WO2010150827A1 - ポリマー組成物、ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ - Google Patents

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rubber
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小澤 洋一
中山 敦
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株式会社ブリヂストン
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Definitions

  • the present invention relates to a polymer composition, a rubber composition using the polymer composition, and a tire using the rubber composition. More specifically, the present invention relates to a polymer composition that provides a rubber composition that can be used for a tire member to improve the fuel efficiency of the tire and impart sufficient wear resistance and fracture resistance to the tire, The present invention relates to a rubber composition having the above properties using a polymer composition, and a tire using the rubber composition as a tire member.
  • a rubber composition having a low tan ⁇ (hereinafter referred to as low loss property) and an excellent low heat generation property is required as a rubber composition used for tire treads and the like.
  • low loss property a rubber composition having a low tan ⁇
  • an excellent low heat generation property is required as a rubber composition used for tire treads and the like.
  • an inorganic filler in the rubber composition is used. It is effective to improve the affinity with the rubber component.
  • Patent Document 8 a partially hydrogenated diene liquid polymer having a terminal epoxidized hydroxyl group in the main chain is partially grafted with an anhydrous maleated styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer, and then sensitized.
  • a method for use in a pressure-sensitive adhesive formulation is disclosed.
  • the molecular weight range of the epoxidized diene polymer is very low, and the host polymer used for the grafting reaction is main chain-modified, so that it is not a reaction involving the functional group of the coupling agent.
  • a polymer is one into which more than one functional group has been introduced per molecule.
  • Patent Document 1 a reaction in which an amine anti-aging agent is grafted and immobilized using a reaction between an epoxy group of a main chain epoxidized diene elastomer and a low molecular weight compound having an amine functional group has been reported (for example, non-binding).
  • Patent Document 1 a reaction in which an amine anti-aging agent is grafted and immobilized using a reaction between an epoxy group of a main chain epoxidized diene elastomer and a low molecular weight compound having an amine functional group has been reported (for example, non-binding).
  • Patent Document 1 a reaction in which an amine anti-aging agent is grafted and immobilized using a reaction between an epoxy group of a main chain epoxidized diene elastomer and a low molecular weight compound having an amine functional group has been reported (for example, non-binding).
  • Patent Document 1 this technique is intended to suppress the migration by fixing the anti-aging agent to the
  • the present invention has been made under such circumstances, and a rubber composition that can be used for a tire member to improve the low fuel consumption of the tire and to impart sufficient wear resistance and fracture resistance to the tire. It is an object of the present invention to provide a polymer composition that gives a product, a rubber composition having the above properties using the polymer composition, and a tire using the rubber composition.
  • An elastomer having a reactive functional group on the main chain preferably an epoxidized diene-based elastomer, an inorganic filler, and a modified functional group having binding reactivity with respect to the reactive functional group on the main chain in the elastomer.
  • the target polymer composition can be obtained by mixing a coupling agent having an average of 1 or less per molecule and having an affinity for the inorganic filler or having a functional group that chemically binds. I found. Furthermore, it discovered that the tire which has the said property was given by using the rubber composition containing the said polymer composition for a tire member. The present invention has been completed based on such findings.
  • the present invention (1) (A) an elastomer having a reactive functional group on the main chain, (B) an inorganic filler, and (C) a reactive functional group on the main chain in the elastomer of component (A), It contains a coupling agent having an average of 1 or less modified functional groups having binding reactivity per molecule and having an affinity for the component (B) or having a functional group capable of chemically bonding.
  • Polymer composition (2) The polymer composition as described in (1) above, wherein the mixture obtained by kneading the component (A) and the component (C) is blended with the component (B), (3) The polymer composition according to the above (1) or (2), wherein the reactive functional group on the main chain in the elastomer having a reactive functional group on the main chain of the component (A) is an epoxy group, (4) The polymer composition according to any one of the above (1) to (3), wherein the elastomer of component (A) is a diene elastomer, (5) The polymer composition according to the above (4), wherein the diene elastomer is epoxidized natural rubber, (6) The polymer composition according to the above (4), wherein the diene elastomer is an epoxidized styrene-butadiene copolymer rubber or an epoxidized block copolymer, (7) The polymer composition according to the above (6), wherein the epoxidized block
  • a divalent hydrocarbon group of ⁇ 25, L 2 is a group having affinity for —Si (R b ) p (OR c ) q , —Si (R b ) r (OH) s or an inorganic filler;
  • R b and R c are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, p and r are each an integer of 0 to 2, and q and s are 1 to 3, respectively.
  • the polymer composition as described in 9 above, wherein the compound having a structure represented by the general formula (2) is a compound having a structure represented by the following general formula (3).
  • R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms
  • R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms
  • R d is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms.
  • Valent hydrocarbon group is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms that may contain a hetero atom in the chain, and L 1 is a reactive functional group on the main chain of component (A) , A functional group having a group having bonding reactivity, Z represents R 3 O— or —A 2 —L 3 , R 3 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and A 2 represents a chain A divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms which may contain a hetero atom, L 3 is a functional group having a group having an affinity for an inorganic filler. ]
  • the reactive functional group on the main chain of the component (A) is an epoxy group
  • L 1 in the general formula (2) or the general formula (3) has an active hydrogen-containing group or an acid anhydride group.
  • the active hydrogen-containing group is a carboxy group, a primary amino group, a secondary amino group, a hydroxy group, an acid amide group, an N-monosubstituted acid amide group, or a group in which these are protected with a hydrolyzable protecting group.
  • the group having affinity for the inorganic filler is an isocyanate group, a silanol group, a primary amino group-containing group, or a secondary amino group.
  • a rubber composition comprising the polymer composition according to any one of (1) to (13) above, (15) The above (14), wherein the content of the component (B) silica and / or the inorganic compound represented by the general formula (1) is 10 to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all rubber components.
  • a tire comprising the rubber composition according to (16) and (16) the rubber composition according to (14) or (15) above as a tire member, Is to provide.
  • a polymer composition that provides a rubber composition capable of improving the fuel efficiency of a tire and imparting sufficient abrasion resistance and fracture resistance to the tire, and the properties using the polymer composition are as follows.
  • a rubber composition having the rubber composition and a tire using the rubber composition can be provided.
  • the polymer composition of the present invention comprises (A) an elastomer having a reactive functional group on the main chain, (B) an inorganic filler, and (C) a reactive function on the main chain in the elastomer of component (A).
  • a coupling agent having an average of 1 or less modified functional groups per molecule with respect to the group and having an affinity for the component (B) or a functional group that chemically binds It is characterized by that.
  • the elastomer used as the component (A) has a reactive functional group on the main chain, and particularly as an elastomer before introducing the reactive functional group on the main chain.
  • diene-based elastomers are preferable.
  • natural rubber and synthetic diene-based rubbers such as polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), Ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), halogenated butyl rubber, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), etc.
  • diene terpolymers such as styrene-butadiene-styrene ternary Polymer (SBS), styrene-isoprene-styrene terpolymer (SIS), etc.
  • Rukoto can.
  • natural rubber styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), and styrene-butadiene-styrene terpolymer (SBS) are preferable, and the polymer composition is used in the present invention.
  • natural rubber, polybutadiene rubber (BR) and styrene-butadiene copolymer rubber (SBR) are more preferable, and natural rubber is particularly preferable.
  • What was manufactured by solution polymerization or emulsion polymerization can be used for said SBR, for example, "JSR SL563", “JSR SL552", etc.
  • JSR 1500 manufactured by JSR Corporation is on the market.
  • SBS for example, “Tufprene Asaprene T” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation is marketed.
  • component (A) epoxidized natural rubber (epoxidized NR), epoxidized polybutadiene rubber (epoxidized BR), epoxidized styrene-butadiene copolymer rubber (epoxidized SBR) And an epoxidized styrene-butadiene-styrene terpolymer (epoxidized SBS) are preferably used. These may be used singly or in combination of two or more.
  • epoxidized NR epoxidized NR
  • epoxidized BR epoxidized BR
  • epoxidized SBR epoxidized NR
  • the epoxy group content in these epoxidized diene elastomers is preferably 1 to 70 mol%, more preferably 5 to 65 mol%, from the viewpoint that the object of the present invention can be effectively achieved. Is more preferable.
  • R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • the method for epoxidizing the diene elastomer is not particularly limited, and examples thereof include a chlorohydrin method, a direct oxidation method, a hydrogen peroxide method, an alkyl hydroperoxide method, and a peracid method. Specifically, it is carried out using an organic peracid in an inert organic solvent such as benzene, chloroform, carbon tetrachloride or the like.
  • the organic peracid for example, perbenzoic acid, peracetic acid, performic acid, perphthalic acid, perpropionic acid, trifluoroperacetic acid and the like can be used. Among these, from the viewpoint of availability and industrial use, Peracetic acid is preferred.
  • Epoxidized NR for example, by reacting natural rubber latex with peracetic acid or a mixture of formic acid and H 2 O 2 under appropriate conditions, it does not contain unstable epoxy ring-opening reactants and has good reproducibility. Epoxidized NR can be obtained. Further, as commercially available products of epoxidized NR, specifically, for example, ENR-25 (epoxy group content: 25 mol%) and ENR-50 (epoxy group content: manufactured by Malaysian Rubber Board (MRB)) 50 mol%), ENR-60 (epoxy group content: 60 mol%), and the like.
  • ENR-25 epoxy group content: 25 mol%)
  • ENR-50 epoxy group content: manufactured by Malaysian Rubber Board (MRB)
  • ENR-60 epoxy group content: 60 mol%)
  • epoxy group content: 50 mol% means that 50% of the double bond of the natural rubber as the component (A) is epoxidized.
  • the type of inorganic filler used as the component (B) is not particularly limited, and various inorganic fillers conventionally used in the plastic field, rubber field, and the like can be used.
  • silica and / or an inorganic compound represented by the following general formula (3) as the inorganic filler as the component (B). Is particularly preferred.
  • silica there is no restriction
  • examples of the silica include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, and the like. The most prominent wet silica is preferred.
  • a suitable inorganic filler other than silica is an inorganic compound represented by the following general formula (1).
  • M is at least one metal oxide or metal hydroxide selected from Al, Mg, Ti, and Ca, x and y are both integers of 0 to 10, and x and y are both 0. In this case, it is at least one metal oxide or metal hydroxide selected from Al, Mg, Ti, and Ca.
  • the inorganic compound represented by the general formula (1) include alumina (Al 2 O 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium oxide (MgO 2 ), and titanium white (TiO 2 ). titanium black (TiO 2n-1), talc (3MgO ⁇ 4SiO 2 ⁇ H 2 O), attapulgite (5MgO ⁇ 8SiO 2 ⁇ 9H 2 O), magnesium calcium silicate (CaMgSiO 4), magnesium silicate (MgSiO 3) Etc.
  • the general formula (1) is preferably an inorganic compound or aluminum hydroxide represented by the following general formula (5).
  • Al 2 O 3 .mSiO 2 .nH 2 O (5) In the formula (5), m is an integer of 1 to 4, and n is an integer of 0 to 4.
  • Specific examples of the inorganic compound represented by the general formula (5) include clay (Al 2 O 3 .2SiO 2 ), kaolin (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O), pyrophyllite (Al 2 O 3 ⁇ 4SiO 2 ⁇ H 2 O), bentonite (Al 2 O 3 ⁇ 4SiO 2 ⁇ 2H 2 O) and the like.
  • the aluminum hydroxide used by this invention also contains an alumina hydrate.
  • Preferred inorganic compounds represented by the general formula (1) used in the present invention include clay (Al 2 O 3 .2SiO 2 ), aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ], and alumina (Al 2 O 3 ). is there. Of these, aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ] is particularly preferable.
  • the inorganic compound represented by the general formula (1) has an average particle size of preferably 100 ⁇ m or less, and more preferably 1 to 90 ⁇ m. Particularly excellent wet performance (wet road surface performance) and on-ice performance (on-ice road surface) of the rubber composition by using the inorganic compound represented by the above general formula (1) having a larger average particle diameter as compared with silica. Performance).
  • the inorganic filler used as the component (B) can be used alone or in admixture of two or more.
  • (B) Fillers other than inorganic fillers in addition to the inorganic filler as the component (B), other fillers other than the inorganic filler may be used.
  • Carbon black can be suitably used as a filler other than the inorganic filler.
  • Carbon black is not particularly limited, and for example, SRF, GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF and the like are used, iodine adsorption amount (IA) is 60 mg / g or more, and dibutyl phthalate oil absorption amount (DBP) is 80 ml / 100 g.
  • the above carbon black is preferable.
  • the improvement effect of grip performance and fracture resistance is increased, but HAF, N339, IISAF, ISAF, SAF, etc., which are excellent in wear resistance, are particularly preferable.
  • the inorganic filler used as the component (B) is preferably 10 to 120 parts by weight, more preferably 20 to 120 parts, based on 100 parts by weight of the total polymer component, from the viewpoint of reinforcing properties and the effect of improving various properties thereby. It is blended in a proportion of part by mass, more preferably 20 to 100 parts by mass. (B) By making the quantity of the inorganic filler used as a component into the said range, it is excellent in factory workability
  • the coupling agent used as the component (C) has one modified functional group having binding reactivity with respect to the reactive functional group on the main chain in the elastomer of the component (A) described above. It is a compound having an average of 1 or less per molecule and having an affinity for the inorganic filler of the component (B) or having a functional group chemically bonded.
  • the number of the modified functional group is required to be 1 or less on average per molecule.
  • component (A) elastomer usually has a plurality of reactive functional groups on the main chain, so that if there are a plurality of modified functional groups of the component (C) that react therewith, the crosslinking reaction proceeds. This is because gelation is likely to occur.
  • the modified functional group in the coupling agent of the component (C) is a functional group capable of reacting with the epoxy group. Since it needs to be, it is preferably a functional group having an active hydrogen-containing group or an acid anhydride group.
  • the active hydrogen-containing group include a carboxy group, a primary amino group, a secondary amino group (including a cyclic imino group), a hydroxy group, an acid amide group, an N-monosubstituted acid amide group, and a hydrolyzable protection thereof.
  • Preferred examples include groups selected from groups protected by groups.
  • the protected active hydrogen-containing group is a group that is converted into the active hydrogen-containing group by performing a modification reaction on the active terminal of the conjugated diene polymer and then performing a hydrolysis reaction, for example. I just need it.
  • a trimethylsilyl group is mentioned as a protecting group for a primary amino group or a secondary amino group.
  • preferred examples of the functional group having an acid anhydride group include a succinic anhydride residue.
  • the component (C) as a functional group having an affinity with the inorganic filler of the component (B) or chemically bonded, for example, when the inorganic filler is silica, it is directly bonded to Si.
  • Hydrocarbyloxy group or silicon group containing silanol group, isocyanate group containing group, primary amino group containing group, secondary amino group containing group, acyclic tertiary amino group containing group, cyclic tertiary amino group containing group, etc. Can be mentioned.
  • Examples of the coupling agent of the component (C) having such a structure include compounds having a structure represented by the following general formula (2).
  • L 1 is a functional group having a group having bonding reactivity with respect to the reactive functional group on the main chain of the component (A)
  • Ra is a carbon number of 2 to 2 which may contain a hetero atom in the chain.
  • 25 divalent hydrocarbon group L 2 has a group having an affinity for —Si (R b ) p (OR c ) q , —Si (R b ) r (OH) s or an inorganic filler.
  • R b and R c are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms
  • p and r are each an integer of 0 to 2
  • q and s are each an integer of 1 to 3.
  • the hetero atom means an atom other than a carbon atom, and an atom selected from a silicon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom is preferable.
  • “in the chain” includes not only on the main chain but also on the side chain.
  • the compound having a structure represented by the general formula (2) used as a coupling agent of the component (C) according to the present invention is preferably a compound having a structure represented by the following general formula (3).
  • R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms
  • R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms
  • R d is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms.
  • a 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms that may contain a hetero atom in the chain
  • L 1 is a reactive functional group on the main chain of the component (A)
  • Z represents R 3 O— or —A 2 —L 3
  • R 3 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms
  • a 2 represents a chain
  • L 3 is a functional group having a group having an affinity for the inorganic filler.
  • the monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms represented by R 1 , R 2 and R d is, for example, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or 2 to 18 carbon atoms.
  • Alkenyl groups, aryl groups having 6 to 18 carbon atoms, aralkyl groups having 7 to 18 carbon atoms, and the like are examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms represented by R 1 , R 2 and R d.
  • those having 1 to 18 carbon atoms from the viewpoint of reactivity and performance of the coupling agent, those having 1 to 18 carbon atoms.
  • An alkyl group is preferable, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable.
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
  • methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert. -A butyl group, various pentyl groups, various hexyl groups, various octyl groups, various decyl groups, cyclopentyl groups, cyclohexyl groups and the like can be mentioned.
  • an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and a methyl group and an ethyl group are particularly preferable.
  • the divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain represented by A 1 and A 2 is preferably an alkanediyl group having 2 to 10 carbon atoms, and having 2 to 6 carbon atoms. Alkanediyl groups are more preferred.
  • the alkanediyl group having 2 to 6 carbon atoms may be linear or branched. For example, ethylene group, 1,3-propanediyl group, 1,2-propanediyl group, various butanediyl groups, various types A pentanediyl group, various hexanediyl groups and the like can be mentioned.
  • linear ones such as ethylene group, 1,3-propanediyl group, 1,4-butanediyl group, 1,5-pentanediyl group 1,6-hexanediyl group and the like, and 1,3-propanediyl group is particularly preferable.
  • alkanediyl groups may contain a heteroatom such as an ether bond (—O—), a sulfide bond (—S—), an ester bond (—COO—), etc. in the chain.
  • L 1 is a functional group having a group having bonding reactivity with respect to the reactive functional group on the main chain of the component (A), and the reactive functional group on the main chain is an epoxy group
  • L 1 is preferably a functional group having an active hydrogen-containing group or an acid anhydride group, for example.
  • the active hydrogen-containing group and the acid anhydride group the above-mentioned groups are preferably exemplified.
  • Z is R 3 O— or —A 2 —L 3 , and if only inorganic filler is blended and carbon black is not blended, affinity or chemical bond of the coupling agent to inorganic fillers such as silica From the viewpoint of properties, Z is preferably R 3 O—. R 3 is as described above. On the other hand, when carbon black is blended in addition to the inorganic filler, that is, in the case of a mixed system of silica and carbon black, Z is preferably -A 2 -L 3 .
  • L 3 is a functional group having a group having an affinity for the inorganic filler. Examples of the affinity group include an isocyanate group, a silanol group, a primary amino group-containing group, and a secondary amino group.
  • these functional groups isocyanate groups, primary amino group-containing groups, secondary amino group-containing groups, acyclic tertiary amino group-containing groups, and cyclic tertiary amino group-containing groups are also compatible with carbon black. Is preferable in a mixed system of silica and carbon black.
  • the primary amino group and secondary amino group of the primary amino group-containing group and secondary amino group-containing group may be groups protected by a hydrolyzable protective group (for example, the above-mentioned trimethylsilyl group). .
  • a 2 is as described above.
  • L 1 is a functional group having an active hydrogen-containing group
  • L 1 is a functional group having an active hydrogen-containing group
  • examples of the coupling agent include 3- (trimethoxysilyl) propyl succinic anhydride, 3- (Triethoxysilyl) propyl succinic anhydride, 2- (trimethoxysilyl) ethyl succinic anhydride, 2- (triethoxysilyl) ethyl succinic anhydride and the like.
  • examples of the group represented by -A 2 -L 3 include isocyanate group-containing groups such as 3-isocyanatopropyl group and 2-isocyanatoethyl group; N- (1,3- Dimethylbutylidene) -1-propanamine-3-yl group, N- (1-methylethylidene) -1-propanamine-3-yl group, N-ethylidene-1-propanamine-3-yl group, N- (1-methylpropylidene) -1-propanamine-3-yl group, N- (N, N-dimethylaminobenzylidene) -1-propanamine-3-yl group, N- (cyclohexylidene) -1- Acyclic tertiary amino group-containing group such as propanamine-3-yl group, 3-dimethylaminopropyl group, 2-dimethylaminoethyl group; 3- (4,5-dihydroimidazol
  • Examples of the coupling agent represented by the general formula (3-b) include trimethoxysilane compounds, triethoxysilane compounds, and trimethoxysilyl exemplified as the coupling agent represented by the general formula (3-a).
  • Examples include compounds in which one methoxy group and ethoxy group in trimethoxy and triethoxy in the group-containing compound and triethoxysilyl group-containing compound are replaced with various groups exemplified as the group represented by -A 2 -L 3. Can do.
  • the aforementioned coupling agent of the component (C) may be used alone or in combination of two or more.
  • the mixing method of the component (A) and the component (C) may be performed by mixing the component (A) and the component (C) by reaction in solution or reaction in latex, or by dry kneading. You may mix (A) component and (C) component.
  • Dry kneading is particularly preferred from the standpoint of easy mixing, in which the inorganic filler of component (B) can be mixed in the same step after mixing component (A) and component (C).
  • Inorganic filler of component is blended after mixing (A) component and (C) component, because (B) component inorganic filler and (A) component react. This is to prevent it.
  • the bonding ratio of the component (C) to the component (A) is preferably 2 mol% or more, preferably 4 mol% or more, and more preferably 10 to 100 mol%.
  • the modified functional groups may be self-condensed, and there is also a risk of volatilization of component (C). It is advantageous to perform dry kneading under conditions that promote the ring-opening reaction with the group.
  • the temperature at the time of kneading is preferably room temperature to 180 ° C, more preferably 30 to 170 ° C, and further preferably 50 to 160 ° C.
  • (A) Elastomer having a reactive functional group on the main chain as the component has an epoxy group as the reactive functional group on the main chain, while the modified functional group having the binding reactivity as the component (C) Is a primary amino group-containing modified functional group, the binding mode of the component (A) and the component (C) is, for example, as shown in the following formula (6).
  • R 1 , R 2 , A 1 and Z in the formula (6) are the same as above, and R 4 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain. It is a group.
  • the reaction product of the component (A) and the component (C) and the inorganic filler of the component (B) are completely reacted, the inorganic filler functions as a crosslinking point.
  • the reaction is achieved, at least in part, during the subsequent vulcanization.
  • bis (3-triethoxysilylpropyl) sulfide may be used in combination with the coupling agent of component (C). In this way, a vulcanized rubber composition in which the inorganic filler is highly dispersed can be obtained, and a tire with excellent loss resistance and improved fracture resistance and wear resistance can be obtained.
  • the rubber composition of the present invention is characterized by including the above-described polymer composition of the present invention.
  • rubber components other than the said (A) component can be mix
  • the inorganic filler is silica and / or an inorganic compound represented by the general formula (1), and the content thereof is 10 to 120 with respect to 100 parts by mass of the total rubber components. Those having a mass part are preferred, and those having 20 to 120 parts by mass are more preferred.
  • rubber component other than (A) component in the rubber composition of the present invention, for example, natural rubber, synthetic isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, ethylene- ⁇ -olefin copolymer rubber, ethylene- ⁇ -olefin- At least one selected from non-modified rubbers such as diene copolymer rubber, chloroprene rubber, halogenated butyl rubber, and a copolymer of styrene and isobutylene having a halogenated methyl group can be used.
  • the proportion of the component (A) in the total rubber component is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and further preferably 70% by mass or more from the viewpoint of sufficiently achieving the effects of the present invention.
  • silane coupling agent In the rubber composition of the present invention, when silica is used as the reinforcing inorganic filler, a silane coupling agent can be blended for the purpose of further improving the reinforcing property and low exothermic property.
  • silane coupling agent examples include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis ( 2- (triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-di
  • silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the silane coupling agent varies depending on the type of the silane coupling agent and the like, but is preferably selected in the range of 1 to 20% by mass with respect to silica. If this amount is less than 1% by mass, the effect as a coupling agent is hardly exhibited, and if it exceeds 20% by mass, the rubber component may be gelled. From the viewpoint of the effect as a coupling agent and the prevention of gelation, a more preferable blending amount of this silane coupling agent is in the range of 5 to 15% by mass.
  • the elastomer (A) and the coupling agent (C) are mixed in advance in the same manner as the preparation of the polymer composition described above, and then the inorganic filler (B) is added.
  • the dry kneading is particularly preferred for the same reason.
  • the reinforcing inorganic filler of the component (B) is added, and the object of the present invention is not impaired.
  • various chemicals usually used in the rubber industry such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an anti-aging agent, an anti-scorching agent, zinc white, and stearic acid, can be contained.
  • the vulcanizing agent include sulfur, and the amount used thereof is preferably 0.1 to 10.0 parts by weight, more preferably 1.0 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of all rubber components. 0.0 part by mass. If the amount is less than 0.1 parts by mass, the rupture strength, wear resistance, and low heat build-up of the vulcanized rubber may be reduced. If the amount exceeds 10.0 parts by mass, rubber elasticity is lost.
  • the vulcanization accelerator that can be used in the present invention is not particularly limited.
  • M (2-mercaptobenzothiazole), DM (dibenzothiazyl disulfide), CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazyl) Sulfenamide) and other guanidine vulcanization accelerators such as DPG (diphenylguanidine)
  • DPG diphenylguanidine
  • DPG diphenylguanidine
  • the rubber composition of the present invention is obtained by kneading in the order as described above using a kneader such as an open kneader such as a roll, a closed kneader such as a Banbury mixer, and the like. It can be vulcanized after processing and applied to various rubber products. For example, it can be used for tire applications such as tire treads, under treads, carcass, sidewalls, and bead parts, vibration proof rubber, fenders, belts, hoses and other industrial products. It is suitably used as a tread rubber for tires for low fuel consumption, large tires, and high performance tires that have an excellent balance of heat generation, wear resistance, and breaking strength.
  • a kneader such as an open kneader such as a roll, a closed kneader such as a Banbury mixer, and the like. It can be vulcanized after processing and applied to various rubber products. For example, it can be used for tire applications such as tire treads
  • the tire of the present invention is characterized by using the above-described rubber composition of the present invention for a tire member.
  • Preferred examples of the tire member include a tread, a base tread, and a sidewall, and the rubber composition of the present invention can be used for any of these, and it is particularly preferable to use the tread.
  • a tire using the rubber composition of the present invention for a tread has low rolling resistance and excellent fuel efficiency, and excellent fracture resistance and wear resistance.
  • gas with which the tire of the present invention is filled normal or air with a changed oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen is exemplified.
  • the rubber composition of the present invention is used for a tread, for example, it is extruded on a tread member, and is pasted and molded by a usual method on a tire molding machine to form a raw tire.
  • the green tire is heated and pressed in a vulcanizer to obtain a tire.
  • Examples 1-2 and Comparative Example 1 Natural rubber and epoxidized natural rubber were used as the matrix rubber, and each rubber composition was prepared according to the formulation shown in Table 1.
  • the epoxidized natural rubber and coupling agent-1 or coupling agent-2 are previously kneaded at a temperature of 145 ° C., then components other than the crosslinking system are added, and kneaded at a temperature of 150-151 ° C.
  • a rubber composition was prepared by adding a crosslinking agent and kneading the mixture at 100 ° C. or lower. Each rubber composition was vulcanized at 160 ° C. for 15 minutes to obtain a vulcanized rubber, and the abrasion resistance and loss tangent (tan ⁇ ) of the vulcanized rubber were determined. The results are shown in Table 2.
  • Epoxidized natural rubber Made by Malaysian rubber board (MRB), trade name “ENR-50” (epoxy group content 50 mol%) 2)
  • Coupling agent-1 3- (triethoxysilyl) propyl succinic anhydride 3)
  • Coupling agent-2 3-aminopropyltriethoxysilane 4)
  • Product name “Nipsil AQ” registered by Tosoh Silica) Trademark)
  • Aromatic oil “Aromax # 3” manufactured by Fuji Kosan Co., Ltd.
  • the polymer composition of the present invention was excellent in wear resistance and low heat buildup. Then, by using the polymer composition of the present invention for a tire member, the fuel efficiency of the tire can be improved, and sufficient abrasion resistance and fracture resistance can be imparted to the tire.
  • the polymer composition of the present invention can be used for a tire member to give a rubber composition that can improve the fuel efficiency of the tire and can impart sufficient wear resistance and fracture resistance to the tire.

Abstract

 本発明は、(A)主鎖上に反応性官能基を有するエラストマーと、(B)無機充填材と、(C)前記の(A)成分のエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ変性官能基を一分子当たり平均1個以下有し、かつ前記(B)成分と親和性を有するか、あるいは化学結合する官能基を有するカップリング剤を含むポリマー組成物、該ポリマー組成物を含有するゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いたタイヤであって、タイヤの低燃費性を向上させ、かつタイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊特性を付与し得るゴム組成物を与えるポリマー組成物、該ポリマー組成物を用いた前記の性状を有するゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いたタイヤを提供するものである。

Description

ポリマー組成物、ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ
 本発明は、ポリマー組成物、それを用いたゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤに関する。さらに詳しくは、本発明は、タイヤ部材に用いることで、タイヤの低燃費性を向上させ、かつタイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊特性を付与し得るゴム組成物を与えるポリマー組成物、該ポリマー組成物を用いた前記の性状を有するゴム組成物、及び該ゴム組成物をタイヤ部材に用いたタイヤに関するものである。
 昨今、自動車の低燃費化に対する要求が強くなりつつあり、転がり抵抗の小さいタイヤが求められている。そのため、タイヤのトレッド等に使用するゴム組成物として、tanδが低く(以下、低ロス性とする)、低発熱性に優れたゴム組成物が求められている。また、トレッド用のゴム組成物においては、低ロス性に加え、安全性及び経済性の観点から、耐摩耗性や耐破壊特性に優れることが求められる。これに対して、ゴム成分にシリカ等の無機充填材やカーボンブラックを配合したゴム組成物の低ロス性、耐摩耗性及び耐破壊特性を改良するには、ゴム組成物中の無機充填材とゴム成分との親和性を向上させることが有効である。
 例えば、ゴム組成物中の無機充填材とゴム成分との親和性を向上させ、無機充填材による補強効果を向上させるために、末端変性により無機充填材との親和性を向上させた合成ゴム(例えば、特許文献1~5参照)や、主鎖の変性により無機充填材との親和性を向上させた合成ゴム(例えば、特許文献6及び7参照)等が開示されている。
 しかしながら、上記特許文献1~7に記載の変性合成ゴムを用いたゴム組成物の低発熱性、耐摩耗性及び耐破壊特性については、一般的な合成ゴムを用いたゴム組成物に比べて低発熱性、耐摩耗性及び耐破壊特性に優れるものの、十分とは言えず、依然として改良の余地がある。
 一方、特許文献8には、主鎖エポキシ化した末端水酸基をもつ部分水添ジエン系液状ポリマーを、無水マレイン化スチレン-エチレン・ブチレン-スチレン共重合体と部分的にグラフトさせたのちに、感圧型粘接着剤処方に用いる方法が開示されている。しかしながら、この技術では、エポキシ化ジエン系ポリマーの分子量範囲が非常に低く、またグラフト反応に供するホストポリマーが主鎖変性であるため、カップリング剤の官能基が関与する反応ではない上、該ホストポリマーは、1分子当たり1個を超える官能基が導入されたものである。
 さらに、主鎖エポキシ化ジエン系エラストマーのエポキシ基と、アミン官能基をもつ低分子化合物の反応を利用し、アミン系老化防止剤をグラフトさせて固定化する反応が報告されている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、この技術は、アミン系老化防止剤がもつ老化防止機能を維持しながら、その移行を、該老化防止剤をポリマーに固定することにより、抑制することを目的とするもので、ゴム組成物における無機充填材の高度分散を目的とするものではない。
国際公開第2003/046020号パンフレット 特表2004-513987号公報 特開平11-29603号公報 特開2003-113202号公報 特公平6-29338号公報 特表2003-534426号公報 特開2002-201310号公報 特表2003-517048号公報
POLYMER DEGRADATION AND STABILITY Volume:44、Issue:1、Pages:79-83(1994)
 本発明は、このような状況下になされたものであり、タイヤ部材に用いることで、タイヤの低燃費性を向上させ、かつタイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊特性を付与し得るゴム組成物を与えるポリマー組成物、該ポリマー組成物を用いた前記の性状を有するゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いたタイヤを提供することを目的とする。
 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。
 主鎖上に反応性官能基を有するエラストマー、好ましくはエポキシ化ジエン系エラストマーと、無機充填材と、上記エラストマーにおける主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ変性官能基を一分子当たり、平均1個以下有し、かつ前記無機充填材と親和性を有するか、あるいは化学結合する官能基を有するカップリング剤とを混合することにより、目的のポリマー組成物が得られることを見出した。
 さらに、上記ポリマー組成物を含むゴム組成物を、タイヤ部材に用いることにより、前記の性状を有するタイヤを与えることを見出した。
 本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
 すなわち、本発明は、
(1)(A)主鎖上に反応性官能基を有するエラストマーと、(B)無機充填材と、(C)前記(A)成分のエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ変性官能基を一分子当たり平均1個以下有し、かつ前記(B)成分と親和性を有するか、あるいは化学結合する官能基を有するカップリング剤を含むことを特徴とするポリマー組成物、
(2)(A)成分と(C)成分とを混練りして得られた混合物に、(B)成分を配合してなる上記(1)に記載のポリマー組成物、
(3)(A)成分の主鎖上に反応性官能基を有するエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基が、エポキシ基である上記(1)又は(2)に記載のポリマー組成物、
(4)(A)成分のエラストマーが、ジエン系エラストマーである上記(1)~(3)のいずれかに記載のポリマー組成物、
(5)ジエン系エラストマーが、エポキシ化天然ゴムである上記(4)に記載のポリマー組成物、
(6)ジエン系エラストマーが、エポキシ化スチレン-ブタジエン共重合体ゴム又はエポキシ化ブロック共重合体である上記(4)に記載のポリマー組成物、
(7)エポキシ化ブロック共重合体が、エポキシ化スチレン-ブタジエン-スチレン三元共重合体である上記(6)に記載のポリマー組成物、
(8)(B)成分の無機充填材が、シリカ及び/又は下記一般式(1)で表わされる無機化合物である上記(1)~(7)のいずれかに記載のポリマー組成物。
   M・xSiO2・yH2O        ・・・・・(1)
〔式中、MはAl、Mg、Ti、Caから選ばれる少なくとも一つの金属酸化物又は金属水酸化物であり、x,yは共に0~10の整数であり、x,yが共に0である場合には、Al、Mg、Ti、Caから選ばれる少なくとも一つの金属酸化物又は金属水酸化物となる。〕
(9)(C)成分のカップリング剤が、一般式(2)で表される構造を有する化合物である上記(1)~(8)のいずれかに記載のポリマー組成物、
   L1-Ra-L2   ・・・・・(2)
[式中、L1は(A)成分の主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ基を有する官能基、Raは鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~25の二価の炭化水素基、L2は-Si(Rbp(ORcq、-Si(Rbr(OH)s又は無機充填材に対して親和性をもつ基を有する官能基であり、Rb及びRcはそれぞれ独立に炭素数1~18の一価の炭化水素基であり、p及びrはそれぞれ0~2の整数、q及びsはそれぞれ1~3の整数、p+q=3、r+s=3である。]
(10)一般式(2)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物である上記9に記載のポリマー組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
[式中、R1は炭素数1~18の一価の炭化水素基、R2は炭素数1~18の一価の炭化水素基又は-ORd、Rdは炭素数1~18の一価の炭化水素基、A1は鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~10の二価の炭化水素基、L1は(A)成分の主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ基を有する官能基、Zは、R3O-又は-A2-L3を示し、R3は炭素数1~18の一価の炭化水素基、A2は、鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~10の二価の炭化水素基、L3は、無機充填材に対して親和性をもつ基を有する官能基である。]
(11)(A)成分の主鎖上の反応性官能基がエポキシ基であって、一般式(2)又は一般式(3)におけるL1が、活性水素含有基又は酸無水物基を有する官能基である上記(9)又は(10)に記載のポリマー組成物、
(12)活性水素含有基が、カルボキシ基、第一アミノ基、第二アミノ基、ヒドロキシ基、酸アミド基、N-モノ置換酸アミド基及びこれらが加水分解性の保護基で保護された基から選ばれる基である上記(11)に記載のポリマー組成物、
(13)一般式(2)又は一般式(3)におけるL3において、無機充填材に対して親和性をもつ基が、イソシアネート基、シラノール基、第一アミノ基含有基、第二アミノ基含有基、非環状第三アミノ基含有基及び環状第三アミノ基含有基から選ばれる基である上記(9)~(12)のいずれかに記載のポリマー組成物、
(14)上記(1)~(13)のいずれかに記載のポリマー組成物を含むことを特徴とするゴム組成物、
(15)(B)成分であるシリカ及び/又は上記一般式(1)で表わされる無機化合物の含有量が、全ゴム成分100質量部に対して、10~120質量部である上記(14)に記載のゴム組成物、及び
(16)上記(14)又は(15)に記載のゴム組成物を、タイヤ部材に用いたことを特徴とするタイヤ、
を提供するものである。
 本発明によれば、タイヤの燃費性を向上させ、かつタイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊特性を付与し得るゴム組成物を与えるポリマー組成物、該ポリマー組成物を用いた前記の性状を有するゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いたタイヤを提供することができる。
 まず、本発明のポリマー組成物について説明する。
[ポリマー組成物]
 本発明のポリマー組成物は、(A)主鎖上に反応性官能基を有するエラストマーと、(B)無機充填材と、(C)前記(A)成分のエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ変性官能基を一分子当たり平均1個以下有し、かつ前記(B)成分と親和性を有するか、あるいは化学結合する官能基を有するカップリング剤を含むことを特徴とする。
((A)主鎖上に反応性官能基を有するエラストマー)
 本発明のポリマー組成物において、(A)成分として用いられるエラストマーは、主鎖上に反応性官能基を有するものであって、主鎖上に反応性官能基を導入する前のエラストマーとしては特に制限はないが、ジエン系エラストマーが好ましく、具体的には天然ゴムを始め、合成ジエン系ゴム、例えばポリイソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニリトル-ブタジエンゴム(NBR)等、さらにはジエン系三元ブロック共重合体、例えばスチレン-ブタジエン-スチレン三元共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレン三元共重合体(SIS)等を用いることができる。
 これらの中で、天然ゴム、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)及びスチレン-ブタジエン-スチレン三元共重合体(SBS)が好ましく、前記ポリマー組成物を、本発明のゴム組成物の調製に用いる場合には、天然ゴム、ポリブタジエンゴム(BR)及びスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)がより好ましく、特に天然ゴムが好ましい。
 前記SBRは、溶液重合又は乳化重合により製造されたものを用いることができ、例えば溶液重合SBRとして、JSR社製の「JSR SL563」や「JSR SL552」等が上市されており、乳化重合SBRとして、JSR社製の「JSR 1500」等が上市されている。
 また、前記SBSとしては、例えば旭化成ケミカルズ社製の「タフプレン・アサプレンT」等が上市されている。
 前記エラストマーに導入される主鎖上の反応性官能基に特に制限はないが、導入の容易さ及び反応性等の観点から、エポキシ基が好ましい。したがって、本発明のポリマー組成物においては、(A)成分として、エポキシ化天然ゴム(エポキシ化NR)、エポキシ化ポリブタジエンゴム(エポキシ化BR)、エポキシ化スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(エポキシ化SBR)及びエポキシ化スチレン-ブタジエン-スチレン三元共重合体(エポキシ化SBS)が好ましく用いられる。これらは一種を単独で用いても良く、二種以上を組み合わせて用いても良い。また、前記ポリマー組成物を、本発明のゴム組成物の調製に用いる場合には、性能の面から、エポキシ化NR、エポキシ化BR及びエポキシ化SBRが好ましく、エポキシ化NRが特に好ましい。
 これらのエポキシ化ジエン系エラストマーにおけるエポキシ基含有量は、本発明の目的が効果的に達成し得る観点から、1~70モル%が好ましく、5~65モル%がより好ましく、10~60モル%がさらに好ましい。
<ジエン系エラストマーのエポキシ化>
 ジエン系エラストマーのエポキシ化としては、分子内にエチレン性二重結合を有する化合物において、該エチレン性二重結合をエポキシ化して、1,2-エポキシドを生成する従来公知の方法を用いることができる。
 下記式(4)に、エポキシ化されたジエン系エラストマーの二重結合部分の構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 ここで、Rは水素原子又は炭化水素基であり、水素原子又はメチル基が好ましい。
 ジエン系エラストマーをエポキシ化する方法は特に限定されず、例えば、クロルヒドリン法、直接酸化法、過酸化水素法、アルキルヒドロペルオキシド法、過酸法等の方法が挙げられる。具体的には、ベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素等の不活性有機溶媒中において、有機過酸を用いて行われる。有機過酸としては、例えば過安息香酸、過酢酸、過ギ酸、過フタル酸、過プロピオン酸、トリフルオロ過酢酸等を用いることができ、これらの中では、入手性及び工業的な観点から、過酢酸が好適である。
 エポキシ化NRの場合、例えば天然ゴムラテックスに、過酢酸、又はギ酸とH22との混合物を適当な条件で反応させることにより、不安定なエポキシ開環反応物を含まない再現性の良いエポキシ化NRを得ることができる。
 また、エポキシ化NRの市販品としては、具体的には、例えば、マレーシアンラバーボード(MRB)製のENR-25(エポキシ基含有量:25モル%)、ENR-50(エポキシ基含有量:50モル%)、ENR-60(エポキシ基含有量:60モル%)等が挙げられる。ここで、「エポキシ基含有量:50モル%」とは、(A)成分である天然ゴムの二重結合の50%がエポキシ化されていることをいう。
((B)無機充填材)
 本発明のポリマー組成物において、(B)成分として用いられる無機充填材の種類については特に制限はなく、従来、プラスチック分野やゴム分野等で使用されている各種の無機充填材を用いることができるが、当該ポリマー組成物をゴム組成物の調製に用いる場合には、(B)成分である無機充填材としてシリカ及び/又は下記一般式(3)で表わされる無機化合物を用いることが好ましく、シリカが特に好ましい。
 シリカとしては特に制限はなく、従来ゴムの補強用無機充填材として慣用されているものの中から任意に選択して用いることができる。
 このシリカとしては、例えば湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも耐破壊特性の改良効果並びにウェットグリップ性の両立効果が最も顕著である湿式シリカが好ましい。
 シリカ以外の好適な無機充填材は下記一般式(1)で表わされる無機化合物である。
 M・xSiO2・yH2O        ・・・・・(1)
 式中、MはAl、Mg、Ti、Caから選ばれる少なくとも一つの金属酸化物又は金属水酸化物であり、x,yは共に0~10の整数であり、x,yが共に0である場合には、Al、Mg、Ti、Caから選ばれる少なくとも一つの金属酸化物又は金属水酸化物となる。
 上記一般式(1)で表される無機化合物の具体例としては、アルミナ(Al23)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、酸化マグネシウム(MgO2)、チタン白(TiO2)、チタン黒(TiO2n-1)、タルク(3MgO・4SiO2・H2O)、アタパルジャイト(5MgO・8SiO2・9H2O)、ケイ酸マグネシウムカルシウム(CaMgSiO4)、ケイ酸マグネシウム(MgSiO3)等が挙げられる。
 また、上記一般式(1)は、下記一般式(5)で表される無機化合物又は水酸化アルミニウムであることが好ましい。
 Al23・mSiO2・nH2O  ・・・・・(5)
 式(5)中のmは1~4の整数であり、nは0~4の整数である。
 上記一般式(5)で表される無機化合物の具体例としては、クレー(Al23・2SiO2)、カオリン(Al23・2SiO2・2H2O)、パイロフィライト(Al23・4SiO2・H2O)、ベントナイト(Al23・4SiO2・2H2O)等が挙げられる。また、本発明で用いる水酸化アルミニウムは、アルミナ水和物も含むものである。
 本発明で用いる好ましい上記一般式(1)で表される無機化合物としては、クレー(Al23・2SiO2)、水酸化アルミニウム〔Al(OH)3〕、アルミナ(Al23)である。中でも水酸化アルミニウム〔Al(OH)3〕が特に好ましい。
 上記一般式(1)で表される無機化合物は、その平均粒径が100μm以下であることが好ましく、1~90μmであることがさらに好ましい。シリカに比較して上記のように平均粒径の大きな上記一般式(1)で表される無機化合物を用いることによってゴム組成物の特に優れたウエット性能(湿潤路面性能)及び氷上性能(氷上路面性能)を得ることができる。
 本発明のポリマー組成物において、(B)成分として用いられる無機充填材は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
((B)無機充填材以外の他の充填材)
 本発明のゴム組成物においては、(B)成分である無機充填材に加えて、無機充填材以外の他の充填材を用いても良い。無機充填材以外の他の充填材としては、カーボンブラックを好適に用いることができる。
 カーボンブラックとしては特に制限はなく、例えばSRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等が用いられ、ヨウ素吸着量(IA)が60mg/g以上、かつジブチルフタレート吸油量(DBP)が80ml/100g以上のカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックを用いることにより、グリップ性能及び耐破壊特性の改良効果は大きくなるが、耐摩耗性に優れるHAF、N339、IISAF、ISAF、SAF等が特に好ましい。
 (B)成分として用いられる無機充填材は、補強性とそれによる諸特性の改良効果の観点から、全ポリマー成分100質量部に対して、好ましくは10~120質量部、より好ましくは20~120質量部、さらに好ましくは20~100質量部の割合で配合される。(B)成分として用いられる無機充填材の量を上記範囲にすることによって混練作業性等の工場作業性に優れ、ゴム組成物として、所望の耐破壊特性を得ることができる。
((C)カップリング剤)
 本発明のポリマー組成物において、(C)成分として用いるカップリング剤は、前述した(A)成分のエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ変性官能基を一分子当たり平均1個以下有し、かつ前記(B)成分の無機充填材と親和性を有するか、あるいは化学結合する官能基を有する化合物である。
 当該カップリング剤においては、該変性官能基は、一分子当たり、平均1個以下であることを要する。これは、(A)成分のエラストマーにおいては、主鎖上に反応性官能基を、通常複数有しているため、これと反応する(C)成分の変性官能基が複数存在すると架橋反応が進行してゲル化が生じやすいからである。
 前述した(A)成分のエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基がエポキシ基である場合、当該(C)成分のカップリング剤における変性官能基としては、該エポキシ基と反応し得る官能基であることを要することから、活性水素含有基又は酸無水物基を有する官能基であることが好ましい。
 活性水素含有基としては、例えばカルボキシ基、第一アミノ基、第二アミノ基(環状イミノ基も含む)、ヒドロキシ基、酸アミド基、N-モノ置換酸アミド基及びこれらが加水分解性の保護基で保護された基から選ばれる基等を好ましく挙げることができる。
 また、保護された活性水素含有基としては、共役ジエン系重合体の活性末端に変性反応を施した後、例えば、加水分解反応を行うことにより、上記の活性水素含有基に変換されるものであれば良い。例えば、第一アミノ基又は第二アミノ基の保護基としてトリメチルシリル基が挙げられる。
 一方、上記酸無水物基を有する官能基としては、例えば無水コハク酸残基等が好ましく挙げられる。
 一方、前記(C)成分において、(B)成分の無機充填材と親和性を有するか、あるいは化学結合する官能基としては、例えば該無機充填材がシリカである場合には、Siに直接結合したヒドロカルビルオキシ基やシラノール基を有する珪素原子含有基、イソシアネート基含有基、第一アミノ基含有基、第二アミノ基含有基、非環状第三アミノ基含有基、環状第三アミノ基含有基等を挙げることができる。
 このような構造を有する(C)成分のカップリング剤としては、例えば下記一般式(2)で表される構造を有する化合物を挙げることができる。
   L1-Ra-L2   ・・・・・(2)
 式中、L1は(A)成分の主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ基を有する官能基、Raは鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~25の二価の炭化水素基、L2は-Si(Rbp(ORcq、-Si(Rbr(OH)s又は無機充填材に対して親和性をもつ基を有する官能基であり、Rb及びRcはそれぞれ独立に炭素数1~18の一価の炭化水素基であり、p及びrはそれぞれ0~2の整数、q及びsはそれぞれ1~3の整数、p+q=3、r+s=3である。
 ここで、ヘテロ原子とは、炭素原子以外の原子をいい、珪素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選ばれる原子が好ましい。また、「鎖中」とは主鎖上に含まれることのみならず側鎖上に含まれることも包含される。
 本発明に係る(C)成分のカップリング剤として用いられる一般式(2)で表される構造を有する化合物は、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式中、R1は炭素数1~18の一価の炭化水素基、R2は炭素数1~18の一価の炭化水素基又は-ORd、Rdは炭素数1~18の一価の炭化水素基、A1は鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~10の二価の炭化水素基、L1は(A)成分の主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ基を有する官能基、Zは、R3O-又は-A2-L3を示し、R3は炭素数1~18の一価の炭化水素基、A2は、鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~10の二価の炭化水素基、L3は、無機充填材に対して親和性をもつ基を有する官能基である。
 前記一般式(3)において、R1、R2及びRdで表される炭素数1~18の一価の炭化水素基としては、例えば炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアラルキル基等が挙げられるが、これらの中で、カップリング剤の反応性や性能の観点から、炭素数1~18のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましい。このアルキル基は、直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであっても良く、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。これらの中で、カップリング剤の反応性や性能の観点から、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、特にメチル基及びエチル基が好ましい。
 A1及びA2で示される鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~10の二価の炭化水素基としては、炭素数2~10のアルカンジイル基が好ましく、炭素数2~6のアルカンジイル基がより好ましい。
 炭素数2~6のアルカンジイル基は、直鎖状、枝分かれ状のいずれであっても良く、例えばエチレン基、1,3-プロパンジイル基、1,2-プロパンジイル基、各種ブタンジイル基、各種ペンタンジイル基、各種ヘキサンジイル基等を挙げることができるが、これらの中で直鎖状のもの、例えばエチレン基、1,3-プロパンジイル基、1,4-ブタンジイル基、1,5-ペンタンジイル基、1,6-ヘキサンジイル基等が挙げられ、特に1,3-プロパンジイル基が好ましい。
 なお、これらのアルカンジイル基は、鎖中にヘテロ原子、例えばエーテル結合(-O-)、スルフィド結合(-S-)、エステル結合(-COO-)等を含んでも良い。
 L1は、前記(A)成分の主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ基を有する官能基であり、該主鎖上の反応性官能基がエポキシ基である場合、L1としては、例えば活性水素含有基又は酸無水物基を有する官能基であることが好ましい。
 ここで、活性水素含有基及び酸無水物基としては、上記した基が好適に挙げられる。
 Zは、R3O-又は-A2-L3であり、無機充填材のみを配合し、カーボンブラックを配合しない場合は、当該カップリング剤のシリカ等の無機充填材に対する親和性や化学結合性の観点から、該ZはR3O-であることが好ましい。R3は上記で説明したとおりである。
 一方、無機充填材に加えてカーボンブラックを配合する場合、即ちシリカとカーボンブラックとの混合系の場合には、Zは、-A2-L3であることが好ましい。ここでL3は、無機充填材に対して親和性をもつ基を有する官能基であり、該親和性基としては、例えば
イソシアネート基、シラノール基、第一アミノ基含有基、第二アミノ基含有基、非環状第三アミノ基含有基、環状第三アミノ基含有基等を挙げることができる。これらの官能基の内、イソシアネート基、第一アミノ基含有基、第二アミノ基含有基、非環状第三アミノ基含有基、環状第三アミノ基含有基は、カーボンブラックに対しても親和性を示すので、シリカとカーボンブラックとの混合系において好ましい。なお、第一アミノ基含有基及び第二アミノ基含有基の第一アミノ基及び第二アミノ基は、加水分解性の保護基(例えば上記のトリメチルシリル基)で保護された基であっても良い。
 A2は上記で説明したとおりである。
 前記一般式(3)において、ZがR3O-である場合、該一般式(3)は、下記一般式(3-a)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、R1~R3、A1及びL1は前記と同じである。)
 前記一般式(3-a)で表されるカップリング剤としては、L1が活性水素含有基を有する官能基である場合、例えば3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、2-アミノエチルトリメトキシシラン、2-アミノエチルトリエトキシシラン、3-(N-メチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(N-メチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、2-(N-メチルアミノ)エチルトリメトキシシラン、2-(N-メチルアミノ)エチルトリエトキシシラン、3-(N-エチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(N-エチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、2-(N-エチルアミノ)エチルトリメトキシシラン、2-(N-エチルアミノ)エチルトリエトキシシラン等の第一アミノ基又は第二アミノ基含有シラン化合物;3-(トリメトキシシリル)プロポキシ酢酸、3-(トリエトキシシリル)プロポキシ酢酸、2-(トリメトキシシリル)エトキシ酢酸、2-(トリエトキシシリル)エトキシ酢酸、3-[3-(トリメトキシシリル)プロポキシ]プロピオン酸、3-[3-(トリエトキシシリル)プロポキシ]プロピオン酸、3-[2-(トリメトキシシリル)エトキシ]プロピオン酸、3-[2-(トリエトキシシリル)エトキシ]プロピオン酸等のカルボキシ基含有シラン化合物;3-(ヒドロキシエトキシ)プロピルトリメトキシシラン、3-(ヒドロキシエトキシ)プロピルトリエトキシシラン、2-(ヒドロキシエチル)エトキシトリメトキシシラン、2-(ヒドロキシエチル)エトキシトリエトキシシラン等のヒドロキシ基含有シラン化合物;3-(トリメトキシシリル)プロポキシ酢酸アミド、3-(トリエトキシシリル)プロポキシ酢酸アミド、2-(トリメトキシシリル)エトキシ酢酸アミド、2-(トリエトキシシリル)エトキシ酢酸アミド、3-[3-(トリメトキシシリル)プロポキシ]プロピオン酸アミド、3-[3-(トリエトキシシリル)プロポキシ]プロピオン酸アミド、3-[2-(トリメトキシシリル)エトキシ]プロピオン酸アミド、3-[2-(トリエトキシシリル)エトキシ]プロピオン酸アミド等の酸アミド基含有シラン化合物等を挙げることができる。
 一方、前記一般式(3-a)におけるL1が、酸無水物基を有する官能基である場合、当該カップリング剤としては、例えば3-(トリメトキシシリル)プロピルコハク酸無水物、3-(トリエトキシシリル)プロピルコハク酸無水物、2-(トリメトキシシリル)エチルコハク酸無水物、2-(トリエトキシシリル)エチルコハク酸無水物等を挙げることができる。
 前記一般式(3)において、Zが-A2-L3である場合、該一般式(3)は、下記一般式(3-b)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、R1、R2、A1、A2、L1及びL3は、上記と同じである。)
 一般式(3-b)において、-A2-L3で示される基としては、例えば3-イソシアナトプロピル基、2-イソシアナトエチル基等のイソシアネート基含有基;N-(1,3-ジメチルブチリデン)-1-プロパンアミン-3-イル基、N-(1-メチルエチリデン)-1-プロパンアミン-3-イル基、N-エチリデン-1-プロパンアミン-3-イル基、N-(1-メチルプロピリデン)-1-プロパンアミン-3-イル基、N-(N,N-ジメチルアミノベンジリデン)-1-プロパンアミン-3-イル基、N-(シクロヘキシリデン)-1-プロパンアミン-3-イル基、3-ジメチルアミノプロピル基、2-ジメチルアミノエチル基等の非環状第三アミノ基含有基;3-(4,5-ジヒドロイミダゾール-1-イル)プロピル基、10-(4-オキサゾリン-3-イル)デシル基、3-(ヘキサメチレンイミノ)プロピル基、ヘキサメチレンイミノメチル基、2-(ヘキサメチレンイミノ)エチル基、3-(1-ピロリジニル)プロピル基、3-(ヘプタメチレンイミノ)プロピル基、3-(1-ドデカメチレンイミノ)プロピル基、2-(ピリジン-2-イル)エチル基、2-(ピリジン-4-イル)エチル基、3-(ピリジン-2-イル)プロピル基、3-(ピリジン-4-イル)プロピル基等の環状第三アミノ基含有基等を挙げることができる。
 前記一般式(3-b)で表されるカップリング剤としては、前記一般式(3-a)で表されるカップリング剤として例示した、トリメトキシシラン化合物、トリエトキシシラン化合物、トリメトキシシリル基含有化合物、トリエトキシシリル基含有化合物におけるトリメトキシ及びトリエトキシの中の一つのメトキシ基及びエトキシ基を、前記-A2-L3で示される基として例示した各種の基で置き換えた化合物を挙げることができる。
(ポリマー組成物の調製)
 本発明のポリマー組成物においては、前述した(C)成分のカップリング剤は、一種を単独で用いても良いし、二種以上を組み合わせて用いても良い。
 また、当該ポリマー組成物の調製においては、予め(A)成分のエラストマーと(C)成分のカップリング剤とを混合した後、(B)成分の無機充填材を加えることが好ましい。
(A)成分と(C)成分との混合方法は、溶液中での反応もしくはラテックス中での反応により(A)成分と(C)成分とを混合しても良いし、ドライ混練することにより(A)成分と(C)成分とを混合しても良い。(A)成分と(C)成分とを混合した後に同一工程内で(B)成分の無機充填材を混合できるという混合の簡便さからドライ混練することが特に好ましい。(B)成分の無機充填材を、(A)成分と(C)成分とを混合した後に配合するのは、(B)成分の無機充填材と(A)成分とが反応してしまうのを防止するためである。
 この場合、(A)成分の反応性官能基に対する(C)成分の割合は、所望の(A)成分に対する(C)成分の結合割合により左右されるが、通常モル比で[{(A)成分の反応性官能基}:{(C)成分}]=(0.05:1)~(50:1)の割合が好ましく、(0.1:1)~(25:1)の割合がより好ましく、(0.2:1)~(20:1)の割合がさらに好ましい。
 (A)成分に対する(C)成分の結合割合は、2モル%以上であることが好ましく、4モル%以上であることが好ましく、10~100モル%であることがより好ましい。
 (C)成分のカップリング剤においては、変性官能基同士が自己縮合するおそれがあり、(C)成分の揮発のリスクもあるので、この自己縮合や揮発をできるだけ抑え、(A)成分のエポキシ基との開環反応を促進させるような条件で、ドライ混練を行うことが有利である。混練り時の温度は、好ましくは室温~180℃、より好ましくは30~170℃、さらに好ましくは50~160℃である。
 (A)成分である主鎖上に反応性官能基を有するエラストマーが、該主鎖上の反応性官能基としてエポキシ基を有し、一方(C)成分である結合反応性をもつ変性官能基が第一アミノ基含有変性官能基である場合、(A)成分と(C)成分との結合様式は、例えば下記式(6)に示すようになる。式(6)中のR1、R2、A1及びZは、上記と同じであり、R4は水素原子又は鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数1~10の一価の炭化水素基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 この混練り工程において、前記(A)成分と(C)成分との反応物と、(B)成分の無機充填材とが完全に反応してしまうと、該無機充填材が架橋点として機能し、流動加工が不可能となるおそれがある。したがって、少なくとも一部は、後で施される加硫時に、上記反応が達成されることが好ましい。
 なお、加工性向上の観点から、前記(C)成分のカップリング剤と共に、例えばビス(3-トリエトキシシリルプロピル)スルフィド等を併用しても良い。
 このようにして、無機充填材が高度に分散した加硫ゴム組成物が得られ、低ロス性に優れる上、耐破壊特性や耐摩耗性が向上したタイヤを与えることができる。
[ゴム組成物]
 本発明のゴム組成物は、前述した本発明のポリマー組成物を含むことを特徴とする。
 本発明のゴム組成物においては、加工性等を向上させるために、必要に応じ、前記(A)成分以外のゴム成分を配合することができる。そして、当該ゴム組成物としては、無機充填材がシリカ及び/又は上記一般式(1)で表わされる無機化合物であり、かつその含有量が、全ゴム成分100質量部に対して、10~120質量部であるものが好ましく、20~120質量部であるものがより好ましい。
((A)成分以外のゴム成分)
 本発明のゴム組成物において、前記(A)成分以外のゴム成分として、例えば天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、エチレン-α-オレフィン共重合ゴム、エチレン-α-オレフィン-ジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ハロゲン化メチル基をもつスチレンとイソブチレンとの共重合体等の無変性ゴムの中から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。
 全ゴム成分中の(A)成分の割合は、本発明の効果を十分に発揮し得る観点から、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。
(シランカップリング剤)
 本発明のゴム組成物においては、補強性無機充填材としてシリカを用いる場合、その補強性及び低発熱性をさらに向上させる目的で、シランカップリッグ剤を配合することができる。
 このシランカップリング剤としては、例えば前述したビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドを始め、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-卜リエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3-ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド等が挙げられるが、これらの中で補強性改善効果等の点から、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド及び3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドが好適である。
 これらのシランカップリング剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上組み合わせて用いても良い。
 本発明のゴム組成物においては、シランカップリング剤の配合量は、シランカップリング剤の種類等により異なるが、シリカに対して、好ましくは1~20質量%の範囲で選定される。この量が1質量%未満ではカップリング剤としての効果が充分に発揮されにくく、また、20質量%を超えるとゴム成分のゲル化を引き起こすおそれがある。カップリング剤としての効果及びゲル化防止等の点から、このシランカップリング剤のより好ましい配合量は、5~15質量%の範囲である。
(ゴム組成物の調製、用途)
 本発明のゴム組成物は、前述のポリマー組成物の調製と同様に予め(A)成分のエラストマーと(C)成分のカップリング剤とを混合した後、(B)成分の無機充填材を加えることが好ましく、同様の理由でドライ混練することが特に好ましい。
 本発明のゴム組成物は、(A)成分と(C)成分とを混練等の手段により混合したのち、(B)成分の補強性無機充填材を加え、さらに本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、通常ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸等を含有させることができる。
 上記加硫剤としては、硫黄等が挙げられ、その使用量は、全ゴム成分100質量部に対し、硫黄分として0.1~10.0質量部が好ましく、さらに好ましくは1.0~5.0質量部である。0.1質量部未満では加硫ゴムの破壊強度、耐摩耗性、低発熱性が低下するおそれがあり、10.0質量部を超えるとゴム弾性が失われる原因となる。
 本発明で使用できる加硫促進剤は、特に限定されるものではないが、例えば、M(2-メルカプトベンゾチアゾール)、DM(ジベンゾチアジルジスルフィド)、CZ(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド)等のチアゾール系、あるいはDPG(ジフェニルグアニジン)等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができ、その使用量は、ゴム成分100質量部に対し、0.1~5.0質量部が好ましく、さらに好ましくは0.2~3.0質量部である。
 また、本発明のゴム組成物は、ロール等の開放式混練機、バンバリーミキサー等の密閉式混練機等の混練り機を用いて、前述したような順で混練りすることによって得られ、成形加工後に加硫を行ない、各種ゴム製品に適用可能である。例えば、タイヤトレッド、アンダートレッド、カーカス、サイドウォール、ビード部等のタイヤ用途を始め、防振ゴム、防舷材,ベルト、ホースその他の工業品等の用途に用いることができるが、特に、低発熱性、耐摩耗性、破壊強度のバランスに優れた、低燃費用タイヤ、大型タイヤ、高性能タイヤのトレッド用ゴムとして好適に使用される。
 次に、本発明のタイヤについて説明する。
[タイヤ]
 本発明のタイヤは、前述した本発明のゴム組成物をタイヤ部材に用いたことを特徴とする。
 前記タイヤ部材としては、トレッド、ベーストレット及びサイドウォールを好ましく挙げることができ、これらのいずれかに、本発明のゴム組成物を用いることができるが、特にトレッドに用いることが好ましい。
 本発明のゴム組成物をトレッドに用いたタイヤは、転がり抵抗が低く低燃費性に優れると共に、耐破壊特性及び耐摩耗性が優れる。なお、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスが挙げられる。本発明のゴム組成物をトレッドに用いる場合は、例えばトレッド用部材に押出し加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが得られる。
 以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
 なお、諸特性は、以下に示す方法に従って求めた。
<加硫後のゴム組成物>
(1)損失正接(tanδ)
 レオメトリックス社製の粘弾性測定装置を用いて、温度50℃、周波数52Hz、動歪1.0%でtanδを測定し、比較例1のtanδを100として、下記式により指数表示した。tanδは指数の値が低いほど、低発熱性に優れることを示す。
   {(供試試料のtanδ)/(比較例1のゴム組成物のtanδ)}×100
(2)耐摩耗性
 JIS K 6264-2:2005に準拠し、ランボーン型摩耗試験機を用い、室温におけるスリップ率が25%の摩耗量を測定し、比較例1のゴム組成物の摩耗量の逆数を100として下記式により指数表示した。指数の大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
   {(比較例1のゴム組成物の摩耗量)/(供試試料の摩耗量)}×100
実施例1~2及び比較例1
 マトリックスゴムとして天然ゴムと、エポキシ化天然ゴムを用い、第1表に示す配合処方に従って各ゴム組成物を調製した。なお、エポキシ化天然ゴムとカップリング剤-1又はカップリング剤-2を予め145℃の温度で混練りしたのち、架橋系以外の成分を加え、150-151℃の温度で混練りし、さらに架橋剤等を加えて100℃以下で混練りすることにより、ゴム組成物を調製した。
 各ゴム組成物を160℃で15分間加硫処理して加硫ゴムを得、該加硫ゴムの耐摩耗性及び損失正接(tanδ)を求めた。結果を第2表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
[注]
1)エポキシ化天然ゴム: マレーシアンラバーボード(MRB)製、商品名「ENR-50」(エポキシ基含有量50モル%)
2)カップリング剤-1: 3-(トリエトキシシリル)プロピルコハク酸無水物
3)カップリング剤-2: 3-アミノプロピルトリエトキシシラン
4)東ソーシリカ社製、商品名「ニプシルAQ」(登録商標)
5)アロマティックオイル: 富士興産社製、商品名「アロマックス#3」
6)N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン
7)デグサ社製、商品名「Si69」(登録商標)、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド
8)ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド
9)ジフェニルグアニジン
10)N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 第2表から明らかなように、本発明のポリマー組成物は耐摩耗性及び低発熱性に優れることがわかった。そして、本発明のポリマー組成物をタイヤ部材に用いることにより、タイヤの低燃費性を向上させ、かつタイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊特性を付与できることとなった。
 本発明のポリマー組成物は、タイヤ部材に用いることで、タイヤの低燃費性を向上させ、かつタイヤに十分な耐摩耗性及び耐破壊特性を付与し得るゴム組成物を与えることができる。

Claims (16)

  1.  (A)主鎖上に反応性官能基を有するエラストマーと、(B)無機充填材と、(C)前記(A)成分のエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ変性官能基を一分子当たり平均1個以下有し、かつ前記(B)成分と親和性を有するか、あるいは化学結合する官能基を有するカップリング剤を含むことを特徴とするポリマー組成物。
  2.  (A)成分と(C)成分とを混練りして得られた混合物に、(B)成分を配合してなる請求項1に記載のポリマー組成物。
  3.  (A)成分の主鎖上に反応性官能基を有するエラストマーにおける主鎖上の反応性官能基が、エポキシ基である請求項1又は2に記載のポリマー組成物。
  4.  (A)成分のエラストマーが、ジエン系エラストマーである請求項1~3のいずれかに記載のポリマー組成物。
  5.  ジエン系エラストマーが、エポキシ化天然ゴムである請求項4に記載のポリマー組成物。
  6.  ジエン系エラストマーが、エポキシ化スチレン-ブタジエン共重合体ゴム又はエポキシ化ブロック共重合体である請求項4に記載のポリマー組成物。
  7.  エポキシ化ブロック共重合体が、エポキシ化スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体である請求項6に記載のポリマー組成物。
  8.  (B)成分の無機充填材が、シリカ及び/又は下記一般式(1)で表わされる無機化合物である請求項1~7のいずれかに記載のポリマー組成物。
       M・xSiO2・yH2O        ・・・・・(1)
    〔式中、MはAl、Mg、Ti、Caから選ばれる少なくとも一つの金属酸化物又は金属水酸化物であり、x,yは共に0~10の整数であり、x,yが共に0である場合には、Al、Mg、Ti、Caから選ばれる少なくとも一つの金属酸化物又は金属水酸化物となる。〕
  9.  (C)成分のカップリング剤が、一般式(2)で表される構造を有する化合物である請求項1~8のいずれかに記載のポリマー組成物。
       L1-Ra-L2   ・・・・・(2)
    [式中、L1は(A)成分の主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ基を有する官能基、Raは鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~25の二価の炭化水素基、L2は-Si(Rbp(ORcq、-Si(Rbr(OH)s又は無機充填材に対して親和性をもつ基を有する官能基であり、Rb及びRcはそれぞれ独立に炭素数1~18の一価の炭化水素基であり、p及びrはそれぞれ0~2の整数、q及びsはそれぞれ1~3の整数、p+q=3、r+s=3である。]
  10.  一般式(2)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物である請求項9に記載のポリマー組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式中、R1は炭素数1~18の一価の炭化水素基、R2は炭素数1~18の一価の炭化水素基又は-ORd、Rdは炭素数1~18の一価の炭化水素基、A1は鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~10の二価の炭化水素基、L1は(A)成分の主鎖上の反応性官能基に対して、結合反応性をもつ基を有する官能基、Zは、R3O-又は-A2-L3を示し、R3は炭素数1~18の一価の炭化水素基、A2は、鎖中にヘテロ原子を含んでも良い炭素数2~10の二価の炭化水素基、L3は、無機充填材に対して親和性をもつ基を有する官能基である。]
  11.  (A)成分の主鎖上の反応性官能基がエポキシ基であって、一般式(2)又は一般式(3)におけるL1が、活性水素含有基又は酸無水物基を有する官能基である請求項9又は10に記載のポリマー組成物。
  12.  活性水素含有基が、カルボキシ基、第一アミノ基、第二アミノ基、ヒドロキシ基、酸アミド基、N-モノ置換酸アミド基及びこれらが加水分解性の保護基で保護された基から選ばれる基である請求項11に記載のポリマー組成物。
  13.  一般式(2)又は一般式(3)におけるL3において、無機充填材に対して親和性をもつ基が、イソシアネート基、シラノール基、第一アミノ基含有基、第二アミノ基含有基、非環状第三アミノ基含有基及び環状第三アミノ基含有基から選ばれる基である請求項9~12のいずれかに記載のポリマー組成物。
  14.  請求項1~13のいずれかに記載のポリマー組成物を含むことを特徴とするゴム組成物。
  15.  (B)成分であるシリカ及び/又は上記一般式(1)で表わされる無機化合物の含有量が、全ゴム成分100質量部に対して、10~120質量部である請求項14に記載のゴム組成物。
  16.  請求項14又は15に記載のゴム組成物を、タイヤ部材に用いたことを特徴とするタイヤ。
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