 100 g of rubber and reacted at room temperature for 18 hours. Thereafter, in the same manner as in Synthesis Example 4, coagulation and drying were performed to obtain a modified styrene butadiene rubber SBR3 + (Mw = 530,000) having a terminal group generated by aldol condensation of maltose.

[実施例1〜3及び比較例1〜6]
バンバリーミキサーを使用し、下記表1に示す配合(質量部)に従って、まず、第一混合段階で、ゴム成分に対し硫黄及び加硫促進剤を除く他の配合剤を添加し混練し、次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練して、ゴム組成物を調製した。
[Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6]
Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 1 below, first, in the first mixing stage, other compounding agents excluding sulfur and vulcanization accelerator are added to the rubber component, and then kneaded. In the final mixing stage, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product and kneaded to prepare a rubber composition.

表1中の各成分の詳細は以下の通りである。
・STR20:市販品の未変性の天然ゴムSTR20
・シリカ:東ソー・シリカ(株)製「ニップシールAQ」(BET=200m2/g)
・カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シーストKH」
・シランカップリング剤:エボニック・デグサ社製「Si75」
・オイル:JX日鉱日石エネルギー製「プロセスN140」
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華1号」
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS−20」
・ワックス:日本精蝋(株)製「OZOACE0355」
・老化防止剤:大内新興化学工業(株)製「ノクラック6C」
・硫黄:鶴見化学工業(株)製「粉末硫黄」
・加硫促進剤CZ:住友化学(株)製「ソクシノールCZ」
・加硫促進剤D:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーD」
The details of each component in Table 1 are as follows.
STR20: commercially available unmodified natural rubber STR20
・ Silica: “Nip seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd. (BET = 200 m 2 / g)
・ Carbon black: “Seast KH” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
Silane coupling agent: “Si75” manufactured by Evonik Degussa
・ Oil: “Process N140” manufactured by JX Nippon Oil & Energy
・ Zinc flower: "Zinc flower No. 1" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
・ Stearic acid: “Lunac S-20” manufactured by Kao Corporation
・ Wax: Nippon Seiwa Co., Ltd. “OZOACE0355”
Anti-aging agent: “NOCRACK 6C” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
・ Sulfur: “Powder sulfur” manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator CZ: “Soccinol CZ” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator D: “Noxeller D” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.

得られたゴム組成物について、150℃で20分間熱プレスを用いて加硫成型することでテストサンプルを作製し、得られたテストサンプルを用いて転がり抵抗性能と低温性能を評価した。各評価方法は以下の通りである。   About the obtained rubber composition, the test sample was produced by vulcanization-molding using a hot press at 150 degreeC for 20 minute (s), and rolling resistance performance and low temperature performance were evaluated using the obtained test sample. Each evaluation method is as follows.

[転がり抵抗性能]
上島製作所製全自動粘弾性アナライザを用いて、周波数10Hz,初期歪10%,測定温度範囲−40℃から100℃,測定温度ステップ2℃,動歪0.5%で測定を行い、60℃のtanδ値を転がり抵抗の指標とした。比較例1の値を100とした指数で表示した。指数が小さいほど、発熱しにくく、タイヤに用いたときの転がり抵抗が小さく、低燃費性の優れることを示す。
[Rolling resistance performance]
Using a fully automatic viscoelasticity analyzer manufactured by Ueshima Seisakusho, measurement was performed at a frequency of 10 Hz, an initial strain of 10%, a measurement temperature range of −40 ° C. to 100 ° C., a measurement temperature step of 2 ° C., and a dynamic strain of 0.5%. The tan δ value was used as an index of rolling resistance. It was displayed as an index with the value of Comparative Example 1 being 100. The smaller the index, the less heat is generated, the lower the rolling resistance when used in a tire, and the better fuel economy.

[低温性能]
上島製作所製全自動粘弾性アナライザを用いて、周波数10Hz,初期歪10%,測定温度範囲−40℃から100℃,測定温度ステップ2℃,動歪0.5%で測定を行い、−10℃の複素弾性率E*の値を低温性能の指標とした。比較例1の値を100とした指数で表示した。指数が小さいほど、タイヤに用いたときの低温性能に優れることを示す。
[Low temperature performance]
Using a fully automatic viscoelasticity analyzer manufactured by Ueshima Seisakusho, measurement is performed at a frequency of 10 Hz, an initial strain of 10%, a measurement temperature range of −40 ° C. to 100 ° C., a measurement temperature step of 2 ° C., and a dynamic strain of 0.5%. The value of the complex elastic modulus E * was used as an index of low temperature performance. It was displayed as an index with the value of Comparative Example 1 being 100. It shows that it is excellent in the low-temperature performance when it uses for a tire, so that an index | exponent is small.

結果は表1に示す通りである。未変性の天然ゴムを用いた比較例1に対し、天然ゴムを酸化開裂後にそのまま再結合させた変性天然ゴムNR1−を用いた比較例2では、転がり抵抗性能の改善効果が得られず、低温性能については悪化していた。これに対し、天然ゴムを酸化開裂後にグルコース、フルクトース又はマルトースを加えて反応させた変性天然ゴムNR1+、NR2+又はNR3+を用いた実施例1〜3では、比較例1に対して、転がり抵抗性能と低温性能がともに大幅に改善された。なお、比較例3〜6のようにゴム組成物の混練時にグルコースを添加したものでは、変性時に還元糖を添加して反応させた実施例1〜3のような優れた改善効果は得られず、よって、実施例1〜3により反応による有利な効果が認められた。   The results are as shown in Table 1. Compared to Comparative Example 1 using unmodified natural rubber, Comparative Example 2 using modified natural rubber NR1- in which natural rubber is re-bonded as it is after oxidative cleavage does not provide an effect of improving rolling resistance performance, and is low in temperature. The performance was getting worse. On the other hand, in Examples 1 to 3 using modified natural rubber NR1 +, NR2 + or NR3 + reacted by adding glucose, fructose or maltose after oxidative cleavage of natural rubber, the rolling resistance performance and Both low-temperature performance has been greatly improved. In addition, in the case where glucose was added during kneading of the rubber composition as in Comparative Examples 3 to 6, the excellent improvement effect as in Examples 1 to 3 in which reducing sugar was added and reacted at the time of modification could not be obtained. Therefore, the advantageous effect by reaction was recognized by Examples 1-3.

Figure 0006316716
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[実施例4〜6及び比較例7]
バンバリーミキサーを使用し、下記表2に示す配合(質量部)に従って、まず、第一混合段階で、ゴム成分に対し硫黄及び加硫促進剤を除く他の配合剤を添加し混練し、次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練して、ゴム組成物を調製した。表2中の各成分の詳細は表1と同じである。
[Examples 4 to 6 and Comparative Example 7]
Using a Banbury mixer, according to the formulation (parts by weight) shown in Table 2 below, first, in the first mixing stage, other compounding agents excluding sulfur and vulcanization accelerator are added and kneaded, and then kneaded. In the final mixing stage, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product and kneaded to prepare a rubber composition. Details of each component in Table 2 are the same as those in Table 1.

得られたゴム組成物について、160℃で20分間熱プレスを用いて加硫成型することでテストサンプルを作製し、得られたテストサンプルを用いて転がり抵抗性能と低温性能を評価した。各評価方法は上記の通りであるが、ここでは、比較例7の値を100とした指数で表示した。   About the obtained rubber composition, the test sample was produced by vulcanization-molding using a hot press at 160 degreeC for 20 minutes, and rolling resistance performance and low-temperature performance were evaluated using the obtained test sample. Each evaluation method is as described above, but here, it is expressed as an index with the value of Comparative Example 7 as 100.

結果は表2に示す通りである。スチレンブタジエンゴムを酸化開裂後にそのまま再結合させた変性スチレンブタジエンゴムSBR1−を用いた比較例7に対し、スチレンブタジエンゴムを酸化開裂後にグルコース、フルクトース又はマルトースを加えて反応させた変性スチレンブタジエンゴムSBR1+、SBR2+又はSBR3+を用いた実施例4〜6では、転がり抵抗性能と低温性能がともに大幅に改善された。   The results are as shown in Table 2. In contrast to Comparative Example 7 using modified styrene butadiene rubber SBR1- in which styrene butadiene rubber was recombined after oxidative cleavage, modified styrene butadiene rubber SBR1 + reacted by adding glucose, fructose or maltose after oxidative cleavage of styrene butadiene rubber. In Examples 4 to 6 using SBR2 + or SBR2 +, both the rolling resistance performance and the low-temperature performance were significantly improved.

Figure 0006316716
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Claims (7)

ジエン系ゴムの酸化開裂によって生じた分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させてなる変性ジエン系ゴムを含むゴム成分100質量部に対して、シリカを含むフィラー5〜150質量部を含有するゴム組成物。 A filler 5 containing silica with respect to 100 parts by mass of a rubber component containing a modified diene rubber obtained by reacting a reducing sugar with an aldehyde group and / or keto group at the molecular end produced by oxidative cleavage of a diene rubber by aldol condensation A rubber composition containing -150 parts by mass. 前記変性ジエン系ゴムが、還元糖のアルドール縮合で生じた末端基を有する変性イソプレンゴムである、請求項1記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1, wherein the modified diene rubber is a modified isoprene rubber having a terminal group generated by aldol condensation of a reducing sugar. 前記変性ジエン系ゴムが、還元糖のアルドール縮合で生じた末端基を有する変性スチレンブタジエンゴムである、請求項1記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1, wherein the modified diene rubber is a modified styrene butadiene rubber having a terminal group generated by aldol condensation of a reducing sugar. 前記フィラーが、シリカを5〜80質量部含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the filler contains 5 to 80 parts by mass of silica. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のゴム組成物を用いてなる空気入りタイヤ。   The pneumatic tire which uses the rubber composition of any one of Claims 1-4. ジエン系ゴムを酸化開裂させることで分解して分子末端にアルデヒド基及び/又はケト基を有する分解したジエン系ゴムを生成し前記の分解したジエン系ゴムの分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させて変性ジエン系ゴムを生成し、得られた変性ジエン系ゴムを、シリカを含むフィラーと混合することを特徴とするゴム組成物の製造方法。 The diene rubber is decomposed by oxidative cleavage to produce a decomposed diene rubber having an aldehyde group and / or keto group at the molecular end, and the aldehyde group and / or keto at the molecular end of the decomposed diene rubber. A method for producing a rubber composition, characterized by reacting a reducing sugar with a group by aldol condensation to produce a modified diene rubber, and mixing the resulting modified diene rubber with a filler containing silica . ジエン系ゴムラテックスに過ハロゲン酸を添加してジエン系ゴムを酸化開裂させることで分解し、分解したジエン系ゴムを含むラテックスを酸性から塩基性に変化させるとともに還元糖を添加することで、分解したジエン系ゴムの分子末端のアルデヒド基及び/又はケト基に還元糖をアルドール縮合で反応させ、前記アルドール縮合で反応させたラテックスを凝固することで変性ジエン系ゴムを生成する、請求項6記載のゴム組成物の製造方法。 Diene rubber latex is decomposed by adding perhalogen acid to oxidative cleavage of the diene rubber, and the latex containing the decomposed diene rubber is changed from acidic to basic and decomposed by adding reducing sugar. 7. A modified diene rubber is produced by reacting a reducing sugar with an aldehyde group and / or keto group at the molecular end of a diene rubber subjected to aldol condensation, and coagulating the latex reacted by the aldol condensation. Of producing a rubber composition.
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