WO2020145089A1 - ゴム組成物、およびゴム製品 - Google Patents
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- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08L61/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
Definitions
- the present invention relates to a rubber composition and a rubber product.
- Patent Document 1 discloses a rubber composition using a phenol resin having a specific structure from the viewpoint of obtaining a rubber vulcanizate for tires having a high elastic modulus and high strength.
- the present inventor as a result of intensive studies from the viewpoint of achieving both high elastic modulus and good hysteresis loss, found that it is effective to combine a specific phenol resin and a specific tetrazine compound, Has been completed.
- the present invention is A phenolic resin having an unsaturated bond, A tetrazine compound represented by the general formula (1) or a salt thereof, [In the formula (1), X 1 and X 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkylthio group, an aralkyl group, an aryl group, an arylthio group, a heterocyclic group, or an amino group. Each of these groups may have one or more substituents. ] There is provided a rubber composition having:
- the present invention also provides a rubber product using the above rubber composition.
- the present invention also provides a tire using the above rubber composition.
- the present invention also includes a step (X) of mixing a raw material component containing a rubber component, a phenol resin having an unsaturated bond, and a tetrazine compound represented by the general formula (1) or a salt thereof, A step (Y) of mixing the mixed raw material components and a vulcanizing agent, Including In the step (X), A step (X-1) of simultaneously mixing the rubber component, the tetrazine compound represented by the general formula (1) or a salt thereof, and the phenol resin having an unsaturated bond, or the rubber component and the salt. A step (X-2) of mixing a mixture obtained by mixing a phenol resin having a saturated bond with a tetrazine compound represented by the general formula (1) or a salt thereof.
- a method for producing a rubber composition which is any one of the above.
- X 1 and X 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkylthio group, an aralkyl group, an aryl group, an arylthio group, a heterocyclic group, or an amino group. Each of these groups may have one or more substituents. ]
- 1 is a 1 H-NMR chart of Phenolic Resin 1.
- 2 is a 1 H-NMR chart of Phenolic Resin 2.
- 3 is a 1 H-NMR chart of Phenolic Resin 3.
- 3 is a 1 H-NMR chart of Phenolic Resin 4.
- the rubber composition of the present embodiment includes at least a phenol resin (A) having an unsaturated bond (hereinafter, also referred to as “phenol resin (A)”) and a tetrazine compound represented by the general formula (1), or The salt (henceforth the “tetrazine compound (B)" is also described.) is included.
- phenol resin (A) having an unsaturated bond
- tetrazine compound represented by the general formula (1) or The salt (henceforth the "tetrazine compound (B)" is also described.) is included.
- the phenol resin (A) has an unsaturated bond.
- the phenolic resin (A) having an unsaturated bond means that, for example, a substituent having an unsaturated bond is bound to an aromatic ring, or a compound having an unsaturated bond instead of a hydrogen atom of a hydroxyl group is bound to the aromatic ring. , Those having an unsaturated bond in the substituent derived from the raw material aldehyde, and the like.
- the phenolic resin (A) Since the phenolic resin (A) has an unsaturated bond, it becomes possible to cause an addition reaction with the tetrazine compound (B) described later. Since the skeleton of the phenol resin (A) is rigid, it is possible to realize a high elastic modulus of the vulcanized product, while the tetrazine compound (B) has a three-dimensional structure of the vulcanized product of the phenol resin (A). It is presumed that by interposing between the two, the properties of the rubber are retained and an appropriate viscoelasticity is secured, so that a good hysteresis loss property is obtained.
- the phenol resin (A) preferably has at least one structural unit represented by the following general formula (2).
- R 1 represents a substituent having an unsaturated bond.
- the hysteresis loss in the frequency region that affects the rolling resistance of the tire generally correlates with tan ⁇ of dynamic viscoelasticity at 60° C., and the dynamic viscosity at 60° C. It can be evaluated using the elastic tan ⁇ . The lower the tan ⁇ at 60° C., the lower the hysteresis loss that affects the rolling resistance of the tire, and the better the fuel economy performance.
- the unsaturated bond contained in R 1 is preferably a carbon-carbon unsaturated bond (carbon-carbon double bond, and carbon-carbon triple bond). Further, R 1 is more preferably a hydrocarbon group having a linear or branched unsaturated bond having 2 to 25 carbon atoms, and any one of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom is an atom other than the hydrogen atom. It may be substituted. These may be used alone or in combination of two or more.
- the phenol resin (A) preferably has at least one structural unit represented by the following general formula (3).
- R 2 represents a substituent having an unsaturated bond.
- R 3 represents hydrogen, an alkyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an ether group, an amino group, a carboxyl group, an ester group, an aldehyde group, a sulfide group, a thiol group, or a methylol group.
- the unsaturated bond contained in R 2 is preferably a carbon-carbon unsaturated bond (carbon-carbon double bond, and carbon-carbon triple bond).
- R 2 is more preferably a hydrocarbon group having a linear or branched unsaturated bond having 2 to 25 carbon atoms, and any hydrogen atom bonded to the carbon atom is an atom other than a hydrogen atom. It may be substituted. These may be used alone or in combination of two or more.
- the alkyl group in R 3 is preferably a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms, and any hydrogen atom bonded to a carbon atom is substituted with an atom other than a hydrogen atom. May be.
- the phenol resin (A) is a condensate of phenols and aldehydes, and as a method for obtaining a phenol resin having an unsaturated bond, for example, a phenol having an unsaturated bond or an aldehyde having an unsaturated bond is used. Or by reacting a phenol resin having no unsaturated bond with a compound having an unsaturated bond to introduce an unsaturated bond. These methods may be used alone or in combination.
- phenols having an unsaturated bond include those having an unsaturated bond in the side chain.
- vinylphenol, allylphenol, eugenol, curcumin, coumaric acid, hydroxycinnamic acid and its derivatives, cardanol and its unpurified cashew nut shell liquid, Urushiol and its unpurified lacquer, thithiol, lachol, etc. Can be mentioned.
- Preferred are vinylphenol, allylphenol, cardanol and cashew nut shell liquid, and particularly preferred are cardanol and cashew nut shell liquid. These may be used alone or in combination, and may be used in combination with phenols containing no unsaturated bond.
- the phenols containing no unsaturated bond are not particularly limited, and examples thereof include phenol, cresol, xylenol, dihydroxybenzene, naphthol, ethylphenol, propylphenol, butylphenol, pentylphenol, hexylphenol, octylphenol, nonylphenol.
- Saturated alkylphenols such as bis(hydroxyphenyl)methane, bis(hydroxyphenyl)ethane, bis(hydroxyphenyl)propane, bis(hydroxyphenyl)butane, bis(hydroxyphenyl)cyclohexane, bis(hydroxyphenyl)sulfone, bis( Examples thereof include bisphenols such as hydroxyphenyl)propylbenzene and bis(hydroxyphenyl)ketone.
- a phenol resin containing an unsaturated bond is obtained by another method, only phenols containing no unsaturated bond may be used.
- Phenols containing no unsaturated bond are preferably phenol, cresol, xylenol, dihydroxybenzene, naphthol, butylphenol, octylphenol, bis(hydroxyphenyl)methane and bis(hydroxyphenyl)propane. These may be used alone or in combination.
- aldehydes having an unsaturated bond examples include acrolein, allyl aldehyde, crotonaldehyde and the like. These may be used alone or in combination, or may be used in combination with aldehydes containing no unsaturated bond.
- the aldehydes containing no unsaturated bond are not particularly limited, but include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, tetraoxymethylene, polyoxymethylene, hexamethylenetetramine, acetaldehyde, paraaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, caproaldehyde, Examples include octyl aldehyde, chloral, furfural, glyoxal, benzaldehyde, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde and hydroxybenzaldehyde.
- paraxylylene dichloride paraxylylene dimethyl ether, or furfuryl alcohol, which reacts with phenols similarly to aldehydes, may be used.
- a phenol resin containing an unsaturated bond is obtained by another method, only aldehydes containing no unsaturated bond may be used.
- the aldehydes containing no unsaturated bond are preferably formaldehyde, paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, furfural, furfuryl alcohol, paraxylylene dichloride, paraxylylene dimethyl ether, and particularly preferably formaldehyde, Paraformaldehyde and hexamethylenetetramine. These may be used alone or in combination.
- the conditions for reacting the phenols and the aldehydes to obtain the phenolic resin (A) having an unsaturated bond are not particularly limited, but the phenols and the aldehydes are heated at 50° C. to 200° C. Are listed.
- the molar ratio of phenols to aldehydes is not particularly limited, but for example, the amount of aldehydes may be 0.1 mol to 4.0 mols per mol of phenols, It can be preferably 0.2 mol to 2.0 mol, particularly preferably 0.3 mol to 1.0 mol.
- the catalyst is reacted in the presence of an organic acid, phosphoric acid, organic phosphonic acid, a transition metal salt or a basic catalyst.
- organic acid include acetic acid, oxalic acid, formic acid, lactic acid and malic acid.
- organic phosphonic acid include aminopolyphosphonic acids such as ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid, ethylenediaminebismethylenephosphonic acid, aminotrismethylenephosphonic acid, ⁇ -aminoethylphosphonic acid N,N-diacetic acid and aminomethylphosphonic acid N,N.
- transition metal catalyst for example, inorganic salts or organic acid salts of transition metals such as titanium, iron, zinc, nickel, cobalt, copper, chromium, manganese, etc. can be used.
- the basic catalyst include sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, methylethylamine, triethylamine, and other amines, calcium, magnesium, barium, and the like.
- Alkaline earth metal oxides and hydroxides, alkaline substances such as sodium carbonate, hexamethylenetetramine and the like can be used.
- the apparatus for producing the phenolic resin (A) having an unsaturated bond is not particularly limited.
- the reaction is carried out in a vessel such as a reaction vessel equipped with a heater, a cooler and a stirrer, or continuously with a continuous mixer or the like. It does not matter if the reaction is performed.
- a compound having an unsaturated bond for example, when a phenol resin having an unsaturated bond is reacted with a compound having an unsaturated bond to obtain a phenol resin (A) having an unsaturated bond,
- phenol resin (A) having an unsaturated bond examples thereof include epoxy compounds, chlorides, isocyanate compounds and drying oils.
- the epoxy compound having an unsaturated bond for example, vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, etc.
- the chloride having an unsaturated bond for example, vinyl chloride, allyl chloride, etc.
- the isocyanate compound having an unsaturated bond for example, methacryloyl Isocyanate, methacryloyloxyethyl isocyanate, isocyanatoethyl methacrylate, isocyanatoethyl acrylate, and the like
- the drying oil include flaxseed oil, tung oil, mustard oil, perilla oil, walnut oil, citrus oil, safflower oil, sunflower oil and the like. To be These may be used alone or in combination.
- a resin further modified with oil can be used as the phenol resin (A) having an unsaturated bond.
- oil used for modification include rosin oil and tall oil.
- the ratio of peaks derived from unsaturated bonds is such that peaks derived from hydrogen bonded to carbon atoms (0.2 to 7).
- 0.5 ppm or more preferably 20% or less, more preferably 0.7% or more and 15% or less, and further preferably 1% or more and 10% or less. Is more preferable.
- the number average molecular weight of the phenol resin (A) is preferably 400 to 3000, more preferably 800 to 2000, and even more preferably 1000 to 1800. As a result, a resin having good handleability can be stably obtained.
- the number average molecular weight of the phenol resin (A) is preferably 400 to 3000, more preferably 800 to 2000, and even more preferably 1000 to 1800.
- compatibility with other compounding agents can be improved and good handleability can be maintained.
- the number average molecular weight of the phenol resin (A) to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to prevent the viscosity from becoming too high, and it is easy to obtain good solubility in a solvent.
- the above-mentioned number average molecular weight is calculated by using GPC (gel permeation chromatography) under a predetermined condition and measuring with a differential refractometer as a detector, and then converting with standard polystyrene. ..
- the content of the phenol resin (A) is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and further preferably 1 to 10% by mass, based on the entire rubber composition.
- the content of the phenol resin (A) is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and further preferably 1 to 10% by mass, based on the entire rubber composition.
- Tetrazine compound (B) The tetrazine compound (B) is represented by general formula (1). This allows the rubber product using the rubber composition to have an appropriate hysteresis loss.
- X 1 and X 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkylthio group, an aralkyl group, an aryl group, an arylthio group, a heterocyclic group, or an amino group. Each of these groups may have one or more substituents. ]
- alkyl group examples include linear, branched or cyclic alkyl groups, and specific examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl and s-butyl. , T-butyl, 1-ethylpropyl, n-pentyl, neopentyl, n-hexyl, isohexyl, 3-methylpentyl, etc.
- Cyclic alkyl groups having 3 to 8 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl and the like can be mentioned.
- a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, a methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, and n-pentyl group is more preferable, and a methyl or ethyl group is preferable. Is more preferable.
- alkylthio group examples include a linear, branched or cyclic alkylthio group, and examples thereof include methylthio, ethylthio, n-propylthio, isopropylthio, n-butylthio, isobutylthio, s-butylthio, t-butylthio, 1-ethylpropylthio, n-pentylthio, neopentylthio, n-hexylthio, isohexylthio, 3-methylpentylthio, etc.
- a methylthio, ethylthio, isopropylthio, or isobutylthio group is preferable, and a methylthio group or an ethylthio group is more preferable.
- aralkyl group examples include benzyl, phenethyl, trityl, 1-naphthylmethyl, 2-(1-naphthyl)ethyl, 2-(2-naphthyl)ethyl groups and the like. Of these, a benzyl group or a phenethyl group is preferable, and a benzyl group is more preferable.
- aryl group examples include phenyl, biphenyl, naphthyl, dihydroindenyl, and 9H-fluorenyl group. Of these, a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable.
- arylthio group examples include phenylthio, biphenylthio, and naphthylthio groups.
- heterocyclic group examples include 2-pyridyl, 3-pyridyl, 4-pyridyl, 2-pyrazinyl, 2-pyrimidyl, 4-pyrimidyl, 5-pyrimidyl, 3-pyridazyl, 4-pyridazyl, 4-(1 , 2,3-Triazyl), 5-(1,2,3-triazyl), 2-(1,3,5-triazyl), 3-(1,2,4-triazyl), 5-(1,2) , 4-triazyl), 6-(1,2,4-triazyl), 2-quinolyl, 3-quinolyl, 4-quinolyl, 5-quinolyl, 6-quinolyl, 7-quinolyl, 8-quinolyl, 1-isoquinolyl, 3-isoquinolyl, 4-isoquinolyl, 5-isoquinolyl, 6-isoquinolyl, 7-isoquinolyl, 8-isoquinolyl, 2-quinoxalyl, 3-quinoxalyl, 5-quinoxalyl, 6-quinoxyl
- X 1 and X 2 are preferably heterocyclic groups, and more preferably the heterocyclic groups are pyridyl group, furanyl group, 2-pyridyl group and 3-pyridyl group.
- the salt of the tetrazine compound represented by the formula (1) is not particularly limited, but examples thereof include inorganic acid salts such as hydrochlorides, sulfates and nitrates; organic acid salts such as acetates and methanesulfonates; Alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts; alkaline earth metal salts such as magnesium salts and calcium salts; quaternary ammonium salts such as dimethylammonium and triethylammonium.
- inorganic acid salts such as hydrochlorides, sulfates and nitrates
- organic acid salts such as acetates and methanesulfonates
- Alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts
- alkaline earth metal salts such as magnesium salts and calcium salts
- quaternary ammonium salts such as dimethylammonium and triethylammonium.
- tetrazine compounds (B) include, for example, the following. 1,2,4,5-tetrazine, 3,6-bis(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-bis(3-pyridyl)-1,2,4,5- Tetrazine, 3,6-bis(4-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-diphenyl-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-dibenzyl-1,2,4 ,5-tetrazine, 3,6-bis(2-furanyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3-methyl-6-(3-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3, 6-bis(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3,6-bis(2-thienyl)-1,2,4,5-tetrazine, 3-methyl- 6-(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetraz
- the rubber composition of the present embodiment may further contain the following components.
- Rubber component (C) As the rubber component (C), natural rubber (NR), ethylene-propylene copolymer rubber (EPM), acrylic rubber (ACM), chlorinated polyethylene (CM), epichlorohydrin rubber (CO, ECO), chlorosulfonated polyethylene (CSM), isoprene rubber (IR), butyl rubber (IIR), nitrile rubber (NBR), and diene rubber.
- NR natural rubber
- EPM ethylene-propylene copolymer rubber
- ACM acrylic rubber
- CM chlorinated polyethylene
- CO epichlorohydrin rubber
- CO chlorosulfonated polyethylene
- IR isoprene rubber
- IIR butyl rubber
- NBR nitrile rubber
- the above-mentioned diene rubber may be any rubber containing a diene monomer as at least a part of the monomers constituting the rubber.
- natural rubber NR
- SBR styrene-butadiene copolymer rubber
- BR polybutadiene rubber
- IR polyisoprene rubber
- NBR acrylonitrile-butadiene copolymer rubber
- IIR butyl rubber
- EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer rubber
- EBR ethylene-butadiene copolymer rubber
- PBR Propylene-butadiene copolymer rubber
- PBR Propylene-butadiene copolymer rubber
- the rubber composition of the present embodiment contains 0.1 to 30 parts by mass of the phenol resin (A) and 0.01 to 10 parts by mass of the tetrazine compound (B) with respect to 100 parts by mass of the rubber component (C). It is more preferable that the phenol resin (A) is contained in an amount of 0.5 to 20 parts by mass, the tetrazine compound (B) is contained in an amount of 0.02 to 8 parts by mass, and the phenol resin (A) is contained in an amount of 1 to 10 parts by mass. It is more preferable to include (B) in an amount of 0.05 to 5 parts by mass.
- the filler (D) is not particularly limited, but examples thereof include inorganic fillers such as carbon black, silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, talc, clay, and mica, and An organic filler is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, inorganic fillers are preferable, and carbon black and silica are more preferable, from the viewpoint of increasing the elastic modulus.
- the content of the filler (D) is preferably 20 to 100 parts by mass, more preferably 40 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber composition.
- the content of the filler (D) is at least the above lower limit, the hardness of the rubber can be increased, and when it is at most the above upper limit, the fluidity is easily obtained.
- the curing agent is used to vulcanize the phenolic resin (A).
- the curing agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include hexamethylenetetramine, benzoxazine, resol-type phenol resin, and initial condensate of melamine/formaldehyde, and initial melamine/formaldehyde. Examples thereof include methyl etherified products of condensates such as hexamethoxymethylmelamine and pentamethoxymethylmelamine. These may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the curing agent is preferably 1 to 60 parts by mass and more preferably 3 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the phenol resin (A).
- the content of the curing agent is preferably 1 to 60 parts by mass and more preferably 3 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the phenol resin (A).
- the rubber composition of the present embodiment as other optional components, compounding agents commonly used in the rubber industry, for example, softening agents, antioxidants, vulcanization accelerators, vulcanization acceleration aids, coupling agents, etc. Can be appropriately selected and blended within a range that does not impair the object of the present invention.
- the method for producing the rubber composition of the present embodiment includes the step (X) of mixing the raw material components including the rubber component (C), the phenol resin (A), and the tetrazine compound (B), A step (Y) of mixing a raw material component and a vulcanizing agent is included, and the step (X) simultaneously includes a rubber component (C), a tetrazine compound (B), and a phenol resin (A).
- the mixing step (X-1) or the step (X-2) of mixing the mixture obtained by mixing the rubber component (C) and the phenol resin (A) with the tetrazine compound (B). Is a method.
- the tetrazine compound (B) is added together with the phenol resin (A), or the tetrazine compound (B) is added after the phenol resin (A) to obtain a high elastic modulus and a good elasticity.
- a rubber composition that is compatible with hysteresis loss can be effectively and stably obtained.
- the phenol resin (A), the tetrazine compound (B) and other optional components are mixed and masticated, and then a vulcanizing agent such as sulfur is blended, and a Banbury mixer, a roll, an intensive mixer, or a twin-screw extruder.
- a desired rubber composition can be obtained by performing main kneading such as kneading, heating, and extrusion using the above.
- main kneading such as kneading, heating, and extrusion using the above.
- the phenol resin (A) and the tetrazine compound (B) react efficiently during the production of the rubber composition, and the rubber elastic modulus can be stably improved.
- the reaction temperature of the phenol resin (A) and the tetrazine compound (B) is preferably 80°C or higher and 250°C or lower, more preferably 90°C or higher and 200°C or lower, and further preferably 100°C or higher and 170°C or lower. .. Thereby, both can be made to react stably.
- the reaction between the phenol resin (A) and the tetrazine compound (B) in the rubber composition of the present embodiment can be confirmed by analyzing the 13 C-NMR spectrum. That is, in the 13 C-NMR spectrum, a new saturated aliphatic carbon-derived peak (near 25 ppm), which was not found in the phenol resin (A), was found in the region (0 to 80 ppm) where the saturated aliphatic carbon-derived peak appeared. It can be confirmed by being observed.
- the present inventor has assumed a thermal history of kneading rubber, and modified phenol obtained by mixing the phenol resin (A) and the tetrazine compound (B) at 120° C. for 3 minutes using a kneader.
- the rubber product obtained by vulcanizing the rubber composition of the present embodiment is applied to applications such as semiconductor parts, aircraft parts, automobile parts, castings, industrial machine parts, electronic parts, electric parts, and mechanical parts.
- the method for molding the rubber product is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as an injection molding method, a compression molding method, an extrusion molding method, and a cast molding method.
- the rubber product may have any form, and may be an intermediate molded product or a final molded product.
- the rubber product is preferably applied to automobile parts, and more preferably a tire member, from the viewpoint of exhibiting the effects of achieving both high elastic modulus and hysteresis loss.
- a tire member from the viewpoint of exhibiting the effects of achieving both high elastic modulus and hysteresis loss.
- it can be suitably used for at least one member of a tread portion, a sidewall portion, a carcass portion, a belt portion, a bead portion, a rim cushion portion, a run flat reinforcing liner portion, and other reinforcing rubber portions.
- the rubber product of the present embodiment for example, when used in the tread of the tire, the rubber composition of the present embodiment is extruded into the shape of the tread portion of the tire in the unvulcanized stage, the usual on a tire molding machine.
- An unvulcanized tire is molded by laminating the tires by a method. Then, the unvulcanized tire can be heated and pressed in a vulcanizer to obtain the tire.
- the molding temperature is preferably about 100 to 220°C, more preferably about 120 to 200°C, and further preferably about 130 to 190°C. If the molding temperature exceeds 190°C, the rubber may deteriorate, and if it is less than 100°C, molding may not be possible.
- FIG. 1 is a cross-sectional view that schematically shows the cross section of a tire.
- a tire 100 includes a tread portion 11 that is in direct contact with a road surface during traveling, a shoulder portion 12 that serves as a shoulder portion of the tire 100 to protect the carcass 15, and a sidewall that serves as a side surface of the tire 100 and protects the carcass 15. It has a portion 13, a beat portion 14 for fixing the tire 100 to a rim portion provided on a wheel and for fixing both ends of the carcass 15, a carcass 15 forming a skeleton of the tire 100, and a belt portion 16.
- An inner liner 18 is arranged inside the tire 100.
- the belt portion 16 is arranged between the tread portion 11 and the carcass 16 and is used to reinforce the tread portion 11. Specifically, the belt portion 16 is arranged outside the crown portion of the carcass 15 and plays a role of increasing the rigidity of the tread portion 11. Further, the beat portion 14 of the tire 100 is provided with a beat core 17 for locking the end portion of the carcass 15 so as to be folded back, and for receiving the pull of the carcass 15 during traveling and fixing it to the rim portion.
- the tire 100 is fixed to the rim portion of the wheel, and air is retained between the tire 100 and the wheel to form a pneumatic tire.
- Tetrazine compound (B) -Tetrazine compound 1 3,6-bis(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.
- Rubber component (C) -Rubber component 1 diene rubber, Nipol 1723, oil-extended styrene-butadiene rubber, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
- -Rubber component 2 diene rubber, natural rubber, RSS3, inorganic filler (D) manufactured by Tochi Co., Ltd.
- ⁇ Silica Nipsil AQ, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.
- ⁇ Vulcanization accelerator DPG: 1,3-diphenylguanidine, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
- Vulcanization accelerator (DM) di-2-benzothiazolyl disulfide, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd./Sulfur: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
- Phenolic resin (A), tetrazine compound (B), rubber component (C), inorganic filler (D), vulcanization accelerator and other components other than sulfur were used in a 250 cc closed Banbury mixer. And kneaded at 120° C. for 5 minutes. After kneading, the mixture was discharged outside the mixer and cooled at room temperature. Subsequently, the kneaded product was put into the Banbury mixer again, and a vulcanization accelerator and sulfur were further added and kneaded for 5 minutes to obtain a rubber composition.
- ⁇ Dynamic viscoelasticity 60°C tan ⁇
- a test piece was cut out from a 2 mm thick vulcanized sheet to have a width of 10 mm and a length of 40 mm, and a dynamic viscoelasticity tester (ARES G2, manufactured by TA Instruments Co., Ltd.) had a span of 22 mm, a strain of 2%, and a frequency.
- the tan ⁇ at 60° C. at 10 Hz was evaluated. The smaller the value, the lower the hysteresis loss and the better.
- the unit is dimensionless.
- the number average molecular weight and unsaturated bond amount of the phenol resins 1 to 4 were measured by the following procedure.
- the 1 H-NMR charts are shown in FIGS. 2 to 5, respectively.
- -Number average molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography) using one TSKgel G1000HXL, two G2000HXL, and one G3000HXL manufactured by Tosoh, using a solvent tetrahydrofuran at a column temperature of 40°C and a flow rate of 1 ml/min. The number average molecular weight was calculated in terms of polystyrene.
- -Amount of unsaturated bond a peak derived from an unsaturated bond (peak at 4.5 to 6.0 ppm) and a peak derived from hydrogen bonded to a carbon atom (0.2 to 7.5 ppm) in 1 H-NMR spectrum. Peak) was measured, and the ratio (%) of the peak derived from the unsaturated bond to the peak derived from the hydrogen bonded to the carbon atom was calculated excluding the peak derived from the heavy solvent.
- the NMR measurement was carried out using JNM-AL300 manufactured by JEOL Ltd. with a heavy acetone solvent and an integration number of 64 times.
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Abstract
ゴム組成物は、不飽和結合を有するフェノール樹脂と、一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、を有する。[式(1)中、X1及びX2は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルキルチオ基、アラルキル基、アリール基、アリールチオ基、複素環基、又はアミノ基を示す。これら各基は、それぞれ1個以上の置換基を有していてもよい。]
Description
本発明は、ゴム組成物、およびゴム製品に関する。
ゴム製品は、自動車や航空機用のタイヤをはじめ、土木・建築用材料、各種工業製品材料、汎用日用品など様々な種類の用途に用いられている。これらの中でも、自動車タイヤなどに用いられるゴム材料には、高い弾性率が求められる。
たとえば、特許文献1には、タイヤ用のゴム加硫物の高弾性率、高強度を得る観点から、特定の構造を有するフェノール樹脂を用いたゴム組成物が開示されている。
たとえば、特許文献1には、タイヤ用のゴム加硫物の高弾性率、高強度を得る観点から、特定の構造を有するフェノール樹脂を用いたゴム組成物が開示されている。
ここで、ゴム組成物を用いたタイヤにおいては、走行中、接地部でタイヤ全体がたわみ変形し、常に変形、回復を繰り返し、それによってヒステリシスロスが生じることが知られている。すなわち、ヒステリシスロスの小さいゴム組成物を用いたタイヤは、転がり抵抗が低く燃費性能が良好となる。
これに対し、特許文献1に開示されるような技術では、ゴム組成物にフェノール樹脂を配合することで弾性率を高めることはできるが、ヒステリシスロスが十分ではない傾向があった。
これに対し、特許文献1に開示されるような技術では、ゴム組成物にフェノール樹脂を配合することで弾性率を高めることはできるが、ヒステリシスロスが十分ではない傾向があった。
本発明者は、高弾性率と良好なヒステリシスロスとを両立させる観点から鋭意検討を行った結果、特定のフェノール樹脂と、特定のテトラジン化合物とを組み合わせることが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、
不飽和結合を有するフェノール樹脂と、
一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、
[式(1)中、X1及びX2は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルキルチオ基、アラルキル基、アリール基、アリールチオ基、複素環基、又はアミノ基を示す。これら各基は、それぞれ1個以上の置換基を有していてもよい。]
を有する、ゴム組成物を提供する。
不飽和結合を有するフェノール樹脂と、
一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、
を有する、ゴム組成物を提供する。
また、本発明は、上記ゴム組成物を使用したゴム製品を提供する。
また、本発明は、上記ゴム組成物を使用したタイヤを提供する。
また、本発明は、ゴム成分と、不飽和結合を有するフェノール樹脂と、一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、を含む原料成分を混合する工程(X)と、
混合された前記原料成分と、加硫剤とを混合する工程(Y)と、
を含み、
前記工程(X)が、
前記ゴム成分と、前記一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、前記不飽和結合を有するフェノール樹脂とを、同時に混合する工程(X-1)、または
前記ゴム成分および前記不飽和結合を有するフェノール樹脂を混合して得られた混合物と、前記一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、を混合する工程(X-2)
のいずれかである、ゴム組成物の製造方法を提供する。
混合された前記原料成分と、加硫剤とを混合する工程(Y)と、
を含み、
前記工程(X)が、
前記ゴム成分と、前記一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、前記不飽和結合を有するフェノール樹脂とを、同時に混合する工程(X-1)、または
前記ゴム成分および前記不飽和結合を有するフェノール樹脂を混合して得られた混合物と、前記一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、を混合する工程(X-2)
のいずれかである、ゴム組成物の製造方法を提供する。
本発明によれば、高弾性率と良好なヒステリシスロスとを両立できるゴム組成物が得られる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細を説明する。
<ゴム組成物>
本実施形態のゴム組成物は、少なくとも、不飽和結合を有するフェノール樹脂(A)(以下、「フェノール樹脂(A)」とも表記する。)と、一般式(1)で表されるテトラジン化合物またはその塩(以下、「テトラジン化合物(B)」とも表記する。)を含む。
<ゴム組成物>
本実施形態のゴム組成物は、少なくとも、不飽和結合を有するフェノール樹脂(A)(以下、「フェノール樹脂(A)」とも表記する。)と、一般式(1)で表されるテトラジン化合物またはその塩(以下、「テトラジン化合物(B)」とも表記する。)を含む。
[フェノール樹脂(A)]
本実施形態において、フェノール樹脂(A)は不飽和結合を有するものである。フェノール樹脂(A)が不飽和結合を有するとは、例えば芳香族環に不飽和結合を有する置換基が結合したものや、水酸基の水素原子の代りに不飽和結合を有する化合物が結合したものや、原料のアルデヒドに由来する置換基に不飽和結合を有するものなどが挙げられる。
本実施形態において、フェノール樹脂(A)は不飽和結合を有するものである。フェノール樹脂(A)が不飽和結合を有するとは、例えば芳香族環に不飽和結合を有する置換基が結合したものや、水酸基の水素原子の代りに不飽和結合を有する化合物が結合したものや、原料のアルデヒドに由来する置換基に不飽和結合を有するものなどが挙げられる。
フェノール樹脂(A)が不飽和結合を有することにより、後述のテトラジン化合物(B)と付加反応を起こすことができるようになる。フェノール樹脂(A)は骨格部が剛直であるため、加硫物の高弾性率を実現することができつつも、テトラジン化合物(B)がフェノール樹脂(A)による加硫物の三次元構造の間に入り込むことにより、ゴムの有する特性を保持して適度な粘弾性が確保される結果、良好なヒステリシスロス特性が得られると推測される。
また、フェノール樹脂(A)は、好ましくは以下の一般式(2)で表わされる構造単位を、少なくとも1個以上有する。
なお、本実施形態において、タイヤの転がり抵抗に影響する周波数領域のヒステリシスロスは一般的に60℃における動的粘弾性のtanδと相関があることが知られており、60℃での動的粘弾性のtanδを使って評価することができる。60℃におけるtanδは低いほど、タイヤの転がり抵抗に影響するヒステリシスロスは低く燃費性能は良好となる。
式(2)中、R1が有する不飽和結合としては、炭素-炭素不飽和結合(炭素-炭素二重結合、および炭素-炭素三重結合)であることが好ましい。また、R1は、炭素数2~25の直鎖または分岐状の不飽和結合を有する炭化水素基であることがより好ましく、炭素原子に結合する水素原子の何れかが水素原子以外の原子で置換されていてもよい。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を混合して用いられてもよい。
また、フェノール樹脂(A)は、好ましくは以下の一般式(3)で表わされる構造単位を、少なくとも1個以上有する。
式(3)中、R2が有する不飽和結合としては、炭素-炭素不飽和結合(炭素-炭素二重結合、および炭素-炭素三重結合)であることが好ましい。また、R2は、炭素数2~25の直鎖または分岐状の不飽和結合を有する炭化水素基であることがより好ましく、炭素原子に結合する水素原子の何れかが水素原子以外の原子で置換されていてもよい。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を混合して用いられてもよい。
また、R3中のアルキル基としては、炭素数1~25の直鎖または分岐状の炭化水素基が好ましく挙げられ、炭素原子に結合する水素原子の何れかが水素原子以外の原子で置換されていてもよい。
また、R3中のアルキル基としては、炭素数1~25の直鎖または分岐状の炭化水素基が好ましく挙げられ、炭素原子に結合する水素原子の何れかが水素原子以外の原子で置換されていてもよい。
フェノール樹脂(A)は、フェノール類とアルデヒド類との縮合物であり、不飽和結合を有するフェノール樹脂を得る方法としては例えば、不飽和結合を有するフェノール類、あるいは不飽和結合を有するアルデヒド類とを反応させたり、不飽和結合を有しないフェノール樹脂に対し、不飽和結合を有する化合物を反応せしめ、不飽和結合を導入することにより得ても良い。これらの方法は単独ないしは組み合わせて用いても構わない。
不飽和結合を有するフェノール類としては、側鎖に不飽和結合を有するものなどが挙げられる。例えばビニルフェノール、アリルフェノール、オイゲノール、クルクミン、クマル酸、ヒドロキシケイ皮酸とその誘導体、カルダノールとその未精製物であるカシューナッツ殻液、ウルシオールとその未精製物である漆、チチオール、ラッコール等が挙げられる。好ましくはビニルフェノール、アリルフェノール、カルダノール、カシューナッツ殻液であり、特に好ましくはカルダノール、カシューナッツ殻液である。これらは単独あるいは組み合わせて用いても良いし、さらに不飽和結合を含まないフェノール類とを組み合わせて用いても良い。不飽和結合を含まないフェノール類としては、特に限定されるものではないが例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、ジヒドロキシベンゼン、ナフトールや、エチルフェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、ペンチルフェノール、ヘキシルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール等の飽和アルキルフェノール類、ビス(ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(ヒドロキシフェニル)ブタン、ビス(ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシフェニル)プロピルベンゼン、ビス(ヒドロキシフェニル)ケトン等のビスフェノール類などが挙げられる。また、他の方法によって不飽和結合を含むフェノール樹脂を得る場合は、不飽和結合を含まないフェノール類のみを用いても構わない。不飽和結合を含まないフェノール類としては好ましくはフェノール、クレゾール、キシレノール、ジヒドロキシベンゼン、ナフトール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ビス(ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(ヒドロキシフェニル)プロパンである。これらは単独あるいは組み合わせて用いても良い。
不飽和結合を有するアルデヒド類としては例えばアクロレイン、アリルアルデヒド、クロトンアルデヒド等が挙げられる。これらは単独あるいは組み合わせて用いても良いし、さらに不飽和結合を含まないアルデヒド類とを組み合わせて用いても良い。不飽和結合を含まないアルデヒド類としては、特に限定されないが例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、テトラオキシメチレン、ポリオキシメチレン、ヘキサメチレンテトラミン、アセトアルデヒド、パラアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、オクチルアルデヒド、クロラール、フルフラール、グリオキザール、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、o-トルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド等が挙げられる。あるいは、アルデヒド類と同様にフェノール類と反応するパラキシリレンジクロライド、パラキシリレンジメチルエーテル、フルフリルアルコールを用いても良い。また、他の方法によって不飽和結合を含むフェノール樹脂を得る場合は、不飽和結合を含まないアルデヒド類のみを用いても構わない。不飽和結合を含まないアルデヒド類としては、好ましくはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテトラミン、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、フルフラール、フルフリルアルコール、パラキシリレンジクロライド、パラキシリレンジメチルエーテルであり、特に好ましくはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテトラミンである。これらは単独あるいは組み合わせて用いても良い。
不飽和結合を有するフェノール樹脂(A)を得るためにフェノール類とアルデヒド類を反応させる条件としては、特に限定されないが、上記フェノール類とアルデヒド類とを、50℃~200℃で加熱する方法などが挙げられる。フェノール類とアルデヒド類のモル比(F/Pモル比)は、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール類1モルに対しアルデヒド類を0.1モル~4.0モルとしてもよく、好ましくは0.2モル~2.0モル、特に好ましくは0.3モル~1.0モルとすることができる。また、触媒としては有機酸やリン酸、有機ホスホン酸類、遷移金属塩、塩基性触媒下で反応させることが好ましい。有機酸としては、例えば酢酸、シュウ酸、ギ酸、乳酸、リンゴ酸が挙げられる。有機ホスホン酸としては、例えばアミノポリホスホン酸類であるエチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸、エチレンジアミンビスメチレンホスホン酸、アミノトリスメチレンホスホン酸、β-アミノエチルホスホン酸N,N-ジ酢酸、アミノメチルホスホン酸N,N-ジ酢酸や、1-ヒドロキシエチリデン-1,1'-ジホスホン酸、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸等が挙げられる。遷移金属触媒としては、例えば、チタン、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、銅、クロム、マンガン等の遷移金属の無機塩、有機酸塩を用いることができる。塩基性触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア水、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物、炭酸ナトリウム、ヘキサメチレンテトラミンなどのアルカリ性物質を用いることができる。不飽和結合を有するフェノール樹脂(A)を製造する装置は特に限定されないが、例えば加熱器、冷却器と撹拌器を備えた反応釜のような容器で反応させたり、連続ミキサー等で連続的に反応を行ってもかまわない。
不飽和結合を有しないフェノール樹脂に対し、不飽和結合を有する化合物を反応させて不飽和結合を有するフェノール樹脂(A)を得る場合の不飽和結合を有する化合物としては、例えば不飽和結合を有するエポキシ化合物、塩化物、イソシアネート化合物や、乾性油等が挙げられる。不飽和結合を有するエポキシ化合物としては、例えばビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等、不飽和結合を有する塩化物としては、例えば塩化ビニル、アリルクロライド等、不飽和結合を有するイソシアネート化合物としては、例えばメタクリロイルイソシアナート、メタクリロイルオキシエチルイソシアナート、イソシアナートエチルメタクリレート、イソシアナートエチルアクリレート等、乾性油としては、亜麻仁油、桐油、芥子油、紫蘇油、胡桃油、荏油、紅花油、向日葵油等が挙げられる。これらは単独あるいは組み合わせて用いてもよい。
また、不飽和結合を有するフェノール樹脂(A)は、さらにオイルによって変性されたものも用いることができる。変性に用いられるオイルとしては、ロジン油、トール油、等が挙げられる。
フェノール樹脂(A)の1H-NMRスペクトルにおける不飽和結合に由来するピーク(4.5~6.0ppmのピーク)の割合は、炭素原子に結合した水素に由来するピーク(0.2~7.5ppmのピーク)の積算値合計の0.5%以上、20%以下であることが好ましく、0.7%以上、15%以下であることがより好ましく、1%以上、10%以下であることがさらに好ましい。
当該数値を、上記下限値以上とすることにより反応性が良好になり、上記上限値以下とすることにより、良好な取扱い性を保持できる。
当該数値を、上記下限値以上とすることにより反応性が良好になり、上記上限値以下とすることにより、良好な取扱い性を保持できる。
フェノール樹脂(A)の数平均分子量は400~3000が好ましく、800~2000がより好ましく、1000~1800がさらに好ましい。これにより、取扱い性の良好な樹脂が安定的に得られる。
フェノール樹脂(A)の数平均分子量を上記下限値以上とすることにより、他の配合剤との相溶性を良好にし、良好な取扱い性を保持できる。一方、フェノール樹脂(A)の数平均分子量を上記上限値以下とすることにより、粘性が高くなりすぎることを抑制し、溶剤への良好な溶解性が得られやすくなる。
上記数平均分子量は、液体クロマトグラフィー法は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用い、所定の条件で、示差屈折計を検出器として測定したのちに、標準ポリスチレンにより換算することに算出される。
フェノール樹脂(A)の数平均分子量を上記下限値以上とすることにより、他の配合剤との相溶性を良好にし、良好な取扱い性を保持できる。一方、フェノール樹脂(A)の数平均分子量を上記上限値以下とすることにより、粘性が高くなりすぎることを抑制し、溶剤への良好な溶解性が得られやすくなる。
上記数平均分子量は、液体クロマトグラフィー法は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用い、所定の条件で、示差屈折計を検出器として測定したのちに、標準ポリスチレンにより換算することに算出される。
フェノール樹脂(A)の含有量は、ゴム組成物全体に対して、0.1~30質量%が好ましく、0.5~20質量%がより好ましく、1~10質量%がさらに好ましい。
フェノール樹脂(A)の含有量を上記下限値以上とすることにより、加硫後のゴム組成物をより高弾性率化することができる。
一方、フェノール樹脂(A)の含有量を上記上限値以下とすることにより、加硫ゴムのヒステリシスロスを低く保つことができる。
フェノール樹脂(A)の含有量を上記下限値以上とすることにより、加硫後のゴム組成物をより高弾性率化することができる。
一方、フェノール樹脂(A)の含有量を上記上限値以下とすることにより、加硫ゴムのヒステリシスロスを低く保つことができる。
[テトラジン化合物(B)]
テトラジン化合物(B)は、一般式(1)で表される。これにより、ゴム組成物を用いたゴム製品に適度なヒステリシスロスが得られるようになる。
テトラジン化合物(B)は、一般式(1)で表される。これにより、ゴム組成物を用いたゴム製品に適度なヒステリシスロスが得られるようになる。
上記のアルキル基としては、例えば、直鎖状、分岐状または環状のアルキル基が挙げられ、具体的には、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、1-エチルプロピル、n-ペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、イソヘキシル、3-メチルペンチル基等の炭素数1~6(特に炭素数1~4)の直鎖状または分岐状アルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等の炭素数3~8(特に炭素数3~6)の環状アルキル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~6の直鎖状または分岐状アルキル基が好ましく、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、およびn-ペンチル基がより好ましく、メチル、またはエチル基がさらに好ましい。
上記のアルキルチオ基としては、直鎖状、分岐状または環状のアルキルチオ基が挙げられ、例えば、メチルチオ、エチルチオ、n-プロピルチオ、イソプロピルチオ、n-ブチルチオ、イソブチルチオ、s-ブチルチオ、t-ブチルチオ、1-エチルプロピルチオ、n-ペンチルチオ、ネオペンチルチオ、n-ヘキシルチオ、イソヘキシルチオ、および3-メチルペンチルチオ基等の炭素数1~6(特に炭素数1~4)の直鎖状または分岐状のアルキルチオ基;シクロプロピルチオ、シクロブチルチオ、シクロペンチルチオ、シクロヘキシルチオ、シクロヘプチルチオ、およびシクロオクチルチオ基等の炭素数3~8(特に炭素数3~6)の環状アルキルチオ基等が挙げられる。なかでも、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、またはイソブチルチオ基が好ましく、メチルチオ基またはエチルチオ基がより好ましい。
上記のアラルキル基としては、例えば、ベンジル、フェネチル、トリチル、1-ナフチルメチル、2-(1-ナフチル)エチル、2-(2-ナフチル)エチル基等が挙げられる。なかでも、ベンジル基またはフェネチル基が好ましく、ベンジル基がより好ましい。
上記のアリール基としては、例えば、フェニル、ビフェニル、ナフチル、ジヒドロインデニル、および9H-フルオレニル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基またはナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
上記のアリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ、ビフェニルチオ、およびナフチルチオ基等が挙げられる。
上記の複素環基としては、例えば、2-ピリジル、3-ピリジル、4-ピリジル、2-ピラジニル、2-ピリミジル、4-ピリミジル、5-ピリミジル、3-ピリダジル、4-ピリダジル、4-(1,2,3-トリアジル)、5-(1,2,3-トリアジル)、2-(1,3,5-トリアジル)、3-(1,2,4-トリアジル)、5-(1,2,4-トリアジル)、6-(1,2,4-トリアジル)、2-キノリル、3-キノリル、4-キノリル、5-キノリル、6-キノリル、7-キノリル、8-キノリル、1-イソキノリル、3-イソキノリル、4-イソキノリル、5-イソキノリル、6-イソキノリル、7-イソキノリル、8-イソキノリル、2-キノキサリル、3-キノキサリル、5-キノキサリル、6-キノキサリル、7-キノキサリル、8-キノキサリル、3-シンノリル、4-シンノリル、5-シンノリル、6-シンノリル、7-シンノリル、8-シンノリル、2-キナゾリル、4-キナゾリル、5-キナゾリル、6-キナゾリル、7-キナゾリル、8-キナゾリル、1-フタラジル、4-フタラジル、5-フタラジル、6-フタラジル、7-フタラジル、8-フタラジル、1-テトラヒドロキノリル、2-テトラヒドロキノリル、3-テトラヒドロキノリル、4-テトラヒドロキノリル、5-テトラヒドロキノリル、6-テトラヒドロキノリル、7-テトラヒドロキノリル、8-テトラヒドロキノリル、1-ピロリル、2-ピロリル、3-ピロリル、2-フリル、3-フリル、2-チエニル、3-チエニル、1-イミダゾリル、2-イミダゾリル、4-イミダゾリル、5-イミダゾリル、1-ピラゾリル、3-ピラゾリル、4-ピラゾリル、5-ピラゾリル、2-オキサゾリル、4-オキサゾリル、5-オキサゾリル、2-チアゾリル、4-チアゾリル、5-チアゾリル、3-イソオキサゾリル、4-イソオキサゾリル、5-イソオキサゾリル、3-イソチアゾリル、4-イソチアゾリル、5-イソチアゾリル、4-(1,2,3-チアジアゾリル)、5-(1,2,3-チアジアゾリル)、3-(1,2,5-チアジアゾール)、2-(1,3,4-チアジアゾール)、4-(1,2,3-オキサジアゾリル)、5-(1,2,3-オキサジアゾリル)、3-(1,2,4-オキサジアゾリル)、5-(1,2,4-オキサジアゾリル)、3-(1,2,5-オキサジアゾリル)、2-(1,3,4-オキサジアゾリル)、1-(1,2,3-トリアゾリル)、4-(1,2,3-トリアゾリル)、5-(1,2,3-トリアゾリル)、1-(1,2,4-トリアゾリル)、3-(1,2,4-トリアゾリル)、5-(1,2,4-トリアゾリル)、1-テトラゾリル、5-テトラゾリル、1-インドリル、2-インドリル、3-インドリル、4-インドリル、5-インドリル、6-インドリル、7-インドリル、1-イソインドリル、2-イソインドリル、3-イソインドリル、4-イソインドリル、5-イソインドリル、6-イソインドリル、7-イソインドリル、1-ベンゾイミダゾリル、2-ベンゾイミダゾリル、4-ベンゾイミダゾリル、5-ベンゾイミダゾリル、6-ベンゾイミダゾリル、7-ベンゾイミダゾリル、2-ベンゾフラニル、3-ベンゾフラニル、4-ベンゾフラニル、5-ベンゾフラニル、6-ベンゾフラニル、7-ベンゾフラニル、1-イソベンゾフラニル、3-イソベンゾフラニル、4-イソベンゾフラニル、5-イソベンゾフラニル、6-イソベンゾフラニル、7-イソベンゾフニル、2-ベンゾチエニル、3-ベンゾチエニル、4-ベンゾチエニル、5-ベンゾチエニル、6-ベンゾチエニル、7-ベンゾチエニル、2-ベンゾオキサゾリル、4-ベンゾオキサゾリル、5-ベンゾオキサゾリル、6-ベンゾオキサゾリル、7-ベンゾオキサゾリル、2-ベンゾチアゾリル、4-ベンゾチアゾリル、5-ベンゾチアゾリル、6-ベンゾチアゾリル、7-ベンゾチアゾリル、1-インダゾリル、3-インダゾリル、4-インダゾリル、5-インダゾリル、6-インダゾリル、7-インダゾリル、2-モルホリル、3-モルホリル、4-モルホリル、1-ピペラジル、2-ピペラジル、1-ピペリジル、2-ピペリジル、3-ピペリジル、4-ピペリジル、2-テトラヒドロピラニル、3-テトラヒドロピラニル、4-テトラヒドロピラニル、2-テトラヒドロチオピラニル、3-テトラヒドロチオピラニル、4-テトラヒドロチオピラニル、1-ピロリジル、2-ピロリジル、3-ピロリジル、2-テトラヒドロフラニル、3-テトラヒドロフラニル、2-テトラヒドロチエニル、および3-テトラヒドロチエニル等が挙げられる。なかでも、ピリジル、フラニル、チエニル、ピリミジルまたはピラジルが好ましく、ピリジルがより好ましい。
式(1)中、X1及びX2は、複素環基であることが好ましく、複素環基がピリジル基、フラニル基、2-ピリジル基および3-ピリジル基であることがより好ましい。
式(1)で表されるテトラジン化合物の塩としては、特に限定されないが、例えば、塩酸塩、硫酸塩、および硝酸塩等の無機酸塩;酢酸塩、およびメタンスルホン酸塩等の有機酸塩;ナトリウム塩、およびカリウム塩等のアルカリ金属塩;マグネシウム塩、およびカルシウム塩等のアルカリ土類金属塩;ジメチルアンモニウム、およびトリエチルアンモニウム等の第4級アンモニウム塩等が挙げられる。
さらに、具体的なテトラジン化合物(B)としては、例えば、以下のものが挙げられる。
1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(3-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(4-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジフェニル-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジベンジル-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-フラニル)-1,2,4,5-テトラジン、3-メチル-6-(3-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(3,5-ジメチル-1-ピラゾリル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-チエニル)-1,2,4,5-テトラジン、3-メチル-6-(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(3-ヒドロキシフェニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-ピリミジニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-ピラジル)-1,2,4,5-テトラジン等。
1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(3-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(4-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジフェニル-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ジベンジル-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-フラニル)-1,2,4,5-テトラジン、3-メチル-6-(3-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(3,5-ジメチル-1-ピラゾリル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-チエニル)-1,2,4,5-テトラジン、3-メチル-6-(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(3-ヒドロキシフェニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-ピリミジニル)-1,2,4,5-テトラジン、3,6-ビス(2-ピラジル)-1,2,4,5-テトラジン等。
本実施形態のゴム組成物は、さらに、以下の成分を含んでもよい。
[ゴム成分(C)]
ゴム成分(C)としては、天然ゴム(NR)、エチレン-プロピレン共重合体ゴム(EPM)、アクリルゴム(ACM)、塩素化ポリエチレン(CM)、エピクロルヒドリンゴム(CO、ECO)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、およびジエン系ゴムが挙げられる。
ゴム成分(C)としては、天然ゴム(NR)、エチレン-プロピレン共重合体ゴム(EPM)、アクリルゴム(ACM)、塩素化ポリエチレン(CM)、エピクロルヒドリンゴム(CO、ECO)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、およびジエン系ゴムが挙げられる。
上記のジエン系ゴムとしては、ゴムを構成するモノマーの少なくとも一部としてジエンモノマーを含有するゴムであればよい。具体的には、天然ゴム(NR)、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)、ポリイソプレンゴム(IR)、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体ゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム{塩素化ブチルゴム(CI-IIR)、臭素化ブチルゴム(Br-IIR)等}、エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体ゴム(EPDM)、エチレン-ブタジエン共重合体ゴム(EBR)、プロピレン-ブタジエン共重合体ゴム(PBR)等を用いることができる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を混合して用いられてもよい。
なかでも、天然ゴム、IR、SBR、BRまたはこれらから選ばれる2種以上の混合物であることが好ましい。
なかでも、天然ゴム、IR、SBR、BRまたはこれらから選ばれる2種以上の混合物であることが好ましい。
本実施形態のゴム組成物は、ゴム成分(C)100質量部に対して、フェノール樹脂(A)を0.1~30質量部、テトラジン化合物(B)を0.01~10質量部含むことが好ましく、フェノール樹脂(A)を0.5~20質量部、テトラジン化合物(B)を0.02~8質量部含むことがより好ましく、フェノール樹脂(A)を1~10質量部、テトラジン化合物(B)を0.05~5質量部含むことがさらに好ましい。
[フィラー(D)]
フィラー(D)としては、特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク、クレー、およびマイカなどの無機フィラー、ならびに有機フィラーが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでも、弾性率を高める観点から、無機フィラーが好ましく、カーボンブラック、およびシリカがより好ましい。
フィラー(D)としては、特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク、クレー、およびマイカなどの無機フィラー、ならびに有機フィラーが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでも、弾性率を高める観点から、無機フィラーが好ましく、カーボンブラック、およびシリカがより好ましい。
フィラー(D)の含有量は、ゴム組成物100質量部に対し、20~100質量部が好ましく、40~80質量部がより好ましい。
フィラー(D)の含有量を、上記下限値以上とすることにより、ゴムの硬度を高くすることができ、上記上限値以下とすることにより、流動性が得られやすくなる。
フィラー(D)の含有量を、上記下限値以上とすることにより、ゴムの硬度を高くすることができ、上記上限値以下とすることにより、流動性が得られやすくなる。
[硬化剤]
硬化剤は、フェノール樹脂(A)を加硫させるために用いられる。硬化剤としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、ベンゾオキサジン、レゾール型フェノール樹脂、およびメラミン・ホルムアルデヒドの初期縮合物、及びメラミン・ホルムアルデヒド初期縮合物のメチルエーテル化物、例えばヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミン等が挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を混合して用いられてもよい。
硬化剤は、フェノール樹脂(A)を加硫させるために用いられる。硬化剤としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、ベンゾオキサジン、レゾール型フェノール樹脂、およびメラミン・ホルムアルデヒドの初期縮合物、及びメラミン・ホルムアルデヒド初期縮合物のメチルエーテル化物、例えばヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミン等が挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を混合して用いられてもよい。
硬化剤の含有量は、フェノール樹脂(A)100質量部に対して、1~60質量部が好ましく、3~50質量部がより好ましい。
硬化剤の含有量を、上記下限値以上とすることにより、フェノール樹脂(A)及びゴム成分の加硫効率が良好になる。一方、硬化剤の含有量を、上記上限値以下とすることにより、未反応の硬化剤が残存することを抑制し、高弾性率を維持できる。
硬化剤の含有量を、上記下限値以上とすることにより、フェノール樹脂(A)及びゴム成分の加硫効率が良好になる。一方、硬化剤の含有量を、上記上限値以下とすることにより、未反応の硬化剤が残存することを抑制し、高弾性率を維持できる。
本実施形態のゴム組成物は、その他任意成分として、ゴム工業界において通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、及びカップリング剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。
本実施形態のゴム組成物の製造方法は、ゴム成分(C)と、フェノール樹脂(A)と、テトラジン化合物(B)と、を含む原料成分を混合する工程(X)と、混合された前記原料成分と、加硫剤とを混合する工程(Y)と、を含み、前記工程(X)が、ゴム成分(C)と、テトラジン化合物(B)と、フェノール樹脂(A)とを、同時に混合する工程(X-1)、またはゴム成分(C)およびフェノール樹脂(A)を混合して得られた混合物と、テトラジン化合物(B)と、を混合する工程(X-2)のいずれかである方法が挙げられる。
すなわち、ゴム混練時において、テトラジン化合物(B)をフェノール樹脂(A)とともに添加するか、または、テトラジン化合物(B)をフェノール樹脂(A)よりも後に添加することによって、高弾性率と良好なヒステリシスロスとを両立できるゴム組成物が効果的、安定的に得ることができる。そして、フェノール樹脂(A)、テトラジン化合物(B)およびその他の任意成分を混合して素練したのち、硫黄などの加硫剤を配合し、バンバリーミキサー、ロール、インテンシブミキサー、または二軸押出機等を用いて、混練、熱入れ、押出等の本練を行うことにより所望のゴム組成物が得られる。かかる方法により、ゴム組成物製造時にフェノール樹脂(A)とテトラジン化合物(B)が効率的に反応し、安定してゴム弾性率を向上させることができる。
また、フェノール樹脂(A)とテトラジン化合物(B)との反応温度は、80℃以上、250℃以下が好ましく、90℃以上、200℃以下がより好ましく、100℃以上、170℃以下がさらに好ましい。これにより、両者を安定的に反応させることができる。
すなわち、ゴム混練時において、テトラジン化合物(B)をフェノール樹脂(A)とともに添加するか、または、テトラジン化合物(B)をフェノール樹脂(A)よりも後に添加することによって、高弾性率と良好なヒステリシスロスとを両立できるゴム組成物が効果的、安定的に得ることができる。そして、フェノール樹脂(A)、テトラジン化合物(B)およびその他の任意成分を混合して素練したのち、硫黄などの加硫剤を配合し、バンバリーミキサー、ロール、インテンシブミキサー、または二軸押出機等を用いて、混練、熱入れ、押出等の本練を行うことにより所望のゴム組成物が得られる。かかる方法により、ゴム組成物製造時にフェノール樹脂(A)とテトラジン化合物(B)が効率的に反応し、安定してゴム弾性率を向上させることができる。
また、フェノール樹脂(A)とテトラジン化合物(B)との反応温度は、80℃以上、250℃以下が好ましく、90℃以上、200℃以下がより好ましく、100℃以上、170℃以下がさらに好ましい。これにより、両者を安定的に反応させることができる。
本実施形態のゴム組成物においてフェノール樹脂(A)とテトラジン化合物(B)とが反応していることは、13C-NMRスペクトルを回析することにより確認できる。すなわち、13C-NMRスペクトルにおいて、飽和脂肪族炭素由来のピークが現れる領域(0~80ppm)に、フェノール樹脂(A)にみられなかった新たな飽和脂肪族炭素由来のピーク(25ppm付近)が観察されることで確認できる。
なお、本発明者は、ゴムの混錬時に掛かる熱履歴を想定し、フェノール樹脂(A)とテトラジン化合物(B)とを120℃で3分間、ニーダーを用いて混合して得られた変性フェノール樹脂の13C-NMRスペクトルを回析し、飽和脂肪族炭素由来のピークが現れる領域(0~80ppm)に、フェノール樹脂(A)にみられなかった新たな飽和脂肪族炭素由来のピークが観察されることを確認している。
なお、本発明者は、ゴムの混錬時に掛かる熱履歴を想定し、フェノール樹脂(A)とテトラジン化合物(B)とを120℃で3分間、ニーダーを用いて混合して得られた変性フェノール樹脂の13C-NMRスペクトルを回析し、飽和脂肪族炭素由来のピークが現れる領域(0~80ppm)に、フェノール樹脂(A)にみられなかった新たな飽和脂肪族炭素由来のピークが観察されることを確認している。
<ゴム製品>
本実施形態のゴム組成物を加硫したゴム製品は、例えば、半導体部品、航空機部品、自動車部品、鋳物、産業用機械部品、電子部品、電気部品、および機構部品等の用途に適用される。ゴム製品の成形方法は、特に限定されず、例えば、射出成形法、圧縮成形法、押出成形法、キャスト成形法等の公知の方法が挙げられる。ゴム製品の形態は、どのような形態であってもよく、中間成形品であっても、最終成形品であってもよい。
本実施形態のゴム組成物を加硫したゴム製品は、例えば、半導体部品、航空機部品、自動車部品、鋳物、産業用機械部品、電子部品、電気部品、および機構部品等の用途に適用される。ゴム製品の成形方法は、特に限定されず、例えば、射出成形法、圧縮成形法、押出成形法、キャスト成形法等の公知の方法が挙げられる。ゴム製品の形態は、どのような形態であってもよく、中間成形品であっても、最終成形品であってもよい。
なかでも、高弾性率およびヒステリシスロス両立の効果を発揮させる観点から、ゴム製品は、自動車部品に適用されることが好ましく、タイヤ用部材であることがより好ましい。具体的には、トレッド部、サイドウォール部、カーカス部、ベルト部、ビード部、リムクッション部、ランフラット補強ライナー部およびその他の補強ゴム部の少なくとも一つの部材に好適に用いることができる。本実施形態のゴム製品を、例えば、タイヤのトレッドに用いる場合は、本実施形態のゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。その後、未加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧してタイヤを得ることができる。成形の温度は、100~220℃程度であるのが好ましく、120~200℃程度であるのがより好ましく、130~190℃程度であるのがさらに好ましい。成形の温度が190℃を超える場合、ゴムの劣化の恐れがあり、また100℃未満の場合は成形が出来ない恐れがある。
なお、本実施形態において、タイヤとは、空気入りタイヤのことであり、乗用車、トラック、バス、重機等に使用することができる。
図1は、タイヤの断面を模式的に示した断面図である。図1に示すように、タイヤ100は、走行時に路面と直接接するトレッド部11と、タイヤ100の肩部分となりカーカス15を保護するショルダー部12と、タイヤ100の側面となりカーカス15を保護するサイドウォール部13と、タイヤ100をホイールに備わるリム部に固定するとともにカーカス15の両端を固定するためのビート部14と、タイヤ100の骨格を形成するカーカス15と、ベルト部16と、を有する。またタイヤ100の内側にはインナーライナー18が配置されている。また、ベルト部16は、トレッド部11と、カーカス16との間に配置され、トレッド部11を補強するために用いられる。具体的には、ベルト部16は、カーカス15のクラウン部外側に配置され、トレッド部11の剛性を高める役割を果たす。さらに、タイヤ100におけるビート部14には、カーカス15の端部を折り返すように係止し、かつ走行時にカーカス15の引っ張りを受け止めてリム部に固定するためのビートコア17が配されている。タイヤ100をホイールのリム部に固定し、タイヤ100とホイールとの間に空気を保持させることで空気入りタイヤとなる。
図1は、タイヤの断面を模式的に示した断面図である。図1に示すように、タイヤ100は、走行時に路面と直接接するトレッド部11と、タイヤ100の肩部分となりカーカス15を保護するショルダー部12と、タイヤ100の側面となりカーカス15を保護するサイドウォール部13と、タイヤ100をホイールに備わるリム部に固定するとともにカーカス15の両端を固定するためのビート部14と、タイヤ100の骨格を形成するカーカス15と、ベルト部16と、を有する。またタイヤ100の内側にはインナーライナー18が配置されている。また、ベルト部16は、トレッド部11と、カーカス16との間に配置され、トレッド部11を補強するために用いられる。具体的には、ベルト部16は、カーカス15のクラウン部外側に配置され、トレッド部11の剛性を高める役割を果たす。さらに、タイヤ100におけるビート部14には、カーカス15の端部を折り返すように係止し、かつ走行時にカーカス15の引っ張りを受け止めてリム部に固定するためのビートコア17が配されている。タイヤ100をホイールのリム部に固定し、タイヤ100とホイールとの間に空気を保持させることで空気入りタイヤとなる。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
次に、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明の内容は実施例に限られるものではない。
[フェノール樹脂1の合成]
攪拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応器に、フェノール1000部、カシューナッツ殻液425部(CNSL、東北化工株式会社製)、シュウ酸二水和物20部、37%ホルマリン水溶液820部を100℃にて3時間反応させた。その後真空度40torrで180℃まで90分で加熱昇温し水を蒸留除去、180℃にて30分間水蒸気を吹き込みながら未反応フェノールを蒸留除去し、フェノール樹脂1を得た。フェノール樹脂1の数平均分子量は1200、不飽和結合量は6.3(%)であった。
攪拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応器に、フェノール1000部、カシューナッツ殻液425部(CNSL、東北化工株式会社製)、シュウ酸二水和物20部、37%ホルマリン水溶液820部を100℃にて3時間反応させた。その後真空度40torrで180℃まで90分で加熱昇温し水を蒸留除去、180℃にて30分間水蒸気を吹き込みながら未反応フェノールを蒸留除去し、フェノール樹脂1を得た。フェノール樹脂1の数平均分子量は1200、不飽和結合量は6.3(%)であった。
[フェノール樹脂3の合成]
実施例1のカシューナッツ殻液を600部、37%ホルマリン水溶液を850部とし、シュウ酸二水和物の代わりに97%硫酸10部とした他は同様の工程にて樹脂を作製し、フェノール樹脂3を得た。フェノール樹脂3の数平均分子量は1100、不飽和結合量は1.2(%)であった。
実施例1のカシューナッツ殻液を600部、37%ホルマリン水溶液を850部とし、シュウ酸二水和物の代わりに97%硫酸10部とした他は同様の工程にて樹脂を作製し、フェノール樹脂3を得た。フェノール樹脂3の数平均分子量は1100、不飽和結合量は1.2(%)であった。
[フェノール樹脂4の合成]
実施例1と同様の装置で、フェノール1000部、シュウ酸二水和物10部、37%ホルマリン水溶液650部を100℃にて2時間反応させた。その後真空度40torrで220℃まで加熱昇温し水及び未反応フェノールを蒸留除去した。その後、150℃まで冷却し、トリフェニルホスフィン9部、アリルグリシジルエーテル180部を加え、2時間反応させ、その後真空度40torrで180℃まで加熱昇温し、フェノール樹脂4を得た。フェノール樹脂4の数平均分子量は1200、不飽和結合量は7.1(%)であった。
実施例1と同様の装置で、フェノール1000部、シュウ酸二水和物10部、37%ホルマリン水溶液650部を100℃にて2時間反応させた。その後真空度40torrで220℃まで加熱昇温し水及び未反応フェノールを蒸留除去した。その後、150℃まで冷却し、トリフェニルホスフィン9部、アリルグリシジルエーテル180部を加え、2時間反応させ、その後真空度40torrで180℃まで加熱昇温し、フェノール樹脂4を得た。フェノール樹脂4の数平均分子量は1200、不飽和結合量は7.1(%)であった。
<実施例、比較例>
[ゴム組成物の調製]
以下の材料を用いて、表1、2に示す組成となるようにゴム組成物を調製した。
なお、表1、2における各成分の配合割合を示す数値は「重量部」である。
<材料>
フェノール樹脂(A)
・フェノール樹脂1:上述の合成によって得られたものを使用した。
・フェノール樹脂2:PR-12686、不飽和結合を有さないカシュー変性フェノール樹脂、住友ベークライト株式会社製(数平均分子量1100、不飽和結合量0%)
・フェノール樹脂3:上述の合成によって得られたものを使用した。
・フェノール樹脂4:上述の合成によって得られたものを使用した。
テトラジン化合物(B)
・テトラジン化合物1:3,6-ビス(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、大塚化学株式会社製
ゴム成分(C)
・ゴム成分1:ジエン系ゴム、Nipol1723、油展スチレン・ブタジエンゴム、日本ゼオン株式会社製
・ゴム成分2:ジエン系ゴム、天然ゴム、RSS3、株式会社東知製
無機フィラー(D)
・シリカ:NipsilAQ、東ソー・シリカ株式会社製
・カーボンブラック1:シースト6、ISAFグレード、東海カーボン株式会社製
・カーボンブラック2:シースト3、HAFグレード、東海カーボン株式会社製
その他
・カップリング剤:Si75(ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、EVOIC INDUSTRIES社製)
・ステアリン酸:東京化成工業株式会社製
・酸化亜鉛:東京化成工業株式会社製
・HMMM(ヘキサメトキシメチルメラミン):スミカノール508、田岡化学工業株式会社製
・ヘキサメチレンテトラミン:東京化成工業株式会社製
・加硫促進剤(CZ):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、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、東京化成工業株式会社製
・加硫促進剤(DM):ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、東京化成工業株式会社製
・硫黄:東京化成工業株式会社製
[ゴム組成物の調製]
以下の材料を用いて、表1、2に示す組成となるようにゴム組成物を調製した。
なお、表1、2における各成分の配合割合を示す数値は「重量部」である。
<材料>
フェノール樹脂(A)
・フェノール樹脂1:上述の合成によって得られたものを使用した。
・フェノール樹脂2:PR-12686、不飽和結合を有さないカシュー変性フェノール樹脂、住友ベークライト株式会社製(数平均分子量1100、不飽和結合量0%)
・フェノール樹脂3:上述の合成によって得られたものを使用した。
・フェノール樹脂4:上述の合成によって得られたものを使用した。
テトラジン化合物(B)
・テトラジン化合物1:3,6-ビス(2-ピリジル)-1,2,4,5-テトラジン、大塚化学株式会社製
ゴム成分(C)
・ゴム成分1:ジエン系ゴム、Nipol1723、油展スチレン・ブタジエンゴム、日本ゼオン株式会社製
・ゴム成分2:ジエン系ゴム、天然ゴム、RSS3、株式会社東知製
無機フィラー(D)
・シリカ:NipsilAQ、東ソー・シリカ株式会社製
・カーボンブラック1:シースト6、ISAFグレード、東海カーボン株式会社製
・カーボンブラック2:シースト3、HAFグレード、東海カーボン株式会社製
その他
・カップリング剤:Si75(ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、EVOIC INDUSTRIES社製)
・ステアリン酸:東京化成工業株式会社製
・酸化亜鉛:東京化成工業株式会社製
・HMMM(ヘキサメトキシメチルメラミン):スミカノール508、田岡化学工業株式会社製
・ヘキサメチレンテトラミン:東京化成工業株式会社製
・加硫促進剤(CZ):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、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、東京化成工業株式会社製
・加硫促進剤(DM):ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、東京化成工業株式会社製
・硫黄:東京化成工業株式会社製
手順:フェノール樹脂(A)と、テトラジン化合物(B)と、ゴム成分(C)と、無機フィラー(D)と、加硫促進剤および硫黄以外のその他成分とを、250cc密閉式バンバリーミキサーを用いて120℃で5分混練した。混練後ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該混練物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫促進剤と、硫黄とをさらに加えて5分間混練し、ゴム組成物を得た。
[ゴム加硫物の作製]
温度160℃で30分間加熱することで、厚さ2mmとなるようにプレス加硫した試験片について、下記硬度、動的粘弾性試験での60℃tanδの評価を行った。得られたゴム加硫物を用いて、以下の測定・評価を行った。結果を表1、2に示す。
温度160℃で30分間加熱することで、厚さ2mmとなるようにプレス加硫した試験片について、下記硬度、動的粘弾性試験での60℃tanδの評価を行った。得られたゴム加硫物を用いて、以下の測定・評価を行った。結果を表1、2に示す。
<測定・評価>
・硬度
JIS K 6253に準拠して、デュロメーター(東洋精機社製)を用いて、デュロA硬度を評価した。評価結果を表1、2に示す。値が大きい方が良好な硬さを有していることを示す。なお単位は、無次元である。
・硬度
JIS K 6253に準拠して、デュロメーター(東洋精機社製)を用いて、デュロA硬度を評価した。評価結果を表1、2に示す。値が大きい方が良好な硬さを有していることを示す。なお単位は、無次元である。
・動的粘弾性:60℃tanδ
2mm厚の加硫シートより、幅10mm、長さ40mmとなるように試験片を切り出し、動的粘弾性試験機(ARES G2、TAインスツルメンツ株式会社製)にて、スパン22mm、歪2%、周波数10Hzにて60℃におけるtanδを評価した。値が小さい方がヒステリシスロスが低く良好であることを示す。なお単位は、無次元である。
2mm厚の加硫シートより、幅10mm、長さ40mmとなるように試験片を切り出し、動的粘弾性試験機(ARES G2、TAインスツルメンツ株式会社製)にて、スパン22mm、歪2%、周波数10Hzにて60℃におけるtanδを評価した。値が小さい方がヒステリシスロスが低く良好であることを示す。なお単位は、無次元である。
[フェノール樹脂の測定]
なお、フェノール樹脂1~4の数平均分子量、不飽和結合量の測定は、以下の手順で行った。また、各1H-NMRチャートを図2~5にそれぞれ示す。
・数平均分子量:GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、東ソー製TSKgelG1000HXL 1本、G2000HXL 2本、G3000HXL 1本を用い、溶媒テトラヒドロフランを使用し、カラム温度40℃、流量1ml/分で測定した。数平均分子量はポリスチレン換算で算出した。
・不飽和結合量:1H-NMRスペクトルにおける不飽和結合に由来するピーク(4.5~6.0ppmのピーク)と、炭素原子に結合した水素に由来するピーク(0.2~7.5ppmのピーク)とを測定し、重溶媒由来のピークを除き炭素原子に結合した水素に由来するピークに対する不飽和結合に由来するピークの割合(%)を算出した。
NMRの測定は日本電子社製JNM-AL300を用い、重アセトン溶媒、積算回数64回で行った。
なお、フェノール樹脂1~4の数平均分子量、不飽和結合量の測定は、以下の手順で行った。また、各1H-NMRチャートを図2~5にそれぞれ示す。
・数平均分子量:GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、東ソー製TSKgelG1000HXL 1本、G2000HXL 2本、G3000HXL 1本を用い、溶媒テトラヒドロフランを使用し、カラム温度40℃、流量1ml/分で測定した。数平均分子量はポリスチレン換算で算出した。
・不飽和結合量:1H-NMRスペクトルにおける不飽和結合に由来するピーク(4.5~6.0ppmのピーク)と、炭素原子に結合した水素に由来するピーク(0.2~7.5ppmのピーク)とを測定し、重溶媒由来のピークを除き炭素原子に結合した水素に由来するピークに対する不飽和結合に由来するピークの割合(%)を算出した。
NMRの測定は日本電子社製JNM-AL300を用い、重アセトン溶媒、積算回数64回で行った。
この出願は、2019年1月7日に出願された日本出願特願2019-000596号、および、2019年7月11日に出願された日本出願特願2019-129000号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
Claims (26)
- 式(2)中、前記不飽和結合が炭素-炭素不飽和結合である、請求項2に記載のゴム組成物。
- 式(3)中、前記不飽和結合が炭素-炭素不飽和結合である、請求項4に記載のゴム組成物。
- 1H-NMRスペクトルにおける前記不飽和結合に由来するピーク(4.5~6.0ppmのピーク)の割合が、炭素原子に結合した水素に由来するピーク(0.2~7.5ppmのピーク)の積算値合計の0.5%以上、20%以下である、請求項1乃至5いずれか一項に記載のゴム組成物。
- 式(1)中、X1及びX2が、複素環基である、請求項1乃至6いずれか一項に記載のゴム組成物。
- 前記ゴム組成物はゴム成分を含むものであって、前記ゴム成分100質量部に対して、前記フェノール樹脂を0.1~30質量部、前記テトラジン化合物またはその塩を0.01~10質量部含む、請求項1乃至7いずれ一項に記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分が、ジエン系ゴムである、請求項8に記載のゴム組成物。
- タイヤ用部材に用いられる、請求項1乃至9いずれか一項に記載のゴム組成物。
- 請求項1乃至10いずれか一項に記載のゴム組成物を用いて成形されたゴム製品。
- 請求項10に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ用トレッド部材。
- 請求項10に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ用サイドウォール部材。
- 請求項10に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ用ビード部材。
- 請求項10に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ用ベルト部材。
- 請求項10に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ用カーカス部材。
- 請求項10に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ用ショルダー部材。
- 請求項10に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ補強層。
- 請求項8に記載のゴム組成物を用いて成形されたタイヤ。
- ゴム成分と、不飽和結合を有するフェノール樹脂と、一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、を含む原料成分を混合する工程(X)と、
混合された前記原料成分と、加硫剤とを混合する工程(Y)と、
を含み、
前記工程(X)が、
前記ゴム成分と、前記一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、前記不飽和結合を有するフェノール樹脂とを、同時に混合する工程(X-1)、または
前記ゴム成分および前記不飽和結合を有するフェノール樹脂を混合して得られた混合物と、前記一般式(1)で表されるテトラジン化合物又はその塩と、を混合する工程(X-2)
のいずれかである、ゴム組成物の製造方法。
- 式(2)中、前記不飽和結合が炭素-炭素不飽和結合である、請求項21に記載のゴム組成物の製造方法。
- 式(3)中、前記不飽和結合が炭素-炭素不飽和結合である、請求項23に記載のゴム組成物の製造方法。
- 1H-NMRスペクトルにおける前記不飽和結合に由来するピーク(4.5~6.0ppmのピーク)の割合が、炭素原子に結合した水素に由来するピーク(0.2~7.5ppmのピーク)の積算値合計の0.5%以上、20%以下である、請求項20乃至24いずれか一項に記載のゴム組成物の製造方法。
- 式(1)中、X1及びX2が、複素環基である、請求項20乃至25いずれか一項に記載のゴム組成物の製造方法。
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