KR20060017075A - Hybrid vulcanizing agent and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드형 고무 가황제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, The present invention relates to a hybrid rubber vulcanizing agent and a manufacturing method thereof.
소디움디벤질디티오카바메이트와 1,6-비스(소디움티오설파토)헥산의 반응에 의하여 생성되는 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오)헥산을 주성분으로 하는 고무 가황제를 제조함으로써, Rubber based on 1,6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane produced by the reaction of sodium dibenzyldithiocarbamate and 1,6-bis (sodiumthiosulfato) hexane By preparing the vulcanizing agent,
종래의 컨벤셔널 또는 세미 이브이 가황 시스템에 있어서의 양호한 기계적 물성을 유지하는 가운데, 동 시스템의 단점인 낮은 내열노화성 및 내리버젼성을 현저히 증대시킬 수 있다. While conventional conventional or semi-eves maintain good mechanical properties in the vulcanization system, the low heat aging resistance and degradability, which are disadvantages of the system, can be significantly increased.
하이브리드가황제, 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오)헥산, 내열노화성, 가류제, 내리버젼성. Hybrid vulcanizing agent, 1,6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane, heat aging resistance, vulcanizing agent, lower version.
Description
본 발명은 천연고무와 합성고무를 사용하여 제조되는 다양한 고무제품의 내열 노화 특성 및 내리버젼(耐reversion) 특성 을 향상시킬 수 있는 하이브리드형 고무 가황제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오(dibenzylthiocarbamoyldithio)헥산을 주성분으로 하는 고무 가황제 및 그 제조방법에 관한 발명이다. The present invention relates to a hybrid rubber vulcanizing agent that can improve the heat aging characteristics and reversion characteristics of various rubber products manufactured using natural rubber and synthetic rubber, and more particularly, The present invention relates to a rubber vulcanizing agent mainly containing 1,6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithiohexane) and a method for producing the same.
타이어를 비롯한 각종 고무제품의 제조에 사용되는 가황제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가황제와, TMTD(tetramethylthiuram disulfide), TETD(tetraethyltriuramdisulfide), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 가황제로 분류되는데, 이들 가황제를 이용하여 실제 고무제품을 제조함에 있어서는 고무 성형품의 품질 및 생산성 향상을 위하여 가황 촉진제를 함께 사용하고 있다. The vulcanizing agents used in the manufacture of tires and other rubber products include inorganic vulcanizing agents such as powdered sulfur (S), insoluble sulfur (S), precipitated sulfur (S) and colloidal sulfur, TMTD (tetramethylthiuram disulfide), It is classified into organic vulcanizing agents such as tetraethyltriuramdisulfide (TETD) and dithiodimorpholine (dithiodimorpholine). In the manufacture of actual rubber products using these vulcanizing agents, vulcanization accelerators are used together to improve the quality and productivity of rubber molded products.
현재 주로 사용되는 가황 촉진제로서는 설펀아미드(sulfenamide)계 가황 촉진제, 디티오카바메이트(dithiocarbamte)계 가황 촉진제, 구아니딘(Guanidine)계 가황 촉진제, 티오우레아(Thiourea)계 가황 촉진제, 티아졸(Thiazole)계 가황 촉진제 등이 있다. Currently used vulcanization accelerators include sulfenamide vulcanization accelerators, dithiocarbamate vulcanization accelerators, guanidine vulcanization accelerators, thiouurea vulcanization accelerators, thiazole compounds Vulcanization accelerators and the like.
가황 시스템은 황과 가황 촉진제의 혼합비에 따라 통상 3 가지로 크게 분류되는데, 황과 가황 촉진제의 혼합비가 2 : 1 이상인 컨벤셔널 시스템(conventional system)(CV), 혼합비가 1 : 1인 세미 이브이(semi-EV) 시스템, 가황 촉진제의 함량이 황의 함량보다 많은 이브이(EV) 시스템이 그들이다. The vulcanization systems are generally classified into three types according to the mixing ratio of sulfur and vulcanization accelerators, which are conventional systems (CV) having a mixing ratio of sulfur and vulcanization accelerators of at least 2: 1, and semi-eves having a mixing ratio of 1: 1. semi-EV) systems, EV systems where the content of vulcanization accelerators is greater than that of sulfur.
각각의 가황 시스템에 따라 성형 고무제품의 특성이 크게 달라지는데, 컨벤셔널 및 세미 이브이 시스템의 경우 인장강도, 반발 특성 등의 기계적 물성은 향상되는 반면, 내열노화성 및 내리버젼성이 저하되는 단점이 있다. The characteristics of molded rubber products vary greatly according to each vulcanization system. Conventional and semi-eve systems have improved mechanical properties such as tensile strength and repulsion, while deteriorating heat aging and degradation. .
이는 고무 분자 사이에 결합되는 황(S)의 갯수 차이에 기인한 것으로서, 황(S)을 많이 사용할 경우, 가교밀도가 증가함에 따라 성형 고무제품의 기계적 물성이 향상되는 반면, 다량의 황(S) 사용으로 인하여 해리 에너지가 낮은 폴리설파이드 (polysulfide)(Sx : x=3∼4 이상) 결합 역시 많이 생성됨에 따라 제품의 내열노화성은 저하되는 것이다. This is due to the difference in the number of sulfur (S) bonded between the rubber molecules, when using a lot of sulfur (S), the mechanical properties of the molded rubber product is improved as the crosslinking density increases, while a large amount of sulfur (S) ) The use of polysulfide (Sx: x = 3 ~ 4 or more) bonds with low dissociation energy is also generated due to the use.
한편, 황을 적게 사용하면서도 높은 가교밀도를 얻기 위하여 고온에서 장시간 가류시키는 공정 방안도 있으나, 생산성이 저하될 뿐만 아니라 스코치(scorch) 발생 위험성이 높아 적용되지 못 하고 있는 실정이다. On the other hand, there is also a process to vulcanize at a high temperature for a long time in order to obtain a high crosslinking density while using less sulfur, but not only the productivity is lowered but also the risk of scorch generation is not applied.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 컨벤셔널 또는 세미 이브이 가황 시스템에 있어서의 양호한 기계적 물성을 유지하는 가운데, 동 시스템의 단점인 낮은 내열노화성 및 내리버젼성 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 고무 가황제 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a conventional problem, and while the conventional or semi-vehicle maintains good mechanical properties in the vulcanization system, it fundamentally solves the problems of low heat aging and deversionability which are disadvantages of the system. It is an object of the present invention to provide a rubber vulcanizing agent and a method for producing the same.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드형 고무 가황제는, 고무 분자간 하이브리드(hybrid)형 가교 구조(Rubber-Sx-(CH)y-Sx-Rubber)를 형성할 수 있는 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오)헥산을 주성분으로 하는 특징이 있다. The hybrid rubber vulcanizing agent of the present invention for achieving the above object, 1,6-bis (which can form a rubber intermolecular hybrid (hybrid) type crosslinked structure (Rubber-Sx- (CH) y-Sx-Rubber) It is characterized by having N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane as a main component.
본 발명에 따른 고무 가황제의 주성분을 이루는 상기 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오)헥산의 분자구조는 아래와 같다. The molecular structure of the 1,6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane as the main component of the rubber vulcanizing agent according to the present invention is as follows.
이하, 본 발명 실시예의 고무 가황제 및 그 제조방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, the rubber vulcanizing agent of the embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail.
본 발명에 따른 고무 가황제의 주성분을 이루는 상기 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오)헥산은 아래의 (화학식1)과 (화학식 2)로 각각 표현되는 소디움디벤질디티오카바메이트(sodiumdibenzyl dithiocarbamate)와 1,6-비스(소디움티오설파토 (sodiumthiosulfato))헥산을 1 몰(mole) : 0.1 내지 10 몰의 성분비로 반응시켜 만든다.The 1,6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane constituting the main component of the rubber vulcanizing agent according to the present invention is sodium dibenzyl represented by the following Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2, respectively. Dithiocarbamate (sodiumdibenzyl dithiocarbamate) and 1,6-bis (sodiumthiosulfato) hexane is made by reacting at a molar ratio of 1 mole: 0.1 to 10 moles.
(화학식 1)(Formula 1)
소디움디벤질디티오카바메이트Sodiumdibenzyldithiocarbamate
(화학식 2)(Formula 2)
1,6-비스(소디움티오설파토)헥산1,6-bis (sodiumthiosulfato) hexane
상기 (화학식 1) 및 (화학식 2)의 두 성분을 반응시킴에 있어 그 반응 온도는 10 ℃ 내지 200 ℃로 하며, 반응 촉매는 황산, 질산, 초산, 염산, 옥살산 등을 사용한다. In the reaction of the two components (Formula 1) and (Formula 2), the reaction temperature is 10 ℃ to 200 ℃, the reaction catalyst is used sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, hydrochloric acid, oxalic acid and the like.
또한, 아세트알데히드, 포름알데히드 등을 반응 안정제로 사용할 수 있으며, 물성 보완을 위하여 지방산, 오일류 등의 첨가제를 사용해도 무방하다. In addition, acetaldehyde, formaldehyde and the like can be used as a reaction stabilizer, and additives such as fatty acids and oils may be used to supplement the physical properties.
반응시 발생하는 염(鹽)을 생성물로부터 분리하기 위해서는 톨루엔, 메칠렌 클로라이드 등의 유기용제를 사용한다. In order to separate the salt which arises in reaction from a product, organic solvents, such as toluene and methylene chloride, are used.
상기 (화학식 1)의 소디움디벤질디티오카바메이트와 (화학식 2)의 1,6-비스(소디움티오설파토)헥산을 주성분으로 하는 본 발명 실시예의 고무 가황제를 다음의 공정 순서에 따라 제조한 다음 그 물성을 시험, 확인했다. A rubber vulcanizing agent according to an embodiment of the present invention containing the sodium dibenzyldithiocarbamate of the formula (1) and 1,6-bis (sodiumthiosulfato) hexane of the formula (2) according to the following process sequence Then, the physical properties were tested and confirmed.
(공정 순서)(Process order)
1) 1,6-비스(소디움티오설파토)헥산 354 g을 반응기에 투입하고, 물 1000 g을 주입하여 용융한다.1) 354 g of 1,6-bis (sodiumthiosulfato) hexane is added to a reactor, and 1000 g of water is injected to melt.
2) 소디움디벤질디티오카바메이트 300 g을 투입하고, 37 %-포르말린 25 g, 10 %-염산 65 g을 첨가한다. 2) 300 g of sodium dibenzyldithiocarbamate is added, and 25 g of 37% -formalin and 65 g of 10% -hydrochloric acid are added.
3) 75 ℃까지 승온한 다음, 2 시간 동안 교반/유지한다. 3) The temperature is raised to 75 ° C., and then stirred / maintained for 2 hours.
4) 상온으로 냉각시킨 다음, 톨루엔 500 g을 투입하여 층분리한다. 4) After cooling to room temperature, 500 g of toluene was added and the layers were separated.
5) 층분리된 용액을 135 ℃까지 진공탈기하여 고점도 액상으로 취출한다. 5) The layer separated solution is degassed to 135 ° C and taken out in a high viscosity liquid phase.
상기 공정 순서에 의해 제조된 본 발명 실시예의 고무 가황제의 효과를 시험한 결과는 아래 (표 1)과 같다.The results of testing the effect of the rubber vulcanizing agent of the present invention prepared by the above process sequence are shown in Table 1 below.
(표 1)에 따르면, 종래의 고무 가황제만을 사용한 경우와 본 발명의 고무 가황제를 첨가한 경우의 고무 성형품을 비교예와 실시예로 구분하여 각각의 물성값을 상호 대비하여 나타내고 있다. According to Table 1, the rubber molded products in the case of using only the conventional rubber vulcanizing agent and the case in which the rubber vulcanizing agent of the present invention is added are divided into Comparative Examples and Examples, and the respective physical property values are compared with each other.
본 발명에 따른 고무 가황제를 (표 1) 에서는 "합성물"로 표기했다. In the Table 1, the rubber vulcanizing agent according to the present invention was referred to as "composite".
(표 1) 고무 가황제의 효과 시험결과표 Table 1Effect Test Result Table of Rubber Vulcanizer
상기 (표 1)에 나타낸 바와 같이, 1,6-비스(N,N-디벤질티오카바모일디티오)헥산을 주성분으로 하는 본 발명의 고무 가황제는 성형 고무제품에 있어 인장강도 등의 기계적 물성을 통상의 양호한 상태로 유지하는 가운데 내열노화성 및 내리버 젼성의 현저한 증대를 가져다 준다. As shown in Table 1, the rubber vulcanizing agent of the present invention, which contains 1,6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane as a main component, has a mechanical strength such as tensile strength in molded rubber products. While maintaining the physical properties in a normal state in a good state, it brings about a significant increase in heat aging resistance and degradation.
다시 말하자면, 본 발명에 따르면, 가교밀도 증대 및 그에 따른 양호한 기계적 물성 확보를 목적으로 다량의 황(S)을 사용하는 종래의 컨벤셔널 또는 세미 이브이 가황 시스템에 있어서도, 동 시스템의 단점 내지 문제점이었던 내열노화성 및 내리버젼성의 저하 문제를 완전히 해결하게 되는 매우 큰 효과를 얻을 수 있다.
In other words, according to the present invention, even in the conventional conventional or semi-vulcanized system using a large amount of sulfur (S) for the purpose of increasing the crosslinking density and securing good mechanical properties, heat resistance, which has been a disadvantage or problem of the system, A very large effect can be obtained that completely solves the problem of deterioration of aging and degradability.
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