WO2017099138A1 - ゴム用添加剤 - Google Patents

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additive
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真耶 村上
西口 英明
武寛 檜山
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住友精化株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rubber additive and a rubber composition containing the rubber additive.
  • Patent Document 1 an additive containing benzothiazole in the structure (for example, Patent Document 1) or an additive containing a cyclic polysulfide has been disclosed (for example, Patent Document 2) in order to improve the physical properties of rubber products.
  • an additive containing benzothiazole in its structure can have a long-term effect on the structure, such as organisms and plants. For this reason, it is desirable to reduce the amount of additive containing benzothiazole in the structure. Furthermore, rubber products are required to have excellent heat resistance and mechanical properties depending on the application. Moreover, since the additive containing a cyclic polysulfide has a relatively low molecular weight, there is a risk that odor will be a problem. Further, for example, in the process for producing an additive containing cyclic polysulfide disclosed in Patent Document 2, since a large amount of salt is by-produced, salt is also mixed in the produced additive, and mechanical properties as rubber are obtained. May be inferior.
  • An object of the present invention is to provide an additive for rubber that can impart excellent heat resistance.
  • the sulfide compound further has a repeating unit represented by the formula (2), In any one of [1] to [3], the amount of the repeating unit (2) is 10 mol parts or less with respect to 100 mol parts of the total amount of the repeating units (1) contained in the sulfide compound.
  • a rubber composition comprising the rubber additive according to any one of [1] to [4] and natural rubber and / or synthetic rubber.
  • a rubber additive capable of imparting excellent heat resistance and a rubber composition containing the rubber additive can be obtained.
  • the rubber additive of the present invention is a rubber additive containing a sulfide composition
  • Rubber additive wherein the number n of repeating units (1) in the sulfide compound is 1 to 400: In which X is 1, 2 or 3.
  • X is an integer.
  • the rubber additive in the present invention contains a sulfide composition
  • the sulfide composition contains a compound having a repeating unit represented by the formula (1).
  • the compound having a repeating unit represented by the formula (1) according to the present invention is a sulfide compound having a specific repeating unit represented by the formula (1).
  • the sulfide composition according to the present invention may contain any sulfide compound in addition to the sulfide compound having the repeating unit (1).
  • the arbitrary sulfide compound is not particularly limited as long as it is a sulfide compound other than the sulfide compound having the repeating unit (1).
  • other chain and cyclic sulfide compounds may be used.
  • any sulfide compound may be included as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the preferred lower limit of the number n of repeating units (1) contained in the sulfide compound having repeating units (1) is 2, more preferably 6, and even more preferably 10.
  • the upper limit with the preferable number n of the repeating unit (1) contained in the sulfide compound which has a repeating unit (1) is 350, More preferably, it is 300, More preferably, it is 200.
  • the sulfide compound having the repeating unit (1) is further represented by the formula (2): (In the formula, Y is 0 or an integer of 4 or more).
  • the amount of the repeating unit (2) is, for example, 15 mol parts or less, preferably 100 mol parts in total with respect to the total amount of the repeating units (1). Is 10 mol parts or less, more preferably 7 mol parts or less, and preferably 0 mol parts or more, more preferably 3 mol parts or more.
  • Y is an integer, for example, 0 or an integer from 4 to 8, preferably 0 or an integer from 4 to 7.
  • the preferable lower limit of the total n + m is 2, more preferably 6, and still more preferably 10.
  • the upper limit with the preferable total n + m of the number of the repeating unit (1) and repeating unit (2) contained in the sulfide compound which has a repeating unit (1) is 350, More preferably, it is 300, More preferably, it is 200.
  • the portion of the repeating unit (1) and the repeating unit (2) may be 75% by mass or more, for example, 85% by mass or more, and particularly 95% by mass or more. It may be.
  • the sulfide compound having the repeating unit (1) may consist only of the repeating unit (1) and the repeating unit (2).
  • the sulfide compounds having the repeating unit (1) are, for example, 80 to It may be contained in the range of 100 moles, and may be contained in the sulfide composition in the range of 80 to 95 moles. Further, when the total amount of the sulfide compounds contained in the sulfide composition according to the present invention is 100% by mass, the amount of the sulfide compound having the repeating unit (1) is, for example, 5% by mass or more in the sulfide composition. 25 mass% or more, 50 mass% or more, 75 mass% or more, and 90 mass% or more.
  • the content of the sulfide composition according to the present invention is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and further preferably Is 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 30% by mass.
  • the content of the sulfide compound having a repeating unit represented by the above formula (1) and / or formula (2) in the rubber additive of the present invention is selected from the viewpoint of suitably obtaining the effects of the present invention.
  • the total amount of the additive is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.1 to 99% by mass, and still more preferably 1 to 99% by mass.
  • the content of the sulfide compound having a repeating unit represented by the above formula (1) and / or formula (2) in the rubber additive is 1 to 30% by mass.
  • the content of the sulfide compound having a repeating unit represented by formula (1) and / or formula (2) is within the above range, the effect of blending the rubber additive of the present invention is sufficiently exerted and blended. It is economically advantageous because the effect corresponding to the amount is improved.
  • the rubber additive of the present invention has excellent mechanical properties such as tensile strength. Gives stress, elongation at break, compression set, etc., gives excellent physical properties such as heat resistance, reduced hysteresis loss, cold resistance, aging resistance, ozone resistance, etc. Oil resistance and chemical resistance can be imparted.
  • the rubber additive of the present invention has excellent mechanical properties such as tensile stress, elongation at break, compression set. Can be imparted with excellent physical properties such as heat resistance, cold resistance, aging resistance, ozone resistance, etc., and excellent electrical properties, oil resistance and chemical resistance can be imparted.
  • X 1 in the sulfide compound having the repeating unit (1) relative to 100 mol parts in total of the amount of the repeating unit (1) contained in the sulfide compound having the repeating unit (1).
  • the amount of (1) is preferably 0.1 to 40 mole parts, more preferably 1 to 40 mole parts, and still more preferably 1 to 20 mole parts.
  • X 1 in the sulfide compound having the repeating unit (1) relative to 100 mol parts in total of the amount of the repeating unit (1) contained in the sulfide compound having the repeating unit (1).
  • the amount of the repeating unit (1) is in such a range, for example, a rubber additive that can impart superior heat resistance and can impart aging resistance can be obtained. Moreover, the rubber additive which can improve the reversion resistance and has excellent mechanical properties can be obtained.
  • the method for producing a sulfide compound having a repeating unit represented by formula (1) and / or formula (2) according to the present invention is not particularly limited.
  • it is produced by reacting sulfur monochloride with chlorine gas to prepare an intermediate product, and reacting this intermediate product with bis (2-mercaptoethyl) ether as a mercapto group-containing compound in an arbitrary solvent. it can.
  • the solvent is not particularly limited. Examples thereof include hydrocarbon organic solvents such as hexane, benzene, toluene and xylene, ether organic solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran, halogenated hydrocarbon organic solvents such as dichloromethane, chloroform and monochlorobenzene, acetonitrile and the like.
  • hydrocarbon organic solvents such as hexane, benzene, toluene and xylene
  • ether organic solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran
  • halogenated hydrocarbon organic solvents such as dichloromethane, chloroform and monochlorobenzene, acetonitrile and the like.
  • the rubber additive of the present invention includes a known additional additive and / or filler in addition to a sulfide composition containing a compound having a repeating unit represented by the above formula (1) and / or formula (2). May be included.
  • the additive can be diluted with an oil, an ester compound, or an organic compound that does not inhibit the effect of the rubber additive, if desired.
  • the rubber additive of the present invention is an additive that can improve the properties of rubber compositions and rubber products.
  • the rubber additive of the present invention can be used as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an anti-aging agent, a heat resistance improver, a plasticizer, a viscosity modifier, a molecular weight modifier, and a stabilizer.
  • the rubber additive of the present invention can improve heat resistance and impart excellent mechanical strength, for example, based on its excellent characteristics, so that it can be used as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, and an anti-aging agent. It can be used as a heat resistance improver.
  • the method for using the rubber additive of the present invention is not particularly limited.
  • the rubber additive of the present invention may be blended with natural rubber and / or synthetic rubber and used as a rubber composition.
  • the rubber additive of the present invention can be used alone or impart excellent heat resistance, aging resistance and mechanical properties, and therefore, other additives may not be used in combination.
  • the rubber composition in the present invention includes at least a rubber additive including a sulfide composition including the compound having the above repeating unit (1), and a rubber component that is natural rubber and / or synthetic rubber.
  • the rubber additive containing a sulfide composition containing a compound having a repeating unit represented by formula (1) and / or formula (2) is in an amount of 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is preferably contained in the rubber composition in an amount of 1 to 15 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight.
  • the addition amount of the rubber additive can be appropriately selected according to the type of natural rubber and / or synthetic rubber used and the required physical properties.
  • the content of the rubber additive including the sulfide composition containing the compound having a repeating unit represented by the formula (1) and / or the formula (2) is within the above range, the rubber composition, the rubber product, etc.
  • heat resistance, aging resistance and mechanical properties can be imparted better.
  • the rubber component natural rubber and / or synthetic rubber is preferable.
  • the synthetic rubber is preferably a diene synthetic rubber.
  • the diene-based synthetic rubber include polyisoprene synthetic rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), Examples include butyl rubber (IIR).
  • the rubber component natural rubber and diene synthetic rubber may be used alone or in combination of two or more.
  • the rubber composition of the present invention includes a rubber additive containing a sulfide composition containing a compound having a repeating unit represented by the above formula (1) and / or formula (2), natural rubber and / or synthetic rubber, And may further contain known additional additives and / or fillers.
  • the rubber composition of the present invention may contain a total of preferably 10 to 160 parts by mass of additional additives and / or fillers with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Further additives and / or fillers may be used alone or in combination. The mixing ratio in the combination of further additives and / or fillers is not limited.
  • a vulcanizing agent for example, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an anti-aging agent, a heat resistance improver, a plasticizer, a viscosity modifier, a molecular weight modifier, a stable agent.
  • a rubber additive containing a sulfide composition containing a compound having a repeating unit represented by formula (1) and / or formula (2) of the present invention is used as a vulcanizing agent
  • the rubber composition of the present invention may contain other vulcanizing agents.
  • the filler may be, for example, an inorganic filler or a filler such as carbon black.
  • Silica is preferably used as the inorganic filler.
  • examples of the silica include wet precipitation silica and dry silica, and wet precipitation silica is particularly preferable.
  • Carbon black enhances mechanical performance and improves processability, etc. Uses well-known carbon black with appropriate selection of ranges such as I 2 adsorption amount, CTAB specific surface area, N 2 adsorption amount, DBP adsorption amount, etc. can do.
  • known ones such as SAF, ISAF, ISAF-LS, HAF, HAF-HS, HAF-LS can be appropriately selected and used.
  • ISAF, SAF and HAF having a fine particle size are preferable.
  • the filler for example, silica may be used alone, or carbon black and silica may be used in combination.
  • the mixing ratio [carbon black] / [silica] of carbon black and silica is preferably 0.04 to 6.0, more preferably 0.1 to 3.0, and more preferably 0.1 to 1. 0 is more preferable.
  • the rubber composition of the present invention includes a rubber additive containing a sulfide composition containing a compound having a repeating unit represented by formula (1) and / or formula (2), natural rubber and / or synthetic rubber, and necessary Depending on the situation, further additives and / or fillers can be prepared by blending in a known manner.
  • the rubber composition is preferably prepared in the range of 20 to 100 ° C, more preferably in the range of 20 to 80 ° C. By preparing the rubber composition in such a temperature range, it can be compounded without proceeding with the crosslinking by the rubber additive of the present invention.
  • the rubber composition of the present invention can be used as a raw material for various rubber products.
  • Rubber products are, for example, vibration control materials for vibration control materials for computer hard disks such as engine mounts, stabilizer bushes, suspension bushings, etc. used in automobile vehicles, vibration control for general household appliances such as washing machines, etc. Dampers, building walls in the field of construction and housing, applications of vibration control devices and vibration isolation devices such as vibration control (vibration control) dampers, automobile parts, tires, footwear, hoses, belts, air General-purpose and industrial products such as springs and anti-slip sheets are included.
  • the rubber composition of the present invention can have excellent aging resistance, heat resistance and mechanical properties by including a rubber additive including a sulfide composition including the compound represented by the formula (1), Preferably, it is applied as an anti-vibration material such as an engine mount used for an automobile vehicle.
  • Synthesis Example 1 Synthesis of sulfide compound having repeating unit represented by formula (1)
  • Poly (4-oxa-1,7,8-polythiaoctamethylene) was synthesized through the steps outlined below. More specifically, 80 g of sulfur monochloride and 0.02 g of iron powder were put into a 100 mL four-necked flask, and 43 g of chlorine gas was further blown into the flask. Then, 118 g of sulfur dichloride was obtained by removing the iron powder.
  • the amount of each repeating unit in the sulfide compound obtained by the above-mentioned step is disulfide (in the formula (1) with respect to 100 mol parts in total of the amount of the repeating unit (1) in the sulfide compound having the repeating unit (1).
  • tetrasulfide (X 3 in formula (1))
  • the amount of (a certain repeating unit) was 15 mol parts.
  • the amount of each repeating unit was confirmed by 1 H-NMR.
  • the weight average molecular weight of the sulfide compound thus obtained was 20000, and the number average molecular weight was 5000.
  • the weight average molecular weight and number average molecular weight are GPC® (LC-10A system, manufactured by Shimadzu Corporation), and Shodex KF804, KF803, KF802, and KF801 (manufactured by Showa Denko KK) are used as columns and tetrahydrofuran is used as the eluent. Using. The measurement was carried out at a column oven temperature of 40 ° C. and calculated based on standard polystyrene.
  • Synthesis example 2 In Synthesis Example 1, a sulfide compound was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of chlorine gas was 37 g. The amount of each repeating unit in the sulfide compound thus obtained is disulfide (formula (1)) with respect to a total of 100 mole parts of the repeating unit (1) in the sulfide compound having the repeating unit (1).
  • the amount of each repeating unit was confirmed by 1 H-NMR.
  • Synthesis example 3 In Synthesis Example 1, a sulfide compound was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of chlorine gas was 31 g. The amount of each repeating unit in the sulfide compound thus obtained is disulfide (formula (1)) with respect to a total of 100 mole parts of the repeating unit (1) in the sulfide compound having the repeating unit (1).
  • the amount of each repeating unit was confirmed by 1 H-NMR.
  • the amount of each repeating unit was confirmed by 1 H-NMR.
  • Synthesis example 5 In Synthesis Example 1, a sulfide compound was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of chlorine gas was 25 g.
  • the amount of each repeating unit was confirmed by 1 H-NMR.
  • Synthesis Example 6 A sulfide compound was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of toluene was changed to 200 g in Synthesis Example 1.
  • the repeating unit of 4 or more in the sulfide compound represented by the formula (2) contained 10 parts by mole with respect to a total of 100 parts by mole of the repeating unit (1).
  • the amount of each repeating unit was confirmed by 1 H-NMR.
  • Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6 Sample Preparation The sulfide compounds obtained in Synthesis Examples 1 to 6 were used as additives for rubber.
  • the blending ratio of the rubber composition in each sample is as shown in Tables 1 and 2.
  • NR shown in Table 1 and Table 3 shows natural rubber
  • SBR shown in Table 2 shows synthetic rubber.
  • NR1 in Table 1 is a blend according to JIS K 6352-2005
  • SBR described in Table 2 is a blend according to JIS K 6383-2001.
  • TBBS N- (tert-butyl) -2-benzothiazolesulfenamide
  • MBTS di-2-benzothiazolyl disulfide
  • DBATD 2- (dibutyl).
  • a rubber test sample was prepared from the obtained rubber composition according to JIS K 6299-2012.
  • a sample in which sulfur was added instead of the sulfide compound (vulcanizing agent) obtained in the synthesis example as an additive for rubber was also produced.
  • the test method for vulcanization characteristics using a vulcanization tester was measured according to JIS K 6300-2-2001. More specifically, the obtained rubber composition is compliant with JIS K 6300-2-2001, using a rotorless vulcanization tester as a rheometer, the torque obtained at a predetermined test temperature, the vertical axis, vulcanization time The vulcanization curve with the horizontal axis of was measured. In addition, about the composition containing natural rubber (NR), test temperature was 160 degreeC.
  • NR natural rubber
  • FIG. 1 shows a vulcanization curve relating to a rubber composition containing natural rubber (NR) having a blending ratio shown in Table 1 (NR1).
  • NR natural rubber
  • Table 1 Table 1
  • the rubber additive of the present invention can impart excellent heat resistance and can further impart excellent aging resistance. Furthermore, the rubber additive of the present invention does not cause or hardly causes reversion. Moreover, the rubber additive of the present invention has excellent mechanical properties and can reduce the environmental burden.
  • the rubber product containing the rubber additive of the present invention can also have excellent aging resistance, heat resistance and mechanical properties.
  • the rubber additive of the present invention can impart excellent heat resistance and mechanical properties to rubber products such as tires.

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Abstract

スルフィド組成物を含むゴム用添加剤であって、前記スルフィド組成物は、式(1)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物を含み、前記スルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量100モル部に対して、X=2である繰り返し単位(1)の量が45モル部以上であり、前記スルフィド化合物における繰り返し単位(1)の数nが1~400である、ゴム用添加剤を提供することで、優れた耐熱性を付与できるゴム用添加剤および該ゴム用添加剤を含むゴム組成物を提供する。

Description

ゴム用添加剤
 本発明は、ゴム用添加剤、および該ゴム用添加剤を含むゴム組成物に関する。
 ゴム製品の性能を向上させるために、例えば、硫黄を加硫剤として使用することが知られている。近年、ゴム製品の物性を向上させるためにベンゾチアゾールを構造に含む添加剤(例えば、特許文献1)、または環状ポリスルフィドを含む添加剤が開示されている(例えば、特許文献2)。
特開平11-293036号公報 特開2014-210870号公報
 しかし、ベンゾチアゾールを構造に含む添加剤は、その構造に起因する長期的な影響を、例えば、生物および植物などに対して及ぼし得る。このため、ベンゾチアゾールを構造に含む添加剤の使用量を低減させることが望ましい。
 さらに、ゴム製品は、その用途に応じて、優れた耐熱性と力学的特性を兼ね備えることが要求されている。
 また、環状ポリスルフィド含む添加剤は、分子量が比較的小さいことから臭気が問題になるおそれがある。さらに、例えば、特許文献2に開示される、環状ポリスルフィドを含む添加剤の製造工程においては、塩が多量に副生するため、製造した添加剤にも塩が混入し、ゴムとしての機械的特性が劣るおそれがある。
 本発明は、優れた耐熱性を付与できるゴム用添加剤を提供することを課題とする。
 本発明は、以下に関する。
[1]スルフィド組成物を含むゴム用添加剤であって、
 前記スルフィド組成物は、式(1)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物を含み、
 前記スルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=2である繰り返し単位(1)の量が45モル部以上であり、
 前記スルフィド化合物における繰り返し単位(1)の数nが1~400である、ゴム用添加剤:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、Xは1、2または3である)。
[2]前記スルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=2である繰り返し単位(1)の量が50モル部以上である、[1]に記載のゴム用添加剤。
[3]前記スルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=1である繰り返し単位(1)の量が1モル部~40モル部である、[1]または[2]に記載のゴム用添加剤。
[4]前記スルフィド化合物がさらに式(2)で示される繰り返し単位を有し、
 前記スルフィド化合物に含まれる、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、繰り返し単位(2)の量が10モル部以下である、[1]~[3]のいずれか1に記載のゴム用添加剤:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、Yは0または4以上の整数である。)。
[5][1]~[4]のいずれか1に記載のゴム用添加剤と、天然ゴムおよび/または合成ゴムとを含有する、ゴム組成物。
 本発明によると、優れた耐熱性を付与できるゴム用添加剤、および該ゴム用添加剤を含むゴム組成物を得ることができる。
天然ゴム(NR)を含むゴム組成物に関する加硫曲線である。
 以下、式(1)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物について説明する。なお、式(1)に関する記載を、式(2)について援用できる。同様に、式(2)に関する記載を、式(1)について援用してもよく、本発明は、これらに限定して解釈されない。
 本発明のゴム用添加剤は、スルフィド組成物を含むゴム用添加剤であって、
 前記スルフィド組成物は、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物を含み、
 前記繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=2である繰り返し単位(1)の量が45モル部以上であり、
 前記スルフィド化合物における繰り返し単位(1)の数nが1~400である、ゴム用添加剤:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、Xは1、2または3である)に関する。ここで、本発明において、Xは整数である。
 このように、本発明におけるゴム用添加剤は、スルフィド組成物を含むものであって、前記スルフィド組成物は式(1)で示される繰り返し単位を有する化合物を含むものである。ここで、本発明に係る式(1)で示される繰り返し単位を有する化合物は、上記式(1)で示される特定の繰り返し単位を有するスルフィド化合物である。また、本明細書における「繰り返し単位の量」に関するモル部とは、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物中に存在するX=1、2または3それぞれのユニットの数(比率)を示したものである。
 本発明に係るスルフィド組成物は、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に加えて、任意のスルフィド化合物を含み得る。任意のスルフィド化合物は、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物以外のスルフィド化合物であれば、特に限定されない。例えば、その他の鎖状、環状のスルフィド化合物であってもよい。ただし、任意のスルフィド化合物は、本発明の効果を損なわない範囲で含まれ得る。例えば、本発明に係るスルフィド組成物は、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に加えて、式(1)中のXが、X=4またはX=5等である繰り返し単位を有するスルフィド化合物を含んでいてもよい。
 繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)の数nの好ましい下限は2、より好ましくは6、さらに好ましくは10である。また、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)の数nの好ましい上限は350であり、より好ましくは300、さらに好ましくは200である。
 繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物はさらに、式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、Yは0または4以上の整数である。)。
で示される繰り返し単位を有してもよく、当該スルフィド化合物において、繰返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、繰返し単位(2)の量は、例えば、15モル部以下、好ましくは10モル部以下、より好ましくは7モル部以下であり、また、好ましくは0モル部以上、より好ましくは3モル部以上であり得る。
 Yは整数で有り、例えば0または4~8の整数であって、好ましくは0または4~7の整数である。
 繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる、繰り返し単位(2)の数をmとすると、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)と繰り返し単位(2)の数の合計n+mの好ましい下限は2、より好ましくは6、さらに好ましくは10である。また、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)と繰り返し単位(2)の数の合計n+mの好ましい上限は350であり、より好ましくは300、さらに好ましくは200である。
 繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物において、繰り返し単位(1)および繰り返し単位(2)である部分が75質量%以上であってよく、例えば85質量%以上であってよく、特に95質量%以上であってよい。繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物は、繰り返し単位(1)および繰り返し単位(2)のみからなってよい。
 また、本発明にかかるスルフィド組成物に含まれるスルフィド化合物の量の合計を100モルとした場合、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物は、前記スルフィド組成物中に、例えば、合計で、80~100モルの範囲で含まれてもよく、80~95モルの範囲でスルフィド組成物に含まれてもよい。
 また、本発明にかかるスルフィド組成物に含まれるスルフィド化合物の量の合計を100質量%とした場合、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物の量は、前記スルフィド組成物中、例えば5質量%以上、25質量%以上、50質量%以上、75質量%以上および90質量%以上であってよい。
 本発明のゴム用添加剤の全量を100質量%とした場合、本発明に係るスルフィド組成物の含有量は、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.1~50質量%であり、さらに好ましくは1~30質量%である。
 例えば、本発明のゴム用添加剤における上記の式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物の含有量は、本発明の効果を好適に得る観点から、ゴム用添加剤全量中、0.1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1~99質量%であり、さらに好ましくは1~99質量%である。好ましい実施態様において、ゴム用添加剤における上記の式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物の含有量は、1~30質量%である。
 式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物の含有量が上記の範囲内にあれば、本発明のゴム用添加剤を配合した効果が十分に発揮され、配合量に見合った効果の向上がみられるので経済的に有利である。
 このような範囲で、式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物が含まれることにより、本発明のゴム用添加剤は、優れた機械的特性、例えば、引張応力、切断時伸び、圧縮永久歪などを付与し、優れた物理的特性、例えば、耐熱性、ヒステリシスロスの低減、耐寒性、耐老化性、耐オゾン性などを付与し、優れた電気特性、耐油性および耐薬品性を付与し得る。
 本発明において、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物におけるX=2である繰り返し単位(1)の量は45モル部以上である。
 X=2である繰り返し単位(1)の量が45モル部以上であることにより、優れた耐老化性および耐熱性を付与できるゴム用添加剤が得られる。また、X=2である繰り返し単位(1)の量がこのような範囲にあるので、本発明のゴム用添加剤は、優れた機械的特性、例えば、引張応力、切断時伸び、圧縮永久歪などを付与し、優れた物理的特性、例えば、耐熱性、耐寒性、耐老化性、耐オゾン性などを付与し、優れた電気特性、耐油性および耐薬品性を付与し得る。
 好ましい実施態様において、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物におけるX=2である繰り返し単位(1)の量は、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、好ましくは50モル部以上、より好ましくは55モル部以上、さらに好ましくは60モル部以上である。X=2である繰り返し単位(1)の量の上限は特に限定されないが、好ましくは100モル部以下、より好ましくは99モル部以下、さらに好ましくは95モル部以下、例えば、80モル部以下である。
 好ましい実施態様において、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物におけるX=1である繰り返し単位(1)の量は、好ましくは0.1モル部~40モル部、より好ましくは1モル部~40モル部、さらに好ましくは、1モル部~20モル部である。
 好ましい実施態様において、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=3である繰り返し単位(1)の量は、好ましくは0.1モル部~54モル部、より好ましくは4モル部~54モル部、さらに好ましくは4モル部~40モル部である。
 好ましい実施態様において、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物におけるX=1である繰り返し単位(1)の量は好ましくは1モル部~40モル部であり、X=2である繰り返し単位(1)の量は好ましくは45モル部~95モル部である。
 さらに好ましくは、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物に含まれる繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物におけるX=1である繰り返し単位(1)の量は1モル部~20モル部であり、X=2である繰り返し単位(1)の量は55モル部~95モル部である。
 好ましい実施態様において、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物におけるX=3である繰り返し単位(1)の量は、X=1である繰り返し単位(1)の量よりも高いことが好ましく、さらに好ましくは、X=3である繰り返し単位の量:X=1である繰り返し単位(1)の量の比は、1.1:1~10:1の範囲である。繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物において、前記したX=1とX=3の量で繰り返し単位(1)が含まれることにより、より優れた耐老化性および耐熱性を付与できるゴム用添加剤が得られる。
 いずれの実施態様においても、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物におけるX=2である繰り返し単位(1)の量は、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、45モル部以上であり、好ましくは50モル部以上、より好ましくは55モル部以上、さらに好ましくは60モル部以上となるように、X=1およびX=3である繰り返し単位(1)の量は決定される。
 繰り返し単位(1)の量がこのような範囲にあるので、例えば、より優れた耐熱性を付与でき、さらに耐老化性付与できるゴム用添加剤が得られる。また、耐加硫戻り性を向上でき、機械的特性に優れたゴム用添加剤が得られる。
 X=1である繰り返し単位(ジスルフィド)を上記範囲に有することにより、優れた耐熱性がもたらされ得る。また、X=1である繰り返し単位(1)を有する化合物は、より安定した化合物であるので、例えばゴム組成物に悪影響を及ぼしにくいと考えられる。
 本発明に係る式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物の製造方法は、特に限定されない。例えば、一塩化硫黄と塩素ガスを反応させ、中間生成物を調製し、この中間生成物と、メルカプト基含有化合物としてビス(2-メルカプトエチル)エーテルを、任意の溶媒中で反応させることにより生成できる。
 上記溶媒は、特に限定されない。例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系有機溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系有機溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、モノクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系有機溶媒、アセトニトリルなどが挙げられる。
 本発明のゴム用添加剤は、上記の式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有する化合物を含むスルフィド組成物のほか、公知の更なる添加剤および/または充填材を含んでいてもよい。また、該添加剤は、所望によりオイル、エステル化合物、または該ゴム用添加剤の効果を阻害しない有機化合物などにより希釈して用いられ得る。
 本発明のゴム用添加剤は、ゴム組成物およびゴム製品の特性を改良できる添加剤である。好ましくは、本発明のゴム用添加剤は、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、耐熱性向上剤、可塑剤、粘度調整剤、分子量調整剤、安定剤として使用できる。より好ましくは、本発明のゴム用添加剤は、その優れた特性に基づき、例えば、耐熱性を向上でき、優れた機械的強度を付与できるので、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、耐熱性向上剤として使用され得る。
 本発明のゴム用添加剤の使用方法は特に限定されない。例えば、本発明のゴム用添加剤を、天然ゴムおよび/または合成ゴムと配合し、ゴム組成物として使用してもよい。
 また、本発明のゴム用添加剤は、単独で使用しても、優れた耐熱性、耐老化性および機械的特性を付与できるので、他の添加剤を併用してもしなくてもよい。
 本発明におけるゴム組成物は、少なくとも、上記の繰り返し単位(1)を有する化合物を含むスルフィド組成物を含むゴム用添加剤と、天然ゴムおよび/または合成ゴムであるゴム成分とを含む。
 式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有する化合物を含むスルフィド組成物を含むゴム用添加剤は、ゴム成分100質量部に対して、0.5~20質量部の量でゴム組成物に含まれることが好ましく、より好ましくは1~15質量部、更に好ましくは1~10質量部の量でゴム組成物に含まれる。ゴム用添加剤の添加量は、用いる天然ゴムおよび/または合成ゴムの種類、および要求される物性に応じて、適宜選択できる。
 式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有する化合物を含むスルフィド組成物を含むゴム用添加剤の含有量が上記の範囲内にあれば、ゴム組成物、ゴム製品等に対して、より良好に、耐熱性、耐老化性および機械的特性を付与できる。
 [ゴム成分]
 ゴム成分としては、天然ゴムおよび/または合成ゴムが好ましい。合成ゴムは、好ましくはジエン系合成ゴムである。ジエン系合成ゴムとしては、例えばポリイソプレン合成ゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などが挙げられる。このゴム成分の天然ゴムやジエン系合成ゴムは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
 [更なる添加剤/充填材]
 本発明のゴム組成物は、上記の式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有する化合物を含むスルフィド組成物を含むゴム用添加剤と、天然ゴムおよび/または合成ゴムとを含み、さらに、公知の更なる添加剤および/または充填材を含むことができる。
 本発明のゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、更なる添加剤および/または充填材を合計で好ましくは10~160質量部を含み得る。更なる添加剤および/または充填材は単独で用いてもよく、組合せて用いてもよい。更なる添加剤および/または充填材の組合せにおける混合比は限定されない。
 前記更なる添加剤は、当該技術分野において公知のものを使用でき、例えば、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、耐熱性向上剤、可塑剤、粘度調整剤、分子量調整剤、安定剤、加工助剤、加硫助剤、白色充填材、反応性モノマーおよび発泡剤等などが含まれる。また、例えば、本発明の式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有する化合物を含むスルフィド組成物を含むゴム用添加剤を加硫剤として使用する場合であっても、本発明のゴム組成物は、他の加硫剤を含有してもよい。
 前記充填材は、例えば、無機充填材、カーボンブラック等の充填材であり得る。無機充填材として、シリカを用いることが好ましい。シリカは、例えば、湿式沈殿法シリカ、乾式法シリカ等であり、湿式沈殿法シリカが特に好ましい。
 カーボンブラックは、力学的性能を高め、加工性等を改善させるものであり、I2吸着量、CTAB比表面積、N2吸着量、DBP吸着量等の範囲を適宜選択した公知のカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの種類としては、例えば、SAF、ISAF、ISAF-LS、HAF、HAF-HS、HAF-LS等の公知のものを適宜選択して使用することができる。耐摩耗性を考慮すると、微粒子径のISAF、SAF、HAFが好ましい。
 充填材は、例えば、シリカを単独で用いてもよく、カーボンブラックとシリカとを組み合わせて用いてもよい。この場合、カーボンブラックとシリカの混合比[カーボンブラック]/[シリカ]は、質量比で0.04~6.0が好ましく、0.1~3.0がより好ましく、0.1~1.0が更に好ましい。
 本発明のゴム組成物は、式(1)および/または式(2)で示される繰り返し単位を有する化合物を含むスルフィド組成物を含むゴム用添加剤と、天然ゴムおよび/または合成ゴム、および必要に応じて更なる添加剤および/または充填材を、公知の方法で配合することにより調製できる。好ましくは、ゴム組成物は、好ましくは20~100℃の範囲、より好ましくは20~80℃の範囲で調製される。このような温度範囲でゴム組成物を調製することにより、本発明のゴム用添加剤による架橋を進行させることなく、配合でき得る。
 本発明のゴム組成物は、様々なゴム製品の原料として使用できる。ゴム製品は、例えば、防振用ゴム、自動車の車両等に用いられるエンジンマウント、スタビライザブッシュ、サスペンションブッシュ等の防振材料など、コンピューターのハードディスクの制御ダンパー、洗濯機等の一般家電製品の制振ダンパー、建築・住宅分野における建築用震壁、制震(制振)ダンパー等の制震(制振)装置および免震装置の用途、更には自動車部品等、タイヤ、履物、ホース、ベルト、空気バネ、滑り止めシート等の一般用および工業製品が含まれる。本発明のゴム組成物は、式(1)で示される化合物を含むスルフィド組成物を含むゴム用添加剤を含むことにより、優れた耐老化性、耐熱性および機械的特性を備えることができ、好ましくは自動車の車両等に用いられるエンジンマウント等の防振材料として適用される。
 以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中「部」および「%」は、ことわりのない限り質量基準による。
合成例1 式(1)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物の合成
以下の概略に記載した工程を経て、ポリ(4-オキサ-1,7,8-ポリチアオクタメチレン)を合成した。
 より詳細には、100mLの四つ口フラスコに、一塩化硫黄80gと鉄粉0.02gを入れ、さらに、塩素ガス43gを吹き込んだ。その後、鉄粉を除去することで二塩化硫黄118gを得た。
 次に、1000mLの四つ口フラスコに、ビス(2-メルカプトエチル)エーテル150gとトルエン370g、合成した二塩化硫黄112gを添加した。得られた反応液の溶媒を、減圧留去により除去し、ポリ(4-オキサ-1,7,8-ポリチアオクタメチレン)を得た。構造は、GPC、H-NMRにより確認した。
 上記工程により得られたスルフィド化合物中の各繰り返し単位の量は、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物における繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、ジスルフィド(式(1)におけるX=1である繰返し単位)の量が10モル部、トリスルフィド(式(1)におけるX=2である繰返し単位)の量が75モル部、テトラスルフィド(式(1)におけるX=3である繰返し単位)の量が15モル部であった。なお、各繰り返し単位の量はH-NMRにより確認した。
 また、これにより得られたスルフィド化合物の重量平均分子量は20000、数平均分子量は5000であった。重量平均分子量および数平均分子量はGPC (LC-10A system、島津製作所製)、カラムとして、Shodex KF804、KF803、KF802およびKF801(昭和電工株式会社製)を連結して用い、溶離液としてはテトラヒドロフランを用いた。測定はカラムオーブンの温度40℃にて測定し、標準ポリスチレンを基準にして算出した。
 合成例2
合成例1において、塩素ガスの量を37gにした以外は、合成例1と同様にして、スルフィド化合物を得た。
このようにして得られたスルフィド化合物中の各繰り返し単位の量は、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物における繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、ジスルフィド(式(1)におけるX=1)が6モル部、トリスルフィド(式(1)におけるX=2)が64モル部、テトラスルフィド(式(1)におけるX=3)が30モル部であった。なお、各繰り返し単位の量はH-NMRにより確認した。
 合成例3
合成例1において、塩素ガスの量を31gにした以外は、合成例1と同様にして、スルフィド化合物を得た。
このようにして得られたスルフィド化合物中の各繰り返し単位の量は、繰り返し単位(1)を有するスルフィド化合物における繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、ジスルフィド(式(1)におけるX=1)が5モル部、トリスルフィド(式(1)におけるX=2)が55モル部、テトラスルフィド(式(1)におけるX=3)が40モル部であった。なお、各繰り返し単位の量はH-NMRにより確認した。
合成例4
 1000mLの四つ口フラスコに、ビス(2-メルカプトエチル)エーテル150g(1.1モル)とモノクロロベンゼン370gを加え、液温を20℃に冷却した。次いで、一塩化硫黄147gを、液温を20℃に保ちながら、前記ビス(2-メルカプトエチル)エーテルとモノクロロベンゼンの混合物に、4時間かけて滴下した。得られた反応液の溶媒を、減圧留去により除去し、スルフィド化合物を得た。なお、各繰り返し単位の量はH-NMRにより確認した。得られたスルフィド化合物中の各スルフィドの比率は、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、ジスルフィド(式(1)におけるX=1)が2モル部、トリスルフィド(式(1)におけるX=2)が23モル部、テトラスルフィド(式(1)におけるX=3)が75モル部であった。なお、各繰り返し単位の量はH-NMRにより確認した。
 合成例5
合成例1において、塩素ガスの量を25gにした以外は、合成例1と同様にして、スルフィド化合物を得た。
このようにして得られたスルフィド化合物中の各繰り返し単位の量は、式(1)で示されるスルフィド化合物におけるX=1、2または3である各繰り返し単位の量の合計100モル部に対して、ジスルフィド(式(1)におけるX=1)が4モル部、トリスルフィド(式(1)におけるX=2)が45モル部、テトラスルフィド(式(1)におけるX=3)が51モル部であった。さらに式(2)で示されるスルフィド化合物におけるY=0および4以上である各繰り返し単位の量は、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して5モル部含んでいた。なお、各繰り返し単位の量はH-NMRにより確認した。
 合成例6
合成例1において、トルエンの量を200gにした以外は、合成例1と同様にして、スルフィド化合物を得た。
このようにして得られたスルフィド化合物中の各繰り返し単位の量は、式(1)で示されるスルフィド化合物におけるX=1、2または3である各繰り返し単位の量の合計100モル部に対して、ジスルフィド(式(1)におけるX=1)が5モル部、トリスルフィド(式(1)におけるX=2)が75モル部、テトラスルフィド(式(1)におけるX=3)が20モル部であった。さらに式(2)で示されるスルフィド化合物におけるY=0および4以上の繰り返し単位は、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して10モル部含んでいた。なお、各繰り返し単位の量はH-NMRにより確認した。
 実施例1~11、比較例1~6
 サンプルの調製
 上記合成例1~6で得られたスルフィド化合物を、ゴム用添加剤として用いた。また、各サンプルにおけるゴム組成物の配合割合は、表1~表2に示したとおりである。なお、表1および表3に示したNRは天然ゴムを示し、表2に示したSBRは合成ゴムを示す。また、表1のNR1は、JIS K 6352-2005に従った配合、表2記載のSBRは、JIS K 6383-2001に従った配合である。
 なお、表中、「TBBS」は、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、「MBTS」は、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、「DBATD」は、2-(ジブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-4,6-ジチオールの略号である。
 力学的特性の評価に際しては、得られたゴム組成物から、ゴム試験用試料を、JIS K 6299-2012に従って作成した。
 なお、比較例として、ゴム用添加剤として合成例で得られたスルフィド化合物(加硫剤)に代えて硫黄を添加したサンプルも作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 [加硫戻りの評価]
 加硫試験機による加硫特性の試験方法は、JIS K 6300-2-2001に従って測定した。より詳細には、得られたゴム組成物をJIS K 6300-2-2001に準拠し、レオメータとしてロータレス加硫試験機を使用し、所定の試験温度において、得られるトルクを縦軸、加硫時間を横軸にした加硫曲線を測定した。なお、天然ゴム(NR)を含む組成物について、試験温度を160℃とした。
 図1に表1(NR1)で示した配合割合の天然ゴム(NR)を含むゴム組成物に関する加硫曲線を示す。例えば、図1の比較例2では、弾性トルクがピークに達した後に徐々に低下しているので、加硫戻りが起こっているものと考えられる。これに対して、各実施例においては、弾性トルクの低下が見られず、本発明のゴム用添加剤により、耐加硫戻り性が向上していることがわかる。
 [機械的特性の評価]
 加硫ゴムの100%引張応力試験、および切断時伸び試験は、JIS K 6251-1993に従って測定した。
 各サンプルに関する測定結果を表4、5および6に示す。
 各サンプルの老化試験方法は、JIS K 6257-1993に従って測定した。例えば、天然ゴム(NR)を含むサンプルの熱老化は、70℃の環境下で、72時間かけて行った。一方、合成ゴム(SBR)を含むサンプルの熱老化は、100℃の環境下で、72時間かけて行った。
 ここで、表中に記載された「変化率(%)」は、100%引張応力を例にすると、
[(老化後の100%引張応力-老化前の100%引張応力)/老化前の100%引張応力]×100
から算出できる。
 上記と同様に切断時伸び試験における「変化率(%)」も算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 本発明のゴム用添加剤は、優れた耐熱性を付与でき、さらに優れた耐老化性を付与できる。さらに、本発明のゴム用添加剤は、加硫戻りを生じないか、またはほとんど生じ得ない。その上、本発明のゴム用添加剤は、優れた機械的特性を有し、環境に対する負荷も低減し得る。
 加えて、本発明のゴム用添加剤を含むゴム製品も、優れた耐老化性、耐熱性および機械的特性を備えることができる。
 本発明のゴム用添加剤は、例えば、タイヤなどのゴム製品に優れた耐熱性と力学的特性などを付与できる。

Claims (5)

  1.  スルフィド組成物を含むゴム用添加剤であって、
     前記スルフィド組成物は、式(1)で示される繰り返し単位を有するスルフィド化合物を含み、
     前記スルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=2である繰り返し単位(1)の量が45モル部以上であり、
     前記スルフィド化合物における繰り返し単位(1)の数nが1~400である、ゴム用添加剤:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Xは1、2または3である)。
  2.  前記スルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=2である繰り返し単位(1)の量が50モル部以上である、請求項1に記載のゴム用添加剤。
  3.  前記スルフィド化合物において、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、X=1である繰り返し単位(1)の量が1モル部~40モル部である、請求項1または2に記載のゴム用添加剤。
  4.  前記スルフィド化合物がさらに式(2)で示される繰り返し単位を有し、
     前記スルフィド化合物に含まれる、繰り返し単位(1)の量の合計100モル部に対して、繰り返し単位(2)の量が15モル部以下である、請求項1~3のいずれかに記載のゴム用添加剤:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、Yは0または4以上の整数である)。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載のゴム用添加剤と、天然ゴムおよび/または合成ゴムとを含有する、ゴム組成物。
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