JP6965651B2 - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6965651B2 JP6965651B2 JP2017176036A JP2017176036A JP6965651B2 JP 6965651 B2 JP6965651 B2 JP 6965651B2 JP 2017176036 A JP2017176036 A JP 2017176036A JP 2017176036 A JP2017176036 A JP 2017176036A JP 6965651 B2 JP6965651 B2 JP 6965651B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- formula
- rubber
- silica
- hydrocarbon group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims description 110
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims description 110
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 70
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 158
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 78
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 73
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 claims description 61
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 claims description 53
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 50
- YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N Morpholine Chemical group C1COCCN1 YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229920003244 diene elastomer Polymers 0.000 claims description 28
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 25
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 22
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- 125000004193 piperazinyl group Chemical group 0.000 claims description 18
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 15
- 150000003457 sulfones Chemical group 0.000 claims description 15
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims description 14
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 12
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 claims description 12
- BRNULMACUQOKMR-UHFFFAOYSA-N thiomorpholine Chemical group C1CSCCN1 BRNULMACUQOKMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical group NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims description 6
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims 4
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical group C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 86
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 77
- 229960005141 piperazine Drugs 0.000 description 64
- -1 methacryloyl Chemical group 0.000 description 59
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 26
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 25
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 125000006239 protecting group Chemical group 0.000 description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 12
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 12
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 11
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- WFCSWCVEJLETKA-UHFFFAOYSA-N 2-piperazin-1-ylethanol Chemical compound OCCN1CCNCC1 WFCSWCVEJLETKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 10
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 10
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 9
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 9
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 8
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 7
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 7
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 6
- 229960003506 piperazine hexahydrate Drugs 0.000 description 6
- AVRVZRUEXIEGMP-UHFFFAOYSA-N piperazine;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.C1CNCCN1 AVRVZRUEXIEGMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 6
- 241000894007 species Species 0.000 description 6
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 5
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 5
- 229940126214 compound 3 Drugs 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 150000004885 piperazines Chemical class 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 4
- 239000006236 Super Abrasion Furnace Substances 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 229940125898 compound 5 Drugs 0.000 description 4
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 description 4
- WSULSMOGMLRGKU-UHFFFAOYSA-N 1-bromooctadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCBr WSULSMOGMLRGKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 3
- 239000006238 High Abrasion Furnace Substances 0.000 description 3
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 3
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N Sodium methoxide Chemical compound [Na+].[O-]C WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003647 acryloyl group Chemical group O=C([*])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 125000003302 alkenyloxy group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 2
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 150000002780 morpholines Chemical class 0.000 description 2
- WTBAHSZERDXKKZ-UHFFFAOYSA-N octadecanoyl chloride Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(Cl)=O WTBAHSZERDXKKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001181 organosilyl group Chemical group [SiH3]* 0.000 description 2
- 125000000951 phenoxy group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(O*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 2
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 2
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 2
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 2
- SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N propane-1-thiol Chemical compound CCCS SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- VTHOKNTVYKTUPI-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(3-triethoxysilylpropyltetrasulfanyl)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCSSSSCCC[Si](OCC)(OCC)OCC VTHOKNTVYKTUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 2
- NFDXQGNDWIPXQL-UHFFFAOYSA-N 1-cyclooctyldiazocane Chemical group C1CCCCCCC1N1NCCCCCC1 NFDXQGNDWIPXQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BBBUAWSVILPJLL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethylhexoxymethyl)oxirane Chemical compound CCCCC(CC)COCC1CO1 BBBUAWSVILPJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKYAJDOSWUATPI-UHFFFAOYSA-N 3-[dimethoxy(methyl)silyl]propane-1-thiol Chemical compound CO[Si](C)(OC)CCCS IKYAJDOSWUATPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUEWCQRISZBELL-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropane-1-thiol Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCS UUEWCQRISZBELL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical class C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical group Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000005370 alkoxysilyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002029 aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001584 benzyloxycarbonyl group Chemical group C(=O)(OCC1=CC=CC=C1)* 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012973 diazabicyclooctane Substances 0.000 description 1
- 125000002897 diene group Chemical group 0.000 description 1
- LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N dodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCO LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000002081 enamines Chemical group 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229920005555 halobutyl Polymers 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001841 imino group Chemical group [H]N=* 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 150000004694 iodide salts Chemical group 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 125000004170 methylsulfonyl group Chemical group [H]C([H])([H])S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 125000001400 nonyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001736 nosyl group Chemical group S(=O)(=O)(C1=CC=C([N+](=O)[O-])C=C1)* 0.000 description 1
- 125000002255 pentenyl group Chemical group C(=CCCC)* 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000000286 phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- AHZCLBBPPHIRIX-UHFFFAOYSA-L potassium sodium hydroxy-oxido-oxo-sulfanylidene-lambda6-sulfane iodate Chemical compound I(=O)(=O)[O-].[K+].S(=S)(=O)([O-])O.[Na+] AHZCLBBPPHIRIX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010734 process oil Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 1
- 125000002572 propoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- JPPLPDOXWBVPCW-UHFFFAOYSA-N s-(3-triethoxysilylpropyl) octanethioate Chemical compound CCCCCCCC(=O)SCCC[Si](OCC)(OCC)OCC JPPLPDOXWBVPCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical class O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 125000005931 tert-butyloxycarbonyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(OC(*)=O)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000004886 thiomorpholines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002088 tosyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C([H])=C1C([H])([H])[H])S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- CQERQNNEKFKVFU-UHFFFAOYSA-N triethoxy(3-piperazin-1-ylpropyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN1CCNCC1 CQERQNNEKFKVFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ASAOXGWSIOQTDI-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[2-(2-triethoxysilylethyltetrasulfanyl)ethyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCSSSSCC[Si](OCC)(OCC)OCC ASAOXGWSIOQTDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBBATURSCRIBHN-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(3-triethoxysilylpropyldisulfanyl)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCSSCCC[Si](OCC)(OCC)OCC FBBATURSCRIBHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLFNHRIZTXWZHT-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(3-triethoxysilylpropyltrisulfanyl)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCSSSCCC[Si](OCC)(OCC)OCC KLFNHRIZTXWZHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical group C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JTTSZDBCLAKKAY-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(3-trimethoxysilylpropyltetrasulfanyl)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCSSSSCCC[Si](OC)(OC)OC JTTSZDBCLAKKAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KOFGNZOFJYBHIN-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(3-trimethoxysilylpropyltrisulfanyl)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCSSSCCC[Si](OC)(OC)OC KOFGNZOFJYBHIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003258 trimethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 125000002948 undecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Landscapes
- Tires In General (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
低燃費性の改善にはタイヤの転がり抵抗を低減することが必要であり、安全性の改善にはウェットグリップ性能(ウェット路面での制動性能。)の向上が必要である。
さらに、近年、タイヤの高性能化への要求に対して、比表面積が大きいシリカを用いる技術が知られている。
しかし、シリカはゴム成分との親和性が低く、また、シリカ同士の凝集性が高いため、ゴム成分に単にシリカを配合してもシリカが分散せず、転がり抵抗を低減する効果やウェットグリップ性能を向上させる効果が十分に得られないという問題があった。
例えば、特許文献2には、ジエンエラストマー、加水分解性シラン、及び上記ジエンエラストマーのための硬化剤を含む、ジエンエラストマー組成物であって、上記加水分解性シランが特定の構造を有する加水分解性シランである、ジエンエラストマー組成物が記載されている。
そこで、本発明は、加工性に優れ、タイヤにしたときに、優れたウェットグリップ性能及び低転がり抵抗性を確保できるタイヤ用ゴム組成物、ならびに、上記タイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
また、本発明者らは、末端変性ジエン系ゴム、特定の範囲のCTAB吸着比表面積を有するシリカを含有するゴム組成物に対して、上記ヘテロ環化合物及び所定のシランカップリング剤を配合することによって上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、以下の構成によって上記課題を解決できる。
CTAB吸着比表面積が210〜300m2/gであるシリカと、
炭素数3〜30の炭化水素基と、ピペラジン環、モルホリン環及びチオモルホリン環からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ環とを有するヘテロ環化合物(ただし、上記ヘテロ環化合物はケイ素原子を有さない。)と、
シランカップリング剤とを含有し、
上記シランカップリング剤が、(CLH2L+1O)3−Si−CmH2m−S−CO−(CnH2n+1)(式中、Lは1〜3であり、mは1〜3であり、nは1〜15である。)で表される化合物であり、
上記シリカの含有量が、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、80〜150質量部であり、
上記ヘテロ環化合物の含有量が、上記シリカに対して、0.5〜20質量%であり、
上記シランカップリング剤の含有量が、上記シリカに対して、5〜20質量%である、タイヤ用ゴム組成物。
[2] 上記ヘテロ環化合物が、下記式(I)で表される化合物である、上記[1]に記載のタイヤ用ゴム組成物。
式(I)中、X7が、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
X3、X4、X5及びX6は、それぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表す。
X7が窒素原子である場合、n3は1であり、X1及びX2のうちの一方又は両方が、それぞれ独立に、式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1を表し、
X1及びX2のうちの一方のみが式(I−1)を表す場合、残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
式(I−3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、
n2は、1〜10を表す。
X7が酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種である場合、n3は0を表し、X1が、式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1を表す。
式(I−1)中、A1は、カルボニル基及び式(I−2):−R1-2(OH)−O−からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
n1−1は、0又は1を表し、
R1-1は、炭素数3〜30の炭化水素基を表し、
式(I−2)中、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。
[3] 上記ヘテロ環化合物が、上記式(I)で表される化合物であり、X7が窒素原子であり、n3が1であり、
X1及びX2の両方が、それぞれ独立に、上記式(I−1)を表す、上記[2]に記載のタイヤ用ゴム組成物。
[4] 上記ヘテロ環化合物が、上記式(I)で表される化合物であり、X7が窒素原子であり、n3が1であり、
X1及びX2のうちの一方のみが上記式(I−1)を表し、
残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表す、上記[2]に記載のタイヤ用ゴム組成物。式(I−3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、n2は、1〜10を表す。
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をキャップトレッドに配置した空気入りタイヤ。
また、本発明によれば、空気入りタイヤを提供することができる。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタクリレートを表し、(メタ)アクリロイルはアクリロイル又はメタクリロイルを表し、(メタ)アクリルはアクリル又はメタクリルを表す。
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、特に断りのない限り、各成分はその製造方法について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
本明細書において、特に断りのない限り、各成分はその成分に該当する物質をそれぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。成分が2種以上の物質を含む場合、成分の含有量は、2種以上の物質の合計の含有量を意味する。
本明細書において、加工性、ウェットグリップ性能及び低転がり抵抗性のうちの少なくとも1つがより優れることを、本発明の効果がより優れるということがある。
本発明のタイヤ用ゴム組成物(本発明の組成物)は、
末端変性されたジエン系ゴムを70質量%以上含むジエン系ゴムと、
CTAB吸着比表面積が210〜300m2/gであるシリカと、
炭素数3〜30の炭化水素基と、ピペラジン環、モルホリン環及びチオモルホリン環からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ環とを有するヘテロ環化合物(ただし、上記ヘテロ環化合物はケイ素原子を有さない。)と、
シランカップリング剤とを含有し、
上記シランカップリング剤が、(CLH2L+1O)3−Si−CmH2m−S−CO−(CnH2n+1)(式中、Lは1〜3であり、mは1〜3であり、nは1〜15である。)で表される化合物あり、
上記シリカの含有量が、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、80〜150質量部であり、
上記ヘテロ環化合物の含有量が、上記シリカに対して、0.5〜20質量%であり、
上記シランカップリング剤の含有量が、上記シリカに対して、5〜20質量%である、タイヤ用ゴム組成物である。
本発明の組成物に含有されるヘテロ環化合物は、炭素数3〜30の炭化水素基と、ピペラジン環、モルホリン環及びチオモルホリン環からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ環とを有する。
上記炭化水素基は疎水性を有するのでジエン系ゴムと相互作用しやすく、上記ヘテロ環は親水性を有するのでシリカと相互作用しやすいと考えられる。
このように、疎水部としての上記炭化水素基と親水部としての上記ヘテロ環とを有する上記ヘテロ環化合物は、ジエン系ゴム及びシリカを含有する組成物において、界面活性剤のように機能して、ジエン系ゴムにおけるシリカの分散性を高め、このことによって、未加硫ゴムにおけるムーニー粘度が低くなると本発明者らは推測する。本発明において、シリカの分散性が優れることは、後述する実施例において証明されている。
また、上記ヘテロ環化合物は、上記炭化水素基においてジエン系ゴムと相互作用はするものの化学結合を形成せず、かつ、上記ヘテロ環においてシリカと相互作用はするものの上記ヘテロ環化合物はケイ素原子を有さないので上記ヘテロ環化合物はシリカと化学結合を形成しないと考えられる。このため、上記ヘテロ環化合物は、加硫促進効果が高すぎないことから、スコーチ(ヤケ)が抑制できると本発明者らは推測する。
上記のように、上記ヘテロ環化合物の存在により、ムーニー粘度が低くなり、スコーチが抑制され、本発明の組成物は加工性に優れると考えられる。
また、上記のとおり、上記ヘテロ環化合物がジエン系ゴムにおけるシリカの分散性を高めることによって、本発明の組成物は加工性に優れつつ、本発明の組成物をタイヤにしたときに、ウェットグリップ性能及び低転がり抵抗性に優れると推測される。
以下、本発明の組成物に含有される各成分について詳述する。
本発明の組成物はジエン系ゴムを含有する。
本発明において、上記ジエン系ゴムは、末端変性されたジエン系ゴムを、上記ジエン系ゴムの70質量%以上の量で含む。
上記ジエン系ゴムは、末端変性されたジエン系ゴムを70質量%以上含めばよく、上記ジエン系ゴムの全部が末端変性されたジエン系ゴムであってもよい。
末端変性ジエン系ゴムは、末端に変性基を有するジエン系ゴムである。
上記変性基は、シリカと少なくとも相互作用できる基であることが好ましい。
上記変性基としては例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基、アミノ基、イミノ基、チオール基、エポキシ基、ポリオルガノシロキサン基のようなポリシロキサン基、アルコキシシリル基のようなヒドロカルビルオキシシラン基、シラノール基、これらの組合せが挙げられる。
上記末端変性ジエン系ゴムは、直鎖状、分岐状のいずれであってもよい。
本発明において、末端変性ジエン系ゴムの含有量は、ジエン系ゴム全体に対して、70質量%以上である。上記含有量の上限は100質量%以下とできる。
末端変性ジエン系ゴムの含有量は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、ジエン系ゴム全体に対して、70〜90質量%が好ましく、70〜80質量%がより好ましい。
末端以外が変性されているジエン系ゴムが挙げられる。
上記未変性ジエン系ゴムのうち、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム及びブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、SBR及びブタジエンゴム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。
ジエン系ゴムの重量平均分子量は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定値をもとにした標準ポリスチレン換算値である。
本発明において、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度(平均Tg)は特に制限されない。
上記平均ガラス転移温度は、本発明の効果(特にウェットグリップ性能)により優れるという観点から、−50℃以上が好ましい。
上記平均ガラス転移温度は、−20℃以下とできる。
ジエン系ゴムの平均Tgは、各ジエン系ゴムのガラス転移温度(Tg)に、ジエン系ゴム全体に対する各ジエン系ゴムの質量%をそれぞれ掛け合わせて、これらを足し合わせたものである。
なお、ジエン系ゴムとして1種のジエン系ゴムが使用された場合、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度は、上記1種のジエン系ゴムのガラス転移温度となる。
各ジエン系ゴムのガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて20℃/分の昇温速度で測定し、中点法にて算出したものである。
本発明の組成物に含有されるシリカは、シリカのCTAB吸着比表面積が210〜300m2/gであれば、特に限定されない。
上記シリカとして、タイヤ等の用途でゴム組成物に配合されている従来公知のシリカを用いることができる。
上記シリカとしては、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ、珪藻土などが挙げられる。
本発明において、上記シリカのCTAB吸着比表面積は、210〜300m2/gである。
上記シリカのCTAB吸着比表面積は、本発明の効果(特にウェットグリップ性能)により優れるという観点から、210〜280m2/gが好ましく、210〜270m2/gがより好ましい。
ここで、CTAB吸着比表面積は、シリカがシランカップリング剤との吸着に利用できる表面積の代用特性であり、シリカ表面へのCTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)吸着量をJIS K6217−3:2001「第3部:比表面積の求め方−CTAB吸着法」にしたがって測定した値である。
本発明において、上記シリカの含有量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、80〜150質量部である。
上記シリカの含有量は、本発明の効果(特にウェットグリップ性能)により優れるという観点から、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、80〜120質量部であることが好ましく、80〜110質量部であることがより好ましい。
本発明において、上記シリカの含有量を上記ジエン系ゴム100質量部に対して150質量部未満とできる。
本発明の組成物に含有されるヘテロ環化合物は、炭素数3〜30の炭化水素基と、ピペラジン環、モルホリン環及びチオモルホリン環からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ環とを有する化合物である。本発明において、上記ヘテロ環化合物はケイ素原子を有さない。
上記炭素数3〜30の炭化水素基は、疎水部として機能することができる。
なお、上記ヘテロ環化合物は、エナミン構造(N−C=C)を有さないものとできる。
炭素数3〜30の炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状及び環状を含む。)、芳香族炭化水素基、並びに、これらの組合せが挙げられる。
なかでも、加工性により優れ、シリカの分散性に優れるという観点から、脂肪族炭化水素基が好ましく、飽和の脂肪族炭化水素基がより好ましい。
炭素数3〜30の炭化水素基は、1価であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
上記ヘテロ環化合物1分子は、上記炭素数3〜30の炭化水素基を、1個又は複数有することができ、1個又は2個有することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
本発明において、ヘテロ環化合物は、ピペラジン環、モルホリン環及びチオモルホリン環からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ環を有する。
上記ヘテロ環化合物1分子は、上記ヘテロ環を、1個又は複数有することができ、1個有することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
ヘテロ環は、加工性により優れ、シリカの分散性に優れるという観点から、ピペラジン環、モルホリン環が好ましく、ピペラジン環がより好ましい。
ピペラジン環は、ピペラジンの骨格を意味する。ヘテロ環としてピペラジン環を有するヘテロ環化合物を以下「ピペラジン化合物」と称することがある。本発明において、ピペラジン環は、トリエチレンジアミン骨格(ジアザビシクロオクタン骨格)を含まない。
(モルホリン環)
モルホリン環は、モルホリンの骨格を意味する。ヘテロ環としてモルホリン環を有するヘテロ環化合物を以下「モルホリン化合物」と称することがある。
(チオモルホリン環)
チオモルホリン環は、チオモルホリンの骨格を意味する。ヘテロ環としてチオモルホリン環を有するヘテロ環化合物を以下「チオモルホリン化合物」と称することがある。
炭素数3〜30の炭化水素基は、ヘテロ環化合物が有するヘテロ環の窒素原子又は炭素原子に、直接又は有機基を介して結合することができる。
炭素数3〜30の炭化水素基は、ヘテロ環化合物が有するヘテロ環の窒素原子に、直接又は有機基を介して結合することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
なお、ヘテロ環化合物において、上記ヘテロ環がモルホリン環である場合、モルホリン環における窒素原子又は炭素原子に、炭素数3〜30の炭化水素基は、直接又は有機基を介して結合することができる。上記ヘテロ環がチオモルホリン環である場合も同様である。
上記酸素原子は、例えば、カルボニル基、ヒドロキシ基を形成してもよい。
有機基が末端に酸素原子を有する炭化水素基である場合、上記酸素原子が炭素数3〜30の炭化水素基と結合してエーテル結合を形成してもよい。上記酸素原子を有する炭化水素基が、さらにヒドロキシ基を有してもよい。
ピペラジン化合物がさらに上記置換基を有する場合、上記置換基は、ピペラジン化合物が有するピペラジン環の窒素原子に結合できる。
スルホン系保護基としては、例えば、メタンスルホニル基、トシル基及びノシル基が挙げられる。
カルバメート系保護基としては、例えば、tert−ブトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基及び9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基が挙げられる。
式(I−3):−(R2−O)n2−Hにおいて、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表す。
式(I−3)において、2価の炭化水素基の炭素数は、2〜3が好ましい。
2価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状、又は、これらの組合せの何れであってもよい。
n2は、1〜10を表し、1〜5が好ましい。
式(I)中、X7が、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
X3、X4、X5及びX6は、それぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表す。
X7が窒素原子である場合、n3は1であり、X1及びX2のうちの一方又は両方が、それぞれ独立に、式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1を表し、
X1及びX2のうちの一方のみが式(I−1)を表す場合、残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
式(I−3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、
n2は、1〜10を表す。
X7が酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種である場合、n3は0を表し、X1が、式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1を表す。
式(I−1)中、A1は、カルボニル基及び式(I−2):−R1-2(OH)−O−からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
n1−1は、0又は1を表し、
R1-1は、炭素数3〜30の炭化水素基を表し、
式(I−2)中、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。
式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1において、A1は、カルボニル基及び式(I−2):−R1-2(OH)−O−からなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。
n1−1は、0又は1を表す。
R1-1は、炭素数3〜30の炭化水素基を表す。炭素数3〜30の炭化水素基は上記と同様である。
式(I−2):−R1-2(OH)−O−において、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。
3価の炭化水素基の炭素数は、3〜30が好ましい。
3価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状、又は、これらの組合せの何れであってもよい。
式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1において、n1−1が1であり、A1が式(I−2):−R1-2(OH)−O−である場合、式(I−2)のR1-2がヘテロ環の窒素原子と結合し、式(I−2)の上記酸素原子(−O−)がR1-1と結合し、R1-2(3価の炭化水素基)が炭素数3〜30であり、上記酸素原子(−O−)とヘテロ環の窒素原子との間において、R1-2(3価の炭化水素基)が有する炭素原子のうちの3個以上の炭素原子が横並びに並ぶことが好ましい態様の1つとして挙げられる。
式(I)において、X3、X4、X5及びX6は、それぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表す。
上記炭化水素基は特に制限されない。上記炭化水素基は、上記炭素数3〜30の炭化水素基であってもよいし、それ以外の炭化水素基であってもよい。
X3、X4、X5及びX6は、水素原子であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
すなわち、X1が上記式(I−1)を表す場合、X2が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。
また、X2が上記式(I−1)を表す場合、X1が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3)は、それぞれ、上記と同様である。
式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1において、A1は、カルボニル基及び式(I−2):−R1-2(OH)−O−からなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。
n1−1は、0又は1を表す。
R1-1は、炭素数3〜30の炭化水素基を表す。炭素数3〜30の炭化水素基は上記と同様である。
式(I−2):−R1-2(OH)−O−において、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。
3価の炭化水素基の炭素数は、3〜30が好ましい。
3価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状、又は、これらの組合せの何れであってもよい。
式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1において、n1−1が1であり、A1が式(I−2):−R1-2(OH)−O−である場合、式(I−2)のR1-2がピペラジン環の窒素原子と結合し、式(I−2)の上記酸素原子(−O−)がR1-1と結合し、R1-2(3価の炭化水素基)が炭素数3〜30であり、上記酸素原子(−O−)とピペラジン環の窒素原子との間において、R1-2(3価の炭化水素基)が有する炭素原子のうちの3個以上の炭素原子が横並びに並ぶことが好ましい態様の1つとして挙げられる。
式(II)において、X3、X4、X5及びX6は、それぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表す。
上記炭化水素基は特に制限されない。上記炭化水素基は、上記炭素数3〜30の炭化水素基であってもよいし、それ以外の炭化水素基であってもよい。
X3、X4、X5及びX6は、水素原子であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
すなわち、X1が上記式(I−1)を表す場合、X2が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。
また、X2が上記式(I−1)を表す場合、X1が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3)は、それぞれ、上記と同様である。
(ピペラジン化合物の態様1)
ピペラジン化合物の態様1は、式(II)で表され、
X1及びX2の両方がそれぞれ独立に上記式(I−1)を表す化合物である。
上記態様1において、X3、X4、X5及びX6は、水素原子が好ましい。
なお、ピペラジン化合物8は、両方のRが−C12H25である化合物、両方のRが−C13H27である化合物及び一方のRが−C12H25であり残りのRが−C13H27である化合物からなる群から選ばれる少なくとも2種の混合物であってもよい。
ピペラジン化合物の態様2は、式(II)で表され、
X1及びX2のうちの一方のみが式(I−1)を表し、
残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び上記式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表す化合物である。
上記態様2において、X3、X4、X5及びX6は、水素原子が好ましい。
式(I)で表され、X7が酸素原子又は硫黄原子であり、n3が0であるヘテロ環化合物は、下記式(III)で表される。
式(III)において、X1は上記式(I)の式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1と同じであり、X3、X4、X5及びX6は上記式(I)のX3、X4、X5及びX6とそれぞれ同じであり、X8は酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
モルホリン化合物4においてRは−C12H25、又は、−C13H27を表す。モルホリン化合物4は、Rが−C12H25であるモルホリン化合物とRが−C13H27であるモルホリン化合物との混合物であってもよい。
具体的には例えば、置換基を有してもよいピペラジン、モルホリン及びチオモルホリンからなる群から選ばれる少なくとも1種と、ハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素等)、酸ハロゲン基(酸塩化物基、酸臭化物基、酸ヨウ化物基等)及びグルシジルオキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する、炭素数3〜30の炭化水素化合物とを、必要に応じて溶媒中で、反応させることによって得ることができる。置換基は上記と同様である。上記炭化水素化合物が有する炭素数3〜30の炭化水素基は上記と同様である。
また、上記ピペラジン化合物2のように、さらに上記式(I−3):−(R2−O)n2−Hを有する場合のピペラジン化合物の製造方法としては、例えば、ピペラジン化合物1のようにヒドロキシ基を有するピペラジン化合物と、アルキレンオキサイドとを、金属アルコキシドの存在下で反応させる方法が挙げられる。
本発明において、上記ヘテロ環化合物の含有量は、上記シリカの含有量に対して、0.5〜20質量%である。
上記ヘテロ環化合物の含有量は、本発明の効果(特に、加工性)により優れ、シリカの分散性に優れるという観点から、上記シリカの含有量に対して、1〜15質量%が好ましく、1〜10質量%がより好ましい。
また、ジエン系ゴムが末端変性ジエン系ゴムと未変性ジエン系ゴムとを含む場合、上記ヘテロ環化合物の含有量は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能)により優れ、シリカの分散性に優れるという観点から、上記シリカの含有量に対して、1〜5質量%が更に好ましい。
本発明の組成物は、シランカップリング剤を含有し、上記シランカップリング剤は、(CLH2L+1O)3−Si−CmH2m−S−CO−(CnH2n+1)で表される化合物である。
上記式中、Lは1〜3である。
mは1〜3である。
nは1〜15であり、5〜9が好ましい。
CLH2L+1は、直鎖状及び分岐状の何れであってもよい。
(CnH2n+1)は、直鎖状、分岐状及び環状の何れであってもよく、これらの組合せであってもよい。
本発明において、上記所定のシランカップリング剤の含有量は、上記シリカに対して、5〜20質量%である。
上記所定のシランカップリング剤の含有量は、本発明の効果(特に加工性)により優れ、シリカの分散性に優れるという観点から、上記シリカに対して、5〜15質量%が好ましく、8〜12質量%がより好ましい。
また、ジエン系ゴムが末端変性ジエン系ゴムと未変性ジエン系ゴムとを含む場合、上記質量比は、本発明の効果により優れ、シリカの分散性に優れるという観点から、0.05〜1.5が好ましく、0.1〜0.5がより好ましい。
本発明の組成物は、上記シランカップリング剤とは別のシランカップリング剤を、更に、含有することができる。
上記別のシランカップリング剤は特に制限されない。シランカップリング剤は、加水分解性基を有することができる。
上記加水分解性基は特に制限されないが、例えば、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。なかでも、アルコキシ基であることが好ましい。加水分解性基がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の炭素数は、1〜16であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。炭素数1〜4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、硫黄含有シランカップリング剤、ポリシロキサン骨格を有するシランカップリング剤が挙げられる。
上記ポリシロキサン骨格は、−(Si−O)−の繰り返し単位を複数有するポリマーを意味する。上記ポリシロキサン骨格は直鎖状、分岐状、3次元構造のいずれか又はこれらの組合わせとすることができる。
シランカップリング剤は、さらにポリシロキサン骨格を有するものであってもよく、又は、ポリシロキサン骨格を有さないものであってもよい。
下記式(b)で表されるシランカップリング剤;
3−[エトキシビス(3,6,9,12,15−ペンタオキサオクタコサン−1−イルオキシ)シリル]−1−プロパンチオール(エボニック・デグサ社製Si363)のような下記式(2)で表されるシランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、及び、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有シランカップリング剤が挙げられる。
式(b)は、(A)a(B)b(C)c(D)d(R1)eSiO(4-2a-b-c-d-e)/2である。
なお、式(b)は平均組成式である。
ただし、a、dが同時に0である場合を除く。
上記式(b)中、Aはスルフィド基を含有する2価の有機基(以下、スルフィド基含有有機基ともいう)を表す。有機基は例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい炭化水素基とすることができる。
なかでも、下記式(4)で表される基であることが好ましい。
*−(CH2)n−Sx−(CH2)n−* (4)
上記式(4)中、nは1〜10の整数を表し、なかでも、2〜4の整数であることが好ましい。
上記式(4)中、xは1〜6の整数を表し、なかでも、2〜4の整数であることが好ましい。
上記式(4)中、*は、結合位置を示す。
上記式(4)で表される基の具体例としては、例えば、*−CH2−S2−CH2−*、*−C2H4−S2−C2H4−*、*−C3H6−S2−C3H6−*、*−C4H8−S2−C4H8−*、*−CH2−S4−CH2−*、*−C2H4−S4−C2H4−*、*−C3H6−S4−C3H6−*、*−C4H8−S4−C4H8−*などが挙げられる。
上記式(b)中、Bは炭素数5〜10の1価の炭化水素基を表し、その具体例としては、例えば、ヘキシル基、オクチル基、デシル基などが挙げられる。Bはメルカプト基を保護することができる。
Bは、本発明の効果(特に加工性)により優れ、シリカの分散性に優れるという観点から、炭素数8〜10の1価の炭化水素基であることが好ましい。
上記式(b)中、Cは加水分解性基を表し、その具体例としては、例えば、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。なかでも、下記式(5)で表される基であることが好ましい。
*−OR2 (5)
上記炭素数6〜10のアリール基の具体例としては、例えば、フェニル基、トリル基などが挙げられる。
上記炭素数7〜10のアラルキル基の具体例としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基などが挙げられる。
上記炭素数2〜10のアルケニル基の具体例としては、例えば、ビニル基、プロぺニル基、ペンテニル基などが挙げられる。
上記式(5)中、*は、結合位置を示す。
上記式(b)中、Dはメルカプト基を含有する有機基を表す。なかでも、下記式(6)で表される基であることが好ましい。
*−(CH2)m−SH (6)
上記式(6)中、*は、結合位置を示す。
上記式(b)中、R1は炭素数1〜4の1価の炭化水素基を表す。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
上記式(b)中、a〜eは、0≦a<1、0<b<1、0<c<3であり、0≦d<1であり、0≦e<2、0<2a+b+c+d+e<4の関係式を満たす。
式(2)は下記のとおりである。
式(2)中、R21は、炭素数1〜8のアルコキシ基を表す。R22は、末端に炭化水素基を有するポリエーテル基を表す。R23は、水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を表す。R24は炭素数1〜30のアルキレン基を表す。lは1〜2の整数を表し、mは1〜2の整数を表し、nは0〜1の整数を表し、l、mおよびnはl+m+n=3の関係式を満たす。lが2である場合の複数あるR21はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、mが2である場合の複数あるR22はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
上記式(2)中、R21は、炭素数1〜8のアルコキシ基を表し、なかでも、低転がり抵抗性により優れたタイヤが得られる理由から、炭素数1〜3のアルコキシ基が好ましい。炭素数1〜3のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。
(R22)
上記式(2)中、R22は、末端に炭化水素基を有するポリエーテル基を表す。ポリエーテル基とは、エーテル結合を2以上有する基である。
末端に炭化水素基を有するポリエーテル基の好適な態様としては、下記式(5)で表される基が挙げられる。
上記式(5)中、R51は、直鎖状のアルキル基、直鎖状のアルケニル基、または、直鎖状のアルキニル基を表し、なかでも直鎖状のアルキル基が好ましい。上記直鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数8〜15の直鎖状のアルキル基がより好ましい。炭素数8〜15の直鎖状のアルキル基の具体例としては、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基などが挙げられ、なかでもトリデシル基が好ましい。
(R52)
上記式(5)中、R52は、直鎖状のアルキレン基、直鎖状のアルケニレン基、または、直鎖状のアルキニレン基を表し、なかでも直鎖状のアルキレン基が好ましい。上記直鎖状のアルキレン基としては、炭素数1〜2の直鎖状のアルキレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
(p)
上記式(5)中、pは、1〜10の整数を表し、3〜7であることが好ましい。
上記式(5)中、*は、結合位置を示す。
上記式(2)中、R23は、水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を表す。
(R24)
上記式(2)中、R24は炭素数1〜30のアルキレン基を表し、なかでも炭素数1〜12のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましい。炭素数1〜5のアルキレン基の具体例としては、例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基などが挙げられる。
(l、m、n)
上記式(2)中、lは1〜2の整数を表し、1であることが好ましい。上記式(2)中、mは1〜2の整数を表し、2であることが好ましい。nは0〜1の整数を表し、0であることが好ましい。l、mおよびnはl+m+n=3の関係式を満たす。
本発明の組成物は、必要に応じて、その効果や目的を損なわない範囲でさらに添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、ジエン系ゴム以外のゴム、上記シリカ以外の充填剤(例えば、カーボンブラック、上記CTAB吸着比表面積以外のシリカ)、加硫促進剤、樹脂、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、加工助剤、オイル、硫黄のような加硫剤、過酸化物などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用されるものが挙げられる。添加剤の含有量は適宜選択することができる。
本発明の組成物はカーボンブラックを更に含有することができる。
上記カーボンブラックは、特に限定されない。カーボンブラックとしては、例えば、SAF(Super Abrasion Furnace。以下同様)−HS(High Structure。以下同様)、SAF、ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace。以下同様)−HS、ISAF、ISAF−LS(Low Structure。以下同様)、IISAF(Intermediate ISAF)−HS、HAF(High Abrasion Furnace。以下同様)−HS、HAF、HAF−LS、FEF(Fast Extruding Furnace)等の各種グレードのものを使用することができる。
本発明の組成物の製造方法は特に限定されない。その具体例としては、例えば、上述した各成分を、公知の方法、装置(例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなど)を用いて、100〜200℃の条件下で混合する方法などが挙げられる。
また、本発明の組成物は、例えば、従来公知の加硫又は架橋条件で加硫又は架橋することができる。
本発明の組成物を用いて、例えば、タイヤを作製することができる。
本発明の組成物で作製できる、空気入りタイヤの構成部材は特に制限されない。上記部材としては例えば、キャップトレッドのようなタイヤトレッド;サイドウォール;ビードフィラーが挙げられる。
本発明の空気入りタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物をキャップトレッドに配置した空気入りタイヤである。
上記キャップトレッドに使用されるゴム組成物は、本発明のタイヤ用ゴム組成物(本発明の組成物)であれば特に制限されない。
キャップトレッドは、空気入りタイヤにおいて、路面と直接接する部分である。
本発明の空気入りタイヤは、キャップトレッドに本発明の組成物が配置される(キャップトレッドが本発明の組成物で形成される)以外は特に制限されない。
図1に、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を表すタイヤの部分断面概略図を示す。なお本発明は添付の図面に限定されない。
タイヤトレッド部3は、ベルト層7の上にキャップトレッドを有する。ベルト層7とキャップトレッドとの間にアンダートレッドが配置されてもよい。
タイヤトレッド部3におけるキャップトレッドに、上述した本発明の組成物が配置されている。
<<ピペラジン化合物の製造>>
<ピペラジン化合物1の合成>
1−ブロモオクタデカン(東京化成工業(株)製)33.3gと、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤(株)製ヒドロキシエチルピペラジン)13.0gとを、テトラヒドロフラン及びジクロロメタン中、室温で1時間反応させた。反応溶液を炭酸カリウム水溶液で水洗、ジクロロメタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することで、下記式で表されるピペラジン化合物1を得た。
(ピペラジン化合物1)
上述のとおり得られたピペラジン化合物1を39.6gと、エチレンオキサイド13.2gと、ナトリウムメトキシド0.004gとを反応させた。反応液をリン酸で中和、ろ過し、下記式で表されるピペラジン化合物2を得た。下記式中のnは3である。
(ピペラジン化合物2)
1−ブロモオクタデカン(東京化成工業(株)製)66.6gと、ピペラジン6水和物(日本乳化剤(株)製ピペラジン6水塩)19.04gとを、テトラヒドロフラン及びジクロロメタン中、室温で1時間反応させた。反応溶液を炭酸カリウム水溶液で水洗、ジクロロメタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することで、下記式で表されるピペラジン化合物3を得た。
(ピペラジン化合物3)
ステアロイルクロリド(東京化成工業(株)製)30.3gと、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤(株)製ヒドロキシエチルピペラジン)13.0gと、トリエチルアミン15.2gとを、トルエン中、0℃の条件下で1時間反応させた。反応溶液を炭酸ナトリウム水溶液で水洗、トルエンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することで、下記式で表されるピペラジン化合物4を得た。
(ピペラジン化合物4)
ステアロイルクロリド(東京化成工業(株)製)60.6gと、ピペラジン6水和物(日本乳化剤(株)製ピペラジン6水塩)19.04gと、トリエチルアミン30.4gとを、トルエン中、0℃の条件下で1時間反応させた。反応溶液を炭酸ナトリウム水溶液で水洗、トルエンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することで、下記式で表されるピペラジン化合物5を得た。
(ピペラジン化合物5)
2−エチルヘキシルグリシジルエーテル(四日市合成(株)製エポゴーセー(登録商標)2EH)18.5gと、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤(株)製ヒドロキシエチルピペラジン)13.0gとを、60℃の条件下で4時間反応させることで、下記式で表されるピペラジン化合物6を得た。
1H−NMR(400MHz,CDCl3):δ 3.85(m,1H),3.60(t,2H),3.30−3.47(m,4H),2.65(m,2H),2.54(t,4H),2.46(t,2H),2.38(dd,2H),1.52(q,1H),1.26−1.41(m,8H),0.89(t,5H),0.85(s,1H)
(ピペラジン化合物6)
C12〜13混合アルコールグリシジルエーテル(四日市合成(株)製エポゴーセー(登録商標)EN。C12アルコールグリシジルエーテルとC13アルコールグリシジルエーテルとの混合物。)28.4gと、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤(株)製ヒドロキシエチルピペラジン)13.0gとを、60℃の条件下で4時間反応させることで、下記式で表されるピペラジン化合物7(Rは−C12H25、又は、−C13H27を表す。ピペラジン化合物7は、Rが−C12H25であるピペラジン化合物とRが−C13H27であるピペラジン化合物との混合物である。)を得た。
(ピペラジン化合物7)
C12〜13混合アルコールグリシジルエーテル(四日市合成(株)製エポゴーセー(登録商標)EN)56.8gと、ピペラジン6水和物(日本乳化剤(株)製ピペラジン6水塩)19.04gとを、エタノール中、60℃の条件下で6時間反応させた。反応溶液を飽和食塩水で水洗、酢酸エチルで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することで、下記式で表されるピペラジン化合物8(Rはそれぞれ独立に−C12H25、又は、−C13H27を表す。)を得た。
(ピペラジン化合物8)
1−ブロモオクタデカン(東京化成工業(株)製)33.3gと、モルホリン(東京化成工業(株)製)8.7gとを、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン中、室温で1時間反応させた。
反応溶液を炭酸カリウム水溶液で水洗、ジクロロメタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することでモルホリン化合物1(下記構造)を得た。
(モルホリン化合物1)
下記第1表の各成分を同表に示す組成(質量部)で配合した。
具体的には、まず、下記第1表に示す成分のうち硫黄及び加硫促進剤を除く成分を、1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて150℃付近に温度を上げてから、5分間混合した後に放出し、室温まで冷却してマスターバッチを得た。さらに、上記バンバリーミキサーを用いて、得られたマスターバッチに硫黄及び加硫促進剤を混合し、タイヤ用ゴム組成物を得た。
なお、第1表中、末端変性ジエン系ゴム1の量について、上段の値はゴム(油展品)の量(単位:質量部)であり、下段の値は、ゴムの正味の量(単位:質量部)である。
上記のとおり製造された組成物を用いて以下の評価を行った。結果を第1表にそれぞれ示す。
上記のとおり製造された各組成物を用いてJIS K6300−1:2013の方法に則り、100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)を測定した。
第1表において、各実施例及び比較例のムーニー粘度の評価結果について、標準例の結果を100と表し、各実施例又は比較例の結果を(標準例のムーニー粘度/各実施例又は比較例のムーニー粘度)×100と指数化して表した。指数が大きいほどムーニー粘度が小さい。
本発明において、上記ムーニー粘度の指数が100を超える場合、加工性に優れるものとする。
得られたタイヤ用ゴム組成物(未加硫)を金型(15cm×15cm×0.2cm)中で、160℃で20分間プレス加硫して加硫ゴムシートを作製した。
作製した加硫ゴムシートについて、JIS K6394:2007に準じて、粘弾性スペクトロメーター(東洋精機製作所社製)を用いて、伸張変形歪率10%±2%、振動数20Hz、温度0℃の条件で、tanδ(0℃)を測定した。
第1表において、各実施例及び比較例のウェットグリップ性能の評価結果を、基準を標準例の評価結果(100)とする指数[(各実施例又は比較例のtanδ(0℃)/標準例のtanδ(0℃))×100]で表した。
本発明において上記指数が100を超える場合、tanδ(0℃)が大きく、タイヤにしたときにウェットグリップ性能に優れる。また、上記指数が大きいほどウェットグリップ性能により優れる。
温度0℃の条件で測定する代わりに、温度60℃の条件で測定した以外は上述したウェットグリップ性能と同様の手順にしたがって、tanδ(60℃)を測定した。
第1表において、低転がり抵抗性の評価結果について、標準例のtanδ(60℃)の結果を100と表し、各実施例又は比較例の結果を(標準例のtanδ(60℃)/各実施例又は比較例のtanδ(60℃))×100と指数化して表した。
上記指数が大きいほどtanδ(60℃)が小さく、タイヤにしたときに低転がり抵抗性に優れる。
上記のとおり製造したタイヤ用ゴム組成物を、ASTM D6204に準拠し、110℃の条件下で、RPA2000(α−テクノロジー社製歪せん断応力測定機)で、歪0.28%の歪せん断応力G′(0.28%)と、歪450%の歪せん断応力G′(450%)を測定し、ΔG′=G′(0.28%)−G′(450%)を算出した。
第1表において、ペイン効果の評価結果について、標準例のΔG′の結果を100と表し、各実施例及び比較例の結果を(標準例のΔG′/各実施例又は比較例のΔG′)×100と指数化して表した。
上記指数が大きいほど、ペイン効果の低減又は抑制が良好なこと(シランの分散性が良好であること)を示す。
・末端変性SBR1(NS560):末端にポリオルガノシロキサン基を有し、イソプレンブロックを有する、溶液重合スチレンブタジエンゴム。商品名NS560(油展品(SBR100質量部に対して油展オイル25質量部を含む。)、Tg:−35℃、重量平均分子量:660000、日本ゼオン社製)
・ステアリン酸:ビーズステアリン酸YR(日油社製)
・老化防止剤:6PPD(フレキシス社製)
・プロセスオイル:エキストラクト4号S(昭和シェル石油社製)
・比較ピペラジン化合物2:試薬[3−(1−ピペラジニル)プロピル]トリエトキシシラン)。比較ピペラジン化合物2はケイ素原子を有する。
・加硫促進剤1:ノクセラーCZ−G(加硫促進剤CBS、大内新興化学工業社製)
・加硫促進剤2:ノクセラーD(加硫促進剤DPG、大内新興化学工業社製)
シリカの含有量が所定の範囲より多い比較例2は、標準例よりも、加工性、低転がり抵抗性、シリカの分散性に劣った。
末端変性ジエン系ゴムを含有しない比較例3は、標準例よりも、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、シリカの分散性に劣った。
所定のヘテロ環化合物を含有せず、代わりに、ヒドロキシエチル基を有するピペラジン化合物を含有する比較例4は、標準例よりも、加工性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、シリカの分散性に劣った。
所定のヘテロ環化合物を含有せず、代わりに、ケイ素原子を有するピペラジン化合物を含有する比較例5は、標準例よりも、加工性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、シリカの分散性に劣った。
所定のシランカップリング剤を含有せず、代わりに、所定のシランカップリング剤と異なるシランカップリング剤を含有する比較例6は、標準例よりも、加工性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、シリカの分散性に劣った。
2 サイドウォール部
3 タイヤトレッド部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 リムクッション
Claims (5)
- 末端変性されたジエン系ゴムを70質量%以上含むジエン系ゴムと、
CTAB吸着比表面積が210〜300m2/gであるシリカと、
炭素数3〜30の1価の脂肪族炭化水素基と、ピペラジン環、モルホリン環及びチオモルホリン環からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ環とを有し、前記炭素数3〜30の1価の脂肪族炭化水素基が前記ヘテロ環の少なくとも1個の窒素原子に直接又は有機基を介して結合するヘテロ環化合物(ただし、前記ヘテロ環化合物はケイ素原子を有さない。)と、
シランカップリング剤とを含有し、
前記シランカップリング剤が、(CLH2L+1O)3−Si−CmH2m−S−CO−(CnH2n+1)(式中、Lは1〜3であり、mは1〜3であり、nは1〜15である。)で表される化合物であり、
前記シリカの含有量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して、80〜150質量部であり、
前記ヘテロ環化合物の含有量が、前記シリカに対して、0.5〜20質量%であり、
前記シランカップリング剤の含有量が、前記シリカに対して、5〜20質量%である、タイヤ用ゴム組成物。 - 前記ヘテロ環化合物が、下記式(I)で表される化合物である、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
式(I)中、X7が、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
X3、X4、X5及びX6は、それぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表す。
X7が窒素原子である場合、n3は1であり、X1及びX2のうちの一方又は両方が、それぞれ独立に、式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1を表し、
X1及びX2のうちの一方のみが式(I−1)を表す場合、残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
式(I−3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、
n2は、1〜10を表す。
X7が酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種である場合、n3は0を表し、X1が、式(I−1):−(A1)n1-1−R1-1を表す。
式(I−1)中、A1は、カルボニル基及び式(I−2):−R1-2(OH)−O−からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
n1−1は、0又は1を表し、
R1-1は、炭素数3〜30の1価の脂肪族炭化水素基を表し、
式(I−2)中、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。 - 前記ヘテロ環化合物が、前記式(I)で表される化合物であり、X7が窒素原子であり、n3が1であり、
X1及びX2の両方が、それぞれ独立に、前記式(I−1)を表す、請求項2に記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 前記ヘテロ環化合物が、前記式(I)で表される化合物であり、X7が窒素原子であり、n3が1であり、
X1及びX2のうちの一方のみが前記式(I−1)を表し、
残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基及び式(I−3):−(R2−O)n2−Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表す、請求項2に記載のタイヤ用ゴム組成物。式(I−3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、n2は、1〜10を表す。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物をキャップトレッドに配置した空気入りタイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017176036A JP6965651B2 (ja) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017176036A JP6965651B2 (ja) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019052220A JP2019052220A (ja) | 2019-04-04 |
| JP6965651B2 true JP6965651B2 (ja) | 2021-11-10 |
Family
ID=66013752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017176036A Active JP6965651B2 (ja) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6965651B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7006425B2 (ja) * | 2018-03-22 | 2022-02-10 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ用ゴム組成物および空気入りタイヤ |
| CN113348185B (zh) * | 2019-09-25 | 2023-08-01 | 株式会社Lg化学 | 改性共轭二烯类聚合物、其制备方法和包含该改性共轭二烯类聚合物的橡胶组合物 |
| JP7196953B1 (ja) | 2021-06-11 | 2022-12-27 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012153785A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
| JP2015232110A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-24 | 住友ゴム工業株式会社 | ゴム組成物およびタイヤ |
-
2017
- 2017-09-13 JP JP2017176036A patent/JP6965651B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019052220A (ja) | 2019-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9790306B2 (en) | Rubber composition for use in tire treads | |
| US10563047B2 (en) | Rubber composition and pneumatic tire including the same | |
| US9567451B2 (en) | Rubber composition for use in tire treads | |
| CN106232702A (zh) | 轮胎用橡胶组合物 | |
| EP2960285A1 (en) | Rubber composition for tire for heavy loads, and pneumatic tire | |
| JP6297770B2 (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤ | |
| JP6965651B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| JP6252165B2 (ja) | ゴム組成物およびこれを用いる空気入りタイヤ | |
| JP3546586B2 (ja) | ゴム組成物、ゴム組成物の製造方法及びタイヤトレッド | |
| JP6213091B2 (ja) | アンダートレッド用ゴム組成物 | |
| JP6969243B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| JP6299904B1 (ja) | ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| JP2013104050A (ja) | タイヤ用ゴム組成物、その製造方法及び空気入りタイヤ | |
| JP7275627B2 (ja) | ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ | |
| JP6489184B1 (ja) | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| JP6965652B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| JP6719249B2 (ja) | ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| JP6988290B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| JP6106916B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物及びこれを用いる空気入りタイヤ | |
| JP6349872B2 (ja) | ゴム組成物及びこれを用いる空気入りタイヤ | |
| JP2015044918A (ja) | ゴム組成物およびその製造方法並びに空気入りタイヤ | |
| JP6988291B2 (ja) | スタッドレスタイヤ用ゴム組成物及びスタッドレスタイヤ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20200706 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200910 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210629 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210826 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210921 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211004 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6965651 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |