JP2014148590A - ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖と、前記活性末端と反応可能な官能基を有しているケイ素化合物とを反応させることにより得られる変性共役ジエン系ゴムを含むゴム成分100重量部に対し、pHが8〜12であるシリカ10〜200重量部を含有するゴム組成物を提供する。
【選択図】なし
Description
好ましくは、前記ゴム組成物は、架橋剤を更に含有してなる。
また、本発明によれば、前記ゴム架橋物を用いてなるタイヤが提供される。
本発明で用いられる変性共役ジエン系ゴムは、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖と、前記活性末端と反応可能な官能基を有しているケイ素化合物とを反応させることにより得られる。
活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を構成するために用いられる共役ジエン単量体としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン(2−メチル−1,3−ブタジエン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどが挙げられる。これらの中でも、1,3−ブタジエン、およびイソプレンが好ましい。これらの共役ジエン単量体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明で用いられるケイ素化合物(以下、変性剤とも言う)は、共役ジエン系重合体鎖の活性末端と反応可能な官能基を有していることを特徴とする。
−Z1−Z2−E・・・(4)
(上記一般式(4)中、Z1は、炭素数1〜10のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Z2はメチレン基、硫黄原子、または酸素原子であり、Eはエポキシ基を有する炭素数2〜10の炭化水素基である。これらの中でも、Z2が酸素原子であるものが好ましく、Z2が酸素原子であり、かつ、Eがグリシジル基であるものがより好ましく、Z1が炭素数3のアルキレン基であり、Z2が酸素原子であり、かつ、Eがグリシジル基であるものが特に好ましい。
本発明のゴム組成物は、上述した変性共役ジエン系ゴムを含むゴム成分100重量部に対し、pHが8〜12であるシリカ10〜200重量部を配合することにより得られる。
本発明のゴム架橋物は、架橋剤を含有した本発明のゴム組成物を架橋してなる。本発明のゴム組成物を架橋および成形する方法は、特に限定されず、架橋物の形状、大きさなどに応じて選択すればよい。金型中に、架橋剤を配合したゴム組成物を充填して加熱することにより成形と同時に架橋してもよく、架橋剤を配合したゴム組成物を予め成形した後、それを加熱して架橋してもよい。成形時の温度は、好ましくは20〜140℃、より好ましくは40〜130℃である。架橋温度は、好ましくは120〜200℃、より好ましくは140〜180℃であり、架橋時間は、通常、1〜120分である。
重量平均分子量、および分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィにより、ポリスチレン換算の分子量に基づくチャートを得て、そのチャートに基づいて求めた。なお、ゲルパーミエーションクロマトグラフィの具体的な測定条件は、以下の通りである。
カラム :GMH−HR−H(東ソー社製)2本を直列に連結した
検出器 :示差屈折計RI−8020(東ソー社製)
溶離液 :テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
スチレン含有量、およびビニル結合含有量は、1H−NMRにより測定した。
ムーニー粘度は、JIS K6300に従い、ムーニー粘度計(島津製作所社製)を用いて測定した。
ウェットグリップ性は、ゴム架橋物からなる長さ50mm、幅12.7mm、厚さ2mmの試験片を、ティー・エイ・インスツルメント社製ARES−G2を用い、動的歪み0.5%、10Hzの条件で0℃におけるtanδを測定した。この特性については、後述する比較例1を基準サンプルとし、比較例1の測定値を100とする指数で示した。この指数が大きいものほど、ゴム架橋物をタイヤに用いた際のウェットグリップ性に優れる。また、シリカのpHによる効果を表すために、同一ゴムを用いたゴム組成物同士において、シリカのpHが6.1であるニップシールAQを用いたゴム組成物を基準サンプルとし、比較例1〜3の測定値を100とする指数も合わせて示した(比較例1に対して実施例1、2、および比較例4、比較例2に対して比較例5、比較例3に対して比較例6および7の指数を示した)。
低発熱性は、ゴム架橋物からなる長さ50mm、幅12.7mm、厚さ2mmの試験片を、ティー・エイ・インスツルメント社製ARES−G2を用い、動的歪み2.5%、10Hzの条件で60℃におけるtanδを測定した。この特性については、後述する比較例1を基準サンプルとし、比較例1の測定値を100とする指数で示した。この指数が小さいものほど、ゴム架橋物をタイヤに用いた際の低発熱性に優れる。また、シリカのpHによる効果を表すために、同一ゴムを用いたゴム組成物同士において、シリカのpHが6.1であるニップシールAQを用いたゴム組成物を基準サンプルとし、比較例1〜3の測定値を100とする指数も合わせて示した(比較例1に対して実施例1、2、および比較例4、比較例2に対して比較例5、比較例3に対して比較例6および7の指数を示した)。
耐摩耗性は、ゴム架橋物からなる外径50mm、内径15mm、厚さ10mmの試験片を、上島製作所社製FPS摩耗試験機を用い、荷重1kgf、スリップ率15%で測定した。この特性については、後述する比較例1を基準サンプルとし、比較例1の測定値を100とする指数で示した。この指数が大きいものほど、ゴム架橋物をタイヤに用いた際の耐摩耗性に優れる。また、シリカのpHによる効果を表すために、同一ゴムを用いたゴム組成物同士において、シリカのpHが6.1であるニップシールAQを用いたゴム組成物を基準サンプルとし、比較例1〜3の測定値を100とする指数も合わせて示した(比較例1に対して実施例1、2、および比較例4、比較例2に対して比較例5、比較例3に対して比較例6および7の指数を示した)。
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン800g、テトラメチルエチレンジアミン0.85mmol、1,3−ブタジエン94.8g、およびスチレン25.2gを仕込んだ後、n−ブチルリチウム0.71mmolを加え、60℃で重合を開始した。続いて、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、四塩化錫を0.08mmol添加し、30分間反応させた。次いで、下記式(6)で表されるポリオルガノシロキサンAを、使用したn−ブチルリチウムの0.33倍モルに相当するエポキシ基の含有量となるように、20重量パーセント濃度のキシレン溶液の状態で添加し、30分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn−ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、変性共役ジエン系ゴムIを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(チバスペシャリティーケミカルズ社製)を、変性共役ジエン系ゴムI 100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の変性共役ジエン系ゴムIを得た。
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン800g、テトラメチルエチレンジアミン0.96mmol、1,3−ブタジエン94.8g、およびスチレン25.2gを仕込んだ後、n−ブチルリチウム0.80mmolを加え、60℃で重合を開始した。続いて、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、四塩化錫を0.04mmol添加し、30分間反応させた。次いで、N−フェニルピロリドン0.692mmolを添加し、30分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn−ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、変性共役ジエン系ゴムIIを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(チバスペシャリティーケミカルズ社製)を、変性共役ジエン系ゴムII 100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の変性共役ジエン系ゴムIIを得た。
容量250mlのバンバリーミキサーを用いて、製造例1で得た変性共役ジエン系ゴムI 100部を素練りした。次いで、シリカ1(商品名「ニップシールNA」、東ソー・シリカ社製、4%水性分散液のpH=11、窒素吸着比表面積(BET法):160m2/g)43部、シランカップリング剤(ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド、商品名「Si69」、デグッサ社製)4.6部、及びプロセスオイル(商品名「フッコール エラミック30」、新日本石油社製)15部を添加して、110℃を開始温度として1.5分間混練した。この混練物に、シリカ1(商品名「ニップシールNA」、東ソー・シリカ社製、4%水性分散液のpH=11、窒素吸着比表面積(BET法):160m2/g)22部、酸化亜鉛(亜鉛華1号)2.5部、ステアリン酸(商品名「ビーズステアリン酸つばき」、日油社製)2部、及び老化防止剤(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、商品名「ノクラック6C」、大内新興化学工業社製)2部を添加し、2.5分間混練して、バンバリーミキサーからゴム組成物を排出させた。混練終了時のゴム組成物の温度は145℃であった。このゴム組成物を、室温まで冷却した後、再度バンバリーミキサー中で、3分間混練し、その後、バンバリーミキサーからゴム組成物を排出させた。次いで、50℃のオープンロールを用いて、得られたゴム組成物と、硫黄1.6部および架橋促進剤(N−シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(商品名「ノクセラーCZ−G」、大内新興化学工業社製)1.4部と、ジフェニルグアニジン(商品名「ノクセラーD」、大内新興化学工業社製)1.4部との混合物)とを混練した後、シート状のゴム組成物を取り出した。
シリカ1の代わりに、シリカ2(商品名「ニップシールER」、東ソー・シリカ社製、4%水性分散液のpH=8.2、窒素吸着比表面積(BET法):119m2/g)を用いたこと、シランカップリング剤の配合量を4.6部から3.3部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
シリカ1の代わりに、シリカ3(商品名「ニップシールAQ」、東ソー・シリカ社製、4%水性分散液のpH=6.1、窒素吸着比表面積(BET法):200m2/g)を用いたこと、シランカップリング剤の配合量を4.6部から5.7部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
変性共役ジエン系ゴムIの代わりに、変性共役ジエン系ゴムIIを用いたこと以外は比較例1と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
変性共役ジエン系ゴムIの代わりに、未変性共役ジエン系ゴムIII(商品名「Nipol 1502」、日本ゼオン社製、スチレン含有量:23.8重量%)を用いたこと以外は比較例1と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
シリカ3の代わりに、シリカ4(商品名「Zeosil 1165MP」、ローディア社製、5%水性分散液のpH=6.2、窒素吸着比表面積(BET法):163m2/g)を用いたこと以外は比較例1と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
変性共役ジエン系ゴムIの代わりに、変性共役ジエン系ゴムIIを用いたこと以外は実施例1と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
変性共役ジエン系ゴムIの代わりに、未変性共役ジエン系ゴムIIIを用いたこと以外は実施例1と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
変性共役ジエン系ゴムIの代わりに、未変性共役ジエン系ゴムIIIを用いたこと以外は実施例2と同様にして、ゴム組成物を得て、各試験片を作製し、各測定および各評価を行った。表1にその結果を示す。
これに対し、本発明で規定する変性共役ジエン系ゴムを含有せず、本発明で規定していない変性共役ジエン系ゴムを含有するゴム組成物(比較例5)は、pHが8未満のシリカを配合してなるゴム組成物(比較例2)に比して、そのゴム架橋物の低発熱性および対摩耗性の改善効果が小さかった。また、本発明で規定する変性共役ジエン系ゴムを含有せず、未変性共役ジエン系ゴムを含有するゴム組成物(比較例6、7)は、pHが8未満のシリカを配合してなるゴム組成物(比較例3)に比して、そのゴム架橋物の低発熱性の改善効果が小さく、耐摩耗性は劣っていた。
Claims (5)
- 活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖と、前記活性末端と反応可能な官能基を有しているケイ素化合物とを反応させることにより得られる変性共役ジエン系ゴムを含むゴム成分100重量部に対し、pHが8〜12であるシリカ10〜200重量部を含有するゴム組成物。
- 前記ケイ素化合物が、ポリオルガノシロキサンまたはヒドロカルビルオキシシラン化合物である請求項1記載のゴム組成物。
- 架橋剤を更に含有してなる請求項1または2に記載のゴム組成物。
- 請求項3に記載のゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
- 請求項4に記載のゴム架橋物を用いてなるタイヤ。
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