WO2023008336A1 - ゴム組成物、およびゴム組成物の利用 - Google Patents

ゴム組成物、およびゴム組成物の利用 Download PDF

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WO2023008336A1
WO2023008336A1 PCT/JP2022/028501 JP2022028501W WO2023008336A1 WO 2023008336 A1 WO2023008336 A1 WO 2023008336A1 JP 2022028501 W JP2022028501 W JP 2022028501W WO 2023008336 A1 WO2023008336 A1 WO 2023008336A1
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rubber
mass
formula
rubber composition
silane coupling
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PCT/JP2022/028501
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幸弘 城
聡 井上
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株式会社大阪ソーダ
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers
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    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/18Homopolymers or copolymers of hydrocarbons having four or more carbon atoms
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to rubber compositions and uses of rubber compositions.
  • silica-containing rubber products such as anti-vibration rubber and various rubber rolls, including silica-containing tires with excellent fuel efficiency and braking performance
  • silica-containing rubber compositions significantly increase compound viscosity
  • a general approach is to add a silane coupling agent to alleviate the increase in viscosity.
  • Silane coupling agents are also known to reduce the interaction between silica particles by reacting with silanol on the surface of silica, thereby lowering the loss tangent and dynamic elastic modulus of rubber.
  • An object of the present invention is to provide a rubber composition that enables a tire with better fuel efficiency and grip when using a known silane coupling agent in the rubber composition.
  • Section 1 A rubber composition comprising a rubber (A), an inorganic filler (B), a silane coupling agent (C) represented by formula (1), and a basic compound (D).
  • R 1 independently represents H or a (C 1 -C 8 ) alkyl group
  • R 2 is a linear or branched divalent (C 1 -C 8 ) carbonized means a hydrogen group
  • n means an integer from 13 to 19
  • C n H 2n+1 is a linear or branched alkyl group
  • the rubber (A) is natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), chloroprene rubber (CR).
  • the rubber composition according to item 1 or 2 which is one or more selected from ), ethylene propylene copolymer rubber (EPDM), and butyl rubber (IIR). Section 4. Item 4.
  • Item 5. Item 5.
  • Item 6. A crosslinked product obtained by crosslinking the rubber composition according to item 5.
  • Item 7. Item 6. A tire obtained by cross-linking the rubber composition according to item 5.
  • the present inventors have found that by using a combination of a specific silane coupling agent (C) and a basic compound (D) in a rubber composition, a tire having excellent fuel efficiency and grip can be produced. I found
  • the rubber composition of the present invention comprises a rubber (A), an inorganic filler (B), a silane coupling agent (C) represented by formula (1), and a basic compound (D). It is a thing. (R 1 O) 3 Si—R 2 —SC( ⁇ O)—C n H 2n+1 (1) [In formula (1), R 1 independently represents H or a (C 1 -C 8 ) alkyl group, and R 2 is a linear or branched divalent (C 1 -C 8 ) carbonized means a hydrogen group, n means an integer from 13 to 19, and C n H 2n+1 is a linear or branched alkyl group]
  • the rubber (A) contained in the rubber composition according to the present invention is not particularly limited, and may be natural rubber or synthetic rubber.
  • the synthetic rubber is not particularly limited, but for example, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), nitrile rubber (NBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR ), chloroprene rubber (CR) and other diene rubbers; rubber; silicone rubber (Q); urethane rubber (AU) and the like.
  • the rubber (A) may be produced by any polymerization method, and may be rubber produced by emulsion polymerization or rubber produced by solution polymerization. Also, the rubber may be a so-called end-modified rubber in which the molecular end is modified.
  • the above rubber (A) can be used alone or in combination of two or more.
  • the rubber (A) is more preferably a diene rubber.
  • the rubber is at least one selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), natural rubber (NR), butyl rubber (IIR), and ethylene-propylene rubber (EPDM). It is particularly preferred to have
  • the content of rubber (A) in the rubber composition of the present invention is not particularly limited, but may be, for example, 20 to 80% by mass with respect to the entire rubber composition.
  • the rubber composition according to the present invention contains an inorganic filler (B).
  • the inorganic filler (B) is not particularly limited as long as it is usually added during the kneading operation of the rubber composition.
  • it is selected from the group consisting of wet silica, dry silica and aluminum hydroxide. can be preferably used.
  • the inorganic filler (B) does not correspond to a component corresponding to a cross-linking accelerator (assistant), which will be described later.
  • wet silica as the inorganic filler (B) from the viewpoint of reactivity with the silane coupling agent.
  • the BET specific surface area of the wet silica, dry silica and aluminum hydroxide is preferably 20 to 300 m 2 /g, more preferably 50 to 250 m 2 /g, and 100 to 250 m 2 /g. is more preferred, and 190 to 230 m 2 /g is particularly preferred. If the BET specific surface area of the inorganic filler (B) is 20 m 2 /g or more, the rubber is excellent in reinforcing properties when the inorganic filler (B) and the rubber (A) are mixed, and the rubber is resistant to Improves abrasion resistance.
  • the BET specific surface area is 300 m 2 /g or less, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the rubber when the inorganic filler (B) and the rubber (A) are mixed together. can be kneaded more uniformly.
  • the content of the inorganic filler (B) contained in the rubber composition according to the present invention is not limited to this, but is 10 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber (A). is preferred, 20 to 120 parts by mass is more preferred, and 60 to 120 parts by weight is even more preferred.
  • Silane coupling agent (C) represented by formula (1) The rubber composition according to the present invention contains a silane coupling agent (C) represented by formula (1).
  • R 1 independently represents H or a (C 1 -C 8 ) alkyl group
  • R 2 is a linear or branched divalent (C 1 -C 8 ) carbonized means a hydrogen group
  • n means an integer from 13 to 19
  • C n H 2n+1 is a linear or branched alkyl group
  • R 1 are independently of each other H or (C 1 -C 8 )alkyl groups.
  • the alkyl group for R 1 may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group, preferably a saturated hydrocarbon group.
  • R 1 is preferably methyl or ethyl.
  • R 2 is a straight or branched chain divalent (C 1 -C 8 ) hydrocarbon group.
  • R 2 may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group, preferably a saturated hydrocarbon group.
  • R 2 is, inter alia, a methylene group (CH 2 ), a dimethylene group (CH 2 CH 2 ), a trimethylene group (CH 2 CH 2 CH 2 ), a tetramethylene group (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 ), a methylmethylene group (CH(CH 3 )), 1,2-propylene group (CH 2 CH(CH 3 )), dimethylmethylene group (C(CH 3 ) 2 ), 1,1-propylene group (CH(C 2 H 5 ) ), 1,3-butylene group (CH 2 CH 2 CH(CH 3 )), and 2-methyltrimethylene group (CH 2 CH(CH 3 )CH 2 ) are preferred.
  • C n H 2n+1 is a linear or branched alkyl group, preferably a linear alkyl group. Specific examples of C n H 2n+1 include a myristyl group, a palmityl group, a stearyl group, an arachidyl group and the like.
  • R 1 may be ethyl and R 2 may be CH 2 CH 2 CH 2 and the alkyl group C n H 2n+1 is a linear alkyl group (i.e., linear C 13 H 27 , linear C 15 H 31 , linear C 17 H 35 , or linear C 19 H 39 ) good.
  • Examples of the silane coupling agent (C) represented by formula (1) include compounds represented by the following formulas (1a) to (1d).
  • silane coupling agent (C) represented by formula (1a) examples include the silane coupling agents exemplified below.
  • silane coupling agent (C) represented by formula (1b) examples include the silane coupling agents exemplified below.
  • silane coupling agent (C) represented by formula (1c) examples include the silane coupling agents exemplified below.
  • silane coupling agent (C) represented by formula (1d) examples include the silane coupling agents exemplified below.
  • the silane coupling agent (C) represented by formula (1) may be used alone or in combination of two or more. Among them, from the viewpoint that tan ⁇ at 0° C. tends to be larger and tan ⁇ at 60° C. tends to be smaller, it is preferable to use two or more kinds, and three or more kinds or four or more kinds may be used.
  • the two or more silane coupling agents (C) include the compound represented by the formula (1a), the compound represented by the formula (1b), the compound represented by the formula (1c), and (1d ) are preferably two or more (more preferably three or more, still more preferably four) selected from the group consisting of the compounds represented by: In particular, it preferably contains at least the compound represented by the above formula (1b) and the compound represented by the above formula (1c).
  • R 1 and R 2 in each formula may be the same or different, They are preferably the same (three R 1 in the same formula may be the same or different).
  • the silane coupling agent (C) represented by the formula (1) uses two or more of the compounds represented by the above formulas (1a) to (1d), the silane coupling agent (C)
  • the ratio of the compound represented by formula (1a) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, relative to the total amount (100% by mass) of the silane coupling agent (C). More preferably, it is 1% by mass or more. Moreover, the above ratio is preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less.
  • the silane coupling agent (C) represented by the formula (1) uses two or more of the compounds represented by the above formulas (1a) to (1d), the silane coupling agent (C)
  • the ratio of the compound represented by formula (1b) is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and still more preferably 25% by mass, relative to the total amount (100% by mass) of the silane coupling agent (C). % by mass or more.
  • the above ratio is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 35% by mass or less.
  • the silane coupling agent (C) represented by the formula (1) uses two or more of the compounds represented by the above formulas (1a) to (1d), the silane coupling agent (C)
  • the ratio of the compound represented by formula (1c) is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 60% by mass, relative to the total amount (100% by mass) of the silane coupling agent (C). % by mass or more.
  • the above ratio is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less.
  • the silane coupling agent (C) represented by the formula (1) uses two or more of the compounds represented by the above formulas (1a) to (1d), the silane coupling agent (C)
  • the ratio of the compound represented by formula (1d) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, relative to the total amount (100% by mass) of the silane coupling agent (C). More preferably, it is 0.7% by mass or more.
  • the above ratio is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less.
  • the silane coupling agent (C) represented by the formula (1) uses two or more of the compounds represented by the above formulas (1a) to (1d), the silane coupling agent (C)
  • the total proportion of the compound represented by the formula (1b) and the compound represented by the formula (1c) is preferably 60% by mass or more with respect to the total amount (100% by mass) of the silane coupling agent (C), and more It is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more. Further, the total ratio may be 99% by mass or less.
  • the ratio of the compound represented by formula (1b) and the compound represented by formula (1c) is preferably 10:90 to 48:52, more preferably 20:80 to 40:60, more preferably 25:75. ⁇ 35:65.
  • Silane coupling agent (C) represented by formula (1) is prepared in the presence of an auxiliary base in a suitable solvent with a mercaptosilane corresponding to formula (2) (R 1 O) 3 Si--R 2 --SH. can be prepared by reacting with the appropriate fatty acid chloride, filtering off the solid residue formed and distilling off the solvent.
  • R 1 independently represents H or a (C 1 -C 8 )alkyl group
  • R 2 is a linear or branched divalent (C 1 -C 8 ) carbonized means a hydrogen group.
  • each R 1 is independently H or a (C 1 -C 8 )alkyl group and is the same as R 1 in formula (1) above.
  • the alkyl group for R 1 may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group, preferably a saturated hydrocarbon group.
  • R 1 is preferably methyl or ethyl.
  • R 2 is a linear or branched divalent (C 1 -C 8 ) hydrocarbon group and is the same as R 2 in formula (1) above.
  • R 2 may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group, preferably a saturated hydrocarbon group.
  • R 2 is, inter alia, a methylene group (CH 2 ), a dimethylene group (CH 2 CH 2 ), a trimethylene group (CH 2 CH 2 CH 2 ), a tetramethylene group (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 ), a methylmethylene group (CH(CH 3 )), 1,2-propylene group (CH 2 CH(CH 3 )), dimethylmethylene group (C(CH 3 ) 2 ), 1,1-propylene group (CH(C 2 H 5 ) ), 1,3-butylene group (CH 2 CH 2 CH(CH 3 )), and 2-methyltrimethylene group (CH 2 CH(CH 3 )CH 2 ) are preferred.
  • Triethylamine or another amine may be used as an auxiliary base for producing the silane coupling agent (C) represented by formula (1).
  • solvents include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; -chlorinated hydrocarbons such as dichloroethane, chloroform, monochlorobenzene, and dichlorobenzene, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), dioxane, 1,2-dimethoxyethane, and N,N-dimethylformamide (DMF) , N,N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone, ester solvents such as methyl formate, ethyl formate, methyl
  • ketone solvents such as cyclohexanone, nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile, and sulfone solvents such as dimethylsulfoxide and sulfolane. Also, one or more of these solvents may be used.
  • the content of the silane coupling agent (C) contained in the rubber composition according to the present invention is not limited to this, but is 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber (A). preferably 2 to 25 parts by mass, even more preferably 3 to 20 parts by mass.
  • Basic compound (D) The rubber composition according to the present invention contains a basic compound (D).
  • Examples of the basic compound (D) include, but are not limited to, primary amine compound (d-1), secondary amine compound (d-2), and tertiary amine compound (d-3). can do.
  • the basic compound (D) of the present invention does not include a silane coupling agent, which will be described later.
  • Examples of the primary amine compound (d-1) include ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, 1,2-dimethylpropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, isoamylamine, tert - amylamine, 3-pentylamine, n-amylamine, n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, 2-octylamine, tert-octylamine, 2-ethylhexylamine, n-nonylamine, n-aminodecane, n-aminoundecane, n-dodecylamine, n-tridecylamine, 2-tridecylamine, n-tetradecylamine, n-pentadecylamine, n-hexade
  • cyclopropylamine, cyclobutylamine, cyclopropylamine, cyclohexylamine, cycloheptylamine, and cyclooctylamine which are alicyclic amines, and aniline, which is an aromatic amine
  • aniline which is an aromatic amine
  • ether amines such as 3-isopropoxypropylamine, isobutoxypropylamine and morpholine can also be exemplified.
  • Examples of the secondary amine compound (d-2) include N,N-dipropylamine, N,N-dibutylamine, N,N-dipentylamine, N,N-dihexylamine, N,N-dipeptylamine, N, N-dioctylamine, N,N-dinonylamine, N,N-didecylamine, N,N-diundecylamine, N,N-didodecylamine, N,N-distearylamine, N-methyl-N-propylamine, N-ethyl-N-propylamine, N-propyl-N-butylamine, bis(2-ethylhexyl)amine, N-methylaminopropyltrimethoxysilane, (3-(butylamino)propyl)trimethoxysilane, 3-( Examples include dialkylmonoamines such as N-phenyl)aminopropyltrimeth
  • Tertiary amine compounds (d-3) include triethylamine, tributylamine, trihexylamine, dimethyloctylamine, dimethyldecylamine, dimethyllaurylamine, dimethylmyristylamine, dimethylpalmitylamine, dimethylstearylamine, dilaurylmonomethyl Examples include amine, quinuclidine, dimethylaminoethanol, pyridine, (3-(dimethylamino)propyl)trimethoxysilane, (3-(diethylamino)propyl)trimethoxysilane and the like.
  • a diamine compound (d-4) having two amino groups in one compound can also be used.
  • the diamine compound (d-4) include ethylenediamine, N,N-dimethylethylenediamine, N,N'-dimethylethylenediamine, N-ethylethylenediamine, N,N-diethylethylenediamine, N,N'-diethylethylenediamine, 1,3 -propanediamine, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, N,N-dimethyl-1,3-propanediamine, N,N'-dimethyl-1,3-propanediamine, N,N-diethyl- 1,3-propanediamine, N,N'-diethyl-1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, N,N-dimethyl-1,4-butanediamine, N,N'-dimethyl-1, 4-butanediamine, N,N-diethyl-1,4-butanediamine, N,N-die
  • diethylenetriamine, 1,3-diphenylguanidine, 1,3-di-o-tolylguanidine, 1,2,3-triphenylguanidine, triphenylguanidine examples include ethylenetetramine and hexamethylenetetramine.
  • the above-mentioned compounds may be used singly or in combination.
  • 3-aminopropyltrimethoxysilane 3-aminopropyltriethoxysilane
  • quinuclidine diazabicycloundecene (DBU)
  • 1,3-diphenylguanidine 1,3-di- o-tolylguanidine, 1,2,3-triphenylguanidine and hexamethylenetetramine
  • 1,3-diphenylguanidine is more preferred.
  • the amount of the basic compound compounded in the rubber composition of the present invention is not particularly limited to 100 parts by mass of the rubber (A), but may be, for example, 0.1 to 10 parts by mass, or 0.1 to 5 parts by mass. It is more preferably 0.5 to 5 parts by mass, particularly preferably 0.5 to 3 parts by mass, and most preferably 0.7 to 2.5 parts by mass. preferable.
  • Silane Coupling Agents Other than the Silane Coupling Agent (C) Represented by Formula (1)
  • a normal rubber You may mix
  • Silane coupling agents other than the silane coupling agent (C) represented by formula (1) include, for example, vinyl organosilicon compounds, alkyl organosilicon compounds, epoxy organosilicon compounds, methacrylic organosilicon compounds, ( may contain at least one selected from (protected) mercapto-based organosilicon compounds, (poly)sulfide-based organosilicon compounds, and condensates thereof (hereinafter, these organosilicon compounds are collectively referred to as "other organosilicon compounds"); may).
  • the content of the silane coupling agent (C) represented by the formula (1) with respect to the total amount (100% by mass) of the silane coupling agent used in the rubber composition of the present invention is preferably 70% by mass or more, More preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more.
  • organosilicon compounds namely, vinyl-based organosilicon compounds, alkyl-based organosilicon compounds, epoxy-based organosilicon compounds, methacrylic-based organosilicon compounds, (protected) mercapto-based organosilicon compounds
  • 0.1 to 20 parts by mass should be blended with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler (B). is preferred, more preferably 0.5 to 15 parts by mass, even more preferably 0.5 to 10 parts by mass, even more preferably 0.5 to 5.0 parts by mass.
  • vinyl organic silicon compound examples include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris(2-methoxyethoxy)silane, allyltrichlorosilane, allyltriethoxysilane, diethoxymethylvinylsilane, trichlorovinylsilane, and trichlorovinylsilane. be done.
  • alkyl-based organosilicon compounds examples include methyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, and hexamethyldisilazane.
  • epoxy-based organosilicon compounds examples include 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and the like.
  • methacrylic organosilicon compound examples include 3-methacryloxypropyltriethoxysilane and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
  • Examples of the (poly)sulfide-based organosilicon compound include polysulfide-based silane coupling agents represented by formula (3), bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) Tetrasulfide is particularly preferred.
  • R 3 is independently an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, C a H 2a+1 O-((CH 2 ) b O) c , a is 1 to 18, b is 1 to 6, c is selected from polyalkylene glycol monoalkyl ether groups of 1 to 18, R 4 is an alkylene group having 1 to 9 carbon atoms or a divalent phenyl group, l is 1 to 9, m is 0, An integer of 1 or 2. ]
  • Examples of the (protected) mercapto-based organosilicon compounds include mercapto-based organosilicon compounds having a mercapto group, such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane, and 3- Compounds such as octanoylthio-1-propyltriethoxysilane and 3-propionylthiopropyltrimethoxysilane are organosilicon compounds that do not have a mercapto group (the mercapto group is protected) and are sensitive to heat, chemicals, and the like.
  • a protected mercapto-based organosilicon compound that later has a mercapto group by being added can be exemplified.
  • the (protected) mercapto-based organosilicon compound is preferably a compound represented by formula (4).
  • R 5 is each independently a hydrocarbon group, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • Each R 6 is independently an alkoxy group, preferably an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 7 is a divalent hydrocarbon group, preferably a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
  • n is 0, 1 or 2; ]
  • organosilicon compounds used in combination include Cabras 2 and Cabras 4 manufactured by Osaka Soda Co., Ltd., which correspond to the compound represented by the above formula (3), and Cabras-2 type manufactured by Degussa.
  • the above organosilicon compounds vinyl-based organosilicon compounds, alkyl-based organosilicon compounds, epoxy-based organosilicon compounds, methacrylic-based organosilicon compounds, (protected) mercapto-based organosilicon compounds, (poly)sulfide-based organosilicon compounds, and at least one condensate thereof, the total mass thereof preferably does not exceed 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler (B) (especially silica-based filler).
  • compounding agents commonly used in the rubber industry can be used in addition to the above, as long as they do not deviate from the spirit of the present invention.
  • vulcanizing agents processing aids such as stearic acid, coupling agents such as titanates, phenyl- ⁇ -naphthylamine and N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylenediamine, etc.
  • Anti-aging agents, carbon black, sulfenamide-based cross-linking accelerators, cross-linking accelerators (auxiliaries) such as zinc white (zinc oxide), reinforcing agents, softeners, plasticizers, tackifiers, anti-scorch agents, etc. can be used. .
  • Such vulcanizing agents are not particularly limited as long as they are usually added during kneading of rubber compositions, but sulfur, selenium, organic peroxides, morpholine disulfides, thiuram compounds and oxime compounds are not particularly limited. At least one selected from is more preferable.
  • the content of the vulcanizing agent contained in the rubber composition according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber (A). It is preferably from 0.2 to 15 parts by mass, and even more preferably from 0.5 to 10 parts by mass.
  • the content of the vulcanizing agent is 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber (A), the rubber can be suitably crosslinked, which is preferable.
  • the content of the vulcanizing agent is 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of rubber, because rubber-like elasticity can be maintained.
  • Sulfenamide cross-linking accelerators include N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide, N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide, N-oxydiethylene-2-benzothiazyl sulfenamide, N -tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide, N-tert-butyl-di(2-benzothiazole)sulfenimide and the like.
  • the amount of the cross-linking accelerator (auxiliary) compounded in the rubber composition of the present invention is preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber (A). More preferably, 3 to 9 parts by mass is particularly preferable.
  • the amount of cross-linking accelerator (assistant) is the total amount of those corresponding to the cross-linking accelerator and cross-linking accelerator aid, and when both the cross-linking accelerator and cross-linking accelerator aid are used, represent quantity.
  • Processing aids include higher fatty acids such as myristic acid, stearic acid, oleic acid, palmitic acid, lauric acid and arachidic acid; higher fatty acid amides such as stearic acid amide and oleic acid amide; higher fatty acid esters such as ethyl oleate; higher aliphatic amines such as stearylamine and oleylamine;
  • the amount of the processing aid compounded in the rubber composition of the present invention is, for example, 300 parts by mass or less, preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and particularly preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of rubber. It is below the department.
  • softening agents include petroleum waxes such as carnauba wax and ceresin wax; polyglycols such as ethylene glycol, glycerin and diethylene glycol; aliphatic hydrocarbons such as vaseline, paraffin and naphthene; and silicone oils.
  • the amount of the softener compounded in the rubber composition of the present invention is, for example, 300 parts by mass or less, preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and particularly preferably 100 parts by mass of the rubber (A). It is 30 parts by mass or less.
  • the blending amount of the anti-aging agent in the rubber composition of the present invention is, for example, 30 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber (A).
  • the rubber composition of the present invention may further contain carbon black.
  • carbon black include, but are not limited to, each class of carbon black such as SRF, FEF, HAF, ISAF, and SAF.
  • the amount of carbon black is preferably 0.5 to 100 parts by mass, more preferably 1 to 90 parts by mass, and 2 to 80 parts by mass based on 100 parts by mass of the rubber (A). is particularly preferred.
  • the ratio of tan ⁇ at 60°C to tan ⁇ at 0°C [tan ⁇ at 60°C/tan ⁇ at 0°C] is preferably 1.5 or more, more preferably 2.0 or more. More preferably 2.5 or more, more preferably 3.0 or more, still more preferably 3.5 or more, still more preferably 3.6 or more, still more preferably 4.0 or more, particularly preferably 4.8 or more.
  • the method for producing the rubber composition according to the present invention may include a first kneading step of kneading the inorganic filler (B) with the rubber (A).
  • the method for producing a rubber composition according to the present invention further optionally includes at least one selected from a second kneading step of kneading a vulcanizing agent into the kneaded product obtained in the first kneading step, a molding step and a crosslinking step. may include one step.
  • First kneading step In the first kneading step, the inorganic filler (B) and the silane coupling agent (C) represented by the formula (1) are kneaded with the rubber (A) to obtain a kneaded product. .
  • the first kneading step is preferably performed before the second kneading step of kneading the vulcanizing agent. That is, in the first kneading step, the inorganic filler (B) and the silane coupling agent (C) represented by the above formula (1) are mixed in a step before kneading the vulcanizing agent ( A) is kneaded.
  • the inorganic filler (B) and the silane coupling agent (C) represented by the above formula (1) are preferably kneaded at 80 to 250 ° C., and kneaded at 80 to 200 ° C. is more preferable.
  • the inorganic filler (B) and the like can be uniformly dispersed without gelling or scorching the kneaded product, and each component can be kneaded appropriately.
  • no vulcanizing agent is added in the first kneading step, kneading can be performed at a relatively high temperature without worrying about the formation of crosslinks.
  • the kneading time of the first kneading step is not particularly limited, but is, for example, 1 minute to 1 hour.
  • Second kneading step the kneaded product obtained in the first kneading step is kneaded with the basic compound (D) and a vulcanizing agent to form a composition after addition of the vulcanizing agent, that is, A rubber composition for cross-linking is obtained.
  • the vulcanizing agent is preferably kneaded with the kneaded material obtained in the first kneading step at 100° C. or lower. Thereby, it is possible to prevent the formation of crosslinks by the vulcanizing agent.
  • the kneading time of the second kneading step is not particularly limited, but is, for example, 1 minute to 1 hour.
  • the cross-linking rubber composition prepared in the second kneading step is molded into an intended shape using calendar rolls, a press, or the like.
  • the molded article formed in the molding step is preferably heated at 120 to 230° C. for 1 minute to 3 hours to obtain a crosslinked product.
  • a mold may be used for cross-linking.
  • the molding process and the cross-linking process may be separate processes, or may be one process that proceeds simultaneously.
  • the crosslinked product obtained by crosslinking the rubber composition of the present invention as described above can be used for various purposes as a rubber product. Therefore, the present invention also includes a cross-linked product obtained by cross-linking a rubber composition.
  • the shape of such crosslinked products is not particularly limited, and can be used as tires, tubes, belts, hoses, industrial products, and the like.
  • the cross-linked product obtained by cross-linking the rubber composition of the present invention has a small hysteresis loss, so when used as a tire, for example, it can reduce the energy loss during tire running, and the rolling resistance can be reduced. Therefore, it can be used particularly preferably in dynamically used rubber parts such as tires (especially tread portions).
  • the agent shown in Formulation (II) in Table 1 was added, and after kneading for 3 minutes, the kneaded product was discharged.
  • the amounts of the compounds in Synthesis Examples 1 to 4 and the amounts of the organosilicon compounds in the Examples and Comparative Examples are the same for the amounts of silicon in the compounds in Synthesis Examples 1 to 4 and in the organosilicon compounds in the Examples and Comparative Examples. adjusted to be Further, the amount of sulfur added in the examples and comparative examples was adjusted so that the amount of sulfur in the system was the same.
  • ⁇ Dynamic viscoelasticity test> A test piece with a width of 4 mm, a length of 25 mm, and a thickness of 2 mm was punched out from the test sample (cross-linked sheet), and the distance between the chucks was 20 mm, the initial strain was 10%, the dynamic amplitude was 1%, and the amplitude was 10 Hz. tan ⁇ was measured under the excitation condition of . Note that the measurement temperature range was constant at 60°C.
  • the uncrosslinked sheet was set in a Mooney viscometer AM-3 manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, and ML 1+4 and scorch time (t5) were measured at 125° C. using an L-type rotor according to JIS K6300.
  • Table 2 shows the results of a dynamic viscoelasticity test of the test samples (crosslinked sheets) obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
  • Examples 1 to 5 using the silane coupling agent represented by formula (1) are compared with Comparative Example 1 using the most widely used polysulfide-based organosilicon compound. It was suggested that the tan ⁇ at 0°C was large and the grip property was excellent, and the tan ⁇ at 60°C was small, suggesting that the fuel efficiency was excellent. Usually, when the value of tan ⁇ at 60° C. decreases, the value of tan ⁇ at 0° C. tends to decrease, but Examples 1 to 5 using the silane coupling agent represented by the formula (1) show good grip. It is also preferable in that it is excellent in both fuel efficiency and fuel efficiency.
  • Example 2 using the silane coupling agent prepared in Synthesis Example 1 had a particularly large tan ⁇ at 0 ° C. and a temperature at 60 ° C. It was suggested that the tan ⁇ is small, and the grip and fuel efficiency are the best.
  • silane coupling agent represented by formula (1) it is possible to provide a rubber composition and a rubber material with excellent grip properties and fuel efficiency. Therefore, it is particularly suitable for manufacturing dynamically used rubber parts such as tire treads, anti-vibration rubber, and belts.

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Abstract

本発明の課題は、公知のシランカップリング剤をゴム組成物に用いる際に、より低燃費性、グリップ性に優れたタイヤを可能とするゴム組成物を提供することである。 本発明は、ゴム(A)、無機充填材(B)、式(1)で表されるシランカップリング剤(C)、および塩基性化合物(D)を含むゴム組成物である。 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-CnH2n+1 ・・・(1) [式(1)中、R1は互いに独立してHまたは(C1~C8)アルキル基を意味し、R2は直鎖または分枝鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基を意味し、nは13~19の整数を意味し、CnH2n+1は直鎖または分枝鎖のアルキル基である]

Description

ゴム組成物、およびゴム組成物の利用
 本発明は、ゴム組成物および、ゴム組成物の利用に関するものである。
 近年、低燃費性、制動性に優れたシリカ配合タイヤを始めとし、防振ゴムや各種ゴムロールなど様々なシリカ配合ゴム製品が普及しつつある。しかしながら、シリカ配合ゴム組成物はコンパウンド粘度が著しく上昇するため、シランカップリング剤を配合することにより粘度の上昇を緩和する手法が一般的に取られている。また、シランカップリング剤は、シリカ表面のシラノールと反応することによりシリカ同士の相互作用を低減し、ゴムの損失正接や動的弾性率を下げることが知られている。
 現在、シランカップリング剤の中でも、低燃費タイヤ用途ではポリスルフィド系カップリング剤が多用されている(特許文献1参照)。
特開2000-103794号公報
 本発明の課題は、公知のシランカップリング剤をゴム組成物に用いる際に、より低燃費性、グリップ性に優れたタイヤを可能とするゴム組成物を提供することである。
 本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討の結果、ゴム(A)、無機充填材(B)、式(1)で表されるシランカップリング剤(C)、および塩基性化合物(D)を含むゴム組成物が、上記課題を解決できることを見出した。
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-Cn2n+1 ・・・(1)
[式(1)中、R1は互いに独立してHまたは(C1~C8)アルキル基を意味し、R2は直鎖または分枝鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基を意味し、nは13~19の整数を意味し、Cn2n+1は直鎖または分枝鎖のアルキル基である]
 また、本発明は以下のように記載することができる。
項1. ゴム(A)、無機充填材(B)、式(1)で表されるシランカップリング剤(C)、および塩基性化合物(D)を含むゴム組成物。     
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-Cn2n+1 ・・・(1)
[式(1)中、R1は互いに独立してHまたは(C1~C8)アルキル基を意味し、R2は直鎖または分枝鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基を意味し、nは13~19の整数を意味し、Cn2n+1は直鎖または分枝鎖のアルキル基である]
項2. 式(1)中、R1がエチルであり、R2がCH2CH2CH2であり、かつCn2n+1が直鎖のアルキル基である、項1に記載のゴム組成物。
項3.  上記ゴム(A)が、天然ゴム(NR)、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)、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)、エチレンプロピレン共重合体ゴム(EPDM)、およびブチルゴム(IIR)から選択される1種である、または2種以上である、項1または2に記載のゴム組成物。
項4. ゴム(A)100質量部に対して、無機充填材(B)を10~150質量部含有することを特徴とする項1~3のいずれかに記載のゴム組成物。
項5. 更に、加硫剤を含有することを特徴とする項1~4のいずれかに記載のゴム組成物。
項6. 項5に記載のゴム組成物を架橋してなる架橋物。
項7. 項5に記載のゴム組成物を架橋してなるタイヤ。
 本発明者らは、ゴム組成物中において、特定のシランカップリング剤(C)と塩基性化合物(D)を組み合わせて用いることにより、低燃費性、グリップ性に優れたタイヤを可能とすることを見出した。
ゴム組成物
 本発明のゴム組成物は、ゴム(A)、無機充填材(B)、式(1)で表されるシランカップリング剤(C)、および塩基性化合物(D)を含むゴム組成物である。
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-Cn2n+1 ・・・(1)
[式(1)中、R1は互いに独立してHまたは(C1~C8)アルキル基を意味し、R2は直鎖または分枝鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基を意味し、nは13~19の整数を意味し、Cn2n+1は直鎖または分枝鎖のアルキル基である]
ゴム(A)
 本発明に係るゴム組成物に含有されるゴム(A)は、特に限定されるものではなく、天然ゴムであっても、合成ゴムであってもよい。また、合成ゴムとしても、特に限定されるものではないが、例えば、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、ニトリルゴム(NBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)などのジエン系ゴム;ブチルゴム(IIR)、エチレン-プロピレンゴム(EPDM)、アクリルゴム(ACM)、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)、フッ素ゴム(FKM)などのオレフィン系ゴム;シリコーンゴム(Q);ウレタンゴム(AU)などを挙げることができる。   
 上記ゴム(A)は、どのような重合方法によって製造されたものでもよく、乳化重合により製造されたゴムであっても、溶液重合によって製造されたゴムであってもよい。また、上記ゴムは、分子末端が変性された、いわゆる末端変性ゴムであってもよい。   
 上記ゴム(A)は、それぞれ単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。   
 中でも、式(1)で表されるシランカップリング剤の反応性の観点から、上記ゴム(A)は、ジエン系ゴムであることがより好ましい。とりわけ、上記ゴムは、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、およびエチレン-プロピレンゴム(EPDM)からなる群より選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
 本発明のゴム組成物におけるゴム(A)の含有量は、特に限定されないが、例えば、ゴム組成物全体に対して、20~80質量%であればよい。
無機充填材(B)
 本発明に係るゴム組成物は、無機充填材(B)を含むものである。   
 無機充填材(B)としては、ゴム組成物の混練作業時に通常添加されるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、湿式シリカ、乾式シリカおよび水酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つを好適に用いることができる。なお、無機充填材(B)は、後述の架橋促進(助)剤に該当する成分は該当しないものとする。これらの無機充填材(B)を用いることにより、ゴムの補強性をさらに向上させることができるという効果を得ることができる。中でも、シランカップリング剤との反応性の観点から、湿式シリカが無機填材(B)として用いられることが特に好ましい。また、上記湿式シリカ、乾式シリカおよび水酸化アルミニウムのBET比表面積は20~300m2/gであることが好ましく、50~250m2/gであることがより好ましく、100~250m2/gであることがさらに好ましく、190~230m2/gであることが特に好ましい。上記無機充填材(B)のBET比表面積が20m2/g以上であれば、無機充填材(B)とゴム(A)とを混ぜ合わせたときの、ゴムの補強性に優れ、ゴムの耐摩耗性が向上する。BET比表面積が300m2/g以下であれば、無機充填材(B)とゴム(A)とを混ぜ合わせたときの、ゴムの粘度上昇を抑えることができ、無機充填材(B)とゴムとを、より均一に混練できる。   
 本発明に係るゴム組成物に含有される無機充填材(B)の含有量はこれに限定されるものではないが、ゴム(A)100質量部に対して、10~150質量部であることが好ましく、20~120質量部であることがより好ましく、60~120質量部であることがさらに好ましい。
式(1)で表されるシランカップリング剤(C)
 本発明に係るゴム組成物は、式(1)で表されるシランカップリング剤(C)を含有する。
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-Cn2n+1 ・・・(1)
[式(1)中、R1は互いに独立してHまたは(C1~C8)アルキル基を意味し、R2は直鎖または分枝鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基を意味し、nは13~19の整数を意味し、Cn2n+1は直鎖または分枝鎖のアルキル基である]
 R1は、互いに独立して、Hまたは(C1~C8)アルキル基である。R1におけるアルキル基は、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよいが、飽和炭化水素基であることが好ましい。R1は、好ましくはメチル基またはエチル基である。
 R2は、直鎖または分岐鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基である。R2は飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよいが、飽和炭化水素基であることが好ましい。R2は、中でも、メチレン基(CH2)、ジメチレン基(CH2CH2)、トリメチレン基(CH2CH2CH2)、テトラメチレン基(CH2CH2CH2CH2)、メチルメチレン基(CH(CH3))、1,2-プロピレン基(CH2CH(CH3))、ジメチルメチレン基(C(CH32)、1,1-プロピレン基(CH(C25))、1,3-ブチレン基(CH2CH2CH(CH3))、2-メチルトリメチレン基(CH2CH(CH3)CH2)が好ましい。
 nは13~19の整数を意味する。Cn2n+1は直鎖または分枝鎖のアルキル基であり、好ましくは直鎖のアルキル基である。Cn2n+1としては、具体的には、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基、アラキジル基などが挙げられる。
 本発明に用いる式(1)で表されるシランカップリング剤(C)においては、式(1)中、R1がエチルであってよく、R2がCH2CH2CH2であってよく、かつアルキル基Cn2n+1が直鎖アルキル基(すなわち、直鎖C1327、直鎖C1531、直鎖C1735、または直鎖C1939)であってよい。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)としては、下記式(1a)~(1d)で表される化合物が挙げられる。
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-C1327 ・・・(1a)
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-C1531 ・・・(1b)
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-C1735 ・・・(1c)
 (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-C1939 ・・・(1d)
 式(1a)で表されるシランカップリング剤(C)としては、例えば、下記に例示するシランカップリング剤を挙げることができる。
(CH3O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3CH2O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1327
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1327、または、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1327
 式(1b)で表されるシランカップリング剤(C)としては、例えば、下記に例示するシランカップリング剤を挙げることができる。
(CH3O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3CH2O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1531
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1531、または、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1531
 式(1c)で表されるシランカップリング剤(C)としては、例えば、下記に例示するシランカップリング剤を挙げることができる。
(CH3O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3CH2O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1735
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1735、または、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1735
 式(1d)で表されるシランカップリング剤(C)としては、例えば、下記に例示するシランカップリング剤を挙げることができる。
(CH3O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3CH2O)3Si-CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1939
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1939、または、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-S-C(=O)-C1939
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)は、一種のみを使用してもよく、二種以上を使用してもよい。中でも、0℃のtanδがより大きく、且つ60℃のtanδがより小さくなりやすい観点から、二種以上を使用することが好ましく、三種以上または四種以上であってもよい。二種以上のシランカップリング剤(C)としては、上記式(1a)で表される化合物、上記式(1b)で表される化合物、上記式(1c)で表される化合物、および(1d)で表される化合物からなる群より選択される二種以上(より好ましくは三種以上、さらに好ましくは四種)が好ましい。特に、上記式(1b)で表される化合物および上記式(1c)で表される化合物を少なくとも含むことが好ましい。上記式(1a)~(1d)で表される化合物のうちの二種以上を使用する場合、各式間におけるR1およびR2はそれぞれ、同一であってもよく異なっていてもよいが、同一であることが好ましい(同一式内の3つのR1は、同一であってもよく異なっていてもよい)。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)が上記式(1a)~(1d)で表される化合物のうちの二種以上を使用する場合、シランカップリング剤(C)中の式(1a)で表される化合物の割合は、シランカップリング剤(C)の総量(100質量%)に対して、0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1質量%以上である。また、上記割合は、8質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下である。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)が上記式(1a)~(1d)で表される化合物のうちの二種以上を使用する場合、シランカップリング剤(C)中の式(1b)で表される化合物の割合は、シランカップリング剤(C)の総量(100質量%)に対して、15質量%以上が好ましく、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上である。また、上記割合は、45質量%以下が好ましく、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)が上記式(1a)~(1d)で表される化合物のうちの二種以上を使用する場合、シランカップリング剤(C)中の式(1c)で表される化合物の割合は、シランカップリング剤(C)の総量(100質量%)に対して、40質量%以上が好ましく、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上である。また、上記割合は、80質量%以下が好ましく、より好ましくは75質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下である。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)が上記式(1a)~(1d)で表される化合物のうちの二種以上を使用する場合、シランカップリング剤(C)中の式(1d)で表される化合物の割合は、シランカップリング剤(C)の総量(100質量%)に対して、0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.7質量%以上である。また、上記割合は、5質量%以下が好ましく、より好ましくは3質量%以下である。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)が上記式(1a)~(1d)で表される化合物のうちの二種以上を使用する場合、シランカップリング剤(C)中の式(1b)で表される化合物および式(1c)で表される化合物の合計割合は、シランカップリング剤(C)の総量(100質量%)に対して、60質量%以上が好ましく、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。また、上記合計割合は、99質量%以下であってもよい。式(1b)で表される化合物および式(1c)で表される化合物の比は、10:90~48:52が好ましく、より好ましくは20:80~40:60、より好ましくは25:75~35:65である。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)は、補助塩基の存在で、適当な溶媒中で、式(2)(R1O)3Si-R2-SHに相応するメルカプトシランを適当な脂肪酸塩化物と反応させ、生成した固体残渣から濾別し、溶媒を留去することにより製造することができる。
[式(2)中、R1は互いに独立してHまたは(C1~C8)アルキル基を意味し、R2は直鎖または分枝鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基を意味する。]
 式(2)中、R1は、互いに独立して、Hまたは(C1~C8)アルキル基であり、上記式(1)におけるR1と同じである。R1におけるアルキル基は、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよいが、飽和炭化水素基であることが好ましい。R1は、好ましくはメチル基またはエチル基である。
 式(2)中、R2は、直鎖または分岐鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基であり、上記式(1)におけるR2と同じである。R2は飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよいが、飽和炭化水素基であることが好ましい。R2は、中でも、メチレン基(CH2)、ジメチレン基(CH2CH2)、トリメチレン基(CH2CH2CH2)、テトラメチレン基(CH2CH2CH2CH2)、メチルメチレン基(CH(CH3))、1,2-プロピレン基(CH2CH(CH3))、ジメチルメチレン基(C(CH32)、1,1-プロピレン基(CH(C25))、1,3-ブチレン基(CH2CH2CH(CH3))、2-メチルトリメチレン基(CH2CH(CH3)CH2)が好ましい。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)の製造に用いる、式(2)(R1O)3Si-R2-SHのメルカプトシランとしては、以下の化合物を例示することができる。
(CH3O)3Si-CH2-SH、
(CH3O)3Si-CH2CH2-SH、
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-SH、
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2-SH、
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-SH、
(CH3CH2O)3Si-CH2-SH、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2-SH、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2-SH、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2-SH、または、
(CH3CH2O)3Si-CH2CH2CH2CH2CH2-SH。
 式(1)で表されるシランカップリング剤(C)の製造に用いる、補助塩基としてトリエチルアミンまたは別のアミンを使用してもよい。溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素や、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素や、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素や、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の塩素化炭化水素や、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒や、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミドおよびN-メチルピロリドン等のアミド系溶媒や、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒や、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒や、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒や、ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホン系溶媒等が例示される。また、溶媒はこれらの1種類または2種類以上を用いてもよい。
 本発明に係るゴム組成物に含有されるシランカップリング剤(C)の含有量はこれに限定されるものではないが、ゴム(A)100質量部に対して、1~30質量部であることが好ましく、2~25質量部であることがより好ましく、3~20質量部であることがさらに好ましい。
塩基性化合物(D)
 本発明に係るゴム組成物には、塩基性化合物(D)を含むものである。
 塩基性化合物(D)としては、特に制限されないが、第1級アミン化合物(d-1)、第2級アミン化合物(d-2)、および第3級アミン化合物(d-3)等を例示することができる。なお、本発明の塩基性化合物(D)としては、後述するシランカップリング剤は含まないものとする。
 第1級アミン化合物(d-1)としては、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、1,2-ジメチルプロピルアミン、n-ブチルアミン、イソブチルアミン、sec-ブチルアミン、tert-ブチルアミン、イソアミルアミン、tert-アミルアミン、3-ペンチルアミン、n-アミルアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、2-オクチルアミン、tert-オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、n-ノニルアミン、n-アミノデカン、n-アミノウンデカン、n-ドデシルアミン、n-トリデシルアミン、2-トリデシルアミン、n-テトラデシルアミン、n-ペンタデシルアミン、n-ヘキサデシルアミン、n-ヘプタデシルアミン、n-オクタデシルアミン、n-オレイルアミン、ベンジルアミン、2-フェニルエチルアミン、3-フェニルプロピルアミン、エタノールアミン、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、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン等の直鎖または分岐炭化水素基を有するアルキルアミン等を例示することができる。
 また、脂環式アミンであるシクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、シクロプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、シクロオクチルアミンや、芳香族アミンであるアニリン等も例示することができる。さらに、3-イソプロポキシプロピルアミン、イソブトキシプロピルアミン、モルフォリン等のエーテルアミンも例示することができる。
 第2級アミン化合物(d-2)としては、N,N-ジプロピルアミン、N,N-ジブチルアミン、N,N-ジペンチルアミン、N,N-ジヘキシルアミン、N,N-ジペプチルアミン、N,N-ジオクチルアミン、N,N-ジノニルアミン、N,N-ジデシルアミン、N,N-ジウンデシルアミン、N,N-ジドデシルアミン、N,N-ジステアリルアミン、N-メチル-N-プロピルアミン、N-エチル-N-プロピルアミン、N-プロピル-N-ブチルアミン、ビス(2-エチルヘキシル)アミン、N-メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、(3-(ブチルアミノ)プロピル)トリメトキシシラン、3-(N-フェニル)アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アミン、等のジアルキルモノアミン、およびピペリジン等の環状アミンを例示することができる。
 第3級アミン化合物(d-3)としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、キヌクリジン、ジメチルアミノエタノール、ピリジン、(3-(ジメチルアミノ)プロピル)トリメトキシシラン、(3-(ジエチルアミノ)プロピル)トリメトキシシラン等を例示することができる。
 さらに、本発明では、ひとつの化合物中に2つのアミノ基を有するジアミン化合物(d-4)も用いることができる。ジアミン化合物(d-4)としては、エチレンジアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、N,N’-ジメチルエチレンジアミン、N-エチルエチレンジアミン、N,N-ジエチルエチレンジアミン、N,N’-ジエチルエチレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N’-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N-ジエチル-1,3-プロパンジアミン、N,N’-ジエチル-1,3-プロパンジアミン、1,4-ブタンジアミン、N,N-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、N,N’-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、N,N-ジエチル-1,4-ブタンジアミン、N,N’-ジエチル-1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,5-ジアミノ-2-メチルペンタン、1,6-ヘキサンジアミン、N,N-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、N,N’-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール、イミダゾール、N,N-ジメチルアミノピリジン(DMAP)、ジアザビシクロノネン(DBN)、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,8-ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン(プロトンスポンジ)、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(6-アミノヘキシル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等を例示することができる。
 また、本発明の塩基性化合物(D)として、上述したもの以外に、ジエチレントリアミン、1,3-ジフェニルグアニジン、1,3-ジ-о-トリルグアニジン、1,2,3-トリフェニルグアニジン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンテトラミン等を例示することができる。
 本発明のゴム組成物においては、塩基性化合物(D)として、上述したものを単独で、または複数を組み合わせ用いてもよい。
 中でも、塩基性化合物(D)として、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、キヌクリジン、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、1,3-ジフェニルグアニジン、1,3-ジ-о-トリルグアニジン、1,2,3-トリフェニルグアニジン、ヘキサメチレンテトラミンが好ましく、1,3-ジフェニルグアニジンがより好ましい。
 本発明のゴム組成物における塩基性化合物の配合量は、ゴム(A)100質量部に対して、特に限定されないが、例えば0.1~10質量部であればよく、0.1~5質量部であることがより好ましく、0.5~5質量部であることが特に好ましく、0.5~3質量部であることがさらに好ましく、0.7~2.5質量部であることが最も好ましい。
式(1)で表されるシランカップリング剤(C)以外のシランカップリング剤
 本発明のゴム組成物には、式(1)で表されるシランカップリング剤(C)以外に、通常ゴムに配合されるシランカップリング剤を組み合わせて配合してもよい。式(1)で表されるシランカップリング剤(C)以外のシランカップリング剤として、例えば、ビニル系有機珪素化合物、アルキル系有機珪素化合物、エポキシ系有機珪素化合物、メタクリル系有機珪素化合物、(保護化)メルカプト系有機珪素化合物、(ポリ)スルフィド系有機珪素化合物、およびそれらの縮合物から少なくとも一種を含有してもよい(以下、これらの有機珪素化合物を「他の有機珪素化合物」と総称する場合がある)。なお、本発明のゴム組成物に用いられるシランカップリング剤の総量(100質量%)に対する式(1)で表されるシランカップリング剤(C)の含有割合は、70質量%以上が好ましく、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。
 本発明のゴム組成物では、他の有機珪素化合物、すなわち、ビニル系有機珪素化合物、アルキル系有機珪素化合物、エポキシ系有機珪素化合物、メタクリル系有機珪素化合物、(保護化)メルカプト系有機珪素化合物、(ポリ)スルフィド系有機珪素化合物、およびそれらの縮合物から選択される少なくとも一種を含有する場合には、無機充填材(B)100質量部に対して0.1~20質量部を配合することが好ましく、0.5~15質量部を配合することがより好ましく、0.5~10質量部とすることが更に好ましく、0.5~5.0質量部とすることがより更に好ましい。
 上記ビニル系有機珪素化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、トリクロロビニルシラン、トリクロロビニルシラン等が例示される。
 上記アルキル系有機珪素化合物としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジエトシキシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が例示される。
 上記エポキシ系有機珪素化合物としては、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が例示される。
 上記メタクリル系有機珪素化合物としては、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が例示される。
 上記(ポリ)スルフィド系有機珪素化合物としては、式(3)で表されるポリスルフィド系シランカップリング剤が例示され、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドが特に好ましい。
(R3-O)3-m(R3m-Si-R4-Sl-R4-Si-(R3m(O-R33-m・・・(3)
[式(3)中、R3は独立して炭素数1~18のアルキル基、Ca2a+1O-((CH2bO)cで表されaは1~18、bは1~6、cは1~18であるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル基から選択され、R4は炭素数1~9のアルキレン基または二価のフェニル基、lは1~9、mは0、1、または2の整数である。]
 上記(保護化)メルカプト系有機珪素化合物としては、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等の、化合物としてメルカプト基を有しているメルカプト系有機珪素化合物、および、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-プロピオニルチオプロピルトリメトキシシラン等の化合物としてはメルカプト基を有していない(メルカプト基が保護されている)有機珪素化合物であって、熱、薬剤等を加えられることにより、後発的にメルカプト基を有することになる保護化メルカプト系有機珪素化合物を例示することができる。
 上記(保護化)メルカプト系有機珪素化合物としては、式(4)で表される化合物であることが好ましい。
5 n(R63-n-Si-R7-SH・・・(4)
[R5は、それぞれ独立して、炭化水素基であり、好ましくは炭素数1~6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1~3のアルキル基である。R6は、それぞれ独立して、アルコキシ基であり、好ましくは炭素数1~8のアルコキシ基であり、より好ましくは炭素数1~3のアルコキシ基である。R7は、二価の炭化水素基であり、好ましくは炭素数1~18の二価の炭化水素基であり、好ましくは炭素数1~4のアルキレン基である。nは、0、1または2である。]
 併用される他の有機珪素化合物を具体的に例示すると、上記式(3)で表される化合物に相当する株式会社大阪ソーダ製のカブラス2とカブラス4、デグサ社製の、上記カブラス-2タイプに相当するSi-75、上記カブラス-4タイプに相当するSi-69、式(5)で表されるSi-363、モメンティブ社製の、上記カブラス-4タイプに相当するA-1289、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランであるA-189、3-オクタノイルチオ-プロピルトリエトキシシランであるNXT、式(6)で表されるNXT-LowV、上記カブラス-4タイプに相当する信越化学社製のKBE-846、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独または混合して使用することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 また、上記有機珪素化合物、ビニル系有機珪素化合物、アルキル系有機珪素化合物、エポキシ系有機珪素化合物、メタクリル系有機珪素化合物、(保護化)メルカプト系有機珪素化合物、(ポリ)スルフィド系有機珪素化合物、およびそれらの縮合物から少なくとも一種は、それらの合計質量が無機充填材(B)(特にシリカ系充填材)100質量部に対し30質量部を超えないことが好ましい。
 本発明のゴム組成物は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、上記の他に、通常ゴム工業で用いられる配合剤を使用できる。例えば、加硫剤、ステアリン酸などの加工助剤、チタネート系などのカップリング剤、フェニル-α-ナフチルアミンやN-フェニル-N’-(1、3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミンなどの老化防止剤、カーボンブラック、スルフェンアミド系架橋促進剤、亜鉛華(酸化亜鉛)などの架橋促進(助)剤、補強剤、軟化剤、可塑剤、粘着付与剤、スコーチ防止剤等を使用できる。
 かかる加硫剤としては、ゴム組成物の混練作業時に通常添加されるものであれば特に限定されるものではないが、硫黄、セレン、有機過酸化物、モルホリンジスルフィド、チウラム系化合物およびオキシム系化合物から選択される少なくとも一つであることがより好ましい。   
 本発明に係るゴム組成物に含有される上記加硫剤の含有量も特に限定されるものではないが、ゴム(A)100質量部に対して、0.1~20質量部であることが好ましく、0.2~15質量部であることがより好ましく、0.5~10質量部であることがさらに好ましい。   
 上記加硫剤の含有量が、ゴム(A)100質量部に対して、0.1質量部以上であることにより、ゴムを好適に架橋することができるため好ましい。また上記加硫剤の含有量が、ゴム100質量部に対して、20質量部以下であることにより、ゴム状弾性を保つことが可能であるため好ましい。
 スルフェンアミド系架橋促進剤としては、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジル・スルフェンアミド、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアジル・スルフェンアミド、N-オキシジエチレン-2-ベンゾチアジル・スルフェンアミド、N-第三ブチル-2-ベンゾチアジル・スルフェンアミド、N-第三ブチル-ジ(2-ベンゾチアゾール)スルフェンイミド等が挙げられる。
 本発明のゴム組成物における架橋促進(助)剤の配合量は、ゴム(A)100質量部に対して0.1~15質量部であることが好ましく、1~10質量部であることがより好ましく、3~9質量部であることが特に好ましい。架橋促進(助)剤の配合量とは、架橋促進剤および架橋促進助剤に該当するものの合計配合量であり、架橋促進剤および架橋促進助剤を両方使用する場合には、それらの合計配合量を表す。
 加工助剤としては、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、アラキジン酸などの高級脂肪酸;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミドなどの高級脂肪酸アミド;オレイン酸エチルなどの高級脂肪酸エステル、ステアリルアミン、オレイルアミンなどの高級脂肪族アミンなどが挙げられる。
 本発明のゴム組成物における加工助剤の配合量は、ゴム100質量部に対して、例えば、300質量部以下、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。
 軟化剤としては、カルナバワックス、セレシンワックスなどの石油系ワックス;エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールなどのポリグリコール;ワセリン、パラフィン、ナフテンなどの脂肪族炭化水素;シリコーン系オイルなどが挙げられる。
 本発明のゴム組成物における軟化剤の配合量は、ゴム(A)100質量部に対して、例えば、300質量部以下、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、特に好ましくは30質量部以下である。
 本発明のゴム組成物における老化防止剤の配合量は、ゴム(A)100質量部に対して、例えば、30質量部以下、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。
 本発明のゴム組成物は、更にカーボンブラックを含有してもよい。カーボンブラックとしては、以下のものに限定されないが、例えば、SRF、FEF、HAF、ISAF、SAF等の各クラスのカーボンブラックが挙げられる。
 カーボンブラックの配合量は、ゴム(A)100質量部に対して、0.5~100質量部含有することが好ましく、1~90質量部含有することがより好ましく、2~80質量部含有することが特に好ましい。
 本発明のゴム組成物は、0℃のtanδに対する60℃のtanδの比[60℃のtanδ/0℃のtanδ]は、1.5以上であることが好ましく、より好ましくは2.0以上、さらに好ましくは2.5以上、さらに好ましくは3.0以上、さらに好ましくは3.5以上、さらに好ましくは3.6以上、さらに好ましくは4.0以上、特に好ましくは4.8以上である。
ゴム組成物の製造方法
 以下に本発明に係るゴム組成物の製造方法について説明する。   
 本発明に係るゴム組成物の製造方法は、上記無機充填材(B)を、上記ゴム(A)に混練する第1混練工程を含んでいればよい。本発明に係るゴム組成物の製造方法は、更に、任意で、上記第1混練工程で得られた混練物に加硫剤を混練する第2混練工程、成形工程および架橋工程から選ばれる少なくとも1つの工程を含んでいてもよい。   
第1混練工程
 第1混練工程では、上記無機充填材(B)と上記式(1)で表されるシランカップリング剤(C)を、上記ゴム(A)に混練して、混練物を得る。
 本第1混練工程は、加硫剤を混練する第2混練工程の前に行うことが好ましい。すなわち、本第1混練工程では、上無機充填材(B)および上記式(1)で表されるシランカップリング剤(C)を、加硫剤を混練する前の工程にて、上記ゴム(A)に混練する。
 本第1混練工程では、上無機充填材(B)および上記式(1)で表されるシランカップリング剤(C)を、80~250℃で混練することが好ましく、80~200℃で混練することがより好ましい。かかる温度範囲で上記成分を混練することにより、混練物をゲル化やスコーチさせること無く無機充填材(B)等を均一に分散せしめ好適に各成分を混練することができる。また、本第1混練工程では、加硫剤が添加されていないため、架橋の形成を気にすることなく、比較的高温で混練を行うことが可能となる。本第1混練工程の混練時間は特に制限はないが、例えば1分~1時間である。   
 本第1混練工程における混練には、通常ゴム工業にて使用されるロール、加圧ニーダー、インターミキサー、バンバリーミキサーなどの各種混合機械を用いることができる。   
第2混練工程
 第2混練工程では、上記第1混練工程で得られた混練物に上記塩基性化合物(D)と加硫剤を混練して、加硫剤を添加後の組成物、すなわち、架橋用ゴム組成物を得る。本第2混練工程では、上記第1混練工程で得られた混練物に上記加硫剤を100℃以下で混練することが好ましい。これにより、上記加硫剤により架橋が形成されるのを防ぐことができる。本第2混練工程の混練時間は特に制限はないが、例えば1分~1時間である。   
 本第2混練工程における混練には、通常ゴム工業にて使用されるロール、加圧ニーダー、インターミキサー、バンバリーミキサーなどの各種混合機械を用いることができる。   
成形工程
 成形工程では、第2混練工程で調製された架橋用ゴム組成物を、カレンダーロール、プレスなどにより意図する形状に成形する。   
架橋工程
 架橋工程では、上記成形工程で成形された成形体を、好ましくは120~230℃で、1分~3時間加熱して架橋物を得る。また、架橋の際には金型を用いても良い。   
 なお、成形工程と、架橋工程とは、別個の工程としてもよいし、同時に進行する1つの工程としてもよい。   
ゴム組成物の利用
 上記のようにして、本発明のゴム組成物を架橋してなる架橋物は、ゴム製品として様々な用途に利用することができる。それゆえ、ゴム組成物を架橋してなる架橋物も本発明に含まれる。   
 かかる架橋物の形状は特に限定されるものではなく、タイヤ、チューブ、ベルト、ホース、工業用品などとして利用することができる。   
 本発明のゴム組成物を架橋してなる架橋物は、上述したように、ヒステリシスロスが小さいため、例えば、タイヤとして用いたときに、タイヤ走行時のエネルギーロスを小さくすることができ、転がり抵抗を低減させることができる。それゆえ、とりわけ、タイヤ(特にトレッド部分)などの動的に使用されるゴム部品で好適に使用することができる。
(合成例1)式(1)で表されるシランカップリング剤の製造((EtO) 3 Si-(CH 2 3 -S-C(=O)-C 13~19 27~39 の製造)
 飽和脂肪酸混合物(商品名「ステアリン酸さくら」、日油株式会社製、C14~18の飽和脂肪酸混合物、C14:C16:C18:C20=2:31:66:1(質量比))200.0gをトルエン(富士フイルム和光純薬株式会社製)522.0gに投入し、さらに塩化チオニル(富士フイルム和光純薬株式会社製)を125.5g添加し、60℃で3時間撹拌した。その後、エバポレーターで余剰の塩化チオニルと溶媒を反応混合物から揮発させ、液状の飽和脂肪酸塩化物を得た。得られた飽和脂肪酸塩化物にトルエン(富士フイルム和光純薬株式会社製)522.0gと3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン(東京化成工業株式会社製)174.6gを加え、ここにトリエチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)85.4gを滴下ロートを用いて滴下した。室温で3時間撹拌した後、反応溶液を濾過して濾液を減圧濃縮した。1H-NMR分析により同定される式(1)で表されるシランカップリング剤341.8gを得た。物性値を以下に示す。
1H NMR(400MHz、CDCl3)δ3.8(q、J=6.8Hz、6H)、2.9(t、J=7.2Hz、2H)、2.5(t、J=8.0Hz、2H)、1.7-1.6(m、4H)、1.4-1.2(m、26H)、1.2(t、J=6.8Hz、9H)、0.9(t、J=6.8Hz、3H)、0.8-0.6(m、2H)
(合成例2)式(1)で表されるシランカップリング剤の製造((EtO) 3 Si-(CH 2 3 -S-C(=O)-C 17 35 の製造)
 ステアリン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)50.0gに塩化チオニル(富士フイルム和光純薬株式会社製)を31.4g添加し、60℃で3時間撹拌した。その後、エバポレーターで余剰の塩化チオニルを反応混合物から揮発させ、液状のステアリン酸塩化物を得た。得られた飽和脂肪酸塩化物にトルエン(富士フイルム和光純薬株式会社製)130.5gと3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン(東京化成工業株式会社製)41.9gを加え、ここにトリエチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)21.3gを滴下ロートを用いて滴下した。室温で3時間撹拌した後、反応溶液を濾過して濾液を減圧濃縮した。1H-NMR分析により同定される式(1)で表されるシランカップリング剤80.8gを得た。物性値を以下に示す。
1H NMR(400MHz、CDCl3)δ3.8(q、J=6.8Hz、6H)、2.9(t、J=7.2Hz、2H)、2.5(t、J=8.0Hz、2H)、1.7-1.6(m、2H)、1.4-1.2(m、30H)、1.2(t、J=6.8Hz、9H)、0.9(t、J=6.8Hz、3H)、0.8-0.6(m、2H)
(合成例3)式(1)で表されるシランカップリング剤の製造((EtO) 3 Si-(CH 2 3 -S-C(=O)-C 15 35 の製造)
 パルミチン酸クロリド(東京化成工業株式会社製)45.5gにトルエン(富士フイルム和光純薬株式会社製)288.0gと3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン(東京化成工業株式会社製)39.5gを加え、ここにトリエチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)25.1gを滴下ロートを用いて滴下した。室温で3時間撹拌した後、反応溶液を濾過して濾液を減圧濃縮した。1H-NMR分析により同定される式(1)で表されるシランカップリング剤74.4gを得た。物性値を以下に示す。
1H NMR(400MHz、CDCl3)δ3.8(q、J=6.8Hz、6H)、2.9(t、J=7.2Hz、2H)、2.5(t、J=8.0Hz、2H)、1.7-1.6(m、2H)、1.4-1.2(m、26H)、1.2(t、J=6.8Hz、9H)、0.9(t、J=6.8Hz、3H)、0.8-0.6(m、2H)
(合成例4)式(1)で表されるシランカップリング剤の製造((EtO) 3 Si-(CH 2 3 -S-C(=O)-C 13 35 の製造)
 ミリスチン酸クロリド(東京化成工業株式会社製)45.5gにトルエン(富士フイルム和光純薬株式会社製)320.8gと3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン(東京化成工業株式会社製)44.0gを加え、ここにトリエチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)28.0gを滴下ロートを用いて滴下した。室温で3時間撹拌した後、反応溶液を濾過して濾液を減圧濃縮した。1H-NMR分析により同定される式(1)で表されるシランカップリング剤82.7gを得た。物性値を以下に示す。
1H NMR(400MHz、CDCl3)δ3.8(q、J=6.8Hz、6H)、2.9(t、J=7.2Hz、2H)、2.5(t、J=8.0Hz、2H)、1.7-1.6(m、2H)、1.4-1.2(m、22H)、1.2(t、J=6.8Hz、9H)、0.9(t、J=6.8Hz、3H)、0.8-0.6(m、2H)
 実施例および比較例
〔ゴム組成物の製造〕
 250ccバンバリーミキサータイプのアタッチメントBR-250を備えたラボプラストミル10C100(東洋精機株式会社製)にて混練試験を行った。装置温度は100℃のオイル循環加熱とし、ミキサーのロータ回転速度は80rpm一定とした。配合はゴム100gベースにて試験を行った。手順はゴム成分を30秒間素練りした後、表1の配合(I)に示される薬剤を添加し、30秒間混練した。次いで表1の配合(II)に示される薬剤を添加して3分間混練後、混練物を排出した。尚、実施例・比較例の合成例1~4の化合物の量および有機珪素化合物の量は、実施例・比較例における合成例1~4の化合物中および有機珪素化合物中の珪素量が同じになるように調整した。また、実施例・比較例で添加する硫黄の量は系内の硫黄量が同じになるように調整した。排出した混練物は室温の6インチロールにて冷却後、表1の配合(III)に示される架橋剤成分を添加し6分間混練して、約2mmの厚みのシート(未架橋シート)を得た。翌日、残りのコンパウンドを160℃で20分間熱プレス架橋し、試験用サンプル(架橋シート)を得た。
<動的粘弾性試験>
 試験用サンプル(架橋シート)から幅4mm×長さ25mm×厚み2mmの試験片を打ち抜き、株式会社ユービーエム製Rheogel-4000にて、チャック間距離20mm、初期歪10%、動振幅1%、10Hzの加振条件下で、tanδを測定した。なお測定温度範囲は60℃で一定とした。
<加工性試験>
 未架橋シートを東洋精機製作所製ムーニー粘度計AM-3にセットし、JIS K6300に従い125℃にてL型ロータを用い、ML1+4とスコーチ時間(t5)を測定した。
 以下に実施例および比較例で用いた配合剤を示す。なお、表1に示す数値の単位は「質量部」である。
*1  JSR株式会社製 SL552
*2  東ソーシリカ株式会社製 Nipsil AQ(BET比表面積215m2/g)
*3  日本石油株式会社製 Sunthene415
*4  日油株式会社製 ステアリン酸さくら
*5  大内新興化学工業株式会社製 ノクラック6C
*6  株式会社大阪ソーダ製 CABRUS-2((ポリ)スルフィド系有機珪素化合物)
*7  堺化学工業株式会社製 酸化亜鉛2種
*8  大内新興化学工業株式会社製 1,3-ジフェニルグアニジン
*9  大内新興化学工業株式会社製 ノクセラーCZ
*10 細井化学工業株式会社製 コロイド硫黄
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 実施例1~5、比較例1で得られた試験用サンプル(架橋シート)について、動的粘弾性試験を行った結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2に示される通り、式(1)で表されるシランカップリング剤を用いた実施例1~5は、最も汎用されているポリスルフィド系有機珪素化合物を用いた比較例1と比較して、0℃のtanδは大きくグリップ性も優れることが示唆され、60℃のtanδが小さく燃費性に優れることが示唆された。通常、60℃のtanδの値が小さくなると、0℃のtanδの値も小さくなる傾向があるが、式(1)で表されるシランカップリング剤を用いた実施例1~5は、グリップ性と燃費性の両方で優れる点でも好ましい。また、シランカップリング剤を同モルで配合した実施例2~5の対比より、合成例1で作製したシランカップリング剤を使用した実施例2は、特に0℃のtanδが大きく且つ60℃のtanδが小さく、グリップ性および燃費性が最も優れることが示唆された。
 式(1)で表されるシランカップリング剤を使用することにより、グリップ性、低燃費性に優れたゴム組成物およびゴム材料を提供することができる。従って、特にタイヤのトレッドや防振ゴム、ベルトなどの動的に使用されるゴム部品の製造には好適である。

Claims (7)

  1.  ゴム(A)、無機充填材(B)、式(1)で表されるシランカップリング剤(C)、および塩基性化合物(D)を含むゴム組成物。
     (R1O)3Si-R2-S-C(=O)-Cn2n+1 ・・・(1)
    [式(1)中、R1は互いに独立してHまたは(C1~C8)アルキル基を意味し、R2は直鎖または分枝鎖の二価の(C1~C8)炭化水素基を意味し、nは13~19の整数を意味し、Cn2n+1は直鎖または分枝鎖のアルキル基である]
  2.  式(1)中、R1がエチルであり、R2がCH2CH2CH2であり、かつCn2n+1が直鎖のアルキル基である、請求項1に記載のゴム組成物。
  3.  前記ゴム(A)が、天然ゴム(NR)、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)、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)、エチレンプロピレン共重合体ゴム(EPDM)、およびブチルゴム(IIR)から選択される1種である、または2種以上である、請求項1または2に記載のゴム組成物。
  4.  ゴム(A)100質量部に対して、無機充填材(B)を10~150質量部含有することを特徴とする請求項1または2に記載のゴム組成物。
  5.  更に、加硫剤を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のゴム組成物。
  6.  請求項5に記載のゴム組成物を架橋してなる架橋物。
  7.  請求項5に記載のゴム組成物を架橋してなるタイヤ。
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