(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-12
(54)【発明の名称】オルガノシリルポリスルフィド及びそれを含有するゴム混合物
(51)【国際特許分類】
C07F 7/18 20060101AFI20240705BHJP
C08K 3/36 20060101ALI20240705BHJP
C08L 21/00 20060101ALI20240705BHJP
C08L 9/06 20060101ALI20240705BHJP
C08K 3/04 20060101ALI20240705BHJP
C08K 3/06 20060101ALI20240705BHJP
C08K 5/31 20060101ALI20240705BHJP
C08K 5/44 20060101ALI20240705BHJP
C08K 5/47 20060101ALI20240705BHJP
C08K 5/38 20060101ALI20240705BHJP
C08K 5/40 20060101ALI20240705BHJP
B60C 1/00 20060101ALI20240705BHJP
【FI】
C07F7/18 W CSP
C08K3/36
C08L21/00
C08L9/06
C08K3/04
C08K3/06
C08K5/31
C08K5/44
C08K5/47
C08K5/38
C08K5/40
C07F7/18 Q
B60C1/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023580567
(86)(22)【出願日】2022-06-27
(85)【翻訳文提出日】2023-12-27
(86)【国際出願番号】 EP2022067477
(87)【国際公開番号】W WO2023274906
(87)【国際公開日】2023-01-05
(32)【優先日】2021-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】505422707
【氏名又は名称】ランクセス・ドイチュランド・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ヘルマン-ヨーゼフ・ヴァイデンハウプト
(72)【発明者】
【氏名】イレーネ・モル
(72)【発明者】
【氏名】ミヒャエラ・マイアース
【テーマコード(参考)】
3D131
4H049
4J002
【Fターム(参考)】
3D131AA01
3D131BA01
3D131BA02
3D131BA05
3D131BA07
3D131BA08
3D131BA18
3D131BA20
3D131BC02
3D131BC07
3D131BC19
3D131BC31
3D131BC51
3D131BC55
3D131LA28
4H049VN01
4H049VP02
4H049VQ49
4H049VQ78
4H049VR23
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4H049VS49
4H049VW02
4J002AC081
4J002DA036
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4J002EV048
4J002EV049
4J002EV108
4J002EV168
4J002EV198
4J002EV278
4J002EV328
4J002EX089
4J002FD016
4J002FD019
4J002FD147
4J002FD158
4J002GN01
(57)【要約】
式(I)
(式中、置換基R
1~R
8及び指数xは、本明細書において指定された定義を有する)
の新規なオルガノシリルポリスルフィドは、改善された混合特性を有するゴム混合物、それから得られる加硫物並びにゴム生成物であって、より高い硬度、強度及び破断伸びと、それから生成されたタイヤの低い転がり抵抗とを特徴とするゴム生成物の生成に極めて適している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(I)
【化1】
(式中、
R
1、R
3、R
6及びR
8は、同一であるか又は異なり、且つC
1~C
4-アルキルを表し、
R
4及びR
5は、同一であるか又は異なり、且つ水素又はC
1~C
4-アルキルを表し、
R
2及びR
7は、下記式
【化2】
の基を表し、式中、
a、b及びcは、それぞれ独立に、0、1、2、又は3、好ましくは1又は2、特に好ましくは1であり、
ただし、a+b+cの合計は、3~6の値を有し、好ましくは3又は4であり、特に好ましくは3であることを条件とし、及び
xは、2~8の整数である)
の化合物。
【請求項2】
式(I)において、
R
1、R
3、R
6及びR
8は、同一であるか又は異なり、且つメチル又はエチルを表し、
R
4及びR
5は、同一であるか又は異なり、且つ水素、メチル、又はエチルを表し、
R
2及びR
7は、式(A)の基を表し、式中、
aは、1又は2であり、
bは、1又は2であり、
cは、1又は2であり、
ただし、a+b+cの合計は、3~6の値を有し、好ましくは3又は4であり、特に好ましくは3であることを条件とし、及び
xは、2~8の整数であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項3】
下記式
【化3】
(式中、xは、2~8の整数である)
又は、下記式
【化4】
(式中、xは、2~8の整数である)
に従うことを特徴とする、請求項1又は2に記載の化合物。
【請求項4】
請求項1に記載の式(I)の少なくとも2つのオルガノシリルポリスルフィドを含有する混合物であって、式(I)において、置換基R
1~R
8及びxは、請求項1において規定する定義を有し、且つ少なくともxの値が異なり、ここで、硫黄原子の数xの数平均
【数1】
が、3.6~4.4、好ましくは3.8~4.2、特に4.0である、混合物。
【請求項5】
請求項1~3のいずれか一項に記載の化合物又は請求項4に記載の混合物を製造する方法であって、下記式(II)
【化5】
(式中、
R
9は、基R
4又はR
5を表し、
R
10は、基R
3又はR
6を表し、
R
11は、基R
2又はR
7を表し、及び
R
12は、基R
1又はR
8を表し、
前記基R
1~R
8は、請求項1において指定された定義を有し、及び
Halは、ハロゲンを表す)
の少なくとも2つのハロアルキルシリルエーテルを、下記式(III)
S
xM
2 (III)
(式中、
xは、請求項1において規定する定義を有し、かつ
Mは、リチウム、ナトリウム、及びカリウムの群からの金属イオンを表す)
の少なくとも1つの金属ポリスルフィドと、少なくとも1つのアルコール性溶媒の存在下で反応させることを含むことを特徴とする方法。
【請求項6】
下記式(II)
【化6】
(式中、
R
9は、基R
4又はR
5を表し、
R
10は、基R
3又はR
6を表し、
R
11は、基R
2又はR
7を表し、及び
R
12は、基R
1又はR
8を表し、
前記基R
1~R
8は、請求項1において規定する定義を有し、及び
Halは、ハロゲンを表す)
のハロアルキルシリルエーテル。
【請求項7】
少なくとも1つのゴムと、少なくとも1つの充填剤と、請求項1~3のいずれか一項に記載の式(I)の少なくとも1つの化合物とを含有するゴム混合物。
【請求項8】
それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして、全部で0.1~15重量部、好ましくは1~14重量部、特に好ましくは2~13重量部、非常に特に好ましくは3~11重量部の式(I)の化合物と、10~190重量部、好ましくは30~150重量部、特に好ましくは50~130重量部の少なくとも1つの充填剤とを含むことを特徴とする、請求項7に記載のゴム混合物。
【請求項9】
1重量%~60重量%、好ましくは20重量%~50重量%のスチレン含量を有するスチレン/ブタジエンコポリマーの形態の少なくとも1つのSBRゴム、好ましくは官能化SBRゴム、任意選択により場合によっては1つ以上のBRゴム及び/又は少なくとも1つの天然ゴム(NR)を含有することを特徴とする、請求項7又は8に記載のゴム混合物。
【請求項10】
5~1000、好ましくは20~400m
2/gの比表面積(DIN66131に準拠して測定したBET)を有し、且つ100~400nmの一次粒径を有するシリカからなる群からの少なくとも1つのヒドロキシル含有酸化物系充填剤を含有し、ここで、前記シリカは、任意選択により、他の金属酸化物、例えば、Al、Mg、Ca、Ba、Zn、Zr、Tiの酸化物、及び合成ケイ酸塩、例えば、ケイ酸アルミニウム、アルカリ土類金属ケイ酸塩、例えば、ケイ酸マグネシウム又はケイ酸カルシウムとの混合酸化物の形態であってよく、20~400m
2/gの比表面積(DIN66131に準拠して測定したBET)及び10~400nmの一次粒子直径を有する、請求項7~9のいずれか一項に記載のゴム混合物。
【請求項11】
20~200m
2/gの範囲の比表面積(DIN66131に準拠して測定したBET)を有する少なくとも1つのカーボンブラックを含有することを特徴とする、請求項7~10のいずれか一項に記載のゴム混合物。
【請求項12】
硫黄及び硫黄供与体並びに金属酸化物の群からの少なくとも1つの架橋剤を含有することを特徴とする、請求項7~11のいずれか一項に記載のゴム混合物。
【請求項13】
メルカプトベンゾチアゾール類、メルカプトスルフェンアミド類、チオカルバメート類、チオカーボネート類、及びジチオホスフェート類、並びに硫黄供与体、例えば、ジチオジカプロラクタム類、ジチオジモルホリン類、及びキサンテート類の群からの少なくとも1つの加硫促進剤を含有することを特徴とする、請求項7~12のいずれか一項に記載のゴム混合物。
【請求項14】
1,6-ビス(N,N-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン、TBzTD(テトラベンジルチウラムジスルフィド)、及びジチオホスフェートの群からの少なくとも1つの二次促進剤を含有することを特徴とする、請求項7~13のいずれか一項に記載のゴム混合物。
【請求項15】
それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして最大で0.4重量部、好ましくは0.1~0.2重量部、特に好ましくは0.05~0.1重量部、非常に特に好ましくは0.001~0.04重量部のジフェニルグアニジン及び/又は置換ジフェニルグアニジンの含量を有することを特徴とする、請求項7~14のいずれか一項に記載のゴム混合物。
【請求項16】
請求項7~15のいずれか一項に記載のゴム混合物を製造する方法であって、少なくとも1つのゴムを、少なくとも1つの充填剤及び請求項1~3のいずれか一項に記載の式(I)の少なくとも1つの化合物と混合するステップと、その混合物を60℃~200℃、好ましくは90℃~180℃の範囲の温度に加熱するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項17】
請求項7~15のいずれか一項に記載のゴム混合物を製造する方法であって、100℃~200℃、好ましくは130℃~180℃の範囲の温度において、少なくとも1つのゴム、少なくとも1つの充填剤、及び請求項1に記載の式(I)(式中、xは、2である)の少なくとも1つの化合物を硫黄と一緒に混合するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項18】
好ましくは100℃~250℃、特に好ましくは130℃~180℃の範囲の温度において、請求項7~15のいずれか一項に記載のゴム混合物の加硫によってゴム加硫物を製造する方法。
【請求項19】
加硫物を製造するための、請求項7~15のいずれか一項に記載のゴム混合物の使用。
【請求項20】
請求項7~15のいずれか一項に記載のゴム混合物の加硫によって得ることができる加硫物。
【請求項21】
請求項20に記載の1つ以上の加硫物を含有する成形品、特にタイヤ。
【請求項22】
請求項1~15のいずれか一項に記載のゴム混合物、請求項20に記載の加硫物、又は請求項21に記載の成形品を製造するための、請求項1~3のいずれか一項に記載の式(I)の化合物の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規なオルガノシリルポリスルフィドと、ゴムのための補強添加物としてのその使用と、これらのオルガノシリルポリスルフィドを含有するゴム混合物と、これらのゴム混合物の生成のためのこれらのオルガノシリルポリスルフィドの使用と、これらのゴム混合物から得ることができる加硫物及び成形品、特にタイヤとに関する。
【背景技術】
【0002】
ゴム混合物中の補強添加物として用い得る硫黄含有有機ケイ素化合物は、公知である。例えば、(特許文献1)、(特許文献2)及び(特許文献3)は、特にタイヤ用途のためのシリカ含有ゴム加硫物のための補強添加物としての硫黄含有オルガノシランを記載している。その中で開示されている硫黄含有オルガノシランは、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドから誘導され、例えばビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(TESPT)が明確に記載されている。
【0003】
(特許文献4)は、トリアルコキシシリルプロピル化合物から誘導されるオルガノシランに基づくとする補強添加物も開示している。従来技術から公知のこれらの化合物の不都合な点は、高温(約60℃、転がり抵抗と相関する)のみならず、低温(0℃)でもヒステリシスロスが低下することである。ヒステリシスロスの低下は、自動車のタイヤの転がり抵抗の低下、したがって車両のより低い燃料消費量をもたらすため、原理上望ましい。しかし、低温(0℃~20℃)での低ヒステリシスは、自動車のタイヤにおける乏しいウェットスキッド抵抗と関連することが公知である。したがって、両方の必要条件、すなわち低い転がり抵抗及び良好なウェットスキッド抵抗を調和させることは、困難である。
【0004】
(特許文献5)は、高度にシリカが充填されたタイヤトレッドの製造のためのゴム混合物における接着増強剤としての硫黄含有オルガノシランの使用も記載している。その中で、特別なシラン変性ゴム、シリカ充填剤及び特別なトリアルコキシアルキルポリスルフィドに基づく接着増強剤の組合せは、タイヤの転がり抵抗を低減させることを可能にするが、これらのタイヤ混合物でも、上述の接着増強剤は、転がり抵抗を低減させるだけでなく、ウェットグリップを低下させることが明らかである。
【0005】
(特許文献6)は、同様に、良好な転がり抵抗及び良好なウェットグリップを有するゴム混合物のための補強添加物としての特定のビス-アルコキシ/アルキル-置換シリルメチレンポリスルフィドの使用を開示している。ここでの不都合は、補強添加物を生成するために使用される原料が光塩素化による高価で不都合な生成を必要とすることと、またゴムが性能特性、例えば強度、破断伸び及び硬度のかなりの劣化を示すこととを含む。
【0006】
(特許文献7)は、良好な転がり抵抗及び良好なウェットグリップ特性を有するゴム混合物のための補強添加物としてのビス(ジメチルエトキシシリルイソブチレン)ポリスルフィドの使用を開示している。しかし、タイヤ製造でこれらの化合物を使用することは、1モル毎に2モルのエタノールの放出をもたらし、これは、実際には不利であり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】独国特許出願公開第A2141159号明細書
【特許文献2】独国特許出願公開第A2141160号明細書
【特許文献3】独国特許出願公開第A2255577号明細書
【特許文献4】独国特許出願公開第A2035778号明細書
【特許文献5】欧州特許出願公開第A447066号明細書
【特許文献6】欧州特許出願公開第A0680997号明細書
【特許文献7】欧州特許出願公開第A3622015号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
したがって、硫黄含有有機ケイ素化合物に基づくゴムのための新規な補強添加物及び従来技術の上述の不都合な点を克服する新規なゴム混合物を提供することが本発明の1つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
それぞれがプロピレン基を有するか、又はそれぞれがケイ素及び硫黄原子間のスペーサーとして2位において分岐しているプロピレン基を有する特定のオルガノシリルポリスルフィドは、揮発性有機構成要素(VOC)の排出をもたらすゴム混合物の加硫を伴わずに、ゴム混合物のための補強添加物として非常に適していることが驚くべきことに見出された。
【0010】
その新規なオルガノシリルポリスルフィドは、ゴム混合物の速い完全加硫時間(T95)をもたらし、それから得ることができる加硫物において有利な温度依存性ヒステリシス特性及びプラスの性能特性、例えば、高い強度及び高い破断伸びをもたらす。これらの加硫物から製造されるタイヤは、低い転がり抵抗及び良好なウェットグリップを特に特徴とする。さらに、新規なオルガノシリルポリスルフィドは、非常に有利な低い混合粘度を特徴とし、したがってより単純な混合物の生成を可能にする。
【0011】
したがって、本発明は、下記式(I)
【化1】
(式中、
R
1、R
3、R
6及びR
8は、同一であるか又は異なり、且つC
1~C
4-アルキルを表し、
R
4及びR
5は、同一であるか又は異なり、且つ水素又はC
1~C
4-アルキルを表し、
R
2及びR
7は、式
【化2】
の基を表し、式中、
a、b及びcは、それぞれ独立に、0、1、2、又は3、好ましくは1又は2、特に好ましくは1であり、
ただし、a+b+cの合計は3~6の値を有し、好ましくは3又は4であり、特に好ましくは3であることを条件とし、及び
xは、2~8の整数である)
の新規なオルガノシリルポリスルフィドを提供する。
【発明を実施するための形態】
【0012】
式中、
R1、R3、R6及びR8は、同一であるか又は異なり、且つメチル又はエチルを表し、
R4及びR5は、同一であるか又は異なり、且つ水素、メチル、又はエチルを表し、
R2及びR7は、式(A)の基を表し、式中、
aは、1又は2であり、
bは、1又は2であり、
cは、1又は2であり、
ただし、a+b+cの合計は、3~6の値を有し、好ましくは3又は4であり、特に好ましくは3であることを条件とし、及び
xは、2~8の整数である、式(I)のオルガノシリルポリスルフィドが好ましい。
【0013】
式中、
R1、R3、R6及びR8は、メチルを表し、
R4及びR5は、同一であるか又は異なり、且つ水素又はメチルを表し、
R2及びR7は、式(A)の基を表し、式中、
aは、1又は2であり、
bは、1又は2であり、
cは、1又は2であり、
ただし、a+b+cの合計は、3又は4であることを条件とし、及び
xは、2~8の整数である、式(I)のオルガノシリルポリスルフィドが特に好ましい。
【0014】
式中、
R1、R3、R6及びR8は、メチルを表し、
R4及びR5は、同一であり、水素又はメチルを表し、
R2及びR7は、式(A)の基を表し、式中、
a、b及びcは、1であり、及び
xは、2~8の整数である、式(I)のオルガノシリルポリスルフィドが非常に特に好ましい。
【0015】
下記式(Ia)及び(Ib)のオルガノシリルポリスルフィドが特に好ましい。
【化3】
(式中、xは、2~8の整数である)
(化学名 ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピル]ポリスルフィド)、及び
【化4】
(式中、xは、2~8の整数である)
(化学名 ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチル]ポリスルフィド)
【0016】
オルガノシリルポリスルフィドは、温度及び/又は溶媒の影響下で不均化を受け得ることは、当業者に公知である。したがって、本発明によるオルガノシリルポリスルフィドは、大部分が混合物の形態であり、オルガノシリルポリスルフィドにおける硫黄原子の数は、一般に、3.6~4.4、好ましくは3.8~4.2、特に4.0である数平均の範囲である。
【0017】
本発明は、式(I)(式中、置換基R
1~R
8及びxは、少なくともxの値において異なる、上述の一般及び好ましい定義を有する)の少なくとも2つのオルガノシリルポリスルフィドを含有する混合物であって、硫黄原子の数xの数平均
【数1】
は、3.6~4.4、好ましくは3.8~4.2、特に4.0である、混合物をさらに提供する。
【0018】
値xに関して異なる、式(Ia)及び/又は式(Ib)の少なくとも2つのオルガノシリルポリスルフィドを含有する混合物が特に好ましく、硫黄原子の数xの数平均
【数2】
は、3.6~4.4、好ましくは3.8~4.2、特に4.0である。
【0019】
本発明による式(I)のオルガノシリルポリスルフィドは、下記式(II)
【化5】
(式中、
R
9は、基R
4又はR
5を表し、
R
10は、基R
3又はR
6を表し、
R
11は、基R
2又はR
7を表し、及び
R
12は、基R
1又はR
8を表し、
基R
1~R
8は、式(I)について指定された一般及び好ましい定義を有し、及び
Halは、ハロゲン、好ましくは塩素を表す)
の少なくとも2つのハロアルキルシリルエーテルを、下記式(III)
S
xM
2 (III)
(式中、
xは、式(I)について指定された一般及び好ましい定義を有し、及び
Mは、リチウム、ナトリウム及びカリウム、好ましくはナトリウムの群からの金属イオンを表す)
の少なくとも1つの金属ポリスルフィドと、少なくとも1つのアルコール性溶媒の存在下で反応させることによって製造され得る。
【0020】
オルガノシリルポリスルフィドを製造する方法は、原理上、公知である。本発明による式(I)のオルガノシリルポリスルフィドは、(例えば、独国特許出願公開第A2141159号明細書に記載されているような)公知の方法から類推して製造され得る。
【0021】
本発明によるオルガノシリルポリスルフィドを製造することは、一般に、1モルの式(II)のハロアルキルシリルエーテルの総量を基準として0.5モルの式(III)の金属ポリスルフィド、特に好ましくはナトリウムポリスルフィドを用いることを含む。
【0022】
本発明によるオルガノシリルポリスルフィドを製造する方法は、広範な温度範囲にわたり行われ得る。これは、好ましくは、-20℃~+90℃の範囲の温度で行われる。
【0023】
本発明によるオルガノシリルポリスルフィドを製造する方法は、好ましくは、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、i-ブタノール、アミルアルコール、ヘキシルアルコール、n-オクタノール、i-オクタノール、エチレングリコール、1,2-及び1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール並びに/又は1,6-ヘキサンジオールの群からの少なくとも1つのアルコールの存在下で行われる。
【0024】
本発明によるオルガノシリルポリスルフィドを製造する方法は、広範な圧力範囲にわたり行われ得る。これは、一般に、0.9~1.1バールの圧力、好ましくは標準的な圧力で行われる。
【0025】
本発明によるオルガノシリルポリスルフィド(I)の製造は、一般に、無水アルコール、好ましくは無水メタノール中に式(III)の金属ポリスルフィドを最初に仕込み、不活性条件下で混合物を沸点へと加熱し、次いで式(II)の少なくとも2つのハロアルキルシリルエーテルを添加することによって行う。反応の完了により、沈殿したアルカリ金属塩を副生成物として濾別し、式(I)の化合物から蒸留によって溶媒を除き、>85%の収率で残存するボトム生成物として純粋な形態で単離する。
【0026】
式(II)のハロアルキルシリルエーテルは新規であり、同様に本発明の主題の一部を形成する。
【0027】
ハロアルキルシリルエーテルを生成する方法は、原理上、公知である。
【0028】
本発明による式(II)のハロアルキルシリルエーテルは、下記式(IV)
【化6】
(式中、R
9は、式(II)について指定された一般及び好ましい定義を有し、及び
Halは、ハロゲン、好ましくは塩素を表す)
の少なくとも1つのハロアリル化合物を、下記式(V)
【化7】
(式中、R
10、R
11及びR
12は、式(II)について指定された一般及び好ましい定義を有する)
の少なくとも1つのシランと少なくとも1つのルテニウム触媒の存在下で反応させることにより、公知の様式において、例えば、欧州特許出願公開第A0669338号明細書に記載されている方法と類似して製造可能である。
【0029】
本発明による式(II)のハロアルキルシリルエーテルの製造は、好ましくは、溶媒の添加を伴わずに実施される。
【0030】
1モルの式(IV)のハロアリル化合物当たり一般に1.15~2モル、好ましくは1.6~2.0モルの式(V)のシランが用いられる。
【0031】
適切なルテニウム触媒は、好ましくは、欧州特許出願公開第A0669338号明細書に開示されている化合物を含む。ルテニウム触媒Ru3(CO)12は、本発明による式(II)のハロアルキルシリルエーテルを製造するのに特に適している。
【0032】
1モルの式(IV)のハロアリル化合物当たり一般に10~200ppm、好ましくは15~100ppmの少なくとも1つのルテニウム触媒が用いられる。
【0033】
式(IV)のハロアリル化合物と式(V)のシランとの反応は、一般に、20℃~150℃、好ましくは70℃~90℃の範囲の温度で実施される。
【0034】
この反応は、一般に、1~100時間の期間、好ましくは1.5~5時間にわたり実施される。
【0035】
反応の進行は、TLC(薄層クロマトグラフィー)によってモニターされ得る。反応が完了すると、式(II)のハロアルキルシリルエーテルは、蒸留によって精製され得る。これにより、最高97%までの収率を実現することが可能となる。
【0036】
式(IV)のハロアリル化合物は、公知であり、例えばAldrich社からの市販の製品(CAS番号:107-05-1又はCAS番号:563-47-3)として入手することができる。
【0037】
式(V)のシランは、下記式(VI)
【化8】
(式中、
R
1及びR
3は、式(I)について指定された一般及び好ましい定義を有し、及び
Halは、ハロゲン、好ましくは塩素を表す)
のハロシランを、式R
11OH
(式中、R
11は、式(I)について指定された一般及び好ましい定義を有する)
のアルコールと反応させることにより、それ自体公知の様式で製造可能である(例えば、米国特許出願公開第2011/0105780号明細書を参照されたい)。
【0038】
式(VI)のシランは、公知であり、例えばSigma-Aldrichからの市販の製品として入手することができる。
【0039】
本発明は、少なくとも1つのゴムと、下記式(I)
【化9】
(式中、置換基R
1~R
8及び指数xは、上で指定された一般及び好ましい定義を有する)
の少なくとも1つの化合物とを含有するゴム混合物をさらに提供する。
【0040】
一般に、本発明によるゴム混合物中の式(I)の化合物の総含量は、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準として0.1~15重量部、好ましくは1~12重量部、特に好ましくは2~13重量部、非常に特に好ましくは3~11重量部である。
【0041】
式(I)の化合物は、純粋な形態でゴム混合物に添加され得るか、又は他に不活性な有機若しくは無機担体上に吸収され得る。適切な担体材料は、特に、シリカ、天然又は合成ケイ酸塩、酸化アルミニウム及びカーボンブラックである。
【0042】
本発明によるゴム混合物は、少なくとも1つのゴムを含む。
【0043】
本発明によるゴム混合物が少なくとも1つの天然ゴム(NR)及び/又は合成ゴムを含有する場合に好ましい。
【0044】
適切な合成ゴムには、例えば、
BR - ポリブタジエン、
ABR - ブタジエン/C1~C4-アクリル酸アルキルコポリマー、
CR - ポリクロロプレン、
IR - ポリイソプレン、
SBR - 1~60重量%、好ましくは20~50重量%のスチレン含量を有するスチレン/ブタジエンコポリマー、
IIR - イソブチレン/イソプレンコポリマー、
NBR - 5重量%~60重量%、好ましくは10~50重量%のアクリロニトリル含量を有するブタジエン/アクリロニトリルコポリマー、
HNBR - 部分的又は完全に水素化されたNBRゴム、
EPDM - エチレン/プロピレン/ジエンコポリマー、及び
これらのゴムの2つ以上の混合物
が含まれる。
【0045】
本発明によるゴム混合物が少なくとも1つのSBRゴム、好ましくは官能化SBRゴム及び任意選択により場合によって1つ以上のBRゴムを含有する場合が好ましい。
【0046】
本発明によれば、官能化SBRゴムは、主鎖及び/又は末端基において1つ以上の官能基、特にカルボキシル基及び/又はメルカプタン含有基で置換されているSBRゴムである。
【0047】
本発明によるゴム混合物は、非常に特に好ましくは、100:0~60:40のSBR:BRの重量比でSBR及びBRゴムの混合物を含有する。
【0048】
さらなる有利な実施形態では、本発明によるゴム混合物は、少なくとも1つの天然ゴムを含有する。
【0049】
本発明によるゴム混合物は、好ましくは、1つ以上の充填剤を含有する。適切な充填剤は、原理上、従来技術からこの目的のために公知である全ての充填剤を含む。
【0050】
適切な活性充填剤は、特に、ヒドロキシル含有酸化物系化合物、例えば、特定のシリカ及びさらにカーボンブラックを含む。
【0051】
本発明によるゴム混合物は、一般に、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして10~190重量部、好ましくは30~150重量部、特に好ましくは50~130重量部の少なくとも1つの充填剤を含有する。
【0052】
本発明によるゴム混合物は、好ましくは、少なくとも1つのヒドロキシル含有酸化物系充填剤を含有する。
【0053】
一般に、本発明によるゴム混合物中のヒドロキシル含有酸化物系充填剤の含量は、それぞれの場合に100重量部の総充填剤含量を基準にして少なくとも10重量部、好ましくは20~150重量部、特に好ましくは50~140重量部、非常に特に好ましくは80~130重量部である。
【0054】
適切なヒドロキシル含有酸化物系充填剤は、好ましくは、以下の群からのものである。
- 5~1000、好ましくは20~400m2/gの比表面積(BET)を有し、且つ100~400nmの一次粒径を有するシリカであって、任意選択により場合によって他の金属酸化物、例えば、Al、Mg、Ca、Ba、Zn、Zr、Tiの酸化物との混合酸化物の形態でもあるシリカ、並びに
- 20~400m2/gの比表面積(BET)及び10~400nmの一次粒子直径を有する合成ケイ酸塩、例えばケイ酸アルミニウム、アルカリ土類金属ケイ酸塩、例えば、ケイ酸マグネシウム又はケイ酸カルシウム。
【0055】
本発明のゴム混合物中に存在し、且つシリカの群からのヒドロキシル含有酸化物系充填剤は、好ましくは、例えばケイ酸塩の溶液の沈殿又はハロゲン化ケイ素の火炎加水分解によって製造することができるものである。
【0056】
本発明によるゴム混合物が、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして5~150重量部、好ましくは50~140重量部、特に好ましくは80~130重量部の量において、20~400m2/gの範囲の比表面積(BET)を有するシリカの群から選択される少なくとも1つのヒドロキシル含有酸化物系充填剤を含有する場合に好ましい。
【0057】
本発明によるゴム混合物は、充填剤として少なくとも1つのカーボンブラックをさらに含み得る。
【0058】
ランプブラック、ファーネスブラック、又はガスブラック法によって得ることができ、且つ20~200m2/gの範囲の比表面積(BET)を有するカーボンブラック、例えばSAF、ISAF、IISAF、HAF、FEF、又はGPFカーボンブラックが本発明によって好ましい。
【0059】
本発明によるゴム混合物は、一般に、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして0~40重量部、好ましくは0~30重量部、特に好ましくは0~20重量部の量において、20~200m2/gの範囲の比表面積(BET)を有する少なくとも1つのカーボンブラックを含有する。
【0060】
全てのBETの数値は、DIN66131によって測定される比表面積に関する。報告する一次粒径は、走査電子顕微鏡によって決定した値に関する。
【0061】
好ましい代わりの実施形態では、本発明によるゴム混合物は、充填剤として、上述したカーボンブラックの少なくとも1つ及び上述したシリカの少なくとも1つを含有する。
【0062】
特に好ましい代わりの実施形態では、本発明によるゴム混合物は、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして20~120重量部、好ましくは30~100重量部、特に好ましくは40~90重量部の量の、20~400m2/gの範囲の比表面積(BET)を有するシリカの群からの少なくとも1つのヒドロキシル含有酸化物系充填剤、及び20~90重量部、好ましくは30~80重量部、特に好ましくは40~70重量部の量の、20~200m2/gの範囲の比表面積(BET)を有する少なくとも1つのカーボンブラックを含有する。
【0063】
本発明のゴム混合物は、1つ以上の架橋剤を含み得る。
【0064】
本発明による好ましい架橋剤は、特に硫黄及び硫黄供与体、並びにまた金属酸化物、例えば酸化マグネシウム及び/又は酸化亜鉛である。
【0065】
硫黄は、元素の可溶性形態若しくは不溶性形態又は硫黄供与体の形態で用いられ得る。適切な硫黄供与体には、例えば、ジチオジモルホリン(DTDM)、2-モルホリノジチオベンゾチアゾール(MBSS)、カプロラクタムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(DPTT)、及びテトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)が含まれる。
【0066】
本発明によるゴム混合物が少なくとも1つの硫黄供与体及び/又は硫黄、特に硫黄を含有する場合、特に好ましい。
【0067】
本発明によるゴム混合物は、一般に、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして0.1~10重量部、好ましくは0.2~5重量部の列挙した架橋剤の少なくとも1つを含有する。
【0068】
本発明によるゴム混合物は、1つ以上の加硫促進剤を含有し得る。
【0069】
本発明による好ましい加硫促進剤は、メルカプトベンゾチアゾール類、メルカプトスルフェンアミド類、チオカルバメート類、チオカーボネート類、及びジチオホスフェート類、並びに硫黄供与体、例えば、ジチオジカプロラクタム類、ジチオジモルホリン類、及びキサンテート類である。
【0070】
本発明によるゴム混合物は、一般に、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして0.1~10重量部、好ましくは0.2~5重量部の列挙した加硫促進剤の少なくとも1つを含有する。
【0071】
式(I)の化合物に加えて、本発明によるゴム混合物は、これらの目的のために一般的であり、従来技術から公知である1つ以上のさらなる補強添加物も含有し得る。
【0072】
上述の添加物に加えて、本発明によるゴム混合物は、当業者によく知られたさらなるゴム助剤、例えば、反応促進剤、老化安定剤、熱安定剤、光安定剤、オゾン分解防止剤、加工助剤、可塑剤、粘着付与剤、起泡剤、染料、顔料、ワックス、増量剤、有機酸、反応遅延剤、金属酸化物、活性剤、例えば、トリエタノールアミン、ポリエチレングリコール、ヘキサントリオール、並びに天然ケイ酸塩、例えば、カオリン及び他の天然に存在するシリカ並びにさらにガラス繊維及び例えばマット、ストランド又はミクロスフィアの形態のガラス繊維製品の群からの充填剤も含有し得る。
【0073】
本発明によるゴム混合物は、これらの助剤に一般的である量において、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして典型的にはそれぞれの場合に0.1~30重量部の量で列挙したゴム助剤を含有する。
【0074】
本発明によるゴム混合物は、1つ以上の二次促進剤を含有し得る。
【0075】
タイヤ生産のために使用されるようなシリカをベースとするゴム混合物中において、ジフェニルグアニジン(DPG)又は構造的に同様の芳香族グアニジンは、典型的には、混合プロセスにおける架橋割合及び混合物粘度の制御された調節のために二次促進剤として使用される。しかし、DPGの使用に関連する非常に重要な有害な特徴は、それが、加硫中、発癌性であることが疑われるアニリンを放出することである。驚くべきことに、本発明のゴム混合物中において、DPGは、1,6-ビス(N,N-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン(商品名:Vulcuren(登録商標))で有利に置き換えることができることが発見されている。二次促進剤、例えば、TBzTD(テトラベンジルチウラムジスルフィド)又はジチオホスフェートによるDPGの置換えも可能である。
【0076】
したがって、本発明は、本質的にDPGを含まないゴム混合物も包含する。
【0077】
本発明によるシリカをベースとするゴム混合物は、好ましくは、1,6-ビス(N,N-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン(商品名:Vulcuren(登録商標))、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、及びジチオホスフェートの群からの少なくとも1つの二次促進剤を含有する。
【0078】
本発明によるゴム混合物は、一般に、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして0.1~1.0重量部、好ましくは0.2~0.5重量部の、列挙した二次促進剤の少なくとも1つを含有する。
【0079】
したがって、本発明は、ジフェニルグアニジン及び/又は置換ジフェニルグアニジンを本質的に含まない本発明のゴム混合物、特にそれぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして最大で0.4重量部、好ましくは0.1~0.2重量部、特に好ましくは0.05~0.1重量部、非常に特に好ましくは0.001~0.04重量部の含量のジフェニルグアニジン及び/又は置換ジフェニルグアニジンを有するものも提供する。
【0080】
少なくとも1つのゴム、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして5~150重量部、好ましくは50~140重量部、特に好ましくは80~130重量部の少なくとも1つのシリカ、0~40重量部、好ましくは0~30重量部、特に好ましくは0~20重量部のカーボンブラックと、0.1~15重量部、好ましくは1~12重量部、特に好ましくは2~10重量部、特に3~8重量部の式(I)の少なくとも1つの化合物とを含有する、本発明によるゴム混合物が好ましい。
【0081】
少なくとも1つのゴム、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして5~150重量部、好ましくは50~140重量部、特に好ましくは80~130重量部の少なくとも1つのシリカ、0~40重量部、好ましくは0~30重量部、特に好ましくは0~20重量部のカーボンブラックと、0.1~15重量部、好ましくは1~14重量部、特に好ましくは2~13重量部、特に3~11重量部の式(I)の少なくとも1つの化合物と、0.1~1.0重量部の1,6-ビス(N,N-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン(Vulcuren(登録商標))とを含有する、本発明によるゴム混合物が同様に好ましい。
【0082】
少なくとも1つのゴム、特に少なくとも1つのSBRゴム、好ましくは官能化SBRゴム並びに任意選択により場合によって1つ以上のBRゴム、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして5~150重量部、好ましくは50~140重量部、特に好ましくは80~130重量部の、特に5~1000m2/g、好ましくは20~400m2/gの比表面積(BET)を有し、且つ100~400nmの一次粒径を有する少なくとも1つのシリカ、0~40重量部、好ましくは0~30重量部、特に好ましくは0~20重量部の、特に20~200m2/gの範囲の比表面積(BET)を有するカーボンブラック及び0.1~15重量部、好ましくは1~14重量部、特に好ましくは2~13重量部、特に3~11重量部の式(I)、特に式(Ia)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピル]テトラスルフィド)及び/又は式(Ib)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチル]テトラスルフィド)の少なくとも1つの化合物を含有する、本発明によるゴム混合物が非常に特に好ましい。
【0083】
少なくとも1つのゴム、特に少なくとも1つのSBRゴム、好ましくは官能化SBRゴム並びに任意選択により場合によって1つ以上のBRゴム、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして5~150重量部、好ましくは50~140重量部、特に好ましくは80~130重量部の、特に5~1000m2/g、好ましくは20~400m2/gの比表面積(BET)を有し、且つ100~400nmの一次粒径を有する少なくとも1つのシリカ、0~40重量部、好ましくは0~30重量部、特に好ましくは0~20重量部の、特に20~200m2/gの範囲の比表面積(BET)を有するカーボンブラック、並びに0.1~15重量部、好ましくは1~14重量部、特に好ましくは2~13重量部、特に3~11重量部の式(I)、特に式(Ia)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピル]ポリスルフィド)及び/又は式(Ib)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチル]ポリスルフィド)の少なくとも1つの化合物並びに0.1~0.5重量部の1,6-ビス(N,N-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン(Vulcuren(登録商標))並びに最大で0.4重量部、好ましくは0.1~0.2重量部、特に好ましくは0.05~0.1重量部、非常に特に好ましくは0.001~0.04重量部の含量のジフェニルグアニジン及び/又は置換ジフェニルグアニジンを含有する、本発明によるゴム混合物も非常に特に好ましい。
【0084】
少なくとも1つの天然ゴム、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして5~150重量部、好ましくは50~140重量部、特に好ましくは80~130重量部の、特に5~1000m2/g、好ましくは20~400m2/gの比表面積(BET)を有し、且つ100~400nmの一次粒径を有する少なくとも1つのシリカ、0~40重量部、好ましくは0~30重量部、特に好ましくは0~20重量部の、特に20~200m2/gの範囲の比表面積(BET)を有するカーボンブラック、及び0.1~15重量部、好ましくは1~14重量部、特に好ましくは2~13重量部、特に3~11重量部の式(I)、特に式(Ia)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピル]ポリスルフィド)及び/又は式(Ib)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチル]ポリスルフィド)の少なくとも1つの化合物を含有する、本発明によるゴム混合物が同様に非常に特に好ましい。
【0085】
少なくとも1つの天然ゴム、それぞれの場合に100重量部のゴムの総量を基準にして5~150重量部、好ましくは50~140重量部、特に好ましくは80~130重量部の、特に5~1000m2/g、好ましくは20~400m2/gの比表面積(BET)を有し、且つ100~400nmの一次粒径を有する少なくとも1つのシリカ、0~40重量部、好ましくは0~30重量部、特に好ましくは0~20重量部の、特に20~200m2/gの範囲の比表面積(BET)を有するカーボンブラック、並びに0.1~15重量部、好ましくは1~14重量部、特に好ましくは2~13重量部、特に3~11重量部の式(I)、特に式(Ia)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピル]ポリスルフィド)及び/又は式(Ib)(ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチル]ポリスルフィド)の少なくとも1つの化合物並びに0.1~0.5重量部の1,6-ビス(N,N-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン(Vulcuren(登録商標))、並びに最大で0.4重量部、好ましくは0.1~0.2重量部、特に好ましくは0.05~0.1重量部、非常に特に好ましくは0.001~0.04重量部の含量のジフェニルグアニジン及び/又は置換ジフェニルグアニジンを含有する、本発明によるゴム混合物も非常に特に好ましい。
【0086】
本発明は、一般的に列挙されて又は上で好ましいものとして列挙されたゴムの少なくとも1つを、一般に列挙された又は上で好ましいものとして列挙された充填剤の少なくとも1つ及び式(I)の少なくとも1つの化合物と、且つ任意選択により場合によって一般に列挙された又は上で好ましいものとして列挙された補強添加物の少なくとも1つ、任意選択により場合によって一般に列挙された又は上で好ましいものとして列挙された加硫促進剤の1つ以上、及び任意選択により場合によって一般に列挙された又は上で好ましいものとして列挙された二次促進剤の1つ以上、及び任意選択により場合によって上述のゴム助剤の1つ以上と、これらの添加物について指定された一般及び好ましい量で混合し、このように得られた混合物を60℃~200℃、特に好ましくは90℃~180℃の範囲の温度に加熱することによる、本発明によるゴム混合物を製造する方法をさらに提供する。
【0087】
本発明によるゴム混合物の製造は、典型的には、ゴムの総量の100重量部毎に10~190重量部、好ましくは30~150重量部、特に好ましくは50~130重量部の少なくとも1つの充填剤と、0.1~15重量部、好ましくは1~12重量部、特に好ましくは2~10重量部、非常に特に好ましくは3~8重量部の式(I)の少なくとも1つの化合物と、任意選択により場合によってはこれらの添加物について指定された量の上述の添加物の1つ以上とを用いる。
【0088】
本発明によるゴム混合物は、100℃~200℃、好ましくは130℃~180℃の温度において、式(I)(式中、x=2である)の少なくとも1つの化合物と、硫黄並びに少なくとも1つのゴム及び少なくとも1つの充填剤とを混合することによって代わりに製造され得る。この代替の方法において、式(I)(式中、x=2である)の化合物へのさらなる硫黄原子の組込みは、インサイチュー(その場)で行われ、それにより、本発明による式(I)(式中、x=2~8であり、xの数平均=4である)の化合物が形成される。
【0089】
本発明によるゴム混合物の製造は、60℃~200℃、好ましくは100℃~200℃の溶融温度及び1~1000sec-1の剪断速度で公知の混合装置、例えばローラー、内部ミキサー、及び混合押出機において一般的な様式で実施される。
【0090】
式(I)の化合物の添加及び充填剤の添加は、好ましくは、混合操作の最初の部分において60℃~200℃、好ましくは100℃~200℃の溶融温度及び列挙した剪断速度で実施される。しかし、前記添加は、混合操作後の部分においてより低い温度(40℃~130℃、好ましくは40℃~100℃)で例えば硫黄及び加硫促進剤と一緒に実施することもできる。
【0091】
本発明は、好ましくは、100℃~200℃の溶融温度、特に好ましくは130℃~180℃において実施される、本発明のゴム混合物の加硫方法をさらに提供する。好ましい実施形態では、加硫は、10~200バールの圧力で実施される。
【0092】
本発明は、本発明のゴム混合物の加硫によって得ることができるゴム加硫物も含む。これらの加硫物は、特にタイヤにおいて使用されるとき、特性の優れたプロファイル及び予想外に低い転がり抵抗の利点を有する。
【0093】
本発明によるゴム加硫物は、改善された特性を有する成形品を製造するために、例えばケーブルシース、ホース、駆動ベルト、コンベヤーベルト、ローラーカバー、タイヤ、靴底、シーリングリング、及びダンピングエレメントを製造するために、特に好ましくはタイヤを製造するために適している。
【0094】
本発明は、ゴム混合物及びその加硫物を製造するための式(I)の化合物の使用をさらに提供する。
【実施例】
【0095】
本発明は、以下の実施例によって明らかにされるが、それに限定されない。
【0096】
ゴム混合物/加硫物の特性の決定:
レオメーター(バルカメーター)完全加硫時間170℃/t95:
MDR(ムービングダイレオメーター)加硫プロファイル及びそれと関連する分析データは、ASTM D5289-95に準拠してMDR2000Monsantoレオメーターにおいて測定する。ゴムの95%が架橋される時間は、完全加硫時間として決定する。選択した温度は、170℃であった。
【0097】
硬度の決定:
本発明によるゴム混合物の硬度を決定するために、厚さが6mmのロールシートを表1中の配合によってゴム混合物から製造した。35mm直径の試験標本をロールシートから切断したが、そのショアA硬度は、デジタルショア硬度テスター(Zwick GmbH&Co.KG、Ulm)を使用して決定した。ゴム加硫物の硬度は、その硬さの最初の指標となる。
【0098】
引張試験:
引張試験を直接使用して、エラストマーの負荷限度を決定し、かつ、DIN53504に準拠して実施する。縦方向破断伸びを初期長さで割り、破断伸びを得る。さらに、特定の伸びレベル、通常、50%、100%、200%、及び300%を達成するための力も決定し、応力値(300%又は300モジュラスの特定の伸びでの引張強度)として表す。
【0099】
動的ダンピング:
動的試験法を使用して、周期的に変化する負荷下でのエラストマーの変形挙動を特性決定する。外部から印可される電圧は、ポリマー鎖の立体構造を変化させる。損失係数タンジェントδは、損失弾性率G’’と貯蔵弾性率G’との比によって間接的に決定する。60℃における損失係数タンジェントδは、転がり抵抗と関連し、できるだけ低くあるべきである。0℃における損失係数タンジェントδはウェットグリップと関連し、できるだけ高くあるべきである。
【0100】
【0101】
【0102】
オルガノシリルポリスルフィドの製造
実施例1a:ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピル]ポリスルフィドの製造
28.54g(0.5モル)のナトリウムポリスルフィドを無水メタノール中に最初に仕込み、不活性条件下で沸騰するまで加熱した。次いで、401.02g(1.0モル)のジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピルクロリドを添加し、その反応混合物を還流させながら1.5時間加熱した。
【0103】
反応が完了したら、沈殿した塩化ナトリウムを濾別し、溶媒であるメタノールを真空下での蒸留によって除去した。蒸留残渣は、ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピル]ポリスルフィドを含んでいた。
収率:理論値の82%
【0104】
実施例1b:ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチル]ポリスルフィドの製造
ビス[ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチル]ポリスルフィドの製造は、1.0モル(415.04g)のジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチルクロリドを1.0モルのジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピルクロリドの代わりに用いたことを除いて、実施例1aと同様に実施した。
収率:理論値の80%
【0105】
出発化合物の製造
実施例1c:ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルプロピルクロリドの製造
【化10】
0.025gのルテニウム触媒Ru
3(CO)
12(100ppmのRu)及び191.45g(0.590モル)のジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシランを反応槽に最初に充填した。反応混合物を還流下で76℃に加熱し、28.16g(0.368モル)の塩化アリル(Aldrich社(CAS番号:107-05-1))を30分にわたり滴下により添加した。塩化アリルは、反応混合物を80℃においてさらに90分間加熱した後、ガスクロマトグラフィー分析による分析によって完全に転化したことが決定された。高真空下での蒸留精製後、目的化合物を理論の95%の収率で得た。
【0106】
実施例1d:ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシリルイソブチルクロリドの製造
【化11】
0.0249gのルテニウム触媒Ru
3(CO)
12(100ppmのRu)及び191.45g(0.590モル)のジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシランを反応槽に最初に充填した。その反応混合物を還流下で76℃に加熱し、33.32g(0.368モル)のイソブテンクロリド(Aldrich(CAS番号:563-47-3))を30分にわたり滴下により添加した。塩化アリルは、反応混合物を80℃でさらに90分間加熱した後、ガスクロマトグラフィー分析による分析によって完全に転化したことが決定された。高真空下での蒸留精製後、目的化合物を理論の94%の収率で得た。
【0107】
実施例1e:ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシランの製造
94.62g(1.0モル)のクロロジメチルシラン(CAS番号:1066-35-9)(Sigma-Aldrich社)を反応槽に最初に充填し、還流下で70℃に加熱した。次いで、292.96g(1.1モル)の無水Desmophen1990(Covestro AG)を4.5時間にわたり添加した。生じたHClガスを、冷却器を介してHClトラップ(水+NaOH)へ移した。次いで、その反応混合物を80℃において窒素雰囲気下でさらに1時間撹拌した。
【0108】
このようにして、ジ(エチレンオキシヒドロキシメチル)エチレンオキシブトキシジメチルシランを理論の97%の収率で得た。
【0109】
ゴム混合物の製造
実施例1
本発明のゴム混合物A及びB並びに本発明によらないゴム混合物比較対照物1を、表1において報告する配合によって製造した。化合物ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(TESPT)並びに式(Ia)及び(Ib)の化合物をいずれの場合にも等モル量で用いた。しかし、300モジュラス、破断伸び及び強度にとって意味がある匹敵する架橋密度を達成するために、式(Ia)及び(Ib)の化合物の場合には僅かにより多い硫黄量を添加した。混合物をニーダーにおいて150℃の内部温度で製造した。硫黄及び促進剤をそれに続いてローラー上で50℃において混ぜ入れた。加硫を達成するために、その混合物を加熱可能なプレスにおいて170℃に30分間加熱した。
【0110】
ゴム混合物並びに混合物A、B及び比較対照物1の加硫物の特性の試験は、上で特定した方法によって実施した。
【0111】
実施例A及びBの本発明のゴム混合物は、著しくより低い混合粘度を有し、このように比較対照物1の本発明によらないゴム混合物よりも加硫物の実質的により有利な生成をもたらすことは、試験データから明らかである。
【0112】
加硫物の改善された生成可能性に加えて、本発明のゴム混合物は、60℃での動的ダンピング(損失係数タンジェントδとして測定)における改善も示し、これは、タイヤの転がり抵抗(より低い値が有利である)と相関する。添加物TESPTを含むゴム混合物の大きい不都合の1つ、すなわちいわゆる架橋曲線のマーチングモジュラス(marching modulus)が本発明のゴム混合物A及びBの場合に起こらないことは、追加の驚くべき事項である。これは、動的機械的加硫特性を常に変化させることなしに、完全加硫時間の単純化された規格を必要とする。成形品の製造(加硫)におけるさらなる利点は、本発明のゴム混合物の短縮された完全加硫時間(t95)に由来し得る。
【0113】
【0114】
【0115】
実施例2
本発明のゴム混合物C及びD並びに本発明によらないゴム混合物である比較対照物1を、表2において報告する配合によって製造した。化合物ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(TESPT)並びに式(Ia)及び(Ib)の化合物をいずれの場合にも等モル量で用いた。しかし、300モジュラス、破断伸び及び強度にとって意味がある匹敵する架橋密度を達成するために、式(Ia)及び(Ib)の化合物の場合は、僅かにより多い硫黄量を添加した。
【0116】
さらに、本発明のゴム混合物C及びD中において、二次促進剤DPGを、いずれの場合にもVULCUREN(登録商標)で置き換えた。
【0117】
混合物をニーダー中で150℃の内部温度において製造した。ローラー上で50℃において硫黄及び促進剤をそれに続いて混ぜ入れた。加硫を達成するために、その混合物を加熱可能なプレスにおいて170℃に30分間加熱した。
【0118】
ゴム混合物並びに混合物C、D及び比較対照物1の加硫物の特性の試験は、上で特定した方法によって実施した。
【0119】
本発明のゴム混合物C及びD中でDPG置換物としてVULCUREN(登録商標)を使用した場合、比較対照物1の本発明によらないゴム混合物に対して、改善されたスコーチ抵抗(より長いスコーチ時間)を伴って、より低い混合物粘度が第1の混合段階(5段階混合プロセス)後に達成されることが、試験データから明らかである。完全加硫時間T95は、比較対照物1に対して有意に低下した。
【0120】
硬度、300モジュラス、破断伸び及び引張強度に関する本発明のコンパウンドの機械的特性のプロファイルは、VULCUREN(登録商標)によるDPGの置換によっても殆ど損なわれていないままであった。60℃でのリバウンド弾性は著しく増加し、それに60℃でのより小さい損失係数タンジェントデルタが伴う。この改善は、より低い転がり抵抗の指標である。
【0121】
【0122】
【0123】
結論:
式(I)の本発明のオルガノシリルポリスルフィドを使用して、改善された混合特性、例えば相対的に低い混合粘度を有する本発明のゴム混合物を製造し得る。本発明のゴム混合物から生成される加硫物は、良好な強度及び著しく上昇した弾性(60℃での)を有する。加硫物から生成されるタイヤは、低い転がり抵抗をさらに特徴とする。
【国際調査報告】