JPH1067887A - ゴム組成物 - Google Patents
ゴム組成物Info
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- JPH1067887A JPH1067887A JP22834696A JP22834696A JPH1067887A JP H1067887 A JPH1067887 A JP H1067887A JP 22834696 A JP22834696 A JP 22834696A JP 22834696 A JP22834696 A JP 22834696A JP H1067887 A JPH1067887 A JP H1067887A
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Abstract
物性の加工性等を向上させるために使用するシランカッ
プリング剤又はアルコキシシリル基含有ポリシカキサン
の効率的利用を企る。 【解決手段】 シリカ配合ゴム組成物に、シランカップ
リング剤及び/又はアルコキシシリル基を有するポリシ
ロキサンとその配合量の0.5〜200重量%のシラノ
ール縮合触媒を共に配合してなるゴム組成物。
Description
成物に関し、更に詳しくは、シリカ配合ゴム組成物にお
けるシリカとシランカップリング剤、アルコキシポリシ
ロキサンなどとの反応性を改良した、加硫可能なシリカ
配合ゴム組成物に関する。
ラス、破断強度、破断伸度、耐摩耗性などの加硫物性を
向上する目的のために、特開平6−248116号公
報、特公平6−76526号公報および特開平8−59
894号公報等にもみられるように、種々のシランカッ
プリング剤が使用されている。また、本件出願人が既に
出願した特願平7−223079号、特願平7−272
859号及び特願平7−341540号出願明細書等に
も開示したように、その加工性を改良するためにアルコ
キシポリシロキサンが使用されている。しかしながら、
シリカとシランカップリング剤あるいはアルコキシポリ
シロキサンとの反応はそれ程良くないため、目標の物
性、性能を出すためには多量のシランカップリング剤あ
るいはアルコキシポリシロキサンを必要としている。
来の前述した問題点を解消して、シリカと前記シランカ
ップリング剤及び/又はアルコキシポリシロキサンとの
反応を著しく促進させるための触媒を添加した、高価な
シランカップリング剤及び/又はアルコキシポリシロキ
サンの削減を実現でき、かつ高い加硫物性及び性能が得
られるシリカ配合ゴム組成物を提供することを目的とす
る。
及びシランカップリング剤及び/又はアルコキシシリル
基を有するポリシロキサンを配合したゴム組成物におい
て、シランカップリング剤及び/又はアルコキシシリル
基を有するポリシロキサンの0.5〜200重量%のシ
ラノール縮合触媒を添加することを特徴とするゴム組成
物が提供される。
記シラノール触媒がチタン系触媒であるゴム組成物が提
供される。
について詳しく説明する。シリカを配合したゴム組成物
の加硫物性は良好であるが、未加硫時の加工性に劣ると
いう欠点があった。これは、シリカ表面に存在するシラ
ノール基(≡Si−OH)に起因し、シラノール基の凝
集力によりゴム組成物中で構造体が生成して粘度が上昇
したり、シラノール基の極性により加硫促進剤などが吸
着されて加硫が遅延したり、非極性ゴムとの相溶性が十
分でないために混合のまとまりが低下したりする現象の
ために未加硫物性の加工性が低下することが明らかとな
った。そこで、本出願人等の先の発明では、アルコキシ
シリル基を有するポリシロキサンをシリカ配合のゴム組
成物中に配合して、このアルコキシポリシロキサンと前
記シリカ粒子表面のシラノール基とを反応させて表面を
覆うことで、前記の問題点を解決した。しかしながら、
上記アルコキシポリシロキサンとシリカ粒子表面のシラ
ノール基の反応は遅く、そのために比較的多くのアルコ
キシポリシロキサンを必要とするという問題が未だあ
る。また、従来より、シリカ配合ゴム組成物には、ゴム
への補強のためにシランカップリング剤が併用されるこ
とが多いが、シリカ粒子は、その内腔にもシラノール基
が存在し、これがシランカップリング剤と反応してシラ
ンカップリング剤を損失させ、その分補強効果が低下す
るため多量のシランカップリング剤を配合しなければな
らないという問題がある。
ランカップリング剤及び/又はアルコキシシリル基を有
するポリシロキサンを配合したゴム組成物中にシラノー
ル縮合触媒を配合するので、このシラノール縮合触媒
が、シリカ粒子表面のシラノール基とシランカップリン
グ剤及びアルコキシポリシロキサンとの反応を促進し
て、速やかにそのシランカップリング剤やアルコキシポ
リシロキサンがシリカ粒子の表面を覆うので、その分シ
ランカップリング剤やアルコキシポリシロキサンの消費
効率を高め、かつ所望の前記作用効果を向上させること
ができる。
シラノール縮合触媒は、テトライソプロピルチタネー
ト、チタンアセチルアセテートのようなチタン系の有機
金属触媒、ジブチルスズジラウレートのようなスズ系の
有機金属触媒、オクチル酸亜鉛のような亜鉛系の有機金
属触媒及びジメチルステアリルアミンのようなアミン系
の有機触媒などから選定使用される。このうち、前記チ
タン系の有機金属触媒が、本願発明の所望の効果を達成
する上で好ましい。本発明におけるシラノール縮合触媒
の使用量は、シランカップリング剤及び/又はアルコキ
シシリル基を有するポリシロキサンの配合量に対し、
0.5〜200重量%、好ましくは5〜100重量%、
更に好ましくは5〜50重量%である。
シランカップリング剤としては、従来からシリカ充填剤
と併用される任意のシランカップリング剤を使用するこ
とができ、典型例としては、以下のようなものを挙げる
ことができる。このうち、13)のビス−〔3−(トリ
エトキシシリル)−プロピル〕テトラスルフィドが加工
性、加硫物性の面から最も好ましい。更に、以下の1
4)〜17)の特殊なシランカップリング剤も好適に使
用される。
ング剤を配合すると、従来に比しシランカップリング剤
の使用量を一層少なくすることができ、それによりゴム
組成物の耐摩耗性を改良することができる。本発明にお
けるシランカップリング剤の好ましい使用量は、ゴム組
成物中のシリカの配合量に対し、1〜40重量%、更に
好ましくは、2.5〜20重量%とすることができる。
シランカップリング剤の配合量が少な過ぎると所望の効
果が得られず、逆に多過ぎる場合は無駄になるばかりで
なく、混合や押出工程での焼け(スコーチ)が生じ易く
なるので好ましくない。
アルコキシシリル基を有するポリシロキサンとしては、
下記のアルコキシシリル基(I)を含有する平均重合度
が3〜10,000、好ましくは10〜1,000のア
ルコキシポリシロキサンを使用することができる。 ≡SI−OR1 (I) (R1 は炭素数1〜18の置換または非置換の1価の炭
化水素基もしくはエーテル結合含有有機基である。) 前記アルコキシシリル基(I)は、ポリシロキサンの末
端、側鎖、主鎖のいずれの位置に結合されていてもよ
い。さらには、スコッチの点で主鎖の位置に結合されて
いるのが好ましい。
質であり、例えば、一般的に、以下のポリアルキルハイ
ドロジエンシロキサンとアルコールまたはカルボン酸と
を触媒存在下反応させることにより合成される。
タノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、
ヘプタノール、オクタノール、オクタデカノール、フェ
ノール、ベンジルアルコールの他に、エチレングリコー
ルモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチ
ルエーテルなど酸素原子を有するアルコールを例示する
ことができる。前記カルボン酸としては、酢酸、プロピ
オン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸な
どを例示することができる。また、前記触媒としては、
塩化白金酸、白金−エーテル錯体、白金−オレフィン錯
体、PdCl2(PPh3 )2 ,RhCl2 (PP
h3 )2 等が使用できる。
ル基を有するポリシロキサンの配合量は、ゴム組成物中
のシリカ重量に対し、1〜40重量%、好ましくは2.
5〜20重量%である。アルコキシシリル基を有するポ
リシロキサンの配合量が少なすぎると、本発明でのシラ
ノール縮合触媒が存在していても所望の効果が発揮でき
ず、逆に多すぎるとシリカと結合しない該物質が加硫物
からしみ出して、加硫物性を低下させ、また無駄になる
ので好ましくない。
合されるゴムは、従来から各種ゴム組成物に一般的に配
合されている任意のゴム、例えば、天然ゴム(NR)、
ポリイソプレンゴム(IR)、各種スチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム(SBR)、各種ポリブタジエンゴム
(BR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム
(NBR)、ブチルゴムなどのジエン系ゴムやエチレン
−プロピレン共重合体ゴム(EPR,EPDM)などを
単独で又は任意のブレンドとして使用することができ
る。
発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこ
れらの実施例に限定するものでないことは言うまでもな
い。
使用した配合成分は、以下のものである。 天然ゴム:RSS#1 SBR:ニポールNS116(日本ゼオン) ポリシロキサン1:
ビス−〔3〕−(トリエトキシシリル)−プロピル〕テ
トラスルフィド) 触媒1:テトライソプロピルチタネート 触媒2:チタンアセチルアセトネート(オルガチックス
TC−100、(株)マツモト交商) 触媒3:ジブチルスズジラウレート 触媒4:ジメチルステアリルアミン カーボンブラック:シーストKH(東海カーボン) シリカ:ニプシルAQ(日本シリカ) 酸化亜鉛:亜鉛華3号 ステアリン酸:工業用ステアリン酸 老化防止剤6C:N−フェニル−N′−(1,3−ジメ
チルブチル)−P−フェニレンジアミン 粉末硫黄:5%油処理の粉末硫黄 加硫促進剤:N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル
スルフェンアミド
グ剤とシラノール縮合触媒を併用した例(実施例1〜
4)、B)シランカップリング剤及びポリシロキサン1
の混合系にシラノール縮合触媒を併用した例(実施例5
〜8)及びポリシロキサン1とシラノール縮合触媒を併
用した例(実施例9)について、その未加硫物性(ムー
ニー粘度、加硫速度及びスコーチ時間)と加硫物性(3
00%変形応力、破断強度及び破断伸度)を測定、評価
した。
ミキサーで3〜5分間混練し、165±5℃に達したと
きに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を8イ
ンチのオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。得
られたゴム組成物の未加硫物性を測定した。次に、この
組成物を15×15×0.2cmの金型中で160℃下2
0分間プレス加硫して目的とする試験片(ゴムシート)
を調製し、加硫物性を評価した。
及び加硫物性の試験方法は、以下のとおりである。未加硫物性 1)ムーニー粘度:JIS K6300に基づき100
℃にて測定した。 2)加硫速度:JIS K6300に基づき160℃に
て95%加硫度に達する時間を測定した。 3)スコーチ時間:JIS K6300に基づき125
℃にて粘度が5ポイント上昇する時間を測定した。加硫物性 1)300%変形応力、破断強度、破断伸度:JIS
K6251(ダンベル状3号形)に準拠して測定。
リカ配合ゴム組成物に対し、シランカップリング剤と本
発明による触媒を配合した系(A)、シランカップリン
グ剤及びポリシロキサン1と本発明による触媒を配合し
た系(B)、並びにポリシロキサン1と本発明による触
媒を配合した系(C)では、これらの標準例1,2及び
3のものに比して、未加硫物性及び加硫物性に関してい
ずれも改善された結果を示していることがわかる。
変えた場合における、 A)シリカとシランカップリング剤との系、B)シリカ
とポリシロキサン1との系及びC)シリカとシランカッ
プリング剤及びポリシロキサン1との系による反応性の
差異をみるために、それぞれの場合について反応率の測
定を行った。なお、こゝでの反応率は、シリカ5gに対
し、シランカップリング剤及び/又はポリシロキサン1
を1g加え、これに実施例の所定量の縮合触媒を添加し
て、120℃で1時間反応後、アセトン100gを使っ
たソックスレー抽出により未反応のシランカップリング
剤又はポリシロキサン量を求め、算出した。
較例1と実施例1〜4との結果を対比すると、シリカと
シランカップリング剤との系における反応率は、本発明
に係る触媒のいずれを配合しても顕著に向上することが
示されている。またその触媒の種類によって向上の程度
に差異があり、チタン系触媒は他のものより優れている
ことがわかる。更に、実施例1と実施例5とを対比する
と、同一種の触媒を使用しても、触媒量を増せば反応率
が上がることもわかる。また、比較例2と実施例6との
結果を対比すると、シリカとポリシロキサン1との系に
おける反応率も、本発明に係るチタン系触媒の配合によ
り大きく向上することが示されている。更に、実施例
6,7及び8を対比すると、シリカとの反応を伴うシラ
ンカップリング剤とポリシロキサン1の組合わせ及びそ
れらの触媒量の配合の差異により、その反応率を向上さ
せた上で反応の程度を変化させ得ることがわかる。
シリカ配合のゴム組成物にシランカップリング剤及び/
又はアルコキシシリル基含有ポリシロキサンとシラノー
ル縮合触媒を併用して添加することにより、シリカとシ
ランカップリング剤及び/又はアルコキシシリル基含有
ポリシロキサンとの反応を著しく促進させることがで
き、結果として、同量のシランカップリング剤及び/又
はアルコキシシリル基含有ポリシロキサンの添加量でも
ってゴム組成物に高い物性、性能を付与することが可能
となり、あるいは、高価なシランカップリング剤の使用
量を削減することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 シリカ及びシランカップリング剤及び/
又はアルコキシシリル基を有するポリシロキサンを配合
したゴム組成物において、シランカップリング剤及び/
又はアルコキシシリル基を有するポリシロキサンの0.
5〜200重量%のシラノール縮合触媒を添加すること
を特徴とするゴム組成物。 - 【請求項2】 前記シラノール触媒がチタン系触媒であ
る請求項1に記載のゴム組成物。
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- 1996-08-29 JP JP22834696A patent/JP3625585B2/ja not_active Expired - Fee Related
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