JPH0136502B2 - - Google Patents

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JPH0136502B2
JPH0136502B2 JP7469683A JP7469683A JPH0136502B2 JP H0136502 B2 JPH0136502 B2 JP H0136502B2 JP 7469683 A JP7469683 A JP 7469683A JP 7469683 A JP7469683 A JP 7469683A JP H0136502 B2 JPH0136502 B2 JP H0136502B2
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JP
Japan
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molecular weight
low molecular
diene polymer
amine
rubber
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JP7469683A
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Japanese (ja)
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Naotake Kono
Hideo Takamatsu
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は変性低分子量ジエン系重合体による無
機充填剤の表面処理に関する。 ゴム工業やプラスチツク工業では、古くからそ
の補強用充填剤としてカーボンブラツクが大量に
使用されている。しかしながら、昨今の原油の厳
しい供給状況から、カーボンブラツクは価格的
に、そして量的に先行き不安材料が多い。またカ
ーボンブラツクは、黒色のために白色系や明色カ
ラー系の製品の充填剤としては使用できず、作業
環境の面でも好ましくない。白色系充填剤の中で
は、ホワイトカーボンと称されている微粉シリカ
がモジユラスや強度等の力学的性質において補強
性にすぐれるが、反面、微粉シリカの使用はゴム
の未加硫時における流動加工性を悪くするし、ま
た加硫物のセツトが大きい等の問題をも生ずる。 一方、炭酸カルシウムは、国内で多量に産出し
うる、比較的安価な充填剤ではあるものの、その
補強性が低いために使用範囲は限定されており、
補強剤としてよりはむしろ増量剤として用いられ
ている場合が多い。 従来から、炭酸カルシウムの補強性を向上させ
る目的で、脂肪酸や樹脂酸で炭酸カルシウムの表
面を処理することも行なわれているが、その補強
性については必ずしも十二分には満足しうるもの
ではない。また、炭酸カルシウムの表面処理剤と
して、従来の脂肪酸や樹脂酸のかわりに、特定の
構造を有する有機重合体を用いることにより、高
いレベルの補強性を有する炭酸カルシウムを得よ
うとする試みが、特開昭47−32050号、同51−
101049号、同51−142052号および同51−53−
147743号公報で提案されているが、これ等の表面
処理剤はそれなりの効果を有しており、従来の脂
肪酸や樹脂酸に比べるとその補強性は改善される
ものの、要求性能が多様化し、厳しくなつている
昨今、その効果は必ずしも十分とはいえない。 一方、例えば特公昭55−40623号公報において
提示されているように、ゴムの分子構造を改質す
ることにより、炭酸カルシウム等の白色充填剤と
の相互作用を大きくし、ゴム物性を向上せしめる
技術については公知であるが、かかる技術は、確
かに改質されたゴム側からみれば、炭酸カルシウ
ム以外の白色充填剤にも適用できるという長所は
あるものの、反面、充填剤である炭酸カルシウム
側からみれば、改質されたゴムのみにしか適用で
きないという短所があつた。 本発明者らは、主鎖を構成する単量体に基づき
2〜40モル%のカルボキシル基を含有する分子量
1000〜120000の低分子量ジエン系重合体であつ
て、該カルボキシル基の5〜90%が第3アミンの
形の窒素原子を有していてもよい第1アミンもし
くは第2アミンとアミド結合を形成しているか、
または第3アミンの形の窒素原子を有するアルカ
ノールとエステル結合を形成している変性低分子
量ジエン系重合体を用いて炭酸カルシウムなどの
無機充填剤を表面処理することにより補強性が著
しく改善されること、およびかかる表面処理され
た無機充填剤はゴムの補強に極めて有効であるこ
とを見出し、本発明に到達した。すなわち本発明
によれば、上記変性低分子量ジエン系重合体より
なる無機充填剤の表面処理剤、該変性低分子量ジ
エン系重合体で表面処理された無機充填剤、およ
び該表面処理された無機充填剤を配合したゴム組
成物が提供される。 本発明において低分子量ジエン系重合体とは、
ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン
等の共役ジエンを単量体成分として、さらにはそ
れに共重合可能な不飽和化合物を共単量体成分と
して含有する重合体であり、このような重合体
は、単量体成分を、さらには共単量体成分ととも
に常法により配位アニオン重合、アニオン重合、
ラジカル重合等の手段で重合するか、または天然
ゴムの如き固形ゴムを解重合することにより得ら
れる。 かかる低分子量ジエン系重合体の分子量が小さ
過ぎると、無機充填剤の表面処理に用いても、処
理された無機充填剤の補強性の改善効果が小さい
し、また分子量が大き過ぎると粘度が高くなるた
めに変性するための反応が困難となるばかりでな
く、変性したものを無機充填剤の表面処理に用い
てもその作業効率が低下し、ひいては得られる表
面処理無機充填剤の補強性の改善効果が低下す
る。したがつて、低分子量ジエン系重合体の分子
量は1000〜120000とりわけ3000〜80000の範囲に
あるのが好ましい。また、低分子量ジエン系重合
体のビニル結合量が多過ぎると、変性する反応の
際に増粘、ゲル化が起りやすく、変性反応自体が
煩雑となるばかりでなく、得られた変性低分子量
ジエン系重合体を無機充填剤の表面処理に供した
場合、処理効率も低下してくる。したがつて低分
子量ジエン系重合体のビニル結合量は35%以下、
とりわけ25%以下であるのが好ましい。なお、変
性反応時の増粘、ゲル化を抑えるため、低分子量
ジエン系重合体の構成には十分留意する必要があ
り、例えばブタジエンや1,3−ペンタジエンを
用いる場合にはゲル化しにくいミクロ構造を有す
る重合体を選択するのが望ましい。 本発明において、主鎖を構成する単量体に基づ
き2〜40モル%のカルボキシル基を有する低分子
量ジエン系重合体とは、上記の如き通常のジエン
系重合体の主鎖炭素原子上の水素原子の一部がカ
ルボキシル基で直接置換されているか、もしくは
炭素数1〜5のアルキレン基を介してカルボキシ
ル基で置換されている構造を有し、かつ重合して
主鎖を形成している単量体成分に基づき2〜40モ
ル%好ましくは5〜25モル%のカルボキシル基含
有率のものをいう。ここでカルボキシル基とは酸
無水物基をも包含する用語であり、含有率は酸無
水物基1個をカルボキシル基2個の換算して表示
するものとする。該重合体の分子量が小さ過ぎる
と無機充填剤の補強性の改善効果が乏しく、また
分子量が大き過ぎると無機充填剤の表面処理のた
めの作業効率が低下し、ひいては充填剤の補強性
の改善効果が低下する。 本発明において、無機充填剤の補強性改善に関
して特に重要なことは、上記のカルボキシル基を
有する低分子量ジエン系重合体に含有されている
カルボキシル基の5〜90%、好ましくは10〜70%
が第3アミン窒素を有していてもよい第1アミン
もしくは第2アミンとアミド結合を形成している
か、または第3アミン窒素を有するアルカノール
とエステル結合を形成していることである。かか
る結合は、カルボキシル基に対してアミンまたは
アルコールを反応させることによつて形成するの
が実際的であるが、結果として該結合を有するジ
エン系重合体が得られる限り、本発明では形成手
段は特に限定されない。またアミド結合は、第1
アミンが2個のカルボキシル基と同時にアミド結
合を形成した形のイミド結合をも包含するもので
ある。 本発明において好適なアミンとして言及しうる
第3アミンの形の窒素原子を有していてもよい第
1アミンおよび第2アミンは下記一般式(1),(2),
(3)および(4)で示される。 上記式(1),(2),(3)および(4)においてA1および
A2は酸素原子で炭素−炭素連鎖が中断されてい
てもよい炭素数1〜12、好ましくは1〜8の炭化
水素鎖、とくに好ましくは炭素数1〜6アルキレ
ン基であり、R1およびR6は炭素数1〜20、好ま
しくは1〜10の炭化水素基、とくに好ましくは炭
素数1〜6のアルキル基を表わし、R2とR3、R4
とR5およびR7とR8は相互に同一または異なり、
それぞれ炭素数1〜12、好ましくは1〜8の炭化
水素基、とくに好ましくは炭素数1〜6のアルキ
ル基を表わすか、またはそれらが結合している窒
素原子と一緒になつてピペリジノ基、ピペラジノ
基、モルホリノ基もしくはピロリジノ基の構成員
であることを表わす。これらのアミンのうち、式
(1)および(3)で示される第1アミンおよび第2アミ
ンよりも、式(2)および(4)で示される第3アミンの
形の窒素原子を有する第1アミンおよび第2アミ
ンが、無機充填剤の補強性改善の点で一層好まし
い。本発明において使用されるアミンを以下に例
示する。 (ジメチルアミノ)エチルアミン、(ジエチル
アミノ)エチルアミン、(ジメチルアミノ)プロ
ピルアミン、(ジエチルアミノ)プロピルアミン、
(ジ−i−プロピルアミノ)プロピルアミン、(ジ
ブチルアミノ)プロピルアミン、(ジメチルアミ
ノ)エトキシエチルアミン、ピロリジノエチルア
ミン、ピロリジノプロピルアミン、ピペリジノエ
チルアミン、ピペリジノプロピルアミン、モルホ
リノエチルアミン、モルホリノプロピルアミン、
ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチ
ルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、プロピ
ルアミン。 第3アミンの形の窒素原子を含有するアルカノ
ールとして本発明において好適なものは下記一般
式(5)で示されるものである。 式(5)中R9およびR10は同一または異なり、それ
ぞれ炭素数1〜15好ましくは1〜10の炭化水素基
とくに好ましくは炭素数1〜6のアルキル基を表
わすか、またはこれらが結合している窒素原子と
一緒になつてピペリジノ、ピペラジノ、モルホリ
ノもしくはピロリジノ基の構成員であることを表
わし、nは1〜20好ましくは1〜6の数を表わ
す。本発明が使用可能なアルカノールの例として
は次のものを挙げることができる。 (ジメチルアミノ)エチルアルコール、(ジエ
チルアミノ)エチルアルコール、(ジメチルアミ
ノ)プロピルアルコール、(ジエチルアミノ)プ
ロピルアルコール、ピロリジノエチルアルコー
ル、ピロリジノプロピルアルコール、ピペリジノ
エチルアルコール、ピペリジノプロピルアルコー
ル、モルホリノエチルアルコール、モルホリノプ
ロピルアルコール、1,3−ビス(ジメチルアミ
ノ)−2−ヒドロキシプロパン。 前述したように、上記アミン類もしくはアルカ
ノールとカルボキシル基とが反応した形のアミド
結合もしくはエステル結合が所定量存在する低分
子量ジエン系重合体が結果として得られる限り、
その製法については特に問わないが、代表的な製
造法について説明すれば次のとおりである。 カルボキシル基を有する低分子量ジエン系重合
体は、無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸
モノエステル、チオグリコール酸等を常法によ
り、例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ポ
リペンタジエン、イソプレン−ブタジエン共重合
体、イソプレン−スチレン共重合体、イソプレン
−アクリロニトリル共重合体、イソプレン−ペン
タジエン共重合体、ブタジエン−スチレン共重合
体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、イ
ソブチレン−イソプレン共重合体またはエチレン
−プロピレン−ジエン共重合体等の低分子量重合
体に付加することにより調製される。また、ブタ
ジエン、イソプレンまたは1,3−ペンタジエン
等の共役ジエン単量体とアクリル酸、メタクリル
酸または無水マレイン酸等のカルボキシル基を有
する単量体、すなわちα,β−不飽和モノまたは
ジカルボン酸単量体とを共重合することによつて
も製造することができる。カルボキシル基の含有
量は、反応成分の量および/または反応条件によ
つて容易に調節しうる。得られたカルボキシル基
含有低分子量ジエン系重合体に前記の第1アミ
ン、第2アミンもしくはアルカノールを反応させ
ることにより本発明の変性低分子量重合体が得ら
れる。反応は常温でなされる場合もあるが、一般
には40〜220℃に加熱して行なわれる。必要なら
ば、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等
の有機溶媒が使用される。無水マレイン酸を付加
した低分子量ジエン系重合体と一般式(1)または(3)
で示される第1アミンを反応させると、アミドカ
ルボン酸構造となるが、第1アミンによるアミド
カルボン酸は、さらに高温で処理し、脱水反応す
れば閉環しイミド環に変換する。低分子量ジエン
系重合体に付加したカルボキシル基と第1アミン
または第2アミンとを反応させる際に、その温度
が比較的低温であり穏やかな場合は酸とアミンと
の結合力はイオン結合のために弱く、容易に加水
分解されてしまう。したがつて、この反応の際に
は、例えば比較的温度の高い条件で反応させ、酸
とアミンとの間で脱水反応を十分おこさしめ、目
的とするアミド構造を形成させる必要がある。形
成されるアミド結合またはエステル結合の量は反
応させる第1アミン、第2アミンまたはアルカノ
ールの量によつてコントロールするのが実際的で
ある。 変性低分子量ジエン系重合体を製造する方法と
しては、第3アミンの形で窒素原子を有していて
もよい第1アミンもしくは第2アミンとα,β−
不飽和カルボン酸とのアミド化生成物、または第
3アミンの形で窒素原子を有するアルカノールと
α,β−不飽和カルボン酸とのエステル化生成物
を、直接低分子量ジエン系重合体に付加させる方
法がある。その際、カルボキシル基を有する化合
物をも付加させる必要があれば、またカルボキシ
ル基を有する化合物を付加させた方がよい場合に
は、前記アミド化生成物もしくはエステル化生成
物に加えて、アクリル酸、メタクリル酸、無水マ
レイン酸、マレイン酸もしくはマレイン酸モノエ
ステル等のα,β−不飽和カルボン酸を共に付加
させる手段がとられる。前記アミド化生成物と
は、前記一般式(1)〜(4)で示されるアミンとアクリ
ル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸もしくはマ
レイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸とのアミ
ド化による反応生成物で、好ましく使用される例
としては、N,N−ジメチルアミノプロピルメタ
クリルアミドもしくはN,N−ジエチルアミノプ
ロピルメタクリルアミド等の(メタ)アクリルア
ミド、N−ジメチルマレアミド酸、N−ジエチル
マレアミド酸、N(N′,N′−ジメチルアミノ)エ
チルマレアミド酸、N(N′,N′−ジメチルアミ
ノ)プロピルマレアミド酸、N(N′,N′−ジエチ
ルアミノ)エチルマレアミド酸もしくはN(N′,
N′−ジイソプロピルアミノ)エチルマレアミド
酸等のマレアミド酸、またはN(N′,N′−ジメチ
ルアミノ)エチルマレイミド、N(N′,N′−ジエ
チルアミノ)エチルマレイミド、N(N′,N′−ジ
イソプロピルアミノ)エチルマレイミド、N
(N′,N′−ジメチルアミノ)プロピルマレイミド
もしくはN(N′,N′−ジエチルアミノ)プロピル
マレイミド等が挙げられる。またエステル化生成
物とは、前記一般式(5)で示されるアルカノールと
アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸もし
くはマレイン酸とのエステル化による反応生成物
で、その例としてはN,N−ジメチルアミノエチ
ルアクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル
アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル
アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル
アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメ
タクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル
メタクリレートもしくはN,N−ジメチルアミノ
−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等の
(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの、
第3アミンの形で窒素原子を有していてもよい不
飽和カルボン酸のアミド化生成物またはエステル
化生成物のなかでも、第3アミンの形で窒素原子
を有しているマレアミド酸またはマレイミドが好
ましく使用される。これらのアミド化生成物また
はエステル化生成物の低分子量ジエン系重合体へ
の付加反応は、不飽和カルボン酸またはその誘導
体の低分子量ジエン系重合体への付加反応と同様
に行なうことができる。溶媒またはラジカル触媒
は用いても用いなくともよく、60〜230℃に加熱
反応することにより付加反応が行なわれる。反応
の際にはゲル化防止剤が使用される場合がある
が、反応時の増粘、ゲル化を抑えることを考慮す
ると、反応に供される低分子量ジエン系重合体と
しては、イソプレン系重合体が好ましい。 また、ブタジエン、イソプレンまたは1,3−
ペンタジエン等の共役ジエン単量体を重合する際
に第3アミンの形で窒素原子を有していてもよい
不飽和カルボン酸のアミド化生成物またはエステ
ル化生成物を共重合させることによつても、変性
低分子量ジエン系重合体が得られる。ここで用い
る第3アミンの形で窒素原子を有していてもよい
不飽和カルボン酸のアミド化生成物またはエステ
ル化生成物は前述したとおりのものでよいが、な
かでも第3アミンの形で窒素原子を有する(メ
タ)アクリアミドもしくは(メタ)アクリレート
が好ましく用いられる。共重合するにあたつて
は、必要に応じてα,β−不飽和カルボン酸を共
重合成分として用いてもよい。このような共重合
は、単量体成分が官能基を有するのでその成分の
導入量の制御の難易度からみてラジカル重合法が
好ましい。 こうして得られた変性低分子量ジエン系重合体
は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜
鉛、クレー、ケルク、シリカ、マイカ、硫酸バリ
ウム、硫酸カルシウムまたは硫酸アルミニウム等
の無機充填剤の補強性を改善するのに極めて有用
である。前記重合体を用いる無機充填剤の処理お
よび処理された充填剤の固形ゴムへの配合につい
て、以下に説明する。 変性低分子量ジエン系重合体は、そのまま、ま
たは水、有機溶剤もしくは有機溶剤/水の混合溶
媒に溶解または分散せしめた状態で無機充填剤の
表面処理に供してもよいが、無機充填剤の表面処
理の効率の面から、前記の変性低分子量ジエン系
重合体中に含まれているカルボキシル基や、酸無
水基の一部または全量が塩基性化合物により中和
されているのが好ましい。ここで塩基性化合物と
は、低分子量ジエン系重合体中のカルボン酸と中
和反応し、イオン結合を形成しうる化合物であ
り、具体的なものとしては水酸化ナトリウムや水
酸化カリウム等の1価のアルカリ金属の水酸化
物、アンモニア、ジアルキルアミン、n−ブチル
アミン等の1価のアミンが挙げられる。この中和
反応は、水媒体中、有機溶剤媒体中、または水/
有機溶剤混合溶媒中で行なわれる。ここで使用さ
れる有機媒の例としては、酢酸ブチル、酢酸エチ
レングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレ
ングリコールモノエーテル−3−メトキシブタノ
ール、エチレングリコールモノメチルエーテル、
ジオキサン、メチルイソプロプルケトン、メチル
エチルケトン、アセトン、キシレンまたはトルエ
ンが挙げられる。有機溶剤の使用は、後処理の点
で問題を生じる場合があるので水媒体中での処理
が最も好ましい。この場合、水中での分散性の点
から中和反応前の変性低分子量ジエン系重合体は
8モル%以上カルボキシル基を含有していること
が望まれる。中和反応は必ずしも付加しているカ
ルボキシル基または酸無水基の全部に対して実施
する必要はないが、カルボキシル基換算で(酸無
水物基1個はカルボキシル基2個で計算する)、
少くとも10%、より好ましくは50%以上が中和さ
れるように実施するのがよい。 変性低分子量ジエン系重合体は、前述の如く広
範囲の無機充填剤に対して適用することができる
が、特に炭酸カルシウムの表面処理に用いられた
場合に好ましい結果を与えるので、炭酸カルシウ
ムの表面処理について以下説明する。 一般に、粒子径の小さい炭酸カルシウムは、例
えば「プラスチツクおよびゴム用添加剤実用便
覧」(化学工業社、昭和45年8月10日発行)第589
頁に記載されているように、石灰石を焼成して得
られた生石灰に水を加えて水酸化カルシウムスラ
リーとし、該スラリーに炭酸ガスを接触させるこ
とにより、微粒子状の炭酸カルシウムとして析出
させ、それを乾燥することに得られるが、変性低
分子量ジエン系重合体の添加は、炭酸ガスを吹込
む直前でも、炭酸ガスの吹込みと同時でもよい
し、炭酸ガスの吹込んだ直後であつてもよい。場
合によつては、炭酸ガスの吹込みと変性低分子量
ジエン系ゴムの添加とを数回にわけて交互に繰り
返すという方法をとつてもよい。典型的な例とし
ては、炭酸ガスが水酸化カルシウムスラリーに吹
込んだ後、変性低分子量ジエン系重合体を添加
し、十分に撹拌混合後、さらに炭酸ガスが吹込
み、続いて次の脱水・乾燥工程に供する方法が挙
げられる。この際、変性低分子量ジエン系重合体
は、表面処理の効率の点および排水の後処理の点
から考えれば、有機溶剤または有機溶剤/水混合
溶媒を用いた溶液または分散液の状態で添加する
よりも、水溶液または水分散液の状態で添加する
のが好ましい。なお、低分子量ジエン系重合体に
よる炭酸カルシウムの表面処理にあたつては、従
来から表面処理剤として使用されている脂肪酸や
樹脂酸、さらには、各種界面活性剤、リグニン、
シラン化合物、有機チタネート、ポリアクリル
酸、カルボキシメチルセルロース等の水溶性重合
体、単にカルボキシル基のみを官能基として有す
る低分子量ジエン系重合体、単にアミノ基のみを
官能基として有する低分子量ジエン系重合体を併
用してもよい。このような表面処理は炭酸マグネ
シウム、およびこれ以外の無機充填剤にも適用で
きる。 このようにして得られた変性低分子量ジエン系
重合体による表面処理無機充填剤は、一般に平均
0.001〜50μの粒子径を有している。極度に微粉に
なると充填剤としての取扱い作業性で問題となる
場合があるし、また粒子径が大きいと補強性は低
くなつてくるので、炭酸カルシウムまたは炭酸マ
グネシウムの粒子径としては、0.005〜5μがより
好ましい。他の無機充填剤の場合もほぼ同様であ
る。 変性低分子量ジエン系重合体は一般に無機充填
剤100重量部に対して0.05〜20重量部付着される。
変性低分子量ジエン系重合体の付着量が少な過ぎ
ると、無機充填剤の補強効果が小さくなり、一方
付着量が多過ぎると均一な微粒子の炭酸カルシウ
ムが得られにくくなり、充填剤として使用した場
合にかえつて物性上の問題がでてくるだけでな
く、無機充填剤のコスト上昇をまねき、工業的技
術としての意義が小さくなる。これらを考慮する
と、変性低分子量ジエン系重合体の付着量は、無
機充填剤100重量部に対して0.5〜10重量部の範囲
が好ましい。 このような、変性低分子量ジエン系重合体で表
面処理された無機充填剤、特に炭酸カルシウムま
たは炭酸マグネシウムは、天然ゴム、合成ポリイ
ソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、ポリペンタ
ジエンゴム、イソプレン−ブタジエン共重合ゴ
ム、スチレン−ジエン(ブタジエンまたはイソプ
レン)共重合ゴム、アクリロニトリル−ジエン
(ブタジエンまたはイソプレン)共重合ゴム、ク
ロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン
共重合ゴム等のジエン系ゴムまたはそれらの混合
物、エチレン−アクリル共重合体、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合
体等のエチレン系ゴムまたはそれらの混合物の補
強性充填剤として使用した場合に大きい補強効果
がもたらされる。もちろん、ポリウレタンゴム、
シリコーンゴム、フツ素ゴム、ポリエステルゴ
ム、エピクロルヒドリンゴム等の前記以外のゴム
にも適用できることはいうまでもない。ゴム配合
の場合には、変性低分子量ジエン系ゴムで表面処
理した無機充填剤以外に、イオウ、パーオキサイ
ドまたはキノンオキシム等の加硫剤、加硫促進
剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、可塑
剤等のゴム配合薬品が適宜添加される。また必要
に応じて未処理の充填剤(例えば、カーボンブラ
ツク、シリカ、クレー、マイカ)や従来の表面処
理充填剤を添加してもよい。かかるゴム配合にお
いて、変性低分子量ジエン系重合体を用いて表面
処理した無機充填剤、特に炭酸カルシウムや炭酸
マグネシウムは、通常、ゴム100重量部に対して
5〜500重量部、補強性発現効果等を考慮すれば
20〜300重量部の割合で使用される。このように
して得られるゴム配合物はニーダー、ロールミ
ル、バンバリーミキサー、押出機などで混合さ
れ、加硫成形され、タイヤ、ベルト、ゴムロー
ル、防振材、ゴムホース、各種工業用品さらには
履物等のゴム製品に用いられる。 以下、実施例によつて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によつて何ら限定
されるものではない。 実施例1および比較例1,2 数平均分子量が13000で、ビニル結合量100%で
ある低分子量ポリイソプレンに無水マレイン酸
(以下、MANと略記する)を180℃で反応させる
ことにより、MANが18モル%付加した低分子量
ポリイソプレン(LMP−A)を得た。なお、こ
のMAN変性低分子量ポリイソプレンのMANの
付加量は適定法による酸価の測定により求めた。
次いで付加したMANと当モル量の(ジエチルア
ミノ)エチルアミンを添加し、100℃で反応させ
た。反応生成物の赤外線スペクトルを測定する
と、アミンを添加する前に存在していた酸無水物
基に基づく1790および1865cm-1付近の吸収が、ア
ミンを添加し反応した後では全く消失し、新たに
1700cm-1にアミドカルボン酸に基づく吸収が現わ
れており、前記アミンがほぼ100%反応したこと
が確められた。すなわち、前記アミンを反応させ
ることによりN(N′,N′−ジエチルアミノ)エチ
ルマレアミド酸(以下、MAと略記す)が18モ
ル%付加した変性低分子量ポリイソプレン
(LMP−B)が得られていることが判つた。 次に、前記のN(N′,N′−ジエチルアミノ)エ
チルマレアミド酸変性低分子量ポリイソプレンを
水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、完全に中和
し、10重量%の水溶液を調製した。 生石灰に水を添加して調製した15重量%の水酸
化カルシウムスラリーに炭酸ガスを吸込み、炭酸
カルシウムの生成がはじまると同時に上記のN
(N′,N′−ジエチルアミノ)エチルマレアミド酸
変性低分子量ポリイソプレンの水酸化ナトリウム
水溶液を、炭酸カルシウム100重量部に対して変
性低分子量ポリイソプレンが固形分で5重量部に
なるよう添加し、撹拌混合下に混合液のPHが9.0
になるまで炭酸ガスを吹込み続けた。次いで炭酸
カルシウムの水分散体を脱水し、乾燥して粒子径
0.04〜0.1μのMA変性低分子量ポリイソプレン
による表面処理炭酸カルシウムを得た。なお、上
記炭酸カルシウム水性分散体より脱水した水を分
析したところ、脱水のなかに添加量の約8重量%
の変性低分子量ポリイソプレンが検出され、添加
量の約92重量%が炭酸カルシウムの表面に消費、
付加されていることが判つた。 N(N′,N′−ジエチルアミノ)エチルマレアミ
ド酸変性低分子量ポリイソプレンを用いて表面処
理した炭酸カルシウムを用い、表1に示した合成
シス−1,4−ポリイソプレンゴム配合によりロ
ール混合し、145℃でプレス加硫し、得られた加
硫ゴム物性をJISに基いて調べた。その結果を表
2に示した。
The present invention relates to surface treatment of inorganic fillers with modified low molecular weight diene polymers. Carbon black has long been used in large quantities as a reinforcing filler in the rubber and plastic industries. However, due to the recent severe crude oil supply situation, there are many concerns about the future of carbon black in terms of price and quantity. Furthermore, carbon black cannot be used as a filler for white or light-colored products because of its black color, and it is also unfavorable in terms of the working environment. Among white fillers, fine powdered silica, known as white carbon, has excellent reinforcing properties in terms of mechanical properties such as modulus and strength. This also causes problems such as a large set of vulcanizate. On the other hand, although calcium carbonate is a relatively inexpensive filler that can be produced in large quantities domestically, its use is limited due to its low reinforcing properties.
It is often used as a bulking agent rather than as a reinforcing agent. Conventionally, the surface of calcium carbonate has been treated with fatty acids or resin acids in order to improve its reinforcing properties, but the reinforcing properties are not always fully satisfactory. do not have. In addition, attempts have been made to obtain calcium carbonate with a high level of reinforcing properties by using an organic polymer with a specific structure as a surface treatment agent for calcium carbonate instead of conventional fatty acids and resin acids. JP-A No. 47-32050, No. 51-
No. 101049, No. 51-142052 and No. 51-53-
Although these surface treatment agents have been proposed in Publication No. 147743 and have certain effects, and their reinforcing properties are improved compared to conventional fatty acids and resin acids, the required performance has diversified. These days, when things are getting tougher, their effects are not necessarily sufficient. On the other hand, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 55-40623, for example, a technology is proposed that improves the physical properties of rubber by modifying the molecular structure of rubber to increase interaction with white fillers such as calcium carbonate. Although this technique certainly has the advantage of being applicable to white fillers other than calcium carbonate from the perspective of modified rubber, on the other hand, it also has the advantage of being applicable to white fillers other than calcium carbonate, which is a filler. Apparently, it had the disadvantage that it could only be applied to modified rubber. The present inventors have proposed a molecular weight compound containing 2 to 40 mol% of carboxyl groups based on the monomers constituting the main chain.
A low molecular weight diene polymer having a molecular weight of 1,000 to 120,000, in which 5 to 90% of the carboxyl groups form an amide bond with a primary amine or a secondary amine, which may have a nitrogen atom in the form of a tertiary amine. Do you know it,
Alternatively, the reinforcing properties can be significantly improved by surface treating an inorganic filler such as calcium carbonate with a modified low molecular weight diene polymer that forms an ester bond with an alkanol having a nitrogen atom in the form of a tertiary amine. We have discovered that this and that such surface-treated inorganic fillers are extremely effective in reinforcing rubber, and have arrived at the present invention. That is, according to the present invention, a surface treatment agent for an inorganic filler made of the modified low molecular weight diene polymer, an inorganic filler surface treated with the modified low molecular weight diene polymer, and the surface treated inorganic filler. A rubber composition containing the agent is provided. In the present invention, the low molecular weight diene polymer is
It is a polymer containing a conjugated diene such as butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, etc. as a monomer component, and an unsaturated compound that can be copolymerized therewith as a comonomer component. Coordination anionic polymerization, anionic polymerization,
It can be obtained by polymerization by means such as radical polymerization or by depolymerizing solid rubber such as natural rubber. If the molecular weight of such a low molecular weight diene polymer is too small, even if it is used for surface treatment of the inorganic filler, the effect of improving the reinforcing properties of the treated inorganic filler will be small, and if the molecular weight is too large, the viscosity will be high. Not only does the reaction for modification become difficult, but even when the modified material is used for surface treatment of inorganic fillers, the working efficiency decreases, and as a result, it is difficult to improve the reinforcing properties of the resulting surface-treated inorganic fillers. effectiveness decreases. Therefore, the molecular weight of the low molecular weight diene polymer is preferably in the range of 1,000 to 120,000, particularly 3,000 to 80,000. In addition, if the amount of vinyl bonds in the low molecular weight diene polymer is too large, thickening and gelation are likely to occur during the modification reaction, which not only makes the modification reaction itself complicated, but also makes the resulting modified low molecular weight diene polymer more likely to thicken and gel. When the system polymer is subjected to surface treatment of an inorganic filler, the treatment efficiency also decreases. Therefore, the vinyl bond content of low molecular weight diene polymers is 35% or less,
In particular, it is preferably 25% or less. In addition, in order to suppress thickening and gelation during the modification reaction, it is necessary to pay careful attention to the composition of the low molecular weight diene polymer. For example, when using butadiene or 1,3-pentadiene, the microstructure that makes it difficult to gel It is desirable to select a polymer having . In the present invention, a low molecular weight diene polymer having 2 to 40 mol% of carboxyl groups based on the monomers constituting the main chain refers to the hydrogen atoms on the main chain carbon atoms of the above-mentioned ordinary diene polymers. A monomer having a structure in which some of the atoms are directly substituted with a carboxyl group or substituted with a carboxyl group via an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and which is polymerized to form a main chain. It refers to a carboxyl group content of 2 to 40 mol%, preferably 5 to 25 mol%, based on the mer components. Here, the term carboxyl group includes acid anhydride groups, and the content is expressed in terms of one acid anhydride group to two carboxyl groups. If the molecular weight of the polymer is too small, the effect of improving the reinforcing properties of the inorganic filler will be poor, and if the molecular weight is too large, the working efficiency for surface treatment of the inorganic filler will decrease, and as a result, the reinforcing properties of the filler will be improved. effectiveness decreases. In the present invention, what is particularly important for improving the reinforcing properties of the inorganic filler is 5 to 90%, preferably 10 to 70%, of the carboxyl groups contained in the above-mentioned low molecular weight diene polymer having carboxyl groups.
is forming an amide bond with a primary amine or secondary amine which may have a tertiary amine nitrogen, or forming an ester bond with an alkanol having a tertiary amine nitrogen. It is practical to form such a bond by reacting a carboxyl group with an amine or an alcohol, but as long as a diene polymer having the bond is obtained as a result, the means for forming the bond can be used in the present invention. Not particularly limited. Also, the amide bond is the first
It also includes an imide bond in which an amine forms an amide bond with two carboxyl groups at the same time. In the present invention, primary amines and secondary amines which may have a nitrogen atom in the form of tertiary amines can be mentioned as suitable amines according to the following general formulas (1), (2),
Shown by (3) and (4). In the above formulas (1), (2), (3) and (4), A 1 and
A 2 is a hydrocarbon chain having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, whose carbon-carbon chain may be interrupted by an oxygen atom, and particularly preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and R 1 and R 6 represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 , R 3 , R 4
and R 5 and R 7 and R 8 are the same or different from each other,
Each represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, particularly preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or together with the nitrogen atom to which they are bonded, a piperidino group, piperazino represents a member of a group, a morpholino group, or a pyrrolidino group. Among these amines, the formula
Rather than the primary amines and secondary amines represented by (1) and (3), the primary amines and secondary amines having nitrogen atoms in the form of tertiary amines represented by formulas (2) and (4), It is more preferred in terms of improving the reinforcing properties of the inorganic filler. The amines used in the present invention are illustrated below. (dimethylamino)ethylamine, (diethylamino)ethylamine, (dimethylamino)propylamine, (diethylamino)propylamine,
(di-i-propylamino)propylamine, (dibutylamino)propylamine, (dimethylamino)ethoxyethylamine, pyrrolidinoethylamine, pyrrolidinopropylamine, piperidinoethylamine, piperidinopropylamine, morpholinoethylamine, morpholinopropyl amine,
Diethylamine, diisopropylamine, dibutylamine, ethylamine, butylamine, propylamine. Preferred alkanols containing nitrogen atoms in the form of tertiary amines in the present invention are those represented by the following general formula (5). In formula (5), R 9 and R 10 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or they are bonded together. It represents a member of a piperidino, piperazino, morpholino or pyrrolidino group together with a nitrogen atom, and n represents a number from 1 to 20, preferably from 1 to 6. Examples of alkanols that can be used in the present invention include the following. (dimethylamino)ethyl alcohol, (diethylamino)ethyl alcohol, (dimethylamino)propyl alcohol, (diethylamino)propyl alcohol, pyrrolidinoethyl alcohol, pyrrolidinopropyl alcohol, piperidinoethyl alcohol, piperidinopropyl alcohol, morpholinoethyl Alcohol, morpholinopropyl alcohol, 1,3-bis(dimethylamino)-2-hydroxypropane. As mentioned above, as long as a low molecular weight diene polymer containing a predetermined amount of amide bonds or ester bonds in the form of reaction between the above amines or alkanols and carboxyl groups is obtained,
The manufacturing method is not particularly important, but a typical manufacturing method will be explained as follows. A low molecular weight diene polymer having a carboxyl group can be prepared by adding maleic anhydride, maleic acid, maleic acid monoester, thioglycolic acid, etc. in a conventional manner to polybutadiene, polyisoprene, polypentadiene, isoprene-butadiene copolymer, isoprene, etc. -Styrene copolymer, isoprene-acrylonitrile copolymer, isoprene-pentadiene copolymer, butadiene-styrene copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer, isobutylene-isoprene copolymer or ethylene-propylene-diene copolymer, etc. is prepared by addition to a low molecular weight polymer. Additionally, conjugated diene monomers such as butadiene, isoprene or 1,3-pentadiene and monomers having a carboxyl group such as acrylic acid, methacrylic acid or maleic anhydride, i.e. α,β-unsaturated mono- or dicarboxylic acid monomers, can be used. It can also be produced by copolymerizing with a polymer. The content of carboxyl groups can be easily adjusted by adjusting the amounts of reaction components and/or reaction conditions. The modified low molecular weight polymer of the present invention can be obtained by reacting the obtained carboxyl group-containing low molecular weight diene polymer with the above-mentioned primary amine, secondary amine or alkanol. Although the reaction may be carried out at room temperature, it is generally carried out at a temperature of 40 to 220°C. If necessary, organic solvents such as hexane, benzene, toluene, xylene, etc. are used. Low molecular weight diene polymer with maleic anhydride added and general formula (1) or (3)
When the primary amine represented by is reacted, an amide carboxylic acid structure is obtained. However, when the amide carboxylic acid formed by the primary amine is further treated at a high temperature and undergoes a dehydration reaction, it is ring-closed and converted into an imide ring. When reacting a carboxyl group added to a low molecular weight diene polymer with a primary or secondary amine, if the temperature is relatively low and mild, the bonding force between the acid and the amine is due to ionic bonding. weak and easily hydrolyzed. Therefore, in this reaction, it is necessary to carry out the reaction at a relatively high temperature, for example, to sufficiently cause a dehydration reaction between the acid and the amine to form the desired amide structure. It is practical to control the amount of amide or ester bonds formed by the amount of primary amine, secondary amine or alkanol to be reacted. As a method for producing a modified low molecular weight diene polymer, a primary amine or a secondary amine which may have a nitrogen atom in the form of a tertiary amine and α,β-
An amidation product with an unsaturated carboxylic acid or an esterification product between an alkanol having a nitrogen atom in the form of a tertiary amine and an α,β-unsaturated carboxylic acid is directly added to a low molecular weight diene polymer. There is a way. At that time, if it is necessary to also add a compound having a carboxyl group, or if it is better to add a compound having a carboxyl group, in addition to the above amidation product or esterification product, acrylic acid , methacrylic acid, maleic anhydride, maleic acid, or a maleic acid monoester. The amidation product is a product obtained by amidation of an amine represented by the general formulas (1) to (4) with an α,β-unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride or maleic acid. Examples of reaction products that are preferably used include (meth)acrylamides such as N,N-dimethylaminopropylmethacrylamide or N,N-diethylaminopropylmethacrylamide, N-dimethylmaleamic acid, and N-diethylmaleaamide. acid, N(N',N'-dimethylamino)ethylmaleamic acid, N(N',N'-dimethylamino)propylmaleamic acid, N(N',N'-diethylamino)ethylmaleamic acid or N (N′,
Maleamic acids such as N'-diisopropylamino)ethylmaleamic acid, or N(N',N'-dimethylamino)ethylmaleimide, N(N',N'-diethylamino)ethylmaleimide, N(N',N' -diisopropylamino)ethylmaleimide, N
Examples include (N',N'-dimethylamino)propylmaleimide and N(N',N'-diethylamino)propylmaleimide. The esterification product is a reaction product of the alkanol represented by the general formula (5) and acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, or maleic acid, such as N,N-dimethyl Aminoethyl acrylate, N,N-diethylaminoethyl acrylate, N,N-dimethylaminopropyl acrylate, N,N-diethylaminopropyl acrylate, N,N-dimethylaminoethyl methacrylate, N,N-dimethylaminopropyl methacrylate or N,N -(meth)acrylates such as -dimethylamino-2-hydroxypropyl methacrylate. these,
Among the amidation or esterification products of unsaturated carboxylic acids which may have a nitrogen atom in the form of a tertiary amine, maleamic acid or maleimide which has a nitrogen atom in the form of a tertiary amine; is preferably used. The addition reaction of these amidation products or esterification products to a low molecular weight diene polymer can be carried out in the same manner as the addition reaction of an unsaturated carboxylic acid or its derivative to a low molecular weight diene polymer. The addition reaction is carried out by heating the reaction at 60 to 230°C, with or without using a solvent or a radical catalyst. Anti-gelling agents are sometimes used during the reaction, but in order to suppress thickening and gelling during the reaction, isoprene-based polymers are recommended as the low molecular weight diene-based polymers used in the reaction. Combination is preferred. Also, butadiene, isoprene or 1,3-
By copolymerizing amidation or esterification products of unsaturated carboxylic acids which may have nitrogen atoms in the form of tertiary amines when polymerizing conjugated diene monomers such as pentadiene. Also, a modified low molecular weight diene polymer can be obtained. The amidation product or esterification product of an unsaturated carboxylic acid which may have a nitrogen atom in the form of a tertiary amine used herein may be as described above, but especially in the form of a tertiary amine. (Meth)acryamide or (meth)acrylate having a nitrogen atom is preferably used. In the copolymerization, an α,β-unsaturated carboxylic acid may be used as a copolymerization component, if necessary. In such copolymerization, a radical polymerization method is preferable in view of the difficulty in controlling the amount of the monomer component introduced since the monomer component has a functional group. The modified low molecular weight diene polymer thus obtained can improve the reinforcing properties of inorganic fillers such as calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate, clay, kerk, silica, mica, barium sulfate, calcium sulfate or aluminum sulfate. extremely useful. The treatment of an inorganic filler using the polymer and the incorporation of the treated filler into solid rubber will be described below. The modified low molecular weight diene polymer may be used for surface treatment of the inorganic filler as it is or in a state dissolved or dispersed in water, an organic solvent, or a mixed solvent of organic solvent/water. From the viewpoint of treatment efficiency, it is preferable that some or all of the carboxyl groups and acid anhydride groups contained in the modified low molecular weight diene polymer are neutralized with a basic compound. Here, the basic compound is a compound that can neutralize and form an ionic bond with a carboxylic acid in a low molecular weight diene polymer. Examples include monovalent amines such as hydroxides of alkali metals, ammonia, dialkylamines, and n-butylamine. This neutralization reaction can be carried out in an aqueous medium, in an organic solvent medium, or in a water/
It is carried out in a mixed organic solvent. Examples of organic solvents used here include butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoether acetate-3-methoxybutanol, ethylene glycol monomethyl ether,
Mention may be made of dioxane, methyl isopropyl ketone, methyl ethyl ketone, acetone, xylene or toluene. Since the use of organic solvents may cause problems in post-treatment, treatment in an aqueous medium is most preferred. In this case, from the viewpoint of dispersibility in water, it is desirable that the modified low molecular weight diene polymer before the neutralization reaction contains 8 mol % or more of carboxyl groups. The neutralization reaction does not necessarily need to be carried out on all of the added carboxyl groups or acid anhydride groups, but in terms of carboxyl groups (one acid anhydride group is calculated as two carboxyl groups),
It is preferable to neutralize at least 10%, more preferably 50% or more. Modified low molecular weight diene polymers can be applied to a wide range of inorganic fillers as mentioned above, but they give particularly favorable results when used for surface treatment of calcium carbonate. will be explained below. In general, calcium carbonate with a small particle size is used, for example, in "Practical Handbook of Additives for Plastics and Rubber" (Kagaku Kogyosha, published August 10, 1970), No. 589.
As described in the page, water is added to quicklime obtained by calcining limestone to make a calcium hydroxide slurry, and by contacting the slurry with carbon dioxide gas, it is precipitated as fine particles of calcium carbonate. However, the modified low molecular weight diene polymer can be added immediately before, simultaneously with, or immediately after blowing in carbon dioxide gas. good. Depending on the case, a method may be used in which the blowing of carbon dioxide gas and the addition of the modified low molecular weight diene rubber are alternately repeated several times. As a typical example, after carbon dioxide gas is blown into the calcium hydroxide slurry, a modified low molecular weight diene polymer is added, and after thorough stirring and mixing, carbon dioxide gas is further blown into the slurry, followed by the next dehydration process. Examples include a method of subjecting the material to a drying process. At this time, the modified low molecular weight diene polymer should be added in the form of a solution or dispersion using an organic solvent or a mixed solvent of organic solvent/water, from the viewpoint of surface treatment efficiency and wastewater post-treatment. It is more preferable to add it in the form of an aqueous solution or aqueous dispersion. In addition, when surface treating calcium carbonate with a low molecular weight diene polymer, fatty acids and resin acids, which have traditionally been used as surface treatment agents, as well as various surfactants, lignin,
Water-soluble polymers such as silane compounds, organic titanates, polyacrylic acids, and carboxymethyl cellulose, low molecular weight diene polymers that have only carboxyl groups as functional groups, and low molecular weight diene polymers that have only amino groups as functional groups. may be used together. Such surface treatment can also be applied to magnesium carbonate and other inorganic fillers. The surface-treated inorganic filler made of the modified low molecular weight diene polymer obtained in this way generally has an average
It has a particle size of 0.001 to 50μ. If the powder becomes extremely fine, it may cause problems in handling as a filler, and if the particle size is large, the reinforcing properties will be reduced, so the particle size of calcium carbonate or magnesium carbonate should be 0.005 to 5μ. is more preferable. The same applies to other inorganic fillers. The modified low molecular weight diene polymer is generally applied in an amount of 0.05 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the inorganic filler.
If the amount of modified low molecular weight diene polymer attached is too small, the reinforcing effect of the inorganic filler will be reduced, while if the amount attached is too large, it will be difficult to obtain uniform fine particles of calcium carbonate. This not only causes problems in physical properties, but also increases the cost of the inorganic filler, reducing its significance as an industrial technology. Taking these into consideration, the amount of the modified low molecular weight diene polymer attached is preferably in the range of 0.5 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the inorganic filler. Such inorganic fillers surface-treated with modified low molecular weight diene polymers, especially calcium carbonate or magnesium carbonate, can be used for natural rubber, synthetic polyisoprene rubber, polybutadiene rubber, polypentadiene rubber, isoprene-butadiene copolymer rubber, Diene rubbers such as styrene-diene (butadiene or isoprene) copolymer rubber, acrylonitrile-diene (butadiene or isoprene) copolymer rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene-diene copolymer rubber, or mixtures thereof, ethylene-acrylic copolymer When used as a reinforcing filler in ethylene rubbers such as polymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene-propylene copolymers, etc., or mixtures thereof, a great reinforcing effect is brought about. Of course, polyurethane rubber,
It goes without saying that the present invention can also be applied to other rubbers such as silicone rubber, fluorocarbon rubber, polyester rubber, and epichlorohydrin rubber. In the case of rubber compounding, in addition to the inorganic filler whose surface is treated with modified low molecular weight diene rubber, vulcanizing agents such as sulfur, peroxide or quinone oxime, vulcanization accelerators, stearic acid, zinc oxide, and anti-aging agents are used. , rubber compounding chemicals such as plasticizers are added as appropriate. Also, untreated fillers (eg, carbon black, silica, clay, mica) or conventional surface-treated fillers may be added, if desired. In such rubber formulations, inorganic fillers surface-treated with modified low-molecular-weight diene polymers, especially calcium carbonate and magnesium carbonate, are usually added in an amount of 5 to 500 parts by weight per 100 parts by weight of the rubber, etc. to exert reinforcing properties, etc. If you consider
It is used in a proportion of 20 to 300 parts by weight. The rubber compound thus obtained is mixed in a kneader, roll mill, Banbury mixer, extruder, etc., and vulcanized and molded to produce rubber products such as tires, belts, rubber rolls, anti-vibration materials, rubber hoses, various industrial products, and even footwear. Used in products. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way. Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 By reacting maleic anhydride (hereinafter abbreviated as MAN) at 180°C with low molecular weight polyisoprene having a number average molecular weight of 13,000 and a vinyl bond content of 100%, MAN was A low molecular weight polyisoprene (LMP-A) with 18 mol% addition was obtained. The amount of MAN added to this MAN-modified low molecular weight polyisoprene was determined by measuring the acid value using a suitable method.
Next, (diethylamino)ethylamine was added in an equimolar amount to the added MAN, and the mixture was reacted at 100°C. When the infrared spectrum of the reaction product was measured, the absorption around 1790 and 1865 cm -1 based on the acid anhydride groups that existed before the addition of the amine completely disappeared after the addition and reaction of the amine, and new
Absorption based on amide carboxylic acid appeared at 1700 cm -1 , confirming that almost 100% of the amine had reacted. That is, by reacting the above amine, a modified low molecular weight polyisoprene (LMP-B) to which 18 mol% of N(N',N'-diethylamino)ethylmaleamic acid (hereinafter abbreviated as MA) was added was obtained. It was found that Next, the aforementioned N(N',N'-diethylamino)ethylmaleamic acid-modified low molecular weight polyisoprene was dissolved in an aqueous sodium hydroxide solution and completely neutralized to prepare a 10% by weight aqueous solution. Carbon dioxide gas is inhaled into a 15% by weight calcium hydroxide slurry prepared by adding water to quicklime, and at the same time the formation of calcium carbonate begins, the above N
A sodium hydroxide aqueous solution of (N',N'-diethylamino)ethylmaleamic acid-modified low molecular weight polyisoprene was added to 100 parts by weight of calcium carbonate so that the solid content of the modified low molecular weight polyisoprene was 5 parts by weight. , the pH of the mixed liquid is 9.0 under stirring.
Continue blowing in carbon dioxide until The aqueous dispersion of calcium carbonate is then dehydrated and dried to reduce the particle size.
Surface-treated calcium carbonate with MA-modified low molecular weight polyisoprene of 0.04-0.1μ was obtained. In addition, when the water dehydrated from the calcium carbonate aqueous dispersion was analyzed, it was found that approximately 8% by weight of the added amount was contained in the dehydrated water.
of modified low molecular weight polyisoprene was detected, and approximately 92% by weight of the added amount was consumed on the surface of calcium carbonate,
It was found that it was added. Calcium carbonate surface-treated with N(N',N'-diethylamino)ethylmaleamidic acid-modified low molecular weight polyisoprene was roll-mixed according to the synthetic cis-1,4-polyisoprene rubber formulation shown in Table 1. The physical properties of the obtained vulcanized rubber were examined based on JIS. The results are shown in Table 2.

【表】 一方、比較のために、MAN変性低分子量ポリ
イソプレンの水酸化ナトリウム水溶液を用いて表
面処理した炭酸カルシウム、および市販の脂肪酸
で表面処理した炭酸カルシウムを用いる他は上記
と同様にして加硫ゴムを作製したところ、表2に
示した結果が得られた。なお、MAN変性低分子
量ポリイソプレンの水酸化ナトリウム水溶液を用
いて表面処理した炭酸カルシウムは、前記の
MAN変性低分子量ポリイソプレン(LMP−A)
を前記方法と同様にして水酸化ナトリウム水溶液
とし、前記方法と同様に表面処理することにより
調製した。MAN変性低分子量ポリイソプレンの
炭酸カルシウムへの付加量はMA変性低分子量
ポリイソプレンの付加量を同様約92重量%であつ
た。また炭酸カルシウムの粒子径は、前記と同様
0.04〜0.1μであつた。
[Table] On the other hand, for comparison, MAN-modified low-molecular-weight polyisoprene was treated in the same manner as above, except that calcium carbonate was surface-treated with an aqueous sodium hydroxide solution, and calcium carbonate was surface-treated with a commercially available fatty acid. When sulfur rubber was produced, the results shown in Table 2 were obtained. Note that calcium carbonate surface-treated with a sodium hydroxide aqueous solution of MAN-modified low-molecular-weight polyisoprene is
MAN modified low molecular weight polyisoprene (LMP-A)
was made into an aqueous sodium hydroxide solution in the same manner as in the above method, and was prepared by surface treatment in the same manner as in the above method. The amount of MAN-modified low-molecular-weight polyisoprene added to calcium carbonate was about 92% by weight, similar to the amount of MA-modified low-molecular-weight polyisoprene. In addition, the particle size of calcium carbonate is the same as above.
It was 0.04 to 0.1μ.

【表】 表2より明らかなように、N(N′,N′−ジエチ
ルアミノ)エチルマレアミド変性低分子量ポリイ
ソプレンで表面処理した炭酸カルシウムは、
MAN変性低分子量ポリイソプレンで表面処理し
たものに比較して、著しくすぐれた補強性を示
す。特に加硫ゴムの300%モジユラス、硬度およ
び引裂き強度の向上が顕著である。 実施例2および比較例3 数平均分子量が5500で、ビニル結合量が62%の
低分子量ポリイソプレンに無水マレイン酸
(MAN)を200℃で反応することによりMANが
13モル%付加した変性低分子量ポリイソプレン
(LMP−C)を得た。次に、このMAN変性低分
子量ポリイソプレンにジブチルアミンを付加
MANの0.7モル当量添加し、80℃で加熱撹拌する
ことにより、付加MANの一部にアミンを反応さ
せ、最終的にはMANが3.9モル%とN−ジブチル
マレアミド酸(MAと略記す)が9.1モル%付
加した変性低分子量ポリイソプレン(LMP−D)
を得た。前記MAN変性低分子量ポリイソプレン
(LMP−C)およびMA変性低分子量ポリイソ
プレン(LMP−D)を各々水酸化カリウム水溶
液に溶解し、完全に中和し、10重量%の水溶液を
調製した。 生石灰を水に添加して調製した15重量%水酸化
カルシウムスラリーに炭酸ガスを充分吹込み、炭
酸カルシウムを析出させた後、炭酸カルシウム
100重量部あたり固形分で3.5重量部に相当するよ
う量のMAN変性低分子量ポリイソプレンの水酸
化カリウム水溶液およびMA変性低分子量ポリ
イソプレンの水酸化カリウム水溶液を、各々添加
し、激しく撹拌した後、脱水し、乾燥し、粒子径
が0.05〜0.09μの低分子量ポリイソプレン表面処
理炭酸カルシウムを得た。上記の脱水の際に生じ
た水を分析したところ、各々、添加量の約80重量
%の変性低分子量ポリイソプレンが炭酸カルシウ
ムに付着していることが判つた。 実施例1における表1に示した配合により、合
成シス−1,4−ポリイソプレンゴムの配合物を
つくり、実施例1と同様に加硫し、その加硫物々
性を測定し(表3)、表面処理炭酸カルシウムの
加硫物々性の効果上の寄与を調べた。
[Table] As is clear from Table 2, calcium carbonate surface-treated with N(N',N'-diethylamino)ethylmaleamide-modified low molecular weight polyisoprene
Shows significantly superior reinforcing properties compared to those surface-treated with MAN-modified low molecular weight polyisoprene. In particular, the improvement in the 300% modulus, hardness, and tear strength of vulcanized rubber is remarkable. Example 2 and Comparative Example 3 MAN was produced by reacting maleic anhydride (MAN) with low molecular weight polyisoprene having a number average molecular weight of 5500 and a vinyl bond content of 62% at 200°C.
A modified low molecular weight polyisoprene (LMP-C) with 13 mol% addition was obtained. Next, dibutylamine is added to this MAN-modified low molecular weight polyisoprene.
By adding 0.7 molar equivalent of MAN and heating and stirring at 80°C, a part of the added MAN is reacted with the amine, and finally MAN is 3.9 mol% and N-dibutyl maleamic acid (abbreviated as MA). Modified low molecular weight polyisoprene with 9.1 mol% added (LMP-D)
I got it. The MAN-modified low molecular weight polyisoprene (LMP-C) and MA-modified low molecular weight polyisoprene (LMP-D) were each dissolved in an aqueous potassium hydroxide solution and completely neutralized to prepare a 10% by weight aqueous solution. Carbon dioxide gas is sufficiently blown into a 15% by weight calcium hydroxide slurry prepared by adding quicklime to water to precipitate calcium carbonate.
After adding an aqueous potassium hydroxide solution of MAN-modified low molecular weight polyisoprene and an aqueous potassium hydroxide solution of MA-modified low molecular weight polyisoprene in amounts corresponding to 3.5 parts by weight of solids per 100 parts by weight, and stirring vigorously, It was dehydrated and dried to obtain low molecular weight polyisoprene surface-treated calcium carbonate having a particle size of 0.05 to 0.09μ. When the water produced during the above dehydration was analyzed, it was found that about 80% by weight of the added amount of modified low molecular weight polyisoprene was attached to the calcium carbonate. A compound of synthetic cis-1,4-polyisoprene rubber was prepared according to the formulation shown in Table 1 in Example 1, and was vulcanized in the same manner as in Example 1, and the physical properties of the vulcanization were measured (Table 3). ), the contribution of the vulcanization properties of surface-treated calcium carbonate to the effectiveness was investigated.

【表】 <加硫物々性>
300%モジユラス(Kg〓cm2) 31 21
破断強度 ( 〃 ) 249 213
破断伸度 (%) 740 770
硬度 〓JIS−A〓 54 49
[Table] <Vulcanized physical properties>
300% modulus (Kg〓cm 2 ) 31 21
Breaking strength (〃) 249 213
Elongation at break (%) 740 770
Hardness 〓JIS-A〓 54 49

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 主鎖を構成する単量体に基づき2〜40モル%
のカルボキシル基を含有する分子量1000〜120000
の低分子量ジエン系重合体であつて、該カルボキ
シル基の5〜90%が第3アミンの形の窒素原子を
有していてもよい第1アミンもしくは第2アミン
とアミド結合を形成しているか、または第3アミ
ンの形の窒素原子を有するアルカノールとエステ
ル結合を形成している変性低分子量ジエン系重合
体よりなる無機充填剤の表面処理剤。 2 主鎖を構成する単量体に基づき2〜40モル%
のカルボキシル基を含有する分子量1000〜120000
の低分子量ジエン系重合体であつて、該カルボキ
シル基の5〜90%が第3アミンの形の窒素原子を
有していてもよい第1アミンもしくは第2アミン
とアミド結合を形成しているか、または第3アミ
ンの形の窒素原子を有するアルカノールとエステ
ル結合を形成している変性低分子量ジエン系重合
体で表面処理された無機充填剤。 3 主鎖を構成する単量体に基づき2〜40モル%
のカルボキシル基を含有する分子量1000〜120000
の低分子量ジエン系重合体であつて、該カルボキ
シル基の5〜90%が第3アミンの形の窒素原子を
有していてもよい第1アミンもしくは第2アミン
とアミド結合を形成しているか、または第3アミ
ンの形の窒素原子を有するアルカノールとエステ
ル結合を形成している変性低分子量ジエン系重合
体で表面処理された無機充填剤を配合したゴム組
成物。
[Claims] 1. 2 to 40 mol% based on the monomers constituting the main chain
Molecular weight 1000-120000 containing carboxyl group
A low molecular weight diene polymer, in which 5 to 90% of the carboxyl groups form an amide bond with a primary amine or secondary amine, which may have a nitrogen atom in the form of a tertiary amine. , or a surface treatment agent for an inorganic filler comprising a modified low molecular weight diene polymer forming an ester bond with an alkanol having a nitrogen atom in the form of a tertiary amine. 2 2 to 40 mol% based on the monomers constituting the main chain
Molecular weight 1000-120000 containing carboxyl group
A low molecular weight diene polymer, in which 5 to 90% of the carboxyl groups form an amide bond with a primary amine or secondary amine, which may have a nitrogen atom in the form of a tertiary amine. , or an inorganic filler surface-treated with a modified low molecular weight diene polymer forming an ester bond with an alkanol having a nitrogen atom in the form of a tertiary amine. 3 2 to 40 mol% based on the monomers constituting the main chain
Molecular weight 1000-120000 containing carboxyl group
A low molecular weight diene polymer, in which 5 to 90% of the carboxyl groups form an amide bond with a primary amine or secondary amine, which may have a nitrogen atom in the form of a tertiary amine. or a rubber composition containing an inorganic filler surface-treated with a modified low molecular weight diene polymer forming an ester bond with an alkanol having a nitrogen atom in the form of a tertiary amine.
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