JPH0235929A - ゴム用カーボンブラツク分散剤 - Google Patents

ゴム用カーボンブラツク分散剤

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JPH0235929A
JPH0235929A JP63184081A JP18408188A JPH0235929A JP H0235929 A JPH0235929 A JP H0235929A JP 63184081 A JP63184081 A JP 63184081A JP 18408188 A JP18408188 A JP 18408188A JP H0235929 A JPH0235929 A JP H0235929A
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JP
Japan
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rubber
carbon black
group
carbon atoms
dispersant
Prior art date
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Pending
Application number
JP63184081A
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English (en)
Inventor
Taizo Igarashi
泰蔵 五十嵐
Sho Onodera
祥 小野寺
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NOF Corp
Original Assignee
Nippon Oil and Fats Co Ltd
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はカーボンブラックをゴムに分散させる際の分
散剤に関する。
〔従来の技術〕
周知のように、カーボンブラックは、種々のゴムに対す
る補強用充填剤として多くのゴム製品に使用されている
カーボンブラックのゴムに対する補強性がカボンブラツ
クを構成する一次粒子の大きさおよびカーボンブラック
が有する高次構造(以下、ストラフチャーという)の大
小に関わるということはよ(知られていることである。
すなわち、−次粒子の粒子径が小さくなるほど、つまり
カーボンブラック重量当りの表面積が大きくなるほど、
またブチルフタレート吸油量で示されるストラフチャー
が大きくなるほど、ゴムへの補強性が大きくなることが
知られている。
しかし、カーボンブラックが本来もっている補強性が発
揮されるためには、カーボンブラックがゴムマトリック
ス中に均一に分散している必要がある。すなわち、カー
ボンブラックとゴムとを混練する過程において、ゴム相
中にカーボンブラックを均一に分散させることが、ゴム
製品の性能保持に必要な条件となる。
カーボンブラックのゴム中での分散性は、−船釣に表面
積が小さくなるほど、またストラフチャーが小さくなる
ほど良くなり、特に窒素吸着表面積(以下、S A /
 N 2と略記する)で120イ/g以下のカーボンブ
ラックでは実用上分散不良を起こすことは少なかった。
しかしながら、S A / N Zが130m/gを超
えるカーボンブラックにおいては、SA/N2が増大す
るとともにゴムへの分散性は顕著に低下する。このため
に、引張り強さ、耐摩耗性で代表される補強性は、S 
A / N Zの増大にもかかわらずわずかな向上しか
みられず、SA/Nzが160m/gを超えて増大する
場合には逆に補強性の低下をもたらすこともあった。
この理由は、カーボンブラックの表面積の増大とともに
カーボンブラック同志の凝集力が増大するとともに、ゴ
ムとの混練過程において、カーボンブラックの未分散凝
集塊の周囲に強固なゲル層が形成され、これによってカ
ーボンブラックのゴム中への分散が阻害されるためと考
えられる。
このように表面積の大きいカーボンブラックは難分散性
のために目的とするゴムの強度が得られ難いという問題
があるが、さらにゴムとの混練作業時における加工性の
悪さも大きな問題となっている。すなわち、ムーニー粘
度が極端に増加し、極めて作業性が悪くなるのである。
そこで、これらの問題を解決するため、たとえば特公昭
45−5643号公報、特公昭58−24462号公報
、特公昭43−30417号公報、米国特許第3.28
2.719号明細書などにみられるように、カーボンブ
ラックの表面を改質しようという試みが種々なされてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに、上記公知のカーボンブラックの表面改質によ
る手段では、SA/N2が130m/g以上の高表面積
のカーボンブラックを対象とした場合には、分散改良効
果に顕著な向上は認められず、また高表面積カーボンブ
ラックを配合した未加硫ゴムの難加工性の問題を解決す
ることは極めて困難であった。
このように、SA/NZの大きなカーボンブラックを使
用できれば、既述したように補強効果の大きいすぐれた
品質のゴムが得られることはわかっているものの、その
実用化がなかなか達成されていないのが現状である。
この発明は、上記従来の事情に鑑み、カーボンブラック
のゴム中への分散性、とくにS A / N 2が13
0rrf/g以上となる高表面積のカーボンブラックの
ゴム中への分散性を改良するとともに、ゴムとの混練時
における加工性をも改善することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、カーボンブラックをゴムに分散させる際に、
分散剤として脂肪酸のアルカノールアミドまたはそのア
ルキレンオキシド付加物とリン酸エステルまたはその塩
とからなる特定の二成分を使用することにより、SA/
NZの大きい高表面積のカーボンブラックを用いたとき
でもゴムマトリックス中に良好に分散でき、しかもその
混練時の加工性も大幅に改善できることを見い出し、こ
の発明をなすに至った。
すなわち、この発明は、a)炭素数6〜22の脂肪酸の
低級アルカノールアミドまたはその炭素数2〜8のアル
キレンオキシド付加物と、b)つぎの一般式〔I〕 ; (RO(A O) −) kP −<o H):+−h
    ・・・ 〔【〕(式中、Rは炭素数1〜30の
アルキル基、アルケニル基または炭素数1〜30のアル
キル基をもつアルキルフェニル基、AOは炭素数2〜4
のオキシアルキレン基、nは平均数で0〜100、kは
1または2である)で示されるリン酸エステルまたはそ
の塩とからなるゴム用カーボンブラック分散剤に係るも
のである。
〔発明の構成・作用〕
この発明においてa成分のひとつとして用いる脂肪酸の
低級アルカノールアミドは、脂肪酸またはその低級アル
キルエステルなどの誘導体に低級アルカノールアミンを
反応させることにより得られるものであり、上記の脂肪
酸としては、炭素数6〜22、好ましくは12〜20の
炭素鎖長を有する飽和または不飽和脂肪酸の1種もしく
は2種以上の混合物が用いられる。
また、上記の低級アルカノールアミンとしては、モノエ
タノールアミン、ジェタノールアミン、モノイソプロパ
ツールアミン、ジイソプロパツールアミン、アミノエチ
ルエタノールアミンなどがあり、これらのうちの1種ま
たは2種以上の混合物として使用する。
この発明においてa成分の他のひとつとして用いるアル
キレンオキシド付加物は、上記方法にて得られる脂肪酸
の低級アルカノールアミドに公知の方法にしたがって炭
素数2〜8のアルキレンオキシドを付加反応させること
により、得ることができる。
上記のアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド
、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、テトラヒド
ロフラン、スチレンオキシドなどが好ましく、このうち
の1種または2種以上の混合物として用いられる。2種
以上の混合物として使用するときは、その付加体はブロ
ック状でもランダム状でもよいが、ブロック状付加体の
方がより好ましい。
アルキレンオキシドの付加モル数としては、通常1〜1
00モル、好ましくは1〜50モルとするのがよい。こ
の付加モル数が多くなりすぎると、アルカノールアミド
構造に起因したカーボンブラック粒子への親和性が不足
することになって好ましくない。
この発明のa成分としては、上記の脂肪酸の低級アルカ
ノールアミドまたはその炭素数2〜8のアルキレンオキ
シド付加物のうちのいずれか一方を1種または2種以上
混合して用いてもよいし、必要なら両方を組み合わせて
使用するようにしてもよい。
この発明においてb成分のひとつとして用いるリン酸エ
ステルは、つぎの一般式〔I〕 ;(RO(AO)−、
)k  P (OH)s−b   ・・・(I)(式中
、Rは炭素数1〜30のアルキル基、アルケニル基また
は炭素数1〜30のアルキル基をもつアルキルフェニル
基、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、nは平
均数で0〜100、kは1または2である)で示される
リン酸のモノエステルまたはジエステルである。
上記の式中、Rで示される炭素数1〜30のアルキル基
、アルケニル基または炭素数1〜30のアルキル基をも
つアルキルフェニル基としては、メチル基、エチル基、
プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基
、第三級ブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、
ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、イソ
トリデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、イソ
ヘキサデシル基、オクタデシル基、イソオクタデシル基
、オレイル基、オクチルドデシル基、トコシル基、デシ
ルテトラデシル基、トリコシル基、ベンジル基、クレジ
ル基、ブチルフェニル基、ジブチルフェニル基、オクチ
ルフェニル基、ノニルフェニル基、ドデシルフェニル基
、ジオクチルフェニル基、ジノニルフェニル基などが挙
げられる。
また、AOで示される炭素数2〜4のオキシアルキレン
基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、
オキシブチレン基、オキシテトラメチレン基などがある
。このオキシアルキレン基の数を示すnはO〜100を
とりうるが、好ましくはO〜60である。
これらリン酸エステルの具体例としては、2エチルへキ
シルリン酸エステル、n−オクチルリン酸エステル、オ
レイルリン酸エステル、ラウリ/L/ Uン酸エステル
、ポリオキシエチレン(40モル)オクチルフェニルエ
ーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレン(10モル
)ノニルフェニルエーテルリン酸エステル、ポリオキシ
プロピレン(5モル)ドデシルフェニルエーテルリン酸
エスチル、ポリオキシエチレン(30モル)ラウリルエ
ーテルリン酸エステルなどがある。なお、これらエステ
ルにおけるオキシアルキレン基の付加モル数はただ単な
る例示であって、前記範囲内での他の付加モル数を任意
にとりうるちのであることはいうまでもない。
この発明においてb成分の他のひとつとして用いる上記
リン酸エステルの塩としては、アンモニウム塩、アミン
塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが挙げら
れる。これらの中でも、アンモニウム塩またはジェタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、モノメチルアミン
、トリエチルアミンなどの有機低級アミン塩がとくに好
ましいものとして用いられる。
この発明のb成分としては、上記のリン酸エステルある
いはその塩のうちのいずれか一方を1種または2種以上
混合して用いてもよいし、必要なら両方を組み合わせて
使用してもよい。
この発明においては、カーボンブラックの分散剤として
、上記のa成分とb成分とを併用することにより、はじ
めて所期の目的つまりカーボンブラックのゴム中への分
散性の改善とゴムとの混練時における加工性の改善を共
に達成できるものであり、それぞれを単独で用いても所
期の目的は達成されない。
このような効果を発揮させるための上記a成分とb成分
との併用割合としては、両者の合計量中に占めるb成分
の割合が、通常1〜90重量%、好ましくは1〜50重
量%となるようにするのがよい。
この発明の分散剤の使用方法についてはとくに限定され
ない。たとえば、あらかじめカーボンブラックに対して
a成分とb成分との合計量が通常0.1〜20重量%、
好ましくは0.5〜10重量%になるようにゴム配合物
中に混合分散させておいてから、カーボンブラックを混
入し、パンハリミキサーなどで混練する方法、カーボン
ブラックの造粒時に造粒化剤に混合してあらかしめカー
ボンブラックに吸着させ、これをゴム配合物と混練する
方法などがある。
ここで用いるゴムおよびカーボンブラックは、従来公知
のものをいずれも適用でき、ゴムについては天然ゴムお
よび合成ゴムとして知られるあらゆるゴム質ポリマーが
包含され、またカーボンブラックについてはその製法2
種類を問わずまたブチルフタレート吸油量で示されるス
トラフチャの大小にそれほど関係なく使用でき、さらに
その表面積が小さいものはもちろんのことS A / 
N zが130m/g以上、特に160m/g以上とな
る非常に大きな表面積を有するものであっても使用する
ことができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明においては、カーボンブラック
をゴムに分散させるための分散剤として前記a、b成分
からなる特定の二成分を併用したことにより、カーボン
ブラックのゴムへの分散性および未加硫ゴムの加工性を
、そのS A / N Zが13On(/g以上であっ
ても顕著に改善することができるから、ゴム製品の機械
的強度の面で非常に好結果を得ることができる。
〔実施例〕
つぎに、この発明を実施例、比較例および試験例を挙げ
てより具体的に説明する。なお、以下において部とある
は重量部を意味する。
実施例 第1表に示す各種の脂肪酸の低級アルカノールアミドま
たはそのアルキレンオキシド付加物とリン酸エステルま
たはその塩とを同表に示す混合比率(重量比)で併用し
て、この発明の10種のゴム用カーボンブラック分散剤
とした。
比較例 第1表に示す脂肪酸の低級アルカノールアミドまたはそ
のアルキレンオキシド付加物あるいはリン酸エステルま
たはその塩をそれぞれ単独で用いて、比較用の4種のゴ
ム用カーボンブラック分散剤とした。
試験例 天然ゴム ステアリン酸 亜鉛華 硫黄 100部 3部 4部 1.5部 上記のゴム配合組成物に、実施例および比較例の各分散
剤を2部溶解し、150 ’Cに加熱してバンバリーミ
キサ−で撹拌しながら、第2表に示す種々のSA/N2
を有する所定のカーボンブラックを45部混入し、14
5°Cで30分間加硫を行った。
このようにして得たゴムにつき、そのゴム特性を調べる
ために以下の試験を行った。結果は第2表に示されると
おりであった。
<MLvm> ムーニー粘度計によるスコーチ試験における最低トルク
値で示した。
くカーボンブラック分散度試験〉 ASTM  D−2663−82B法により、カーボン
ブラックの分散度を測定した。
〈耐摩耗試験〉 ランポーン摩耗試験機を用い、スリップ率25%(L2
5%)およびスリップ率60%(L60%)での容積損
失を測定し、つぎの式にしたがって、耐摩耗指数を算出
した。
耐摩耗指数−(S/T)xloo  (%)S:IRB
#5試験片の容積損失 T:供試試験片の容積損失 く他のゴム特性〉 JIS  K6300−1974および同に6301−
1975に準じて、300%モジュラスおよび引張り強
さを測定した。
上記第2表の結果から、この発明の分散剤を使用した場
合、SA/Nzが160rrf以上のカーボンブラック
を用いても、M L v mが低くて加工性が良好であ
り、しかも良好な分散性によりゴム特性もすぐれたもの
となることが明らかである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)a)炭素数6〜22の脂肪酸の低級アルカノール
    アミドまたはその炭素数2〜8のアルキレンオキシド付
    加物と、b)つぎの一般式〔 I 〕;▲数式、化学式、
    表等があります▼・・・〔 I 〕 (式中、Rは炭素数1〜30のアルキル基、アルケニル
    基または炭素数1〜30のアルキル基をもつアルキルフ
    ェニル基、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、
    nは平均数で0〜100、kは1または2である) で示されるリン酸エステルまたはその塩とからなるゴム
    用カーボンブラック分散剤。
JP63184081A 1988-07-23 1988-07-23 ゴム用カーボンブラツク分散剤 Pending JPH0235929A (ja)

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