JP5997759B2 - チアゾール誘導体を含むゴム組成物 - Google Patents
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Description
ゴム組成物は、十分な架橋性を示すと共に種々の流動特性間の許容し得る妥協点を保持していなければならない。
Aは、下記から選ばれる:
・水素原子;
・基:
yは、1以上、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、極めて好ましくは6以下の整数である);
・基:
・基:
・基:
R8は、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基である);
・基:
R9およびR10は、個々に、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基を示す);および、
・基:
・上記1種以上の補強用充填剤を、上記ジエンエラストマー中に、第1段階において混入し、全てを、1回以上、110℃と190℃の間の最高温度に達するまで熱機械的に混練する段階;
・その後、第2段階において、上記架橋系を混入し、全てを110℃よりも低い最高温度まで混練する段階。
Aaは、下記の基から選ばれる:
・基:
yaは、1以上、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、極めて好ましくは6以下の整数である;
但し、R1aおよびR2aが、同時に、それぞれ、メチルおよび水素原子を示さないこと或いはアリールおよび水素原子を示さないことを条件とする);
・基:
但し、R1aおよびR2aが、個々に、水素原子またはアルキル基を示すことを条件とする);
・基
但し、R1aおよびR2aが、各々、メチルを示すことを条件とする);
・基:
R9aおよびR10aは、個々に、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基を示す;
但し、R1aおよびR2aが、個々に、水素原子またはアルキル基を示すことを条件とする):
・基;
但し、R1aおよびR2aが、個々に、C1〜C18アルキル基を示すことを条件とする)]。
加硫促進剤として合成した化合物は、以下で示す装置および方法による質量分析およびNMRによって特性決定した。
期待される生成物の構造分析および不純物の構造測定は、DI/CI分析(イオン化モードとしての化学イオン化による質量分析への直接導入)によって実施した。
操作条件:
反応物ガス:2ml/分でのメタン/アンモニア(85/15)
供給物温度:200℃
掃引した質量範囲:1000m/zにおいて50
合成した分子の構造分析とモル純度の測定は、NMR分析によって実施する。スペクトルは、5mm BBIz級“ブロードバンド”プローブを備えたBruker Avance 500 MHz分光計において獲得する。定量的1H NMR試験は、単純な30°パルスシーケンスおよび64回獲得の各々間で3秒の繰返し時間を使用する。2D 1H/13C HSQCおよび1H/13C HMBC試験結果と組合せた1H NMRスペクトルは、分子の構造判定を可能にする(割当表参照)。モル定量は、定量的1D 1H NMRスペクトルから実施する。
測定は、規格DIN 53529:パート3 (1983年6月)従い、振動ディスクレオメーターにより150℃で実施する。時間の関数としての流動度測定トルクの変化Δトルク(dN.mでの)によって、加硫反応の結果としての組成物の剛化の変化を説明する。測定値を規格DIN 53529:パート2 (1983年3月)従い処理する(転換速度定数は除く):T0は、誘導時間、即ち、加硫反応を開始するのに必要な時間であり;Tα(例えば、T99)は、α%、即ち、最低トルクと最高トルクとの差のα%(例えば、99%)の転換を達成するのに必要な時間である。
また、30%転換と80%転換の間で算出した最初の位数であり、加硫速度の評価を可能にするK(min-1として表す)で示す転換速度定数も測定する。この定数Kは、150℃での硬化における流動曲線上のトルク上昇の勾配を測定することによって判定する。
上記で説明したように、本発明に従う組成物は、1種以上のジエンエラストマー、1種以上の補強用充填剤、および加硫系をベースとする。
“ベースとする”組成物なる表現は、使用する各種構成成分の混合物および/または反応生成物を含む組成物を意味するものと理解すべきである;これらベース構成成分のある種のものは、上記組成物の種々の製造段階において、特に、その加硫中に、少なくとも部分的に互いに反応し得るか或いは反応するように意図する。
“ジエン”エラストマーまたはゴムは、知られている通り、ジエンモノマー(2個の共役型または非共役型炭素‐炭素二重結合を担持するモノマー)に少なくとも部分的に由来するエラストマー(即ち、ホモポリマーまたはコポリマー)を意味するものと理解すべきである。
(a) 4〜12個の炭素原子を有する共役ジエンモノマーを重合させることによって得られる任意のホモポリマー;
(b) 1種以上の共役ジエンを他のジエンまたは8〜20個の炭素原子を有する1種以上のビニル芳香族化合物と共重合させることによって得られる任意のコポリマー;
(c) エチレンおよび3〜6個の炭素原子を含有するα‐オレフィンを、6〜12個の炭素原子を含有する非共役ジエンモノマーと共重合させることによって得られる3成分コポリマー、例えば、上記タイプの非共役ジエンモノマー、例えば、特に、1,4‐ヘキサジエン、エチリデンノルボルネンまたはジシクロペンタジエンと一緒のエチレンおよびプロピレンから得られるエラストマー;および、
(d) イソブテンとイソプレンのコポリマー(ブチルゴム)、さらにまた、このタイプのコポリマーのハロゲン化形、特に、塩素化または臭素化形。
もう1つの特定の実施態様によれば、上記ジエンエラストマーは、主として(即ち、50phrよりも多くにおいて)、SBR(エマルジョン中で調製したSBR(“ESBR”)または溶液中で調製したSBR(“SSBR”)のいずれか)であるか、或いはSBR/BR、SBR/NR(またはSBR/IR)、またはBR/NR(またはBR/IR)、またはSBR/BR/NR(またはSBR/BR/IR)のブレンド(混合物)である。SBR(ESBRまたはSSBR)エラストマーの場合、特に、例えば20質量%と35質量%の間の中程度のスチレン含有量または例えば35質量%〜45質量%の高スチレン含有量、15%と70%の間のブタジエン成分ビニル結合含有量、15%と75%の間のトランス‐1,4‐結合含有量(モル%)および−10℃と−55℃の間のTgを有するSBRを使用する;そのようなSBRは、有利には、好ましくは90%(モル%)よりも多いシス‐1,4‐結合を有するBRとの混合物として使用し得る。
本発明のもう1つの特定の実施態様によれば、本発明に従う組成物のジエンエラストマーは、90%よりも多いシス‐1,4‐連鎖化物含有量(モル%)を示すBR(低Tgエラストマーとして)と1種以上のS‐SBRまたはE‐SBR(高Tgエラストマーとして)とのブレンドを含む。
タイヤの製造において使用することのできるゴム組成物を補強するその能力について知られている任意のタイプの補強用充填剤、例えば、カーボンブラックのような有機充填剤、シリカのような補強用無機充填剤、またはこれら2つのタイプの充填剤のブレンド、特にカーボンブラックとシリカとのブレンドを使用することができる。
カーボンブラック以外の有機充填剤の例としては、出願 WO‐A‐2006/069792号およびWO‐A‐2006/069793号に記載されているような官能化ポリビニル芳香族有機充填剤を挙げることができる。
もう1つの実施態様によれば、補強用充填剤は、カーボンブラックである。
特に、例えば出願 WO03/002648号(またはUS 2005/016651号)およびWO03/002649号(またはUS 2005/016650号)に記載されているような、その特定の構造によって“対称形”または“非対称形”と称するシランポリスルフィドを使用する。
(III) Z ‐ D ‐ Sp ‐ D ‐ Z
[式中、pは、2〜8 (好ましくは2〜5)の整数であり;
Dは、2価の炭化水素基(好ましくはC1〜C18アルキレン基またはC6〜C12アリーレン基、特にC1〜C10アルキレン、特にC1〜C4アルキレン、特にプロピレン)であり;
Zは、下記の式の1つに相応する:
R22基は、置換されているかまたは置換されてなく、互いに同一かまたは異なるものであって、C1〜C18アルコキシルまたはC5〜C18シクロアルコキシル基(好ましくは、C1〜C8アルコキシルおよびC5〜C8シクロアルコキシルから選ばれる基、さらにより好ましくはC1〜C4アルコキシルから選ばれる基、特にメトキシルおよびエトキシル)を示す)]。
適切な架橋系は、イオウ(またはイオウ供与剤)と、一次加硫促進剤とをベースとする。このベース架橋系に各種既知の二次加硫促進剤または加硫活性化剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸もしくは等価の化合物、またはグアニジン誘導体(特に、ジフェニルグアニジン)が加わってきて、下記で説明するような第1の非生産段階および/または生産段階において混入する。
Aは、下記から選ばれる:
・水素原子;
・基:
yは、1以上、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、極めて好ましくは6以下の整数である);
・基:
・基:
・基:
R8は、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基である);
・基:
R9およびR10は、個々に、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基を示す);および、
・基:
1個以上のヘテロ原子によって遮断されている炭化水素基または鎖は、1個以上のヘテロ原子を含む基または鎖を意味するものと理解されたい;各ヘテロ原子は、上記の基または上記の鎖の2個の炭素原子間、上記の基または上記の鎖の1個の炭素原子と上記の基または上記の鎖のもう1つのヘテロ原子との間、または上記の基または上記の鎖の2個の他のヘテロ原子間に存在する。
上記1個以上のヘテロ原子は、窒素、イオウまたは酸素原子であり得る。
第2の実施態様によれば、R2は、各々水素原子を示す。
第3の実施態様によれば、R1およびR2は、各々メチル基を示す。
・基:
XおよびY基は、個々に、線状、枝分れまたは環状アルキレン基、アリーレン基およびアルキルアリーレン基から選ばれ得る。
特定の実施態様によれば、R6は、C1〜C4アルキル、より好ましくはC1〜C3アルキル、極めて好ましくはメチル基またはエチル基を示す。
特定の実施態様によれば、R7は、C1〜C4アルキル、より好ましくはC1〜C3アルキル、極めて好ましくはメチル基またはエチル基を示し、或いは、R7は、例えばベンジル基のようなアラルキル基を示す。
特定の実施態様によれば、Xは、C1〜C4アルキレン、より好ましくはC1〜C3アルキレン、極めて好ましくはメチレン基またはエチレン基を示し;R9およびR10は、個々に、C1〜C4アルキル、より好ましくはC1〜C3アルキル、極めて好ましくはメチル基またはエチル基を示す。
特定の実施例によれば、R11は水素原子を示す。
また、本発明に従うゴム組成物は、例えば、可塑剤または増量剤オイル(後者は、性質的に芳香族系または非芳香族系のいずれかである);顔料;オゾン劣化防止ワックス(Cire Ozone C32 STのような)、化学オゾン劣化防止剤、酸化防止剤(6‐PPD)のような保護剤;疲労防止剤;補強用樹脂;例えば出願WO 02/10269号に記載されているような、メチレン受容体(例えば、フェノールノボラック樹脂)またはメチレン供与体(例えば、HMTまたはH3M)のような、タイヤ、特に、トレッドの製造を意図するエラストマー組成物において一般的に使用する通常の添加剤の全部または1部も含み得る。
本発明に従うゴム組成物は、適切なミキサー内で、一般に、当業者にとって周知の一般的手順に従う2つの連続する製造段階、即ち、110℃と190℃の間、好ましくは115℃と150℃の間、さらにより好ましくは115℃と140℃の間の最高温度までの高温で熱機械的に加工または混練する第1段階(“非生産”段階とも称する)、および、その後の、典型的には110℃よりも低い、例えば、40℃と100℃の間の低めの温度で機械加工する第2の段階(“生産”段階とも称する)を使用して製造し、この仕上げ段階において、架橋または加硫系を混入し得る。
上記2つの段階は、1つの同じミキサーにおいて連続して実施してもよく、或いは、100℃よりも低い温度への冷却段階によって分離し、その後、最終段階を第2のミキサーにおいて実施してもよい。
本発明のもう1つの主題は、下記の式(I’)を有するチアゾール化合物である:
Aaは、下記の基から選ばれる:
・基:
yaは、1以上、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、極めて好ましくは6以下の整数である;
但し、R1aおよびR2aが、同時に、それぞれ、メチルおよび水素原子を示さないこと或いはアリールおよび水素原子を示さないことを条件とする);
・基:
但し、R1aおよびR2aが、個々に、水素原子またはアルキル基を示すことを条件とする);
・基
但し、R1aおよびR2aが、それぞれ、メチルを示すことを条件とする);
・基:
R9aおよびR10aは、個々に、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基を示す;
但し、R1aおよびR2aが、個々に、水素原子またはアルキル基を示すことを条件とする):
・基:
但し、R1aおよびR2aが、個々に、C1〜C18アルキル基を示すことを条件とする)]。
1個以上のヘテロ原子によって遮断されている炭化水素基または鎖は、1個以上のヘテロ原子を含む基または鎖を意味するものと理解されたい;各ヘテロ原子は、上記の基または上記の鎖の2個の炭素原子間、上記の基または上記の鎖の1個の炭素原子と上記の基または上記の鎖のもう1つのヘテロ原子との間、または上記の基または上記の鎖の2個の他のヘテロ原子間に存在する。
上記1個以上のヘテロ原子は、窒素、イオウまたは酸素原子であり得る。
第2の実施態様によれば、R1aおよびR2aは、各々水素原子を示す。
第3の実施態様によれば、R1aおよびR2aは、各々メチル基を示す。
・基:
Xa基は、個々に、線状、枝分れまたは環状のアルキレン基、アリーレン基およびアルキルアリーレン基から選ばれ得る。
特定の実施態様によれば、R7aは、C1〜C4アルキル、より好ましくはC1〜C3アルキル、極めて好ましくはメチル基またはエチル基を示し、或いは、R7aは、例えば、ベンジル基のようなアラルキル基を示す。
特定の実施態様によれば、Xa基は、C1〜C4アルキレン、より好ましくはC1〜C3アルキレン、極めて好ましくはメチレン基またはエチレン基を示し、R9aおよびR10aは、個々に、C1〜C4アルキル、より好ましくはC1〜C3アルキル、極めて好ましくはメチル基またはエチル基を示す。
当業者であれば、A基が水素原子である場合の一般式(I)のチアゾール化合物を如何にして調製するかは承知していることであり、この場合は、これらのチアゾールをチオールで置換する。このチオールは、当業者にとって既知の方法で塩化してチオラート化合物を得ることができる。
・AまたはAa基が、上記で定義したような、下記の基:
・US 2 196 607号(1940年)におけるMathesによるNaOClによって;
・Stewart, Mathes, J. Org. Chem., 1949, vol.14, pp. 1111‐1117における (NH4)2S2O8によって。
チオールを使用する代りに、相応するチオラートを使用することも可能である。この方法は、Suzuki Shigenori、Hisamichi KanehikoおよびEndo Katsuyaによって、Heterocycles, 1993, vol. 35, # 2 pp. 895‐900において説明されている。著者等は、ナトリウムメチルチオラートをメチルクロロホルメートと反応させてチオカルボネート誘導体を得ている。
この反応は、例えば、ジエチル(2‐ブロモエチル)ホスホネートとナトリウムエタンチオラートとのエーテル中での反応について説明されている(Mikolajczyk, Marian, Costisella, Burkhard and Grzejszczak, Slawomir, Tetrahedron, 1983, vol. 39, # 7 pp. 1189‐1193)。
例えば、トリアジンチオールとハロゲン化アリルの、アルコール中炭酸カリウムの存在下での反応は、Societe Belge de l'azote et des produits chimiques du Marlyの特許BE 503980号(1951年)に記載されている。
A. 化合物の合成例
1. 化合物A:ジエチル 2‐(4,5‐ジメチルチアゾール‐2‐イルチオ)エチルホスホネートの合成
化合物Aを、下記の反応スキームに従って合成する:
褐色油状物(5.382g、0.017モル、収率84%)を得る。
モル純度は、93%よりも高い(1H NMR)。
TLC:Rf = 0.5 (SiO2、EtOAc、UVおよびI2による可視化)。
d6‐DMSO中の1Hおよび13C NMRによって得られた化学シフトは、下記の表に示している。較正は、DMSOに対して実施している(1H中2.44ppm、13C中39.5ppmにて、さらに、rs = 0による31P較正;rs:参照スペクトル)。
31Pの化学シフトは、27.2ppmである。
化合物Bを、下記の反応スキームに従って合成する:
液体(淡黄色) (16.1g、0.080モル、収率80%)を得る。
モル純度は、93%よりも高い(1H NMR)。
TLC:Rf = 0.61 (SiO2、ヘプタン:EtOAc = 1:1、UVおよびI2による可視化)。
d1‐クロロメタンの1Hおよび13C NMRによって得られた化学シフトは、下記の表に示している。較正は、クロロホルムに対して実施している(1H中7.2ppm、13C中77ppmにて)。
化合物Cを、下記の反応スキームに従って合成する:
モル純度は、96%よりも高い(1H NMR)。
TLC:Rf = 0.8 (SiO2、シクロヘキサン:EtOAc = 1:1、UVおよびI2による可視化)。
d6‐アセトン中の1Hおよび13C NMRによって得られた化学シフトは、下記の表に示している。較正は、DMSOに対して実施している(1H中1.98ppm、13C中29.8ppmにて)。
化合物Dを、下記の反応スキームに従って合成する:
褐色油状物(12.22g、0.066モル、収率87%)を得る。
モル純度は、97%よりも高い(1H NMR)。
d6‐DMSO中の1Hおよび13C NMRによって得られた化学シフトは、下記の表に示している。較正は、DMSOに対して実施している(1H中2.44ppm、13C中39.5ppmにて)。
化合物Eを、下記の反応スキームに従って合成する:
モル純度は、99%よりも高い(1H NMR)。
d6‐DMSO中の1Hおよび13C NMRによって得られた化学シフトは、下記の表に示している。較正は、DMSOに対して実施している(1H中2.44ppm、13C中39.5ppmにて)。
化合物Fを、下記の反応スキームに従って合成する:
31℃の融点を有する固形物(15.85g、0.068モル、収率97%)を得る。
モル純度は、99%よりも高い(1H NMR)。
TLC:Rf = 0.78 (SiO2、ヘプタン:EtOAc = 1:1、UVおよびI2による可視化)。
d6‐DMSO中の1Hおよび13C NMRによって得られた化学シフトは、下記の表に示している。較正は、DMSOに対して実施している(1H中2.44ppm、13C中39.5ppmにて)。
この実施例の目的は、カーボンブラックとシリカを含み、タイヤトレッドの製造において使用することができ、MBTSを一次加硫促進剤として含むゴム組成物(組成物C1)の性質を、化合物F (組成物C2)、化合物B (組成物C3)または化合物E (組成物C4)を一次加硫促進剤として含む本発明に従うゴム組成物の性質と比較することである。
各組成物の配合は、下記の表1に示している。量は、エラストマー100質量部当りの質量部(phr)で表している。
(1) 0.7%の1,2‐;1.7%のトランス‐1,4‐;98%のシス‐1,4‐を含むポリブタジエン (Tg = −105℃) (モル%);
(2) 25%のスチレン、59%の1,2‐ポリブタジエン単位および20%のトランス‐1,4‐ポリブタジエン単位を含むブタジエン/スチレンコポリマーSSBR (溶液中で調製したSBR) (Tg = −24℃) (モル%);乾燥SBRとして表した含有量 (9質量%のMESオイルで増量したSBR、即ち、76phrに等しいSSBR+オイルの合計量);
(3) カーボンブラック;
4) Rhodia社からのシリカ“Zeosil 1165MP”、“HDS”タイプ (BETおよびCTAB:約160m2/g);
(5) 酸化防止剤 6-PPD;
(6) オゾン劣化防止剤;
(7) 脂肪族樹脂(C5 ピュア)“Hikorez A‐1100”、Kolon社から販売;
(8) カップリング剤;
(9) Uniqema社からのStearin “Pristerene”;
(10) ジフェニルグアニジン (Flexsys社からのPerkacit DPG);
* 標章Rubator MBTSとしてG‐ Quimica社から販売されているMBTS。
表2
この実施例の目的は、カーボンブラックを含み、タイヤトレッドの製造において使用することができ、MBTSを一次加硫促進剤として含むゴム組成物(組成物C1)の性質を、化合物F (組成物C2)、化合物B (組成物C3)または化合物E (組成物C4)を一次加硫促進剤として含む本発明に従うゴム組成物の性質と比較することである。
各組成物の配合は、下記の表3に示している。量は、エラストマー100質量部当りの質量部(phr)で表している。
(1) 天然ゴム;
(2) Uniqema社からのStearin “Pristerene”;
(3) 標章Rubator MBTSとしてG‐ Quimica社から販売されているMBTS。
表4
Claims (10)
- 1種以上のジエンエラストマー、1種以上の補強用充填剤および加硫系をベースとし、前記加硫系が、下記の式(I)を有する化合物から選ばれる1種以上のチアゾール化合物を含むことを特徴とするタイヤ製造用のゴム組成物:
Aは、下記から選ばれる:
・基:
yは、1以上の整数である);
・基:
・基:
・基:
R8は、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基である);
・基:
R9およびR10は、個々に、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基を示す);および、
・基:
- R1およびR2が、個々に、水素原子またはメチル基を示す、請求項1記載の組成物。
- Aが、下記の基から選ばれる、請求項1又は2記載の組成物:
・基:
・基:
- R3〜R11基が、個々に、線状、枝分れまたは環状のアルキル基、アリール基、アラルキル基およびアルキルアリール基から選ばれる、請求項1〜3のいずれか1項記載の組成物。
- XおよびY基が、個々に、線状、枝分れまたは環状アルキレン基、アリーレン基およびアルキルアリーレン基から選ばれる、請求項1〜4のいずれか1項記載の組成物。
- 前記1種以上のチアゾール化合物が、0.1〜7phrを示す(phr:ジエンエラストマー100質量部当りの質量部)、請求項1〜5のいずれか1項記載の組成物。
- 下記の式(I’)を有するチアゾール:
Aaは、下記の基から選ばれる:
・基:
yaは、1以上の整数である;
但し、R1aおよびR2aが、同時に、それぞれ、メチルおよび水素原子を示さないこと或いはアリールおよび水素原子を示さないことを条件とする);
・基:
但し、R1aおよびR2aが、個々に、水素原子またはアルキル基を示すことを条件とする);
・基
但し、R1aおよびR2aが、各々、メチルを示すことを条件とする);
・基:
R9aおよびR10aは、個々に、必要に応じて1個以上のヘテロ原子によって遮断されているC1〜C18炭化水素基を示す;
但し、R1aおよびR2aが、個々に、水素原子またはアルキル基を示すことを条件とする);および、
・基;
但し、R1aおよびR2aが、個々に、C1〜C18アルキル基を示すことを条件とする)]。 - R1aおよびR2aが、個々に、水素原子またはメチル基を示す、請求項7記載のチアゾール。
- R3a〜R7aおよびR9a〜R11a基が、個々に、線状、枝分れまたは環状のアルキル基、アリール基、アラルキル基およびアルキルアリール基から選ばれる、請求項7又は8のいずれか1項記載のチアゾール。
- Xa基が、線状、枝分れまたは環状のアルキレン基、アリーレン基およびアルキルアリーレン基から選ばれる、請求項7〜9のいずれか1項記載のチアゾール。
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