본 발명은 화학식 1 및/또는 2의 유기규소 화합물을 제공한다.
상기 화학식 1 및 2에서,
R은 메틸 또는 에틸 그룹이고,
R1은 동일하거나 상이한, C9-C30의 측쇄 또는 비측쇄 1가 알킬 그룹이고,
R2는 포화되거나 포화되지 않은 측쇄 또는 비측쇄의 지방족, 방향족 또는 혼합된 지방족/방향족 2가 C1-C30탄화수소 그룹이고,
단, R1은 혼합된 그룹으로서 혼합된 그룹중의 하나의 그룹의 비가 10 내지 50mol%, 바람직하게는 10 내지 40mol%, 특히 바람직하게는 15 내지 30mol%임을 특징으로 한다.
R1은, 예를 들면, C14H2910 내지 50mol%, C12H2590 내지 50mol%, C18H3710 내지 50mol% 및 C16H3390 내지 50mol%로 구성된다. R1은 또한 2개 이상의 상이한 R1화합물로 구성될 수 있다.
R2는 CH2, CH2CH2, CH2CH2CH2, CH2CH2CH2CH2, CH(CH3), CH2CH(CH3), C(CH3)2, CH(C2H5), CH2CH2CH(CH3), CH2CH(CH3)CH2또는의 그룹을 나타낼 수 있다.
본 발명은 또한 화학식 3의 실란을 화학식 R1-OH의 알콜 혼합물[여기서, R1은 위에서 정의한 바와 같고, 2개 이상의 알콜 그룹이 혼합된 그룹으로서 사용되며, 상이하다]과 R-OH를 제거하면서 반응시키고, R-OH를 증류에 의해 반응 혼합물로부터 연속적으로 분리제거하여 제조함을 특징으로 하는, 화학식 1 및/또는 2의 유기규소 화합물의 제조방법을 제공한다.
상기 화학식 3에서,
R 및 R2는 위에서 정의한 바와 같다.
예를 들면, C14H29OH 10 내지 50mol%, C12H25OH 90 내지 50mol% 또는 C18H37OH 10 내지 50mol%, 및 C16H33OH 90 내지 50mol%를 포함하는 알콜 혼합물이 사용될 수 있다. 다수의 성분(R1)을 포함하는 알콜 혼합물을 사용할 수도 있다.
예를 들면, 코그니스(Cognis)사에서 제조한 롤로 스페지알(Lorol Spezial) 또는 스테놀(Stenol) 1618(세틸/스테아릴 알콜), 또는 에코그린 올레오케미칼스(Ecogreen Oleochemicals)사에서 제조한 에코롤 68/50(세틸 스테아릴 알콜)은, 예를 들면, R1-OH 알콜 혼합물로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 방법에 있어서, 혼합물은 1개, 2개 또는 3개의 RO 그룹이 R1O 그룹으로 치환되거나 하나도 치환되지 않게 형성될 수 있다. RO 대 R1O 그룹의 비는 화학식 3의 실란 대 화학식 R1-OH의 알콜의 몰 비로 측정할 수 있다. 예를 들면, 평균 분석 결과를 갖는 화학식 1에 따르는 유기규소 화합물은, 2몰당량의 화학식 R1-OH의 알콜 혼합물을 1몰 당량의 화학식 3의 실란과 반응시킴으로써 수득할 수있다. 예를 들면, 화학식 2에 따르는 평균 분석 결과를 갖는 화학식 1에 따르는 유기규소 화합물은, 1몰당량의 화학식 R1-OH의 알콜 혼합물을 1몰 당량의 화학식 3의 실란과 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
반응은, 예를 들면, 미국 특허 제2,820,806호에 공지되어 있는 중성, 산성 또는 염기성 촉매, 예를 들면, 염산, 황산, 인산, 포름산, 아세트산, 톨루엔-p-설폰산, 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액, 나트륨 메틸레이트, 나트륨 에틸레이트, 이온 교환 수지인 암버리스트(Amberlyst) 15, 델록산(Deloxan) ASP I/9 또는 금속 화합물, 특히 티탄산염을 사용하여 촉진시킬 수 있다.
반응은 20 내지 200℃, 바람직하게는 20 내지 150℃의 온도에서 수행될 수 있다. 축합 반응을 방지하기 위해, 수분이 없는 대기, 이상적으로는 불활성 기체 대기하에 반응을 수행하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명에 따르는 유기규소 화합물은 무기 물질(예: 유리 섬유, 금속, 산화 충전제 또는 실리카) 및 유기 중합체(예: 열경화성 수지, 열가소성 수지 또는 엘라스토머) 사이에서의 커플링제, 또는 가교결합제 및 표면 개질제로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따르는 유기규소 화합물은 실리카 및/또는 전분으로 충전된 타이어에서 커플링제로서 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 고무, 충전제(예: 침전된 실리카), 임의의 기타 고무 보조 물질 및 본 발명에 따르는 하나 이상의 유기규소 화합물을 함유함을 특징으로 하는 고무 화합물을 제공한다.
본 발명에 따르는 유기규소 화합물은 사용한 고무량을 기준으로 하여, 0.1 내지 20중량%의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 유기규소 화합물의 첨가 및 충전제의 첨가는 바람직하게는 100 내지 200℃의 물질 온도에서 수행될 수 있다. 그러나, 예를 들면, 기타 고무 보조 물질과 함께 더 저온(40 내지 100℃)에서도 수행될 수 있다.
유기규소 화합물은 순수한 형태로 또는 불활성 유기 또는 무기 지지체에 결합된 상태로 혼합 공정에 첨가할 수 있다. 바람직한 지지 재료는 실리카, 왁스, 열가소성 수지, 중성 실리케이트, 합성 실리케이트, 산화알루미늄 또는 카본 블랙이다.
다음 충전제는 본 발명에 따르는 고무 화합물용 충전제로서 사용될 수 있다.
- 카본 블랙(예: SAF, ISAF, HASF, HAF, FEF 또는 GPF): 본원에 사용될 카본 블랙은 램프 블랙, 노(爐) 또는 채널 블랙 공정에 의해 제조되고, BET 표면적은 20 내지 200m2/g이다. 카본 블랙은, 예를 들면, Si와 같은 헤테로원자를 임의로 함유할 수도 있다.
- 예를 들면, 비표면적(BET 표면적)이 5 내지 1000m2/g, 바람직하게는 20 내지 400m2/g이고 주 입자 크기가 10 내지 400nm인, 실리케이트 용액의 침전 또는 규소 할로겐화물의 화염 가수분해에 의해 제조된 고분산성 실리카. 실리카는 Al, Mg, Ca, Ba, Zn 및 티탄 산화물과 같은 기타 금속 산화물을 갖는 혼합된 산화물로서 임의로 존재할 수도 있다.
- BET 표면적이 20 내지 400m2/g이고 주 입자 직경이 10 내지 400nm인, 규산알루미늄과 같은 합성 실리케이트, 규산마그네슘 또는 규산칼슘과 같은 알칼리토 실리케이트.
- 합성 또는 천연 알루미늄 산화물 및 수산화물.
- 카올린과 같은 천연 실리케이트 및 기타 천연 실리카 및
- 유리 섬유 및 유리 섬유 제품(예: 매트 또는 스트랜드) 또는 유리 마이크로비드.
실리카의 용액을 침전시킴으로써 제조되고 BET 표면적이 20 내지 400m2/g인 고분산성 실리카는 각각의 경우 고무 100부를 기준으로 하여, 바람직하게는 5 내지 150중량부의 양으로 사용될 수 있다.
언급한 충전제는 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다.
특히 바람직한 양태에 있어서, 각각의 경우 고무 100중량부를 기준으로 하여, 담색 충전제 10 내지 150중량부를 임의의 카본 블랙 0 내지 100중량부 및 본 발명에 따르는 화학식 1 및/또는 2의 유기규소 화합물 1 내지 10중량부와 함께 화합물 제조에 사용할 수 있다.
천연 고무 이외에, 합성 고무는 또한 본 발명에 따르는 고무 화합물을 제조하는데 적합하다. 바람직한 합성 고무는, 예를 들면, 문헌[참조: W. Hofmann, Kautschuktechnologie, Genter Verlag, Stuttgart 1980]에 기재되어 있다. 합성 고무는, 특히 폴리부타디엔(BR); 폴리이소프렌(IR); 스티렌 함량이 1 내지60중량%, 바람직하게는 2 내지 50중량%인 스티렌/부타디엔 공중합체(SBR); 이소부틸렌/이소프렌 공중합체(IIR); 아크릴로니트릴 함량이 5 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 50중량%인 부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체(NBR); 부분적으로 수화되거나 전체적으로 수화된 NBR 고무(HNBR), 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체(EPDM) 및 이들 고무의 혼합물을 포함한다. 자동차 타이어를 제조하기 위해, 유리전이온도가 -50℃를 초과하는 음이온적으로 중합된 S-SBR 고무(용액 SBR) 및 디엔 고무를 갖는 이의 혼합물이 특히 중요하다.
본 발명에 따르는 고무 가황물은 고무 산업에 공지되어 있는 반응 촉진제, 산화방지제, 열안정화제, 광안정화제, 오존방지제, 가공보조제, 가소제, 증점제, 취입제, 염료, 안료, 왁스, 증량제, 유리 산, 지연제 및 금속 산화물과 같은 추가의 고무 보조 물질, 및 트리에탄올아민, 폴리에틸렌 글리콜 및 헥산트리올과 같은 활성화제를 함유할 수 있다.
고무 보조물질은 특히 목적하는 용도에 의해 결정되는 공지된 양으로 사용될 수 있다. 통상적인 양은, 예를 들면, 고무를 기준으로 하여, 0.1 내지 50중량%의 양이다. 황 또는 황 공여체 물질은 가교결합제로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따르는 고무 화합물은 또한 가황촉진제를 함유할 수 있다. 적합한 주 촉진제의 예는 0.5 내지 3중량% 양의 머캅토벤조티아졸, 설펜아미드, 티우람, 디티오카바메이트, 특히 바람직하게는 설펜아미드이다. 공촉진제의 예는 0.5 내지 5중량% 양의 구아니딘, 티오우레아 및 티오카보네이트이다. 황은 통상적으로 고무를 기준으로 하여, 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 3중량%의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 고무 화합물의 가황은 100 내지 200℃, 바람직하게는 130 내지 180℃의 온도에서, 임의로 10 내지 200bar의 압력하에 수행할 수 있다. 고무는 공지된 혼합 장치(예: 롤, 내부 혼합기 및 배합 압출기)에서 충전제, 임의의 고무 보조 물질 및 본 발명에 따르는 유기규소 화합물과 함께 혼합할 수 있다.
본 발명에 따르는 고무 화합물은 성형품, 예를 들면, 공기 타이어, 타이어 트레드, 케이블 외장재, 호스, 구동 벨트, 컨베이어 벨트, 롤 피복재, 타이어, 신발창, 밀봉 링 및 제동기 부품의 제조에 적합하다.
본 발명에 따르는 유기규소 화합물은 고무 화합물, 특히 화물차용 타이어 트레드에서 CTAB가 180 내지 220m2/g인 표면적이 큰 실리카와 함께 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 고무 화합물은, 본 발명에 따르는 유기규소 화합물이 규소 단위에 대한 상대적인 몰 비가 1:1.8 내지 1:2.7인 비스-(3-트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드로 교환되는 유사한 고무 화합물과 비교하여 개선된 낮은 회전 저항성, 개선된 습윤 미끄럼 저항성 및 동일하게 우수한 건조 성능을 갖는 타이어 트레드 제조에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 고무 화합물은, 본 발명에 따르는 유기규소 화합물이, 규소 단위에 대한 몰 비를 1:1.8 내지 1:2.7로 하여 비스-(3-트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드로 대체한 유사한 고무 화합물에 비해 회전 저항성이 감소되고 내마모성이 동일하게 우수한 개선된 습윤 미끄럼 저항성을 갖는 타이어 트레드 제조에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 유기규소 화합물은, tan δ60℃(회전 저항성과 관련있음)가 동일한 한, 경도 및 동적 강도 E*가 증가한다는 독일 특허원 제10137809호에 따르는 유기규소 화합물과 비교하여 이점을 갖는다.
본 발명에 따르는 유기규소 화합물은 반응성이 동일하게 유지되는 한, 동일하지만 공지되어 있는 실란을 사용하는 경우보다 더 적은 메탄올 또는 에탄올이 방출된다는 이점을 갖는다. 이들의 비활성 때문에 비휘발성 알콜은 유기규소 화합물로부터 분리되지 않고, 또는 이들의 비휘발성 때문에 비활성 알콜은 중합체 매트릭스에 잔류한다. 두 경우 모두, 비휘발성 알콜은 환경내로 방출되지 않는다.
또한, 본 발명에 따르는 유기규소 화합물은, 예를 들면, 3-머캅토프로필 트리메톡시실란 또는 3-머캅토프로필 트리에톡시실란의 경우에서와 같이, 화학식 1 및/또는 2를 갖는 본 발명에 따르는 유기규소 화합물에 있어서 어떠한 가공성의 악화도 발견되지 않았기 때문에, 독일 특허원 제10015309호에 기재되어 있는 바와 같이 알킬 실란을 첨가할 필요가 없다는 이점을 갖는다.
본 발명에 따르는 고무 화합물은, 동적 강도가 감소하여, 겨울용 타이어(부드러운 제형)로 특히 적합한 비스-(3-트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드를 함유하는 고무 화합물과 비교하여 이점을 갖는다.
실시예:
실시예 1:
3-머캅토프로필 트리에톡시실란 286.1g(R이 -CH2CH3이고, R2가 -CH2CH2CH2-인 화학식 3), 도데칸올 313.1g(여기서, R1은 -C12H25이다) 및 1-테트라데칸올 154.4g(여기서, R1은 -C14H29이다)으로 이루어진 혼합물을 회전 증발기에서 1L들이 플라스크에서 테트라-n-부틸 o-티타네이트 140㎕와 함께 110℃로 가열시키고, 생성된 에탄올을 진공하에 40mbar에서 4시간에 걸쳐 증류시킨다. 화학식 1(여기서, R은 -CH2CH3이고, R1은 -C12.6H26.2이며, R2는 -CH2CH2CH2-이다)의 무색 액체 636.86g(99.0%)을 수득한다.
실시예 2:
본 발명에 따르는 고무 화합물의 제조 및 분석
고무 화합물에 사용된 배합물은 하기 표 1에 기술되어 있다. phr 단위는 사용한 조악한 고무 100부를 기준으로 하여, 중량에 의한 함량을 나타낸다. 본 발명에 따르는 유기규소 화합물은 3-머캅토프로필 트리에톡시실란 대 규소를 등몰량으로 첨가한다. 고무 화합물 및 이의 가황물의 일반적인 제조방법은 문헌[참조: "Rubber Technology Handbook", W. Hofmann, Hanser Verlag 1994]에 기재되어 있다.
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참조화합물 1 |
참조화합물 2 |
화합물 3 |
단계 1 |
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부나(Buna) VSL 5025-1 |
96 |
96 |
96 |
부나 CB 24 |
30 |
30 |
30 |
울트라실(Ultrasil) 7000 GR |
80 |
80 |
80 |
3-머캅토프로필 트리에톡시실란 |
2.4 |
- |
- |
VP Si 208 |
2.5 |
- |
- |
독일 특허원 제10137809.2호의 실시예 10에 따르는 유기규소 화합물 |
- |
5.7 |
- |
실시예 1에 따르는 유기규소 화합물 |
- |
- |
5.4 |
ZnO |
2 |
2 |
2 |
스테아르산 |
2 |
2 |
2 |
나프톨렌 |
10 |
10 |
10 |
불카녹스(Vulkanox) 4020 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
프로텍터(Protektor) G35P |
1 |
1 |
1 |
단계 2 |
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단계 1로부터의 뱃치 |
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단계 2로부터의 뱃치 |
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단계 3 |
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불카시트(Vulkacit) D |
2 |
2 |
2 |
불카지트(Vulkazit) CZ |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
TBzTD |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
황 |
2.3 |
2.3 |
2.3 |
중합체 VSL 5025-1은 스티렌 함량이 25중량%이고 부타디엔 함량이 75중량%인 용액 중합된 SBR 공중합체[제조사: 바이엘 아게(Bayer AG)]이다. 공중합체는 오일 37.5phr을 함유하고, 무니 점도(ML 1+4/100℃)가 50±4이다.
중합체 부나 CB 24는 시스-1,4 함량이 97% 이상이고 무니 점도가 44±5인 시스-1,4-폴리부타디엔(네오디뮴 타입)[제조사: 바이엘 아게]이다.
나프톨렌 ZD[제조사: 케메탈(Chemetall)]는 방향족 오일로서 사용된다. 불카녹스 4020은 6PPD[제조사: 바이엘 아게]이고, 프로텍터 G35P는 항오존화제 왁스[제조사: 에이치비-풀러 게엠베하(HB-Fuller GmbH)]이다. 불카시트 D(DPG) 및 불카지트 CZ(CBS)는 바이엘 아게사에서 시판중이 제품이다.
울트라실 7000 GR[제조사: 데구사 아게(Degussa AG)]은 용이하게 분산가능한 예비침전된 실리카이며 BET 표면적은 170m2/g이다. 3-머캅토프로필 트리에톡시실란은 에이비씨알 게엠베하 코카게(ABCR GmbH CoKG)에서 제조되며, VP Si 208인 옥틸 트리에톡시실란은 데구사 아게사에서 시판중인 제품이다.
고무 화합물은 표 2에서의 혼합 지시에 따라 내부 혼합기에서 제조된다.
단계 1 |
설정 |
|
혼합 장치 |
워너 앤 플라이더러(Werner & Pfleiderer) E형 |
속도 |
70rpm |
램 압력(ram force) |
5.5bar |
기공 용적 |
1.58L |
충전 비 |
0.56 |
유동 온도 |
80℃ |
혼합 공정 |
0 내지 1분 |
부나 VSL 5025-1 + 부나 CB 24 |
1 내지 3분 |
1/2 충전제, ZnO, 스테아르산, 나프톨렌 ZD, 유기규소 화합물 |
3 내지 4분 |
1/2 충전제, 산화방지제 |
4분 |
세정 |
4 내지 5분 |
혼합 |
5분 |
세정 |
5 내지 6분 |
혼합 및 제거 |
뱃치 온도 |
145 내지 150℃ |
저장 |
실온에서 24시간 |
단계 2 |
설정 |
혼합 장치 |
단계 1과는 별도로 함 |
속도 |
80rpm |
충전 비 |
0.53 |
혼합 공정 |
0 내지 2분 |
단계 1로부터 뱃치를 중지 |
2 내지 5분 |
가변 속도에서 140 내지 150℃에서배치 온도를 유지 |
5분 |
제거 |
뱃치 온도 |
150℃ |
저장 |
실온에서 4시간 |
단계 3 |
설정 |
혼합 장치 |
단계 1에서는 제외되었음 |
속도 |
40rpm |
충전 비 |
0.51 |
유동 온도 |
50℃ |
혼합 공정 |
0 내지 2분 |
단계 2로부터의 뱃치, 촉진제, 황 |
2분 |
제거 및 실험 혼합 롤에서 피복(직경: 200mm, 길이: 450mm, 유동 온도: 50℃)균질화:왼쪽에서 3회, 오른쪽에서 3회 선을 긋고, 접은 다음, 좁은 조각으로 8회, 넓은 조각(3.5mm)으로 3회 통과시키고, 시트를 제거함 |
뱃치 온도 |
85 내지 95℃ |
고무 시험법은 표 3에 기재되어 있다.
물리적 시험 |
표준/상태 |
ML 1+4, 100℃, 단계 3 |
DIN 53523/3, ISO 667 |
경화 측정 시험, 165℃t10% 및 t90%(분) |
DIN 53529/3, ISO 6502 |
23℃에서 링상에서의 인장 시험 |
DIN 53504, ISO 37 |
인장강도(MPa)모듈러스(MPa)파단신도(%) |
|
쇼어-A 경도, 23℃(SH) |
DIN 53 505 |
점탄성 특성,0 및 60℃, 16Hz, 50N의 초기력 및 25N의 진폭력동적 모듈러스 E*(MPa)손실 인자 tanδ |
DIN 53 513, ISO 2856 |
볼 반동, 60℃(%) |
ASTM D 5308 |
굿리치(Goodrich)사의유연도측정기0.25in의 스트로크, 25분, 23℃접촉 온도(℃)중심 온도(℃)영구 변형률(%) |
DIN 53 533,ASTM D 623 A |
DIN 마모율, 10N력(mm3) |
DIN 53 516 |
표 4는 고무 시험의 결과를 나타낸다. 당해 화합물은 165℃에서 20분 동안 가황시킨다.
가황 혼합시킨 결과 |
|
1 |
2 |
3 |
특성 |
단위 |
|
|
|
100℃, 단계 3에서의 ML(1+4) |
[MU] |
69 |
62 |
72 |
MDR, 165℃, 0.5°t10%t90% |
[분][분] |
0.85.9 |
1.015.6 |
0.816.8 |
가황시킨 결과 |
|
|
|
|
링상에서의 인장 시험모듈러스 100%모듈러스 200%모듈러스 300%모듈러스 300%/100%인장 강도파단신도 |
[MPa][MPa][MPa][-][MPa][%] |
2.16.713.86.614.1300 |
2.17.1--12.7270 |
2.47.5--13.2280 |
쇼어-A 경도 |
[SH] |
58 |
55 |
61 |
볼 반동, 60° |
[%] |
69.0 |
70.2 |
69.7 |
DIN 마모율 |
[mm3] |
62 |
34 |
50 |
굿리치사의 유연도측정기접촉 온도중심 온도영구 변형률 |
[℃][℃][%] |
49871.5 |
52911.3 |
52901.7 |
MTS동적 모듈러스 E*, 0℃동적 모듈러스 E*, 60℃손실 인자 tan δ, 0℃손실 인자 tan δ, 60℃ |
[MPa][MPa][-][-] |
12.26.30.4710.086 |
10.05.90.4130.083 |
12.36.80.4280.084 |
표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 유기규소 화합물을 갖는 화합물(3)은 소수성 및 강화가 우수함을 나타낸다. 특히, 본 발명에 따르는 화합물(3)에 대한 모듈러스 및 쇼어-A 경도는 참조화합물보다 높다. 또한, 본 발명에 따르는 화합물(3)의 동적 강도(동적 모듈러스 E*)는 손실 인자 tan δ60℃가 거의 동일한 참조화합물(2)보다 높다. 심지어 알칼리 실란을 첨가하지 않고도, 화합물(3)은 알킬 실란을 갖는 화합물(1)과 같이 실질적으로 동일한 동적 강도 및 tan δ60℃ 값을 나타낸다.
실시예 3:
3-머캅토프로필 트리에톡시실란 268.08g, 및 1-도데칸올 313.05g 및 1-테트라데칸올 154.36g으로 이루어진 혼합물을 실온에서 증류 장치를 구비한 1L들이 3구 플라스크에서 방치하고, 톨루엔-p-설폰산 일무수물 1.0g을 첨가한다. 용액을 120℃로 가열한다. 생성된 에탄올을 증류에 의해 연속적으로 제거하여 제조한다. 이어서, 진공하에 80℃ 및 20mbar의 회전 증발기에서 증발시킨다. 화학식 1(여기서, R은 -CH2CH3이고, R1은 비가 2:1인 -C12H25와 -C14H29이 혼합된 그룹이며, R2는 -CH2CH2CH2-이다)에 따르는 무색 액체 638.7g(99%)을 수득한다.
실시예 4:
본 발명에 따르는 고무 화합물의 제조 및 분석
고무 화합물에 사용된 제형은 하기 표 5에 기술되어 있다. 본 발명에 따르는 실란은 규소를 기준으로 하여, Si 69에 등몰량 첨가한다. 본 발명에 따르는 유기규소 화합물에서 낮은 황 함량을 보충하기 위해 황을 조절할 필요가 있다.
기본 화합물 |
A |
B |
고무 블렌드1): S-SBR/BR/NR |
100 |
100 |
고분산성 실리카2) |
80 |
80 |
카본 블랙3) |
6.6 |
6.6 |
방향족 가소화제 |
30 |
24 |
Si 694) |
6.6 |
--- |
실시예 3에 따르는 유기규소 화합물 |
--- |
5.95 |
화학약품5) |
|
|
|
|
|
기성 화합물 |
A |
B |
분쇄된 황 |
2.0 |
2.8 |
촉진제 혼합물6) |
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|
1) S-SBR: 스티렌이 25%인 용액 중합된 SBR 공중합체;BR: 1,4-부타디엔 단위가 97% 이상인 폴리부타디엔;NR: 천연 섬유2) CTAB 표면적: 160m2/g±153) 타이어 트레드용 N300 시리즈4) 비스-(3-트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드[제조사: 데구사 아게]5) 산화아연, 스테아르산, 왁스, 산화방지제6) 설펜아미드 촉진제 및 공촉진제로 이루어짐 |
고무 화합물은 4단계 공정에서 내부 혼합기에서 제조한다. 기본 화합물의 모든 성분은 제1 혼합 단계에서 혼합하고, 2개의 중간 단계 및 최종 단계에서 촉진제 및 황을 첨가한다. 처음 3개의 혼합 단계에서의 혼합 온도는 140 내지 160℃의 범위이고, 네번째 단계에서의 온도는 120℃ 미만이다.
고무 시험 방법은 표 6에 기술되어 있다.
물리적 시험 |
표준/상태 |
ML 1+4, 100℃, 단계 3 |
DIN 53523/3, ISO 667 |
경화 측정 시험, 165℃D최대-D최소(dNm)t10% 및 t90%(분) |
DIN 53529/3, ISO 6502 |
링상에서의 인장 시험, 23℃인장 강도(MPa)모듈러스(MPa)RF(모듈러스 300%/모듈러스 100%)파단신도(%) |
DIN 53504, ISO 37 |
쇼어-A 경도, 23℃(SH) |
DIN 53 505 |
점탄성 특성,0 및 60℃, 16Hz,50N 초기력 및 25N의 진폭력동적 모듈러스 E*(MPa)손실 인자 tanδ |
DIN 53 513, ISO 2856 |
굿리치사의 유연도측정기0.25in의 스트로크, 25분, 23℃접촉 온도(℃)중심 온도(℃)영구 변형률(%) |
DIN 53 533, ASTM D 623 |
DIN 마모, 10N력(mm3) |
DIN 53 516 |
표 7은 고무 시험의 결과를 나타낸다. 당해 화합물을 165℃에서 10분 동안 가황시킨다.
가황 혼합물에 대한 데이타 |
단위 |
A |
B |
ML(1+4) |
[-] |
50 |
49 |
D최대-D최소 |
[dNm] |
20.5 |
15.2 |
t10% |
[분] |
2.0 |
1.1 |
t90% |
[분] |
5.1 |
3.8 |
가황에 대한 데이타 |
단위 |
A |
B |
인장 시험 |
[MPa] |
13.5 |
12.6 |
모듈러스 100% |
[MPa] |
2.8 |
2.0 |
모듈러스 300% |
[MPa] |
10.0 |
9.5 |
RF |
[-] |
3.6 |
4.8 |
파단신도 |
[%] |
390 |
370 |
쇼어-A 경도 |
[-] |
74 |
63 |
E*(60°) |
[MPa] |
9.2 |
7.8 |
tan δ(60℃) |
[-] |
0.142 |
0.111 |
tan δ(0℃) |
[-] |
0.392 |
0.346 |
중심 온도 |
[℃] |
134 |
122 |
DIN 마모율 |
[mm3] |
59 |
49 |
표 7의 데이타로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 화합물(B)의 무니 점도는 참조화합물(A)와 동일한 수준이다. 화합물(B)는 특히 낮은 동적 강도(E*), DIN 마모율이 감소된 높은 강화 인자(RF) 및 감소된 이력 손실(tan δ, 중심 온도)을 특징으로 한다.
2개의 타이어 트레드 화합물(A) 및 (B)는 사이즈 205/65R15 94V의 시험 타이어(A) 및 (B)를 강화하는데 사용되고, 스미더즈 싸이언티픽 서비스즈 인코포레이티드(Smithers Scientific Services Inc.)사로부터 시험한다. 표 8은 사용된 시험 타이어 및 시험 조건을 재현한다. 도로 시험은 SMW 528i를 사용하여 수행한다. 앞쪽 타이어 압력은 2.1bar이고, 뒤쪽 타이어 압력은 2.5bar이다. 앞쪽 타이어 하중은 903kg이고, 뒤쪽 타이어 하중은 911kg이다. 본 발명에 따르는 화합물(B)을 갖는 시험 타이어(B) 대 참조타이어(A)의 상대적인 비를 표 9에 나타내었다. 100이상의 값은 개선되었음을 나타낸다.
회전저항 |
ASTM J-1269; 572kg, 2.0bar |
ABS 습윤 브레이킹 |
80km/h로부터의 정지 거리 |
ABS 건조 브레이킹 |
80km/h로부터의 정지 거리 |
습윤 핸들링 |
곡선 부분에 대한 회전 시간(도 1) |
건조 핸들링 |
곡선 부분에 대한 회전 시간(도 1) |
도 1은 곡선 부분을 설명한다.
|
시험 타이어(B) |
회전 저항성 |
105 |
ABS 습윤 브레이킹 |
103 |
ABS 건조 브레이킹 |
100 |
습윤 핸들링 |
99 |
건조 핸들링 |
99 |
이와 같이 알 수 있는 바와 같이, 타이어 회전 저항성 및 ABS 습윤 브레이킹은 상당히 개선되었다. 통상적인 변화의 구성내에서, 취급 성능이 유사하다. 표 7의 DIN 마모율 값은 마모율 값이 개선되었음을 나타낸다.