WO2017217528A1 - ゴム用添加剤 - Google Patents

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WO2017217528A1
WO2017217528A1 PCT/JP2017/022275 JP2017022275W WO2017217528A1 WO 2017217528 A1 WO2017217528 A1 WO 2017217528A1 JP 2017022275 W JP2017022275 W JP 2017022275W WO 2017217528 A1 WO2017217528 A1 WO 2017217528A1
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rubber
rubber composition
mass
group
carbon atoms
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PCT/JP2017/022275
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Inventor
聡美 藤田
鷹野　哲男
光太郎 早川
Original Assignee
株式会社ブリヂストン
花王株式会社
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Publication date
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    • C08K5/00—Use of organic ingredients
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    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
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    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C07D239/28—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D239/46—Two or more oxygen, sulphur or nitrogen atoms
    • C07D239/47—One nitrogen atom and one oxygen or sulfur atom, e.g. cytosine
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    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica

Definitions

  • the present invention relates to an additive for rubber.
  • Rubber is an amorphous and soft polymer substance, but it refers to a material with a high elastic limit and a low elastic modulus, in particular, an elastic rubber, which is mainly composed of organic polymers such as natural rubber and synthetic rubber. There are many cases. Utilizing this characteristic, rubber-containing compositions (rubber compositions) are used in various fields such as tires, sealing materials and seismic isolation materials.
  • the rubber elasticity of rubber absorbs the impact generated when the vehicle travels on uneven road surfaces, improving the ride comfort of the vehicle and reducing the impact on the vehicle itself. Play a role. Also, since rubber is difficult to pass water and air, it can hold air tightly in the tire and withstand rain and snow. Furthermore, since the rubber has a large frictional force, the frictional force of the tire in contact with the road surface also increases, and power and braking force can be quickly transmitted to the road surface, making it difficult to slip.
  • a typical additive is sulfur.
  • sulfur By adding sulfur to cross-link rubber molecules, the characteristic as a rubber elastic body is remarkably expressed. This sulfur atom cross-linking is to connect rubber molecules with a covalent bond, and is not a cross-link that can be easily cut, and is therefore referred to as permanent cross-linking.
  • U.S. Patent No. 6,057,059 relates to an elastomeric material comprising a permanent polymer bridge having a covalent bond and a flexible polymer chain combined between the chain and a bridge bridge having a non-covalent bond, where the bridge is based on a nitrogen-containing heterocycle. It is disclosed that it contains the association group.
  • US Pat. No. 6,057,089 discloses polymers modified by grafting nitrogen-containing associative molecules that contain at least one unit that allows them to bind to each other or to a filler non-covalently.
  • Patent Document 3 discloses a rubber composition which is based on at least one diene elastomer, a reinforcing filler, a chemical cross-linking agent and at least one specific modifier, and is used particularly in the manufacture of tires.
  • Patent Document 4 discloses a polymer modified by grafting a nitrogen-containing associative molecule along a polymer chain.
  • Patent Document 3 discloses a rubber composition having a mechanical property that combines good rigidity under moderate deformation and high elongation at break with low hysteresis. It is disclosed that it is suitable for increasing the balance between rolling resistance and resistance to large deformations in the manufacture of tires.
  • the loss tangent (tan ⁇ ) is reduced and stored according to the size of the tire deformation.
  • a technique capable of adjusting the elastic modulus is required.
  • the present invention when added to a rubber composition, can adjust the storage elastic modulus at the time of large deformation and small deformation, and various physical properties such as tan ⁇ , and a vehicle when used in a tire. It is an object of the present invention to provide a rubber composition that can satisfy all of the fuel saving performance, steering stability, and riding comfort.
  • the present inventor has found that the above problem can be solved by adding a rubber additive having a predetermined structure to the rubber composition.
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
  • X is a hydrogen atom, a group represented by R 4 —COO—, R 4 —CONH—, or R 4 —O—, and R 4 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • [2] A rubber composition containing the rubber additive as described in [1] above and rubber.
  • [4] Use of the compound represented by the general formula (I) for producing the rubber composition according to the above [2].
  • [5] A tire using the rubber composition according to [2].
  • [6] The method for manufacturing a tire according to [5], including a step of molding the rubber composition.
  • [7] Use of the rubber composition according to the above [2] for a tire.
  • the rubber additive of the present invention When the rubber additive of the present invention is added to the rubber composition, it can improve the storage elastic modulus at the time of small deformation without excessively increasing the storage elastic modulus at the time of large deformation, and further reduce tan ⁇ . Can do.
  • the rubber composition containing the rubber additive When the rubber composition containing the rubber additive is used for a tire, it is possible to satisfy all of the fuel saving performance, driving stability, and riding comfort of the vehicle.
  • the rubber additive of the present invention contains a compound represented by the following general formula (I).
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
  • X is a hydrogen atom, a group represented by R 4 —COO—, R 4 —CONH—, or R 4 —O—, and R 4 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the storage elastic modulus at the time of small deformation can be improved without excessively increasing the storage elastic modulus at the time of large deformation, and tan ⁇ is further reduced. be able to.
  • one type of the compound represented by the general formula (I) may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the rubber additive and rubber composition of the present invention are suitably used for tires.
  • it is effective to reduce the rolling resistance of the tire, and in order to reduce the rolling resistance, it is effective to reduce tan ⁇ of the rubber composition used for the tire.
  • it is generally effective to increase the storage elastic modulus of the tire and improve the block rigidity.
  • the storage elastic modulus at the time of large deformation of the rubber composition is too high, the impact during running of the vehicle cannot be absorbed and the riding comfort deteriorates when used for a tire.
  • the present invention improves the storage elastic modulus at the time of small deformation without excessively improving the storage elastic modulus at the time of large deformation, and further when the rubber composition having a small tan ⁇ is used for a tire, the fuel economy of the vehicle, As a result of studying in view of satisfying both the steering stability and the ride comfort, the present inventors have found a rubber additive that can solve the above problems.
  • non-permanent crosslinking can be formed between the rubber molecular chains.
  • a strong force acts on the rubber composition from the outside, and when it undergoes a large deformation, it dissociates and the cross-linking density decreases.
  • a weak force acts on the rubber composition from the outside to cause a small deformation, the non-permanent crosslinking does not dissociate, and the crosslinking density can be maintained high.
  • the storage elastic modulus at the time of small deformation can be improved while maintaining or reducing the storage elastic modulus at the time of large deformation without excessively improving. Therefore, when the rubber additive of the present invention is used for a tire, the steering stability can be improved without impairing the riding comfort of the vehicle.
  • the non-permanent cross-linking formed by adding the rubber additive of the present invention to the rubber composition has more linking points due to hydrogen bonds than the conventional non-permanent cross-linking, so the bond becomes stronger. Since it becomes smaller and the rolling resistance can be reduced, it is estimated that the fuel consumption can be improved when used in a tire.
  • the present disclosure is not limited to this mechanism.
  • non-permanent crosslinking when introducing non-permanent crosslinking, it has been common to add a new step of grafting a rubber component with a nitrogen-containing associative molecule or the like before the kneading step (two-step step).
  • a non-permanent cross-linked structure can be introduced into the rubber composition in one stage of the kneading step without performing the grafting step, depending on tan ⁇ and the size of deformation.
  • the storage modulus can be adjusted to a desired range.
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. From the viewpoint of compatibility with rubber, and from the viewpoint of increasing the storage elastic modulus at the time of small deformation without excessively improving the storage elastic modulus at the time of large deformation and reducing tan ⁇ , R 1 has 2 or more carbon atoms. Preferably there is. On the other hand, from the viewpoint of increasing the number of non-permanent crosslinking points per weight of the compound represented by the general formula (I), R 1 preferably has 18 or less carbon atoms, more preferably 12 or less carbon atoms, and 8 carbon atoms.
  • the divalent hydrocarbon group for R 1 may have any of a linear structure, a branched chain structure, and a cyclic structure, or a combination thereof.
  • the hydrocarbon group include an alkylene group, an alkenylene group, an alkylidene group, and an arylene group.
  • R 1 is preferably at least one selected from the group consisting of a linear or branched alkylene group and a linear or branched alkenylene group. More preferred is at least one selected from the group consisting of alkenylene groups. In view of compatibility with rubber and reactivity, a linear alkenylene group is more preferable.
  • R 1 is at least one selected from the group consisting of a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms and a linear or branched alkenylene group.
  • a linear alkenylene group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable.
  • R 1 preferably has 2 or more carbon atoms, preferably 18 or less carbon atoms, more preferably 12 or less carbon atoms, still more preferably 8 or less carbon atoms, and still more preferably 6 or less carbon atoms.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group preferably has 1 or more and 3 or less carbon atoms, more preferably 1 or 2 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group may be a straight chain structure, a branched chain structure, or a cyclic structure, or a combination thereof.
  • an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group and the like can be mentioned.
  • R 2 and R 3 are It is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Further, from the above viewpoint, R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and R 3 is a hydrogen atom, R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and R 3 is a hydrogen atom. More preferably, R 2 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms and R 3 is a hydrogen atom, R 2 is a methyl group, and R 3 is a hydrogen atom. preferable.
  • X is a hydrogen atom, a group represented by R 4 —COO—, R 4 —CONH—, or R 4 —O—, and R 4 is a carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group.
  • X is a hydrogen atom, or preferably R 4 -COO- in a group represented, and more preferably a group represented by R 4 -COO-.
  • R 4 has 2 or more carbon atoms.
  • R 4 preferably has 18 or less carbon atoms, more preferably 12 or less carbon atoms, and 8 carbon atoms. The following are more preferable, and 6 or less carbon atoms are still more preferable.
  • the hydrocarbon group for R 4 may have a straight chain structure, a branched chain structure, or a cyclic structure, or a combination thereof. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and an aralkyl group.
  • R 4 is preferably a hydrocarbon group having 2 or more and 20 or less carbon atoms having at least one polymerizable unsaturated bond, and a polymerizable unsaturated bond at the ⁇ -position. More preferably a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms having a polymerizable unsaturated bond at the ⁇ -position, and a carbon having a polymerizable unsaturated bond at the ⁇ -position. An alkenyl group having 2 or 3 is more preferable, and an isopropenyl group is still more preferable.
  • the polymerizable unsaturated bond means an unsaturated bond capable of addition polymerization.
  • the compound represented by the general formula (I) includes at least one selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (II) and a compound represented by the following formula (I-II).
  • a compound represented by the following formula (II) is more preferable.
  • the method for producing the compound represented by the general formula (I) is not particularly limited, and a known method can be used.
  • a compound represented by the following general formula (1) hereinafter also referred to as “raw material isocytosine”
  • a compound represented by the following general formula (2) hereinafter also referred to as “raw material isocyanate” are reacted under heating conditions. Can be manufactured.
  • the reaction between the raw material isocytosine and the raw material isocyanate can be carried out in the presence of a solvent.
  • the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the raw material isocytosine and the raw material isocyanate, but for example, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide and the like are preferable.
  • the raw material isocytosine and the raw material isocyanate may be heated in advance after being charged into the reactor, or the raw material isocytosine and the solvent may be charged in advance in the reactor and heated, and the raw material isocyanate may be added dropwise thereto.
  • the reaction temperature is preferably 90 to 180 ° C., more preferably 120 to 160 ° C. from the viewpoint of productivity and suppression of decomposition of raw materials.
  • the reaction time varies depending on the reaction temperature and reaction scale, but is preferably 10 to 240 minutes, more preferably 20 to 120 minutes from the viewpoint of productivity and reaction conversion.
  • the rubber additive of the present invention contains a compound represented by the general formula (I).
  • the content is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more.
  • the upper limit of the content of the compound represented by the general formula (I) in the rubber additive is 100% by mass. That is, the compound represented by the general formula (I) can be used as it is as an additive for rubber.
  • the content of the compound represented by the general formula (I) in the rubber additive is preferably 100% by mass.
  • the rubber additive of the present invention may contain, for example, a solvent and water in addition to the compound represented by the general formula (I) as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the compound represented by the general formula (I) can be used as the rubber additive. Moreover, it can use for manufacture of the following rubber compositions and this rubber composition. Thereby, the effect of the present invention can be obtained.
  • the rubber composition of the present invention contains the rubber additive of the present invention and a rubber. Furthermore, the rubber composition of the present invention may contain a reinforcing filler.
  • the content of the rubber additive in the rubber composition of the present invention is described later from the viewpoint of increasing the storage elastic modulus at the time of small deformation without excessively improving the storage elastic modulus at the time of large deformation and decreasing tan ⁇ .
  • the amount is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, still more preferably 1 part by mass or more, and still more preferably 2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber.
  • the content of the rubber additive in the rubber composition is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the rubber.
  • the following is more preferable, 8 parts by mass or less is more preferable, and 6 parts by mass or less is more preferable.
  • Examples of the rubber used in the rubber composition of the present invention include diene rubbers.
  • Examples of the diene rubber include at least one selected from the group consisting of natural rubber (NR) and synthetic diene rubber.
  • Specific examples of the synthetic diene rubber include polybutadiene rubber (BR), synthetic polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), styrene-isoprene copolymer rubber (SIR), and ethylene-butadiene.
  • Copolymer rubber propylene-butadiene copolymer rubber, ethylene-propylene-butadiene copolymer rubber, ethylene- ⁇ -olefin-diene copolymer rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, styrene and isobutylene having a halogenated methyl group And chloroprene rubber, acrylo-nitrile butadiene copolymer rubber, and the like.
  • the diene rubber preferably contains a styrene-butadiene copolymer rubber.
  • the content of the styrene-butadiene copolymer rubber in the diene rubber is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and still more preferably 90% by mass. % Or more. Moreover, the upper limit of the content is 100% by mass.
  • These diene rubbers may be used alone or in combination of two or more. Further, the diene rubber used may be modified or unmodified.
  • the rubber content in the rubber composition is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and still more preferably 50% by mass or more from the viewpoint of expressing physical properties derived from rubber. Further, it is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, further preferably 99% by mass or less, still more preferably 98% by mass or less, still more preferably 94% by mass or less, and still more preferably. Is 92% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, still more preferably 85% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less.
  • the rubber composition of the present invention preferably further contains a reinforcing filler from the viewpoint of reinforcing the mechanical properties of rubber and obtaining a rubber composition exhibiting a desired storage modulus and tan ⁇ .
  • a reinforcing filler used for the rubber composition of the present invention include carbon black, an organic reinforcing filler described later, and an inorganic reinforcing filler. These reinforcing fillers can be used alone or in combination of two or more.
  • a known carbon black appropriately selected in the range of the I 2 adsorption amount, the CTAB specific surface area, the N 2 adsorption amount, the DBP adsorption amount and the like can be used.
  • the carbon black is not particularly limited, and examples thereof include GPF, FEF, HAF, ISAF, and SAF grade carbon black. These carbon blacks may be used alone or in combination of two or more.
  • organic reinforcing fillers include organic functionalized polyvinyl aromatic fillers described in WO 2006/069792 and WO 2006/069793.
  • the inorganic reinforcing filler examples include at least one selected from the group consisting of silica, aluminum hydroxide, clay, talc, calcium carbonate, and zeolite. From the viewpoint of obtaining a rubber composition exhibiting excellent storage modulus and tan ⁇ , the inorganic reinforcing filler is preferably at least one selected from the group consisting of silica and aluminum hydroxide, more preferably silica. .
  • the silica is not particularly limited, and examples thereof include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate and the like. Among these, from the viewpoint of availability. Wet silica is preferred. These silicas may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the reinforcing filler in the rubber composition is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and still more preferably 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of rubber, from the viewpoint of reinforcement. 20 mass parts or more are still more preferable, 30 mass parts or more are more preferable, and 40 mass parts or more are more preferable. Further, from the viewpoint of processability of the rubber composition, the content of the reinforcing filler in the rubber composition is preferably 120 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and more preferably 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber. Part or less is more preferable.
  • the rubber composition of the present invention contains an inorganic reinforcing filler
  • the rubber composition preferably further contains a coupling agent in order to improve the blending effect of the inorganic reinforcing filler.
  • a coupling agent it does not specifically limit as a coupling agent, From a reactive viewpoint with the filler for inorganic reinforcement, a silane coupling agent is preferable and a silane coupling agent containing a sulfur atom is more preferable.
  • silane coupling agents containing sulfur atoms include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N
  • the blending amount of the coupling agent in the rubber composition is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic reinforcing filler from the viewpoint of reinforcing properties. Further preferred. Moreover, from a viewpoint of reducing the component which does not contribute to a coupling reaction, 25 mass parts or less are preferable, 20 mass parts or less are more preferable, and 15 mass parts or less are more preferable.
  • a compounding agent usually used as a rubber composition for example, Vulcanizing agents such as sulfur; zinc oxide, Nt-butyl-1,2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (CBS), mercaptobenzothiazole Vulcanization accelerators such as thiuram compounds such as (MBT), dibenzothiazyl disulfide (MBTS), 1,3-diphenylguanidine (DPG), and tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram disulfide (TOT);
  • An agent; stearic acid; an anti-aging agent; and the like may be appropriately selected and blended within a range not impairing the object of the present invention. As these Vulcanizing agents such as sulfur; zinc oxide, Nt-butyl-1,2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzo
  • the method for producing the rubber composition of the present invention is not particularly limited.
  • the components contained in the rubber composition can be blended and mixed using a kneader such as a Banbury mixer, a roll, or an intensive mixer.
  • the method for producing a rubber composition of the present invention preferably includes a step of blending and kneading the compound represented by the general formula (I). More specifically, from the viewpoint of suppressing the occurrence of vulcanization during the production of the rubber composition and improving the handleability during the production, among the components contained in the rubber composition, a vulcanizing agent and a vulcanizing agent are included.
  • a rubber composition is produced by a method in which components other than the sulfur accelerator are blended in advance and kneaded (first kneading step), and then a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are blended and kneaded (second kneading step). It is preferable.
  • first kneading step a method in which components other than the sulfur accelerator are blended in advance and kneaded
  • second kneading step a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are blended and kneaded. It is preferable.
  • the kneading temperature in the first kneading step is a range in which the maximum temperature is preferably 250 ° C. or less, more preferably 200 ° C. or less, and further preferably 180 ° C.
  • the kneading temperature in the first kneading step is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, and further preferably 140 ° C. or higher.
  • the kneading temperature in the second kneading step is a range in which the maximum temperature is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower, from the viewpoint of suppressing vulcanization during mixing.
  • the kneading temperature in the second kneading step is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher.
  • the rubber composition of the present invention can exert its effect particularly when used in a tire.
  • the said rubber composition can be used for the tread part of a tire, for example.
  • the tire of the present invention uses the rubber composition of the present invention. That is, the rubber composition of the present invention can be used as a tire or a tire member, and the tire member is suitably used for a tread or a tread base.
  • the tire of the present invention is more preferably one in which the rubber composition is used for a tread portion.
  • the tire manufacturing method of the present invention is not particularly limited as long as it has a step of molding the rubber composition.
  • a pneumatic tire is manufactured by a normal method using the rubber composition of the present invention. That is, in the unvulcanized stage, the rubber composition of the present invention is extruded into, for example, a tread member, and pasted and molded by a usual method on a tire molding machine to form a raw tire. The green tire is heated and pressed in a vulcanizer to obtain a tire.
  • the present invention discloses rubber additives, rubber compositions, methods for producing rubber compositions, use of rubber compositions, tires, methods for producing compounds, and uses of compounds.
  • R 1 has 1 or more carbon atoms, preferably 2 or more carbon atoms, 20 or less carbon atoms, preferably 18 or less carbon atoms, more preferably 12 or less carbon atoms, and still more preferably 8 carbon atoms.
  • a divalent hydrocarbon group having 6 or less carbon atoms is more preferable.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
  • X is a hydrogen atom, a group represented by R 4 —COO—, R 4 —CONH—, or R 4 —O—, and R 4 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the divalent hydrocarbon group in R 1 is at least one selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an alkylidene group, and an arylene group, preferably a linear or branched alkylene. And at least one selected from the group consisting of linear or branched alkenylene groups, more preferably at least one selected from the group consisting of linear alkylene groups and linear alkenylene groups, and more preferably linear alkenylene.
  • the rubber additive according to ⁇ 1> which is a group.
  • R 1 is at least one selected from the group consisting of a linear alkylene group and a linear alkenylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a linear chain having 1 to 20 carbon atoms.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, more preferably 1 or 2 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group in R 2 and R 3 is an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group. Additive for rubber.
  • R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and R 3 is a hydrogen atom, preferably R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and R 3 is a hydrogen atom, More preferably, R 2 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms and R 3 is a hydrogen atom, more preferably R 2 is a methyl group and R 3 is a hydrogen atom, any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>
  • R 4 has 1 or more carbon atoms, preferably 2 or more carbon atoms, more preferably 3 or more carbon atoms, 18 or less carbon atoms, preferably 12 or less carbon atoms, more preferably 8 or less carbon atoms, still more preferably carbon atoms.
  • R 4 is an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
  • R 4 is a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms having 1 or more polymerizable unsaturated bonds, preferably a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms having a polymerizable unsaturated bond at the ⁇ -position, more preferably ⁇ .
  • An alkenyl group having 2 or more and 20 or less carbon atoms having a polymerizable unsaturated bond at the position more preferably an alkenyl group having 2 or 3 carbon atoms having a polymerizable unsaturated bond at the ⁇ -position, still more preferably an isopropenyl group.
  • ⁇ 1>- ⁇ 9> The rubber additive according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>.
  • the compound represented by the general formula (I) is at least one selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (II) and a compound represented by the following formula (I-II), preferably The rubber additive according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, which is a compound represented by the following formula (II):
  • the content of the compound represented by the general formula (I) is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more.
  • ⁇ 13> ⁇ 1> to ⁇ 12> A rubber composition comprising the rubber additive and the rubber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12>.
  • ⁇ 14> Furthermore, the rubber composition as described in ⁇ 13> containing a reinforcing filler.
  • the synthetic diene rubber is polybutadiene rubber (BR), synthetic polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), styrene-isoprene copolymer rubber (SIR), ethylene-butadiene copolymer rubber.
  • the content of the styrene-butadiene copolymer rubber in the diene rubber is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more.
  • the rubber composition as described in ⁇ 17> which is 100 mass% or less.
  • the rubber content in the rubber composition is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99%.
  • the rubber composition according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 18>, more preferably 85% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less.
  • the content of the rubber additive in the rubber composition is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, further preferably 1 part by mass or more, and more preferably 100 parts by mass of rubber.
  • the rubber composition according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 19>. ⁇ 21> The rubber according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 20>, wherein the reinforcing filler is at least one selected from the group consisting of carbon black, an organic reinforcing filler, and an inorganic reinforcing filler. Composition.
  • the inorganic reinforcing filler is at least one selected from the group consisting of silica, aluminum hydroxide, clay, talc, calcium carbonate, and zeolite, preferably at least one selected from the group consisting of silica and aluminum hydroxide,
  • the content of the reinforcing filler in the rubber composition is 1 part by mass or more, preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, further preferably 20 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of rubber.
  • the rubber composition according to any one of the above. ⁇ 24> ⁇ 21> to ⁇ 23>, wherein the rubber composition contains an inorganic reinforcing filler, and further contains a coupling agent, preferably a silane coupling agent, more preferably a sulfur atom-containing silane coupling agent.
  • a coupling agent preferably a silane coupling agent, more preferably a sulfur atom-containing silane coupling agent.
  • the amount of the coupling agent in the rubber composition is 1 part by mass or more, preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic reinforcing filler. Or less, preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, the rubber composition according to ⁇ 24>.
  • ⁇ 28> A tire using the rubber composition according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 25>.
  • ⁇ 29> The tire according to ⁇ 28>, wherein the rubber composition is used in a tread portion.
  • ⁇ 31> Use of the rubber composition according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 25> for a tire.
  • ⁇ 32> Use of the rubber composition according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 25> for a tread portion of a tire.
  • ⁇ 33> The manufacturing method of the compound represented by the said general formula (I) with which the compound represented by the following general formula (1) and the compound represented by the following general formula (2) are made to react on heating conditions.
  • Storage elastic modulus at large deformation The storage elastic modulus was measured at a temperature of 50 ° C., a dynamic strain of 10%, and a frequency of 10 Hz.
  • Table 1 shows the storage elastic modulus of Comparative Example 2-1
  • Table 2 shows the storage elastic modulus of Comparative Example 2-3.
  • the index is shown as 100.
  • Tan ⁇ Tan ⁇ was measured at a temperature of 50 ° C., a dynamic strain of 0.1%, and a frequency of 10 Hz.
  • Table 1 tan ⁇ of Comparative Example 2-1 is shown in Table 1
  • Table 2 tan ⁇ of Comparative Example 2-3 is shown as an index. did. The smaller the index value, the smaller the rolling resistance of the tire when used for the tire, and the better the fuel economy.
  • Example 1-1 (Production of Rubber Additive 1) Into a 200 mL four-necked flask equipped with a dropping funnel and a stirrer equipped with a borosilicate glass rod with a stirring blade made of polytetrafluoroethylene (PTFE), 18.8 g (0.150 mol) of 6-methyl was added. Isocytosine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 130 mL of dimethyl sulfoxide were charged under nitrogen flow, and the temperature was raised to 150 ° C. while mixing.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Example 1-2 (Production of Rubber Additive 2) To a 100 mL four-necked flask equipped with a dropping funnel and a stirrer equipped with a borosilicate glass rod with a stirring blade made of polytetrafluoroethylene (PTFE), 4.5 g (0.036 mol) of 6-methyl was added. Isocytosine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 25 mL of dimethyl sulfoxide were charged under nitrogen flow, and the temperature was raised to 150 ° C. while mixing.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Comparative Example 1-1 (Production of Comparative Additive 1) N-2-aminoethylimidazolidinone was produced with reference to JP-A No. 2014-221901. 165.0 g (1.6 mol) of diethylenetriamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 45.45 g (0.5 mol) of dimethyl carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 10.8 g (0.05) Mol) sodium methoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 25% methanol solution, four 300 mL units equipped with a dropping funnel and a stirrer equipped with a PTFE (polytetrafluoroethylene) stirring borosilicate glass rod The neck flask was charged with nitrogen flow, mixed at room temperature, and held at 55 ° C.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Examples 2-1 to 2-4, Comparative Examples 2-1 to 2-4 Preparation and Evaluation of Rubber Composition
  • a kneading / extrusion molding apparatus “Laboplast Mill” manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.
  • the components shown in Tables 1 and 2 are mixed at the mixing ratio shown in each table, and the first kneading step, the second A rubber composition was prepared by kneading in the order of the kneading steps.
  • the maximum temperature of the rubber composition in the first kneading step was 170 ° C.
  • the maximum temperature of the rubber composition in the second kneading step was 120 ° C.
  • Curast T90 value (min) is the torque value when each rubber composition is vulcanized at the temperature shown in the table using a curast meter “FLAT DIE RHEOMETER MODEL VR-3110” manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd. Was obtained by measuring the time (T90) until the value reached 90% of the maximum torque value. Evaluation was performed by the above-mentioned method using the obtained rubber composition. The results are shown in the table.
  • Vulcanization accelerator TBBS Nt-butyl-1,2-benzothiazolylsulfenamide, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Sulfur accelerator MBTS Dibenzothiazyl disulfide, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • Vulcanization accelerator DPG 1,3-diphenylguanidine, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • the rubber additive of the present invention When the rubber additive of the present invention is added to the rubber composition, it can improve the storage elastic modulus at the time of small deformation without excessively increasing the storage elastic modulus at the time of large deformation, and further reduce tan ⁇ . Can do.
  • the rubber composition containing the rubber additive When the rubber composition containing the rubber additive is used for a tire, it is possible to satisfy all of the fuel saving performance, driving stability, and riding comfort of the vehicle.

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Abstract

下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有するゴム用添加剤である。 ［式（Ｉ）において、Ｒ１は炭素数１以上２０以下の２価の炭化水素基である。Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１以上６以下の炭化水素基である。Ｘは水素原子、Ｒ４－ＣＯＯ－、Ｒ４－ＣＯＮＨ－、又はＲ４－Ｏ－で表される基であり、Ｒ４は炭素数１以上２０以下の炭化水素基である。］

Description

ゴム用添加剤
　本発明は、ゴム用添加剤に関する。
　ゴムとは無定形かつ軟質の高分子物質のことであるが、特に天然ゴムや合成ゴムのような有機高分子を主成分とする、弾性限界が高く弾性率の低い材料、すなわち弾性ゴムを指すことが多い。この特性を利用して、ゴムを含有する組成物（ゴム組成物）はタイヤ、シール材や免震防振材など様々な分野で利用されている。
　例えば車両用タイヤにおいては、ゴムの有するゴム弾性が、凹凸のある路面上を車両が走行する時に発生する衝撃を吸収し、車両の乗り心地をよくしたり、車両そのものへの衝撃をやわらげたりする役割を果たす。また、ゴムは水や空気を通しにくいため、タイヤの中にしっかりと空気を保持し、雨や雪にも耐えることができる。さらにゴムは摩擦力が大きいことから、路面と接するタイヤの摩擦力も大きくなり、動力や制動力を速やかに路面に伝え、滑りにくくすることができる。
　このようなゴムの特性を有効に生かし、さらにより好ましい性能を得るためにゴムには様々な添加剤が使用されている。
　代表的な添加剤は硫黄であり、硫黄を加えてゴム分子同士を架橋することにより、ゴム弾性体としての特性を顕著に表すようになる。この硫黄原子による架橋はゴム分子同士を共有結合で結ぶものであり、容易に切れる架橋ではないことから永久架橋と呼ばれている。
　一方、ゴム分子鎖中に水素結合形成部位を導入し、導入した部位同士を水素結合によって結ぶことで架橋を形成することもできる。このような架橋はゴム分子同士を水素結合で結ぶものであり、歪み入力や温度変化などのスイッチによって容易に脱着できることから非永久架橋と呼ばれている。ゴム分子鎖中に水素結合形成部位を導入する方法としては、ゴム分子鎖を化学的に修飾する方法やグラフト化する方法等がある。これらの異なる架橋形式を共存させることで、用途に合わせて特性を変化させた材料を得ることができる。　
　例えば、特許文献１には、共有結合を有する永久架橋ブリッジおよび非共有結合を有する架橋ブリッジと鎖間で組み合わされている屈曲性ポリマー鎖を含むエラストマー材料に関し、架橋ブリッジが窒素含有複素環をベースとする会合基を含むことが開示されている。
　特許文献２には、互いにまたは充填剤と非共有結合によって結合することができるようにする少なくとも１個の単位を含む窒素含有会合性分子をグラフトさせることによって変性したポリマーが開示されている。
　特許文献３には、少なくとも１種のジエンエラストマー、補強用充填剤、化学架橋剤および少なくとも１種の特定の変性剤をベースとし、特にタイヤの製造において使用するゴム組成物が開示されている。
　特許文献４には、窒素含有会合性分子をポリマー鎖に沿ってグラフトさせることによって変性したポリマーが開示されている。
特表２０１２－５０３０６０号公報 特表２０１３－５３０２９９号公報 特表２０１３－５３１７２６号公報 特表２０１３－５３１７２７号公報
　例えばタイヤの製造に用いるゴム組成物に関して、特許文献３には、中程度の変形下での良好な剛性及び高破断点伸びと、低ヒステリシスとを組み合わせた機械的性質を有するゴム組成物が、タイヤの製造において転がり抵抗性と大変形に対する抵抗性間のバランスを高めるのに適していることが開示されている。
　しかしながら、省燃費性、車両の操縦安定性及び乗り心地のよさをいずれも満足させることができるタイヤを得るには、損失正接（ｔａｎδ）を小さくするとともに、タイヤの変形の大きさに応じて貯蔵弾性率を調整できる技術が必要である。
　本発明は、ゴム組成物に添加すると、大変形時及び小変形時の貯蔵弾性率、並びにｔａｎδ等の諸物性を調整することができるゴム用添加剤、及び、タイヤに用いた場合に、車両の省燃費性、操縦安定性、及び乗り心地のよさをいずれも満足させることができるゴム組成物を提供することを課題とする。
　本発明者は、ゴム組成物に所定の構造を有するゴム用添加剤を添加することで、上記課題を解決できることを見出した。
　すなわち、本発明は下記［１］～［７］に関する。
［１］下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有するゴム用添加剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
［式（Ｉ）において、Ｒ１は炭素数１以上２０以下の２価の炭化水素基である。Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１以上６以下の炭化水素基である。Ｘは水素原子、Ｒ４－ＣＯＯ－、Ｒ４－ＣＯＮＨ－、又はＲ４－Ｏ－で表される基であり、Ｒ４は炭素数１以上２０以下の炭化水素基である。］
［２］上記［１］に記載のゴム用添加剤、及びゴムを含有するゴム組成物。
［３］前記一般式（Ｉ）で表される化合物を配合して混練する工程を有する、上記［２］に記載のゴム組成物の製造方法。
［４］前記一般式（Ｉ）で表される化合物の、上記［２］に記載のゴム組成物の製造への使用。
［５］上記［２］に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
［６］前記ゴム組成物を成形する工程を有する、上記［５］に記載のタイヤの製造方法。
［７］上記［２］に記載のゴム組成物のタイヤへの使用。
　本発明のゴム用添加剤は、ゴム組成物に添加すると、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を向上させることができ、さらにｔａｎδを小さくすることができる。当該ゴム用添加剤を含有するゴム組成物をタイヤに用いると、車両の省燃費性、操縦安定性、及び乗り心地のよさをいずれも満足させることができる。
［ゴム用添加剤］
　本発明のゴム用添加剤は、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
［式（Ｉ）において、Ｒ１は炭素数１以上２０以下の２価の炭化水素基である。Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１以上６以下の炭化水素基である。Ｘは水素原子、Ｒ４－ＣＯＯ－、Ｒ４－ＣＯＮＨ－、又はＲ４－Ｏ－で表される基であり、Ｒ４は炭素数１以上２０以下の炭化水素基である。］
　本発明のゴム用添加剤は、ゴム組成物に添加することにより大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を向上させることができ、さらにｔａｎδを小さくすることができる。本発明のゴム用添加剤には、一般式（Ｉ）で表される化合物のうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　本発明のゴム用添加剤及びゴム組成物は、タイヤに好適に用いられる。車両の燃料消費を節約するためにはタイヤの転がり抵抗を低減することが有効であり、転がり抵抗を小さくするためには、タイヤに用いるゴム組成物のｔａｎδを小さくすることが有効であることが知られている。
　また、車両の操縦安定性を向上させるには、一般に、タイヤの貯蔵弾性率を高くしてブロック剛性を向上させることが有効である。しかしながらゴム組成物の大変形時の貯蔵弾性率が高すぎると、タイヤに用いた場合に、車両走行時の衝撃が吸収できず、乗り心地が悪化してしまうことが知られている。一方、タイヤに用いるゴム組成物の小変形時の貯蔵弾性率が高ければ、タイヤのブロック剛性が向上し、車両の操縦安定性も確保できる。
　本発明は、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を向上させ、さらにｔａｎδの小さいゴム組成物が、タイヤに用いた場合に車両の省燃費性、操縦安定性、及び乗り心地のよさをいずれも満足できることを鑑みて研究した結果、上記課題を解決しうるゴム用添加剤を見出したものである。
　本発明のゴム用添加剤における効果の作用メカニズムの詳細は不明な部分があるが、以下のように推定される。
　本発明に係るゴム用添加剤をゴム組成物に添加することによって、ゴム分子鎖間に非永久架橋を形成できる。この非永久架橋は、ゴム組成物に対し強い力が外部より作用し、大きな変形をする時には解離して架橋密度が低下する。一方、ゴム組成物に対し弱い力が外部より作用し小さな変形をする時には、該非永久架橋は解離せず、架橋密度を高いまま維持できる。そのため、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに維持又は小さくしつつ、小変形時の貯蔵弾性率を向上させることができると推測される。そのため、本発明のゴム用添加剤をタイヤに用いると、車両の乗り心地を損なわずに操縦安定性を向上させることができる。
　また、本発明のゴム用添加剤をゴム組成物に添加することにより形成される非永久架橋は、従来の非永久架橋よりも水素結合による架橋点が多いことから結合が強くなるため、ｔａｎδが小さくなり、転がり抵抗を低減できるため、タイヤに用いた場合に燃費を向上できると推測される。但し、本開示はこのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
　従来は非永久架橋を導入するに際し、混練工程の前に窒素含有会合性分子などによってゴム成分をグラフト化させる工程を新たに加えること（二段工程）が一般的であった。しかしながら本発明のゴム用添加剤であれば、グラフト化させる工程を行わなくとも、混練工程一段においてゴム組成物中に非永久架橋構造を導入することができ、ｔａｎδや、変形の大きさに応じた貯蔵弾性率を所望の範囲に調整できる。
＜一般式（Ｉ）で表される化合物＞
　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ１は炭素数１以上２０以下の２価の炭化水素基である。ゴムとの相溶性の観点、及び、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を大きくし、ｔａｎδを小さくする観点から、Ｒ１は炭素数２以上であることが好ましい。一方、一般式（Ｉ）で表される化合物の重量当たりの非永久架橋点の数を多くする観点からは、Ｒ１は炭素数１８以下が好ましく、炭素数１２以下がより好ましく、炭素数８以下がさらに好ましく、炭素数６以下がよりさらに好ましい。
　Ｒ１における２価の炭化水素基は、直鎖構造、分岐鎖構造、環状構造のいずれでもよく、これらの組み合わせであってもよい。当該炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキリデン基、アリーレン基等が挙げられる。ゴムとの相溶性の観点から、Ｒ１は直鎖又は分岐鎖のアルキレン基、及び、直鎖又は分岐鎖のアルケニレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、直鎖アルキレン基及び直鎖アルケニレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。なお、ゴムとの相溶性及び反応性の観点からは、直鎖アルケニレン基がより好ましい。
　すなわち、前記一般式（Ｉ）において、Ｒ１は炭素数１以上２０以下の、直鎖又は分岐鎖のアルキレン基、及び、直鎖又は分岐鎖のアルケニレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、炭素数１以上２０以下の直鎖アルケニレン基がより好ましい。Ｒ１は好ましくは炭素数２以上であり、また、好ましくは炭素数１８以下、より好ましくは炭素数１２以下、さらに好ましくは炭素数８以下、よりさらに好ましくは炭素数６以下である。
　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数１以上６以下の炭化水素基である。当該炭化水素基の炭素数は、好ましくは炭素数１以上３以下であり、より好ましくは炭素数１又は２である。当該炭化水素基は、直鎖構造、分岐鎖構造、環状構造のいずれでもよく、これらの組み合わせであってもよい。例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。
　ゴムとの相溶性の観点、及び、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を大きくし、ｔａｎδを小さくする観点からは、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数１以上６以下のアルキル基であることが好ましく、水素原子、又は炭素数１以上３以下のアルキル基がより好ましい。さらに、上記観点から、Ｒ２が炭素数１以上６以下のアルキル基でかつＲ３が水素原子であることが好ましく、Ｒ２が炭素数１以上３以下のアルキル基でかつＲ３が水素原子であることがより好ましく、Ｒ２が炭素数１又は２のアルキル基でかつＲ３が水素原子であることがさらに好ましく、Ｒ２がメチル基でかつＲ３が水素原子であることがよりさらに好ましい。
　前記一般式（Ｉ）において、Ｘは水素原子、Ｒ４－ＣＯＯ－、Ｒ４－ＣＯＮＨ－、又はＲ４－Ｏ－で表される基であり、Ｒ４は炭素数１以上２０以下の炭化水素基である。ゴムとの相溶性の観点からは、Ｘは水素原子、又はＲ４－ＣＯＯ－で表される基であることが好ましく、Ｒ４－ＣＯＯ－で表される基であることがより好ましい。
　ゴムとの相溶性の観点、及び、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を大きくし、ｔａｎδを小さくする観点から、Ｒ４は炭素数２以上が好ましく、炭素数３以上がより好ましい。一方、一般式（Ｉ）で表される化合物の重量当たりの非永久架橋点の数を多くする観点からは、Ｒ４は炭素数１８以下が好ましく、炭素数１２以下がより好ましく、炭素数８以下がさらに好ましく、炭素数６以下がよりさらに好ましい。
　Ｒ４における炭化水素基は、直鎖構造、分岐鎖構造、環状構造のいずれでもよく、これらの組み合わせであってもよい。当該炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。
　ゴム用添加剤にゴムとの反応性を付与する観点から、Ｒ４は、重合性不飽和結合を１以上有する炭素数２以上２０以下の炭化水素基が好ましく、α位に重合性不飽和結合を有する炭素数２以上２０以下の炭化水素基がより好ましく、α位に重合性不飽和結合を有する炭素数２以上２０以下のアルケニル基がさらに好ましく、α位に重合性不飽和結合を有する炭素数２又は３のアルケニル基がよりさらに好ましく、イソプロペニル基がよりさらに好ましい。
　なお本明細書において、重合性不飽和結合とは、付加重合が可能な不飽和結合を意味する。
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物としては、特に下記式（Ｉ－Ｉ）で表される化合物及び下記式（Ｉ－ＩＩ）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、下記式（Ｉ－Ｉ）で表される化合物がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物の製造方法については特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば下記一般式（１）で表される化合物（以下「原料イソシトシン」ともいう）と、下記一般式（２）で表される化合物（以下「原料イソシアネート」ともいう）とを加熱条件下で反応させることにより製造できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
［一般式（１）において、Ｒ２及びＲ３は前記と同じである。］
　Ｘ－Ｒ１－ＮＣＯ　　　（２）
［一般式（２）において、Ｒ１及びＸは前記と同じである。］
　原料イソシトシンと原料イソシアネートとの反応は、溶媒存在下で行うことができる。溶媒としては原料イソシトシンと原料イソシアネートとを溶解しうるものであれば特に制限はないが、例えばジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等が好ましい。
　原料イソシトシンと原料イソシアネートは、反応器内に予め仕込んでから加熱を行ってもよく、原料イソシトシンと溶媒とを反応器内に予め仕込んで加熱し、ここに原料イソシアネートを滴下してもよい。
　反応温度は、生産性及び原料の分解抑制の観点から、好ましくは９０～１８０℃、より好ましくは１２０～１６０℃である。反応時間は、反応温度、反応スケールによっても異なるが、生産性及び反応転化率の観点から、好ましくは１０～２４０分、より好ましくは２０～１２０分である。
　本発明のゴム用添加剤は前記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有する。本発明の効果を得る観点から、その含有量は、好ましくは５０質量％以上、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、よりさらに好ましくは９０質量％以上である。また、ゴム用添加剤中の前記一般式（Ｉ）で表される化合物の含有量の上限は１００質量％である。すなわち、前記一般式（Ｉ）で表される化合物をそのままゴム用添加剤として用いることもできる。ゴム用添加剤中の前記一般式（Ｉ）で表される化合物の含有量は１００質量％であることが好ましい。
　本発明のゴム用添加剤は、一般式（Ｉ）で表される化合物以外に、例えば、溶剤及び水等を、本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物は上記ゴム用添加剤として使用できる。また、以下のゴム組成物、及び該ゴム組成物の製造に使用することができる。これにより本発明の効果を得ることができる。
［ゴム組成物］
　本発明のゴム組成物は、前記本発明のゴム用添加剤、及びゴムを含有する。さらに、本発明のゴム組成物は補強用充填剤を含有してもよい。
　本発明のゴム組成物における前記ゴム用添加剤の含有量は、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を大きくし、ｔａｎδを小さくする観点から、後述するゴム１００質量部に対し、０．１質量部以上が好ましく、０．５質量部以上がより好ましく、１質量部以上がさらに好ましく、２質量部以上がよりさらに好ましい。また、ゴム組成物の破断強度の観点から、ゴム組成物におけるゴム用添加剤の含有量は、ゴム１００質量部に対し、２０質量部以下が好ましく、１５質量部以下がより好ましく、１０質量部以下がさらに好ましく、８質量部以下がよりさらに好ましく、６質量部以下がよりさらに好ましい。
＜ゴム＞
　本発明のゴム組成物に用いるゴムとしては、ジエン系ゴムが挙げられる。
　ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
　合成ジエン系ゴムとして、具体的には、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、合成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）、スチレン－イソプレン共重合体ゴム（ＳＩＲ）、エチレン－ブタジエン共重合体ゴム、プロピレン－ブタジエン共重合体ゴム、エチレン－プロピレン－ブタジエン共重合体ゴム、エチレン－α－オレフィン－ジエン共重合体ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ハロゲン化メチル基を持つスチレンとイソブチレンの共重合体及びクロロプレンゴム、アクリロ－ニトリルブタジエン共重合体ゴム等が挙げられる。
　ゴム組成物のｔａｎδを小さくして、タイヤに用いた際の転がり抵抗を低減する観点から、ジエン系ゴムは、スチレン－ブタジエン共重合体ゴムを含むことが好ましい。上記観点から、ジエン系ゴム中のスチレン－ブタジエン共重合体ゴムの含有量は、好ましくは５０質量％以上、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、よりさらに好ましくは９０質量％以上である。また、当該含有量の上限は１００質量％である。
　これらジエン系ゴムは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、使用するジエン系ゴムは、変性されていても、未変性であってもよい。
　ゴム組成物中のゴムの含有量は、ゴム由来の物性を発現する観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、さらに好ましくは５０質量％以上である。また、好ましくは９９．９質量％以下、より好ましくは９９．５質量％以下、さらに好ましくは９９質量％以下、よりさらに好ましくは９８質量％以下、よりさらに好ましくは９４質量％以下、よりさらに好ましくは９２質量％以下、よりさらに好ましくは９０質量％以下、よりさらに好ましくは８５質量％以下、よりさらに好ましくは８０質量％以下、よりさらに好ましくは７０質量％以下である。
＜補強用充填剤＞
　本発明のゴム組成物は、ゴムの機械的物性を補強し、所望の貯蔵弾性率及びｔａｎδを示すゴム組成物を得る観点から、さらに補強用充填剤を含有することが好ましい。
　本発明のゴム組成物に用いる補強用充填剤としては、例えば、カーボンブラックの他、後述する有機補強用充填剤や、無機補強用充填剤が挙げられる。これらの補強用充填剤は１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　カーボンブラックは、機械的物性等を向上させるものである限り、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。カーボンブラックとしては特に限定されるものではなく、例えば、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦグレードのカーボンブラックが挙げられる。これらカーボンブラックは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　有機補強用充填剤の例としては、ＷＯ２００６／０６９７９２号及びＷＯ２００６／０６９７９３号に記載されている有機官能化ポリビニル芳香族充填剤等が挙げられる。
　無機補強用充填剤としては、例えば、シリカ、水酸化アルミニウム、クレー、タルク、炭酸カルシウム、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。優れた貯蔵弾性率及びｔａｎδを示すゴム組成物を得る観点からは、無機補強用充填剤は、好ましくはシリカ及び水酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、より好ましくはシリカである。
　シリカとしては特に限定されるものではなく、例えば、湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらの中でも、入手性の観点から、湿式シリカが好ましい。これらシリカは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　ゴム組成物中の補強用充填剤の含有量は、補強性の観点から、ゴム１００質量部に対し、１質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましく、１０質量部以上がさらに好ましく、２０質量部以上がよりさらに好ましく、３０質量部以上がよりさらに好ましく、４０質量部以上がよりさらに好ましい。また、ゴム組成物の加工性の観点から、ゴム組成物中の補強用充填剤の含有量は、ゴム１００質量部に対し、１２０質量部以下が好ましく、１００質量部以下がより好ましく、８０質量部以下がさらに好ましい。
＜カップリング剤＞
　本発明のゴム組成物が無機補強用充填剤を含有する場合、該ゴム組成物は、無機補強用充填剤の配合効果を向上させるために、さらに、カップリング剤を含有することが好ましい。カップリング剤としては特に限定されるものではないが、無機補強用充填剤との反応性の観点からは、シランカップリング剤が好ましく、硫黄原子を含有するシランカップリング剤がより好ましい。
　硫黄原子を含有するシランカップリング剤としては、例えば、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２－トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３－トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２－トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２－メルカプトエチルトリメトキシシラン、２－メルカプトエチルトリエトキシシラン、３－トリメトキシシリルプロピル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３－トリエトキシシリルプロピル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２－トリエトキシシリルエチル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３－トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３－トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３－トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３－トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス（３－ジエトキシメチルシリルプロピル）テトラスルフィド、３－メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド等が挙げられる。これらカップリング剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　上記の中でも、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好ましい。 
　ゴム組成物におけるカップリング剤の配合量は、補強性の観点から、無機補強用充填剤１００質量部に対して、１質量部以上が好ましく、３質量部以上がより好ましく、５質量部以上がさらに好ましい。また、カップリング反応に寄与しない成分を低減する観点から、２５質量部以下が好ましく、２０質量部以下がより好ましく、１５質量部以下がさらに好ましい。
＜その他の成分＞
　本発明のゴム組成物には、前記ゴム用添加剤、ゴム、補強用充填剤、カップリング剤（無機補強用充填剤を用いる場合）の他、ゴム組成物として通常使用される配合剤、例えば、硫黄等の加硫剤；酸化亜鉛、Ｎ－ｔ－ブチル－１，２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＢＳ）、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）、１，３－ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）、及びテトラキス（２－エチルへキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）等のチウラム系化合物、等の加硫促進剤；軟化剤；ステアリン酸；老化防止剤；等を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択して配合してもよい。これらの成分としては、市販品を好適に使用することができる。
＜ゴム組成物の製造方法＞
　本発明のゴム組成物の製造方法は特に限定されない。例えば、バンバリーミキサー、ロール、インテンシブミキサー等の混練機を用いて、ゴム組成物に含有される各成分を配合し、混合することができる。本発明の効果を得る観点からは、本発明のゴム組成物の製造方法は、前記一般式（Ｉ）で表される化合物を配合して混練する工程を有することが好ましい。
　より具体的には、ゴム組成物の製造時に加硫が起こるのを抑制し、製造時のハンドリング性を向上させる観点からは、ゴム組成物に含有される各成分のうち、加硫剤及び加硫促進剤を除く成分を予め配合して混練し（第１混練工程）、次いで、加硫剤及び加硫促進剤を配合して混練する（第２混練工程）方法によりゴム組成物を製造することが好ましい。この方法により、第１混練工程を高温条件下で行っても加硫が起こることがないので、本発明のゴム組成物を生産性よく製造することができる。
　第１混練工程における混練温度は、各成分の熱分解を抑制する観点からは、最高温度が好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下、さらに好ましくは１８０℃以下となる範囲である。また生産性の観点からは、第１混練工程における混練温度は、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上、さらに好ましくは１４０℃以上である。
　第２混練工程における混練温度は、混合時の加硫発生を抑制する観点から、最高温度が好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１３０℃以下となる範囲である。また生産性の観点からは、第２混練工程における混練温度は、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上である。
　本発明のゴム組成物は、特に、タイヤに使用することでその効果を発現することができる。当該ゴム組成物は、例えばタイヤのトレッド部に使用することができる。
＜タイヤ＞
　本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いたものである。すなわち本発明のゴム組成物はタイヤ、又はタイヤの部材として用いることができ、タイヤ部材としては、トレッドやトレッドベースに好適に用いられる。本発明のタイヤは、前記ゴム組成物をトレッド部に用いたものであることがより好ましい。
　本発明のタイヤの製造方法は、前記ゴム組成物を成形する工程を有していれば特に制限はない。例えば空気入りタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、本発明のゴム組成物が未加硫の段階で、例えばトレッド用部材に押出し加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが得られる。
　上述の実施形態に関し、本発明はゴム用添加剤、ゴム組成物、ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物の使用、タイヤ、化合物の製造方法、及び化合物の使用を開示する。
＜１＞　
　下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有するゴム用添加剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
［式（Ｉ）において、Ｒ１は炭素数１以上、好ましくは炭素数２以上であり、炭素数２０以下、好ましくは炭素数１８以下、より好ましくは炭素数１２以下、さらに好ましくは炭素数８以下、よりさらに好ましくは炭素数６以下の２価の炭化水素基である。Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１以上６以下の炭化水素基である。Ｘは水素原子、Ｒ４－ＣＯＯ－、Ｒ４－ＣＯＮＨ－、又はＲ４－Ｏ－で表される基であり、Ｒ４は炭素数１以上２０以下の炭化水素基である。］
＜２＞
　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ１における前記２価の炭化水素基がアルキレン基、アルケニレン基、アルキリデン基、及びアリーレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種、好ましくは直鎖又は分岐鎖のアルキレン基、及び、直鎖又は分岐鎖のアルケニレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種、より好ましくは直鎖アルキレン基及び直鎖アルケニレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種、さらに好ましくは直鎖アルケニレン基である、＜１＞に記載のゴム用添加剤。
＜３＞
　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ１が炭素数１以上２０以下の、直鎖アルキレン基及び直鎖アルケニレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種、より好ましくは炭素数１以上２０以下の直鎖アルケニレン基である、＜１＞又は＜２＞に記載のゴム用添加剤。
＜４＞
　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ２及びＲ３が、それぞれ独立に水素原子、又は、炭素数１以上６以下、好ましくは炭素数１以上３以下、より好ましくは炭素数１又は２の炭化水素基である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜５＞
　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ２及びＲ３における前記炭化水素基が、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はアラルキル基である、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜６＞
　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ２が炭素数１以上６以下のアルキル基でかつＲ３が水素原子、好ましくはＲ２が炭素数１以上３以下のアルキル基でかつＲ３が水素原子、より好ましくはＲ２が炭素数１又は２のアルキル基でかつＲ３が水素原子、さらに好ましくはＲ２がメチル基でかつＲ３が水素原子である、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜７＞
　前記一般式（Ｉ）において、Ｘが水素原子、又はＲ４－ＣＯＯ－で表される基であり、好ましくはＲ４－ＣＯＯ－で表される基である、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜８＞
　Ｒ４が炭素数１以上、好ましくは炭素数２以上、より好ましくは炭素数３以上であり、炭素数１８以下、好ましくは炭素数１２以下、より好ましくは炭素数８以下、さらに好ましくは炭素数６以下の炭化水素基である、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜９＞
　Ｒ４における前記炭化水素基がアルキル基、アルケニル基、アリール基、又はアラルキル基である、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜１０＞
　Ｒ４が重合性不飽和結合を１以上有する炭素数２以上２０以下の炭化水素基、好ましくはα位に重合性不飽和結合を有する炭素数２以上２０以下の炭化水素基、より好ましくはα位に重合性不飽和結合を有する炭素数２以上２０以下のアルケニル基、さらに好ましくはα位に重合性不飽和結合を有する炭素数２又は３のアルケニル基、よりさらに好ましくはイソプロペニル基である、＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜１１＞
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記式（Ｉ－Ｉ）で表される化合物及び下記式（Ｉ－ＩＩ）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種、好ましくは下記式（Ｉ－Ｉ）で表される化合物である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
＜１２＞
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物の含有量が、好ましくは５０質量％以上、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、よりさらに好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％以下である、＜１＞～＜１１＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
＜１３＞
　＜１＞～＜１２＞のいずれか１項に記載のゴム用添加剤、及びゴムを含有するゴム組成物。
＜１４＞
　さらに補強用充填剤を含有する＜１３＞に記載のゴム組成物。
＜１５＞
　前記ゴムがジエン系ゴム、好ましくは天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種である、＜１３＞又は＜１４＞に記載のゴム組成物。
＜１６＞
　前記合成ジエン系ゴムがポリブタジエンゴム（ＢＲ）、合成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）、及びスチレン－イソプレン共重合体ゴム（ＳＩＲ）、エチレン－ブタジエン共重合体ゴム、プロピレン－ブタジエン共重合体ゴム、エチレン－プロピレン－ブタジエン共重合体ゴム、エチレン－α－オレフィン－ジエン共重合体ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ハロゲン化メチル基を持つスチレンとイソブチレンの共重合体及びクロロプレンゴム、及びアクリロ－ニトリルブタジエン共重合体ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種である、＜１５＞に記載のゴム組成物。
＜１７＞
　前記ジエン系ゴムがスチレン－ブタジエン共重合体ゴムを含む、＜１５＞又は＜１６＞に記載のゴム組成物。
＜１８＞
　前記ジエン系ゴム中のスチレン－ブタジエン共重合体ゴムの含有量が、好ましくは５０質量％以上、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、よりさらに好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％以下である、＜１７＞に記載のゴム組成物。
＜１９＞
　前記ゴム組成物中のゴムの含有量が、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、さらに好ましくは５０質量％以上であり、好ましくは９９．９質量％以下、より好ましくは９９．５質量％以下、さらに好ましくは９９質量％以下、よりさらに好ましくは９８質量％以下、よりさらに好ましくは９４質量％以下、よりさらに好ましくは９２質量％以下、よりさらに好ましくは９０質量％以下、よりさらに好ましくは８５質量％以下、よりさらに好ましくは８０質量％以下、よりさらに好ましくは７０質量％以下である、＜１３＞～＜１８＞のいずれか１項に記載のゴム組成物。
＜２０＞
　前記ゴム組成物におけるゴム用添加剤の含有量が、ゴム１００質量部に対し、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上、さらに好ましくは１質量部以上、よりさらに好ましくは２質量部以上であり、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下、さらに好ましくは１０質量部以下、よりさらに好ましくは８質量部以下、よりさらに好ましくは６質量部以下である、＜１３＞～＜１９＞のいずれか１項に記載のゴム組成物。
＜２１＞
　前記補強用充填剤が、カーボンブラック、有機補強用充填剤、及び無機補強用充填剤からなる群から選ばれる少なくとも１種である、＜１４＞～＜２０＞のいずれか１項に記載のゴム組成物。
＜２２＞
　前記無機補強用充填剤が、シリカ、水酸化アルミニウム、クレー、タルク、炭酸カルシウム、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１種、好ましくはシリカ及び水酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種、より好ましくはシリカである、＜２１＞に記載のゴム組成物。
＜２３＞
　前記ゴム組成物中の補強用充填剤の含有量が、ゴム１００質量部に対し、１質量部以上、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、さらに好ましくは２０質量部以上、よりさらに好ましくは３０質量部以上、よりさらに好ましくは４０質量部以上であり、１２０質量部以下、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは８０質量部以下である、＜１４＞～＜２２＞のいずれか１項に記載のゴム組成物。
＜２４＞
　前記ゴム組成物が無機補強用充填剤を含有し、さらにカップリング剤、好ましくはシランカップリング剤、より好ましくは硫黄原子を含有するシランカップリング剤を含有する、＜２１＞～＜２３＞のいずれか１項に記載のゴム組成物。
＜２５＞
　前記ゴム組成物における前記カップリング剤の配合量が、無機補強用充填剤１００質量部に対して、１質量部以上、好ましくは３質量部以上、より好ましくは５質量部以上であり、２５質量部以下、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である、＜２４＞に記載のゴム組成物。
＜２６＞
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物を配合して混練する工程を有する、＜１３＞～＜２５＞のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法。
＜２７＞
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物の、＜１３＞～＜２５＞のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造への使用。
＜２８＞
　＜１３＞～＜２５＞のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
＜２９＞
　前記ゴム組成物をトレッド部に用いた、＜２８＞に記載のタイヤ。
＜３０＞
　前記ゴム組成物を成形する工程を有する、＜２８＞又は＜２９＞に記載のタイヤの製造方法。
＜３１＞
　＜１３＞～＜２５＞のいずれか１項に記載のゴム組成物のタイヤへの使用。
＜３２＞
　＜１３＞～＜２５＞のいずれか１項に記載のゴム組成物の、タイヤのトレッド部への使用。
＜３３＞
　下記一般式（１）で表される化合物と、下記一般式（２）で表される化合物とを加熱条件下で反応させる、前記一般式（Ｉ）で表される化合物の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
［一般式（１）において、Ｒ２及びＲ３は前記と同じである。］
　Ｘ－Ｒ１－ＮＣＯ　　　（２）
［一般式（２）において、Ｒ１及びＸは前記と同じである。］
＜３４＞
　前記一般式（Ｉ）で表される化合物の、ゴム用添加剤としての使用。
　以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例の範囲に限定されない。なお本実施例において、ゴム用添加剤の分析、ゴム組成物に関する測定及び評価は以下の方法により行った。
＜１Ｈ－ＮＭＲの測定＞
　実施例で得られたゴム用添加剤１及び２（後述する化合物（Ｉ－Ｉ）及び化合物（Ｉ－ＩＩ））の構造解析は、１Ｈ－ＮＭＲ測定により行った。
　各ゴム用添加剤を０．０５ｖ／ｖ％－ＴＭＳ含有重クロロホルムに溶解し、核磁気共鳴装置（Ａｇｉｌｅｎｔ　４００－ＭＲ　ＤＤ２システム、アジレント・テクノロジー株式会社製）を用いて１Ｈ－ＮＭＲ測定を行った。各ピークの化学シフト値（δ１Ｈ）は、ＴＭＳシグナル（０．００ｐｐｍ）を基準とした。
＜貯蔵弾性率及びｔａｎδの測定＞
　各例で得られた加硫後のゴム組成物を用いて、粘弾性測定装置「ＡＲＥＳ－Ｇ２」（ＴＡインスツルメンツ社製）を使用して、貯蔵弾性率及びｔａｎδの測定を行った。
（小変形時の貯蔵弾性率）
　温度５０℃、動歪０．１％、周波数１０Ｈｚで貯蔵弾性率を測定し、表１においては比較例２－１の貯蔵弾性率を、表２においては比較例２－３の貯蔵弾性率を、それぞれ１００として指数表示した。指数値が大きいほど小変形時の貯蔵弾性率が大きく、ブロック剛性が高く、タイヤに用いた際の車両の操縦安定性に優れることを示す。
（大変形時の貯蔵弾性率）
　温度５０℃、動歪１０％、周波数１０Ｈｚで貯蔵弾性率を測定し、表１においては比較例２－１の貯蔵弾性率を、表２においては比較例２－３の貯蔵弾性率を、それぞれ１００として指数表示した。指数値が大きいほど大変形時の貯蔵弾性率が大きく、タイヤに用いた際の車両走行時の衝撃を吸収できず、乗り心地が悪化してしまうことを示す。
（ｔａｎδ）
　温度５０℃、動歪０．１％、周波数１０Ｈｚでｔａｎδを測定し、表１においては比較例２－１のｔａｎδを、表２においては比較例２－３のｔａｎδを、それぞれ１００として指数表示した。指数値が小さいほどタイヤに用いた際のタイヤの転がり抵抗が小さく、省燃費性に優れることを示す。
実施例１－１（ゴム用添加剤１の製造）
　滴下ロート、及び、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の撹拌羽根付き硼珪酸ガラス棒を取り付けた撹拌機を備えた２００ｍＬの四つ口フラスコに、１８．８ｇ（０．１５０モル）の６－メチルイソシトシン（東京化成工業株式会社製）、及び１３０ｍＬのジメチルスルホキシドを、窒素流入下で仕込み、混合しながら１５０℃まで昇温した。混合液を１５０℃に保持しながら、２５．６ｇ（０．１６５モル）のメタクリル酸イソシアナートエチル（東京化成工業株式会社製）を３０分で滴下し、１５０℃で３０分間保持した。得られた反応液を室温まで冷却した後、１３００ｍＬのメタノールと混合し、白色固体を析出させ、ろ取した。得られた白色固体は下記式（Ｉ－Ｉ）で表される化合物であった。以下、化合物（Ｉ－Ｉ）をゴム用添加剤１として用いた。
　１Ｈ－ＮＭＲ；１．９３（３Ｈ、下記１）、２．２３（３Ｈ、下記９）、３．５８（２Ｈ、下記５）、４．２７（２Ｈ、下記４）、５．５５（１Ｈ、下記３）、５．７８（１Ｈ、下記１０）、６．１８（１Ｈ、下記２）、１０．５０（１Ｈ、下記６）、１１．９５（１Ｈ、下記７）、１２．９７（１Ｈ、下記８）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
実施例１－２（ゴム用添加剤２の製造）
　滴下ロート、及び、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の撹拌羽根付き硼珪酸ガラス棒を取り付けた撹拌機を備えた１００ｍＬの四つ口フラスコに、４．５ｇ（０．０３６モル）の６－メチルイソシトシン（東京化成工業株式会社製）、及び２５ｍＬのジメチルスルホキシドを、窒素流入下で仕込み、混合しながら１５０℃まで昇温した。混合液を１５０℃に保持しながら、５．０４ｇ（０．０４０モル）のイソシアン酸ｎ－ヘキシル（和光純薬工業株式会社製）を３０分で滴下し、１５０℃で３０分間保持した。得られた反応液を室温まで冷却した後、２５０ｍＬのメタノールと混合し、白色固体を析出させ、ろ取した。得られた白色固体は下記式（Ｉ－ＩＩ）で表される化合物であった。以下、化合物（Ｉ－ＩＩ）をゴム用添加剤２として用いた。
　１Ｈ－ＮＭＲ；０．８７（３Ｈ、下記１）、１．３０（６Ｈ、下記２～４）、１．６３（２Ｈ、下記５）、２．２２（３Ｈ、下記１０）、３．２３（２Ｈ、下記６）、５．８１（１Ｈ、下記１１）、１０．１２（１Ｈ、下記７）、１２．８４（１Ｈ、下記８）、１３．１２（１Ｈ、下記９）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
比較例１－１（比較添加剤１の製造）
　特開２０１４－２２１９０１号公報を参照して、Ｎ－２－アミノエチルイミダゾリジノンを製造した。
　１６５．０ｇ（１．６モル）のジエチレントリアミン（東京化成工業株式会社製）、４５．４５ｇ（０．５モル）のジメチルカーボネート（和光純薬工業株式会社製）、及び１０．８ｇ（０．０５モル）のナトリウムメトキシド（和光純薬工業株式会社製）２５％メタノール溶液を、滴下ロート及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）撹拌羽根付き硼珪酸ガラス棒を取り付けた撹拌機を備えた３００ｍＬの四つ口フラスコに、窒素流入下で仕込み、室温で混合し５５℃で１時間保持した。温度を３０分かけて９０℃まで昇温し、１時間保持した後、さらに３０分かけて１２０℃まで昇温し、２時間保持した。その後、メタノール及び過剰のジエチレントリアミンを１２０℃、１０ｍｍＨｇで減圧蒸留除去し、下記式で表される化合物（Ｎ－２－アミノエチルイミダゾリジノン）を得た。以下、該化合物を比較添加剤１として用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
実施例２－１～２－４、比較例２－１～２－４（ゴム組成物の調製及び評価）
　混練・押出成形装置「ラボプラストミル」（株式会社東洋精機製作所製）を用いて、表１及び表２に示す各成分を、各表に示す混合割合で混合し、第１混練工程、第２混練工程の順に混練を行って、ゴム組成物を調製した。なお、第１混練工程におけるゴム組成物の最高温度は１７０℃とし、第２混練工程におけるゴム組成物の最高温度は１２０℃とした。加硫は表に示す温度で行い、加硫時間はキュラストＴ９０値（分）×１．５倍で規定した。
　なお、キュラストＴ９０値（分）は、株式会社上島製作所製のキュラストメーター「FLAT DIE RHEOMETER MODEL VR-3110」を用いて、各ゴム組成物を表に示す温度で加硫した際に、トルク値が最大トルク値の９０％になるまでの時間（Ｔ９０）を測定することにより求めた。
　得られたゴム組成物を用いて、前述の方法で評価を行った。結果を表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　なお、表１及び表２に示す各成分の詳細は以下のとおりである。
　ＳＢＲ：スチレン－ブタジエン共重合体ゴム、日本ゼオン株式会社製、乳化重合ＳＢＲ、商品名「Ｎｉｐｏｌ　１５０２」
　カーボンブラック：東海カーボン株式会社製、商品名「シースト３（ＨＡＦ）」
　シリカ：東ソー・シリカ株式会社製、商品名「Ｎｉｐｓｉｌ　ＡＱ」
　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、エボニック社製、商品名「Ｓｉ６９」
　ステアリン酸：花王株式会社製、商品名「ルナックＳ７０－Ｖ」
　ゴム用添加剤１：実施例１－１で製造した化合物（Ｉ－Ｉ）
　ゴム用添加剤２：実施例１－２で製造した化合物（Ｉ－ＩＩ）
　比較添加剤１：比較例１－１で製造した化合物（Ｎ－２－アミノエチルイミダゾリジノン）
　酸化亜鉛：和光純薬工業株式会社製
　硫黄：和光純薬工業株式会社製
　加硫促進剤ＴＢＢＳ：Ｎ－ｔ－ブチル－１，２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、和光純薬工業株式会社製
　加硫促進剤ＭＢＴＳ：ジベンゾチアジルジスルフィド、東京化成工業株式会社製
　加硫促進剤ＤＰＧ：１，３－ジフェニルグアニジン、和光純薬工業株式会社製
　本発明のゴム用添加剤は、ゴム組成物に添加すると、大変形時の貯蔵弾性率を過度に向上させずに小変形時の貯蔵弾性率を向上させることができ、さらにｔａｎδを小さくすることができる。当該ゴム用添加剤を含有するゴム組成物をタイヤに用いると、車両の省燃費性、操縦安定性、及び乗り心地のよさをいずれも満足させることができる。
 

Claims (14)

  1. 　下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有するゴム用添加剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    ［式（Ｉ）において、Ｒ１は炭素数１以上２０以下の２価の炭化水素基である。Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１以上６以下の炭化水素基である。Ｘは水素原子、Ｒ４－ＣＯＯ－、Ｒ４－ＣＯＮＨ－、又はＲ４－Ｏ－で表される基であり、Ｒ４は炭素数１以上２０以下の炭化水素基である。］
  2. 　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ１が炭素数１以上２０以下の、直鎖又は分岐鎖のアルキレン基、及び、直鎖又は分岐鎖のアルケニレン基からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のゴム用添加剤。
  3. 　前記一般式（Ｉ）において、Ｒ２が炭素数１以上６以下のアルキル基でかつＲ３が水素原子である、請求項１又は２に記載のゴム用添加剤。
  4. 　前記一般式（Ｉ）において、ＸがＲ４－ＣＯＯ－で表される基である、請求項１～３のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
  5. 　Ｒ４が重合性不飽和結合を１以上有する炭素数２以上２０以下の炭化水素基である、請求項１～４のいずれか１項に記載のゴム用添加剤。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のゴム用添加剤、及びゴムを含有するゴム組成物。
  7. 　さらに補強用充填剤を含有する請求項６に記載のゴム組成物。
  8. 　前記一般式（Ｉ）で表される化合物を配合して混練する工程を有する、請求項６又は７に記載のゴム組成物の製造方法。
  9. 　前記一般式（Ｉ）で表される化合物の、請求項６又は７に記載のゴム組成物の製造への使用。
  10. 　請求項６又は７に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
  11. 　前記ゴム組成物をトレッド部に用いた、請求項１０に記載のタイヤ。
  12. 　前記ゴム組成物を成形する工程を有する、請求項１０又は１１に記載のタイヤの製造方法。
  13. 　請求項６又は７に記載のゴム組成物のタイヤへの使用。
  14. 　請求項６又は７に記載のゴム組成物の、タイヤのトレッド部への使用。
     
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