JP7523313B2 - Rubber composition and tire - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム組成物及びタイヤに関するものである。 The present invention relates to a rubber composition and a tire.
ゴム組成物を加硫して、タイヤ等のゴム製品を製造する際、加硫時間を長くし過ぎると、過加硫によるリバージョン(加硫戻り)が生じ、ゴム製品の物性が低下する。特に、イソプレンゴム(IR)や天然ゴム(NR)等のイソプレン骨格ゴムに対して、硫黄を含む加硫系を配合してなるゴム組成物においては、過加硫によるリバージョン(加硫戻り)が生じ易い。これに対して、ゴム組成物に配合する硫黄や加硫促進剤を増量することでは、リバージョンの解決は困難である。 When vulcanizing a rubber composition to manufacture rubber products such as tires, if the vulcanization time is too long, reversion (reversion) due to over-vulcanization occurs, and the physical properties of the rubber product deteriorate. In particular, reversion (reversion) due to over-vulcanization is likely to occur in rubber compositions in which a vulcanization system containing sulfur is blended with isoprene-skeleton rubber such as isoprene rubber (IR) or natural rubber (NR). However, it is difficult to solve the problem of reversion by increasing the amount of sulfur or vulcanization accelerator blended into the rubber composition.
一方、ゴム組成物からゴム製品を製造する過程で、加硫前にヤケ(スコーチ、早期加硫)が発生してしまうと、所望の物性を有する製品を製造し難くなるため、ゴム組成物のスコーチ安定性を十分に確保する必要がある。従って、ゴム組成物のリバージョンの抑制(耐加硫戻り性の向上)を検討するにあたっては、ゴム組成物のスコーチ安定性の確保にも十分に留意する必要がある。
これに対して、ゴム組成物の耐加硫戻り性とスコーチ安定性とを両立する技術として、例えば、下記特許文献1には、天然ゴム及び合成ゴムの内の少なくとも一種からなるゴム成分100質量部に対して、補強性充填材20~150質量部と、含窒素1,3-双極子を有する一価の官能基を含む化合物と、を配合してなるゴム組成物が開示されている。しかしながら、特許文献1に開示のゴム組成物は、耐加硫戻り性とスコーチ安定性との両立が十分とはいえず、更なる改善が求められていた。
On the other hand, if scorching (scorch, premature vulcanization) occurs before vulcanization in the process of producing a rubber product from the rubber composition, it becomes difficult to produce a product having the desired physical properties, so it is necessary to sufficiently ensure the scorch stability of the rubber composition. Therefore, when considering the suppression of reversion of the rubber composition (improvement of reversion resistance), it is also necessary to pay sufficient attention to ensuring the scorch stability of the rubber composition.
In response to this, for example, Patent Document 1 below discloses a rubber composition obtained by compounding 20 to 150 parts by mass of a reinforcing filler and a compound containing a monovalent functional group having a nitrogen-containing 1,3-dipole with 100 parts by mass of a rubber component consisting of at least one of natural rubber and synthetic rubber, as a technology for achieving both reversion resistance and scorch stability of a rubber composition. However, the rubber composition disclosed in Patent Document 1 does not sufficiently achieve both reversion resistance and scorch stability, and further improvement has been required.
一方、ゴム組成物に亜鉛華を追加で配合することで、リバージョンをある程度抑制することが可能である。しかしながら、亜鉛華は、枯渇懸念材料であるため、その増量は好ましくない。
これに対して、共晶化合物を配合することで、亜鉛華を追加で配合せずとも、リバージョンを抑制することが可能である(下記特許文献2参照)。
On the other hand, it is possible to suppress reversion to some extent by adding zinc oxide to the rubber composition, but since there is concern about zinc oxide being depleted, an increase in the amount is not preferable.
In response to this, by incorporating a eutectic compound, it is possible to suppress reversion without incorporating additional zinc oxide (see Patent Document 2 below).
しかしながら、本発明者らが検討したところ、上記特許文献2に記載のように、共晶化合物を配合すると、ゴム組成物の架橋形成開始までの時間(インダクションタイム)が変化し、該架橋形成開始までの時間が短くなり過ぎると、加硫前のヤケ(スコーチ)の原因となることが分かった。 However, the inventors of the present invention have found that, as described in Patent Document 2, compounding a eutectic compound changes the time until crosslinking begins in the rubber composition (induction time), and if the time until crosslinking begins becomes too short, this can cause scorching before vulcanization.
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、スコーチ安定性を保ちつつ(ヤケの発生を防止つつ)、加硫戻り(リバージョン)を抑制することが可能なゴム組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、スコーチ(ヤケ)や、加硫戻り(リバージョン)に起因する物性の低下を抑制したタイヤを提供することを更なる課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology and to provide a rubber composition capable of suppressing reversion while maintaining scorch stability (preventing the occurrence of tanning).
Another object of the present invention is to provide a tire in which deterioration of physical properties caused by scorch (discoloration) and reversion is suppressed.
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。 The gist of the present invention, which solves the above problems, is as follows:
本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、共晶化合物と、を含むゴム組成物であって、
前記共晶化合物は、水素結合受容体を含み、
前記水素結合受容体は、イオン結合エネルギーが98kcal/mol以上であることを特徴とする。
かかる本発明のゴム組成物は、スコーチ安定性を保ちつつ、加硫戻りを抑制することができる。
The rubber composition of the present invention is a rubber composition including a rubber component and a eutectic compound,
The eutectic compound includes a hydrogen bond acceptor;
The hydrogen bond acceptor is characterized in that it has an ionic bond energy of 98 kcal/mol or more.
The rubber composition of the present invention can suppress reversion while maintaining scorch stability.
本発明のゴム組成物の好適例においては、前記共晶化合物が、前記水素結合受容体と、水素結合供与体と、の混合生成物である。この場合、共晶化合物の合成が容易である。 In a preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the eutectic compound is a mixture of the hydrogen bond acceptor and the hydrogen bond donor. In this case, the eutectic compound is easily synthesized.
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記水素結合受容体が、オニウム塩である。この場合、共晶化合物の合成、入手が容易であり、また、安価である。 In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the hydrogen bond acceptor is an onium salt. In this case, the eutectic compound is easy to synthesize and obtain, and is inexpensive.
ここで、前記オニウム塩が、アンモニウム塩、スルホニウム塩、及びホスホニウム塩からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。この場合、共晶化合物の合成、入手がより容易であり、また、安価である。 Here, it is preferable that the onium salt is at least one selected from the group consisting of ammonium salts, sulfonium salts, and phosphonium salts. In this case, the eutectic compound is easier to synthesize and obtain, and is inexpensive.
また、前記オニウム塩が、4級アンモニウム塩であることが更に好ましい。この場合、共晶化合物の合成、入手がより一層容易であり、また、安価である。 It is further preferred that the onium salt is a quaternary ammonium salt. In this case, the eutectic compound is easier to synthesize and obtain, and is also less expensive.
本発明のゴム組成物においては、前記水素結合供与体が、尿素誘導体、アルキレングリコール、及びカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。この場合、共晶化合物の合成、入手が容易であり、また、安価である。 In the rubber composition of the present invention, it is preferable that the hydrogen bond donor is at least one selected from the group consisting of urea derivatives, alkylene glycols, and carboxylic acids. In this case, the eutectic compound is easy to synthesize and obtain, and is inexpensive.
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記共晶化合物の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.4質量部よりも多い。この場合、ゴム組成物の加硫戻りを抑制する効果が大きくなる。 In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the content of the eutectic compound is more than 0.4 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component. In this case, the effect of suppressing reversion of the rubber composition is enhanced.
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記ゴム成分が、イソプレン骨格ゴムを含み、前記イソプレン骨格ゴムの含有量が、前記ゴム成分100質量部中、50質量部以上である。この場合、加硫戻りを起こし難くしつつ、イソプレン骨格ゴムの有する優れた物理特性を最大限に引き出すことができる。 In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the rubber component contains an isoprene skeleton rubber, and the content of the isoprene skeleton rubber is 50 parts by mass or more per 100 parts by mass of the rubber component. In this case, reversion is less likely to occur, and the excellent physical properties of the isoprene skeleton rubber can be maximized.
本発明のゴム組成物は、更に、架橋剤と、架橋促進剤と、を含み、前記架橋促進剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して2.7質量部より多いことが好ましい。この場合、加硫戻りを抑制しつつ、架橋密度(網目密度)の高い架橋ゴムを得ることができる。 The rubber composition of the present invention further contains a crosslinking agent and a crosslinking accelerator, and the content of the crosslinking accelerator is preferably more than 2.7 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component. In this case, it is possible to obtain a crosslinked rubber with a high crosslink density (network density) while suppressing reversion.
本発明のゴム組成物は、タイヤ用であることが好ましい。タイヤの製造においては、スコーチや加硫戻りの問題が起こり易いが、本発明のゴム組成物は、タイヤに用いても、これらの問題を抑制できる。 The rubber composition of the present invention is preferably used for tires. In tire production, problems such as scorch and reversion are likely to occur, but the rubber composition of the present invention can suppress these problems even when used in tires.
また、本発明のタイヤは、上記のゴム組成物を含むことを特徴とする。かかる本発明のタイヤは、スコーチや加硫戻りに起因する物性の低下が抑制されている。 The tire of the present invention is characterized by containing the above-mentioned rubber composition. The tire of the present invention is suppressed from deteriorating in physical properties due to scorch or reversion.
本発明によれば、スコーチ安定性を保ちつつ、加硫戻りを抑制することが可能なゴム組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、スコーチや加硫戻りに起因する物性の低下を抑制したタイヤを提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a rubber composition capable of suppressing reversion while maintaining scorch stability.
Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a tire in which deterioration of physical properties caused by scorch and reversion is suppressed.
以下に、本発明のゴム組成物及びタイヤを、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。 The rubber composition and tire of the present invention will be described in detail below with reference to examples of the embodiments.
<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、共晶化合物と、を含む。そして、本発明のゴム組成物において、前記共晶化合物は、水素結合受容体を含み、該水素結合受容体は、イオン結合エネルギーが98kcal/mol以上であることを特徴とする。
<Rubber Composition>
The rubber composition of the present invention includes a rubber component and a eutectic compound. The eutectic compound of the rubber composition of the present invention includes a hydrogen bond acceptor, and the hydrogen bond acceptor has an ionic bond energy of 98 kcal/mol or more.
本発明のゴム組成物は、水素結合受容体を含む共晶化合物を含むため、加硫戻り(リバージョン)を抑制することができる。
一方、ゴム組成物の架橋形成開始までの期間(架橋反応の誘導期間)においては、イオン的な化学反応が進行し(例えば、架橋促進剤を含む場合は、架橋促進剤のイオン開裂反応が進行し)、その後、架橋反応が開始される。ここで、ゴム組成物中に、共晶化合物に含まれる水素結合受容体(イオン性化合物)が存在することで、イオン的な化学反応が促進されるものと考えられる。
これに対して、本発明のゴム組成物においては、共晶化合物に含まれる水素結合受容体(イオン性化合物)のイオン結合エネルギーが98kcal/mol以上であり、即ち、強くイオン結合しているため、共晶化合物内のカチオンとアニオンとの電離度(乖離度)が小さく、ゴム組成物中のイオン的な反応への寄与が小さい(例えば、架橋促進剤を含む場合は、架橋促進剤由来のイオン的な反応生成物の安定化への寄与が小さいため、架橋促進剤のイオン開裂反応を促進し難いものと考えられる)。そのため、本発明のゴム組成物においては、架橋形成開始までの期間におけるイオン的な化学反応の進行が遅く、その結果として、本発明のゴム組成物は、架橋形成開始までの時間が長く、スコーチ安定性に優れる。
従って、本発明のゴム組成物は、スコーチ安定性を保ちつつ(ヤケの発生を防止つつ)、加硫戻り(リバージョン)を抑制することができる。
Since the rubber composition of the present invention contains a eutectic compound containing a hydrogen bond acceptor, reversion can be suppressed.
On the other hand, during the period until the start of crosslinking of the rubber composition (induction period of the crosslinking reaction), an ionic chemical reaction proceeds (for example, in the case where a crosslinking accelerator is included, an ionic cleavage reaction of the crosslinking accelerator proceeds), and then the crosslinking reaction starts. Here, it is considered that the ionic chemical reaction is promoted by the presence of a hydrogen bond acceptor (ionic compound) contained in the eutectic compound in the rubber composition.
In contrast, in the rubber composition of the present invention, the ionic bond energy of the hydrogen bond acceptor (ionic compound) contained in the eutectic compound is 98 kcal/mol or more, that is, it is strongly ionic bonded, so the degree of ionization (degree of dissociation) between the cation and the anion in the eutectic compound is small, and the contribution to the ionic reaction in the rubber composition is small (for example, when a crosslinking accelerator is included, the contribution to stabilization of the ionic reaction product derived from the crosslinking accelerator is small, so it is considered that it is difficult to promote the ionic cleavage reaction of the crosslinking accelerator). Therefore, in the rubber composition of the present invention, the progress of the ionic chemical reaction in the period until the start of crosslinking is slow, and as a result, the rubber composition of the present invention has a long time until the start of crosslinking and is excellent in scorch stability.
Therefore, the rubber composition of the present invention can suppress reversion while maintaining scorch stability (preventing the occurrence of tanning).
(ゴム成分)
本発明のゴム組成物は、ゴム成分を含み、該ゴム成分は、ジエン系ゴムを含むことが好ましい。ゴム成分中のジエン系ゴムの割合は、50質量%以上が好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上がより一層好ましく、100質量%であってもよい。
(Rubber component)
The rubber composition of the present invention contains a rubber component, and the rubber component preferably contains a diene rubber. The proportion of the diene rubber in the rubber component is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass.
前記ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)でもよいし、合成ジエン系ゴムでもよく、また、両者を含んでもよい。前記合成ジエン系ゴムとしては、イソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-イソプレンゴム(SIR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレン-イソプレン-ブタジエン三元共重合体ゴム、イソプレン-ブタジエン共重合体ゴム、エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体ゴム等が挙げられる。前記ゴム成分は、1種単独でもよいし、2種以上のブレンドでもよい。また、前記ゴム成分は、未変性のゴムでもよいし、変性されているゴムでもよい。 The diene rubber may be natural rubber (NR), synthetic diene rubber, or may contain both. Examples of the synthetic diene rubber include isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), styrene-isoprene rubber (SIR), chloroprene rubber (CR), styrene-isoprene-butadiene terpolymer rubber, isoprene-butadiene copolymer rubber, and ethylene-propylene-diene terpolymer rubber. The rubber component may be one type alone or a blend of two or more types. The rubber component may be unmodified or modified.
前記ゴム成分は、イソプレン骨格ゴムを含むことが好ましい。ここで、イソプレン骨格ゴムとは、イソプレン単位からなるゴムであり、具体的には、イソプレンゴム(IR)、天然ゴム(NR)である。該イソプレン骨格ゴムの含有量は、ゴム成分100質量部中、50質量部以上であることが好ましく、80質量部以上であることが更に好ましく、90質量部以上であることがより一層好ましく、100質量部であってもよい。イソプレン骨格ゴムは加硫戻りを起こし易いため、共晶化合物と併用することで加硫戻りを起こし難くしつつ、イソプレン骨格ゴムの有する優れた物理特性(耐久性能等)を最大限に引き出すことができる。 The rubber component preferably contains an isoprene skeleton rubber. Here, the isoprene skeleton rubber is a rubber composed of isoprene units, specifically, isoprene rubber (IR) and natural rubber (NR). The content of the isoprene skeleton rubber is preferably 50 parts by mass or more, more preferably 80 parts by mass or more, and even more preferably 90 parts by mass or more, and may be 100 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component. Since isoprene skeleton rubber is prone to reversion, it is possible to make reversion less likely by using it in combination with a eutectic compound while maximizing the excellent physical properties (durability, etc.) of the isoprene skeleton rubber.
(共晶化合物)
本発明のゴム組成物は、共晶化合物を含む。該共晶化合物は、ゴム組成物の加硫戻り(リバージョン)を抑制する作用を有する。
また、前記共晶化合物は、水素結合受容体を含む。ここで、該共晶化合物は、水素結合受容体と、水素結合供与体と、の混合生成物であることが好ましい。この場合、共晶化合物の合成が容易である。
(eutectic compound)
The rubber composition of the present invention contains a eutectic compound, which has the effect of suppressing reversion of the rubber composition.
The eutectic compound includes a hydrogen bond acceptor. Here, the eutectic compound is preferably a mixture product of a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor. In this case, the eutectic compound can be easily synthesized.
前記水素結合受容体は、イオン性化合物であり、イオン結合エネルギーが98kcal/mol以上である。水素結合受容体のイオン結合エネルギーが98kcal/mol未満では、ゴム組成物の架橋形成開始までの時間が短くなり、ゴム組成物のスコーチ安定性が悪化する。
なお、水素結合受容体のイオン結合エネルギーは、より適切な架橋形成開始までの時間を確保する観点から、100kcal/mol以上であることが好ましく、また、150kcal/mol以下であることが好ましい。
ここで、本発明において、水素結合受容体のイオン結合エネルギーは、GaussView5.0(Revision 5.0、米ガウシアン社製ソフトウェア、商品名)を用いて計算できる。具体的には、B3LYP/6-31Gレベルで各化学構造に対して構造最適化およびエネルギー計算を実施する。各水素結合受容体および構成要素であるカチオン部、アニオン部に関して上記手法により求めたエネルギーをそれぞれE1、E2、E3とした際に、イオン結合エネルギーEは、E=E1-E2-E3により計算できる。
The hydrogen bond acceptor is an ionic compound having an ionic bond energy of 98 kcal/mol or more. If the ionic bond energy of the hydrogen bond acceptor is less than 98 kcal/mol, the time until the start of crosslinking of the rubber composition becomes short, and the scorch stability of the rubber composition deteriorates.
From the viewpoint of ensuring a more appropriate time until the start of crosslinking, the ionic bond energy of the hydrogen bond acceptor is preferably 100 kcal/mol or more and 150 kcal/mol or less.
Here, in the present invention, the ionic bond energy of the hydrogen bond acceptor can be calculated using GaussView 5.0 (Revision 5.0, software manufactured by Gaussian, Inc., USA, product name). Specifically, structure optimization and energy calculation are performed for each chemical structure at the B3LYP/6-31G level. When the energies obtained by the above method for each hydrogen bond acceptor and the cation part and anion part, which are the components, are designated as E1, E2, and E3, respectively, the ionic bond energy E can be calculated by E=E1-E2-E3.
前記共晶化合物は、液状であってもよく、液状の場合は、共晶溶媒又は深共晶溶媒(DES)とも呼ばれ、室温(23℃)で液状である。共晶化合物は、使用温度において、共晶を形成していなくてよいが、冷却により2種以上の成分(共晶成分)が同時に析出して共晶を形成する。
1つ以上の実施形態では、共晶化合物は、組み合わされるそれぞれの化合物よりも低い融点を有する。結果として、共晶化合物は、2種以上の化合物を組み合わせることによって形成される組成物を含む。
いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、共晶成分は他の方法で反応又は相互作用して複合体を形成するものと考えられる。
従って、共晶化合物、又は共晶組合せ、共晶対、又は共晶錯体へのいかなる言及も、それぞれの成分よりも低い融点を生じる、組み合わされた成分間の組合せ及び反応生成物又は錯体を含む。例えば、1つ又は複数の実施形態では、有用な共晶化合物(共晶組成)を、下記式(1)によって定義することができる。
Cat+X-zY ・・・ (1)
The eutectic compound may be in a liquid state, and when it is in a liquid state, it is also called a eutectic solvent or a deep eutectic solvent (DES), and is in a liquid state at room temperature (23° C.). The eutectic compound does not need to form a eutectic at the temperature of use, but two or more components (eutectic components) are precipitated simultaneously upon cooling to form a eutectic.
In one or more embodiments, a eutectic compound has a lower melting point than each of the compounds that are combined. As a result, a eutectic compound includes a composition formed by combining two or more compounds.
Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the eutectic components react or interact in other ways to form the complex.
Thus, any reference to a eutectic compound, or eutectic combination, eutectic pair, or eutectic complex includes combinations and reaction products or complexes between the combined components that result in a lower melting point than each of the individual components. For example, in one or more embodiments, a useful eutectic compound (eutectic composition) can be defined by the following formula (1):
Cat + X - zY... (1)
式(1)中、Cat+は陽イオンであり、X-は対アニオン(例えば、ルイス塩基)であり、Yは対アニオンと相互作用する分子(例えば、水素結合供与体)であり、zは対アニオン(例えば、ルイス塩基)と相互作用するY分子の数を指す。
Cat+としては、例えば、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン等が挙げられる。
X-としては、例えば、ハロゲン化物イオン等が挙げられる。
Yとしては、例えば、尿素誘導体、アルキレングリコール、カルボン酸等が挙げられる。
1つ以上の実施形態では、zは深い共晶溶媒を達成する数であり、他の実施形態では、それぞれの共晶成分よりも低い融点を有する錯体を達成する数である。
In formula (1), Cat + is a cation, X- is a counter anion (e.g., a Lewis base), Y is a molecule (e.g., a hydrogen bond donor) that interacts with the counter anion, and z refers to the number of Y molecules that interact with the counter anion (e.g., a Lewis base).
Examples of Cat + include ammonium ion, phosphonium ion, and sulfonium ion.
X − includes, for example, a halide ion.
Examples of Y include urea derivatives, alkylene glycols, and carboxylic acids.
In one or more embodiments, z is a number that achieves a deep eutectic solvent, and in other embodiments, a number that achieves a complex that has a lower melting point than each of the eutectic components.
1つ以上の実施形態において、有用な共晶化合物は、酸及び塩基の組み合わせを含み、酸及び塩基は、ルイス酸及び塩基、又はブレンステッド酸及び塩基を含み得る。
1つ以上の実施形態において、有用な共晶化合物は、4級アンモニウム塩と金属ハロゲン化物(タイプI共晶化合物と呼ばれる)との組合せ、4級アンモニウム塩と金属ハロゲン化物水和物(タイプII共晶化合物と呼ばれる)との組合せ、4級アンモニウム塩と水素結合供与体(タイプIII共晶化合物と呼ばれる)との組合せ、又は金属ハロゲン化物水和物と水素結合供与体(タイプIV共晶化合物と呼ばれる)との組合せを含む。
In one or more embodiments, useful eutectic compounds include combinations of acids and bases, which may include Lewis acids and bases or Bronsted acids and bases.
In one or more embodiments, useful eutectic compounds include a combination of a quaternary ammonium salt and a metal halide (referred to as a Type I eutectic compound), a combination of a quaternary ammonium salt and a metal halide hydrate (referred to as a Type II eutectic compound), a combination of a quaternary ammonium salt and a hydrogen bond donor (referred to as a Type III eutectic compound), or a combination of a metal halide hydrate and a hydrogen bond donor (referred to as a Type IV eutectic compound).
--水素結合受容体--
前記水素結合受容体としては、オニウム塩が好ましい。この場合、共晶化合物の合成、入手が容易であり、また、安価である。
--Hydrogen bond acceptor--
The hydrogen bond acceptor is preferably an onium salt, since the eutectic compound is easy to synthesize and obtain, and is inexpensive.
ここで、前記オニウム塩は、アンモニウム塩、スルホニウム塩、及びホスホニウム塩からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。この場合、共晶化合物の合成、入手がより容易であり、また、安価である。 Here, the onium salt is preferably at least one selected from the group consisting of ammonium salts, sulfonium salts, and phosphonium salts. In this case, the eutectic compound is easier to synthesize and obtain, and is inexpensive.
また、前記オニウム塩の中でも、4級アンモニウム塩が特に好ましい。この場合、共晶化合物の合成、入手がより一層容易であり、また、安価である。 Among the onium salts, quaternary ammonium salts are particularly preferred. In this case, the eutectic compound is easier to synthesize and obtain, and is also less expensive.
1つ以上の実施形態において、前記4級アンモニウム塩は、20℃で固体である。
これら又は他の実施形態では、金属ハロゲン化物及び水素結合供与体は20℃で固体である。
In one or more embodiments, the quaternary ammonium salt is a solid at 20°C.
In these or other embodiments, the metal halide and the hydrogen bond donor are solids at 20°C.
1つ以上の実施形態において、有用な4級アンモニウム塩(「アンモニウム化合物」とも呼ばれ得る)は、下記式(2)によって定義することができる。
(R1)(R2)(R3)(R4)-N+-Φ- ・・・ (2)
In one or more embodiments, useful quaternary ammonium salts (which may also be referred to as "ammonium compounds") can be defined by formula (2):
(R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (R 4 )-N + -Φ -... (2)
式(2)中、各R1、R2、R3、及びR4は、個々に水素又は一価の有機基であるか、或いは、R1、R2、R3、及びR4の2つが結合して二価の有機基を形成し、Φは対アニオンである。
1つ以上の実施形態では、R1、R2、R3、及びR4の少なくとも1つ、他の実施形態では、R1、R2、R3、及びR4の少なくとも2つ、更に他の実施形態では、R1、R2、R3、及びR4の少なくとも3つは、水素ではない。
In formula (2), each of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 is individually hydrogen or a monovalent organic group, or two of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 combine to form a divalent organic group, and Φ is a counter anion.
In one or more embodiments, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 , in other embodiments, at least two of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 , and in still other embodiments, at least three of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 , are not hydrogen.
1つ以上の実施形態では、対アニオン(例えば、Φ-)がハロゲン化物(X-)、硝酸塩(NO3
-)、テトラフルオロホウ酸塩(BF4
-)、過塩素酸塩(ClO4
-)、トリフラート(SO3CF3
-)、トリフルオロ酢酸塩(COOCF3
-)からなる群から選択される。
1つ以上の実施形態では、Φ-はハロゲン化物イオン(塩化物イオン、臭化物イオン等)であり、特定の実施形態では、Φ-は塩化物イオンである。
In one or more embodiments, the counter anion (e.g., Φ − ) is selected from the group consisting of halide (X − ), nitrate (NO 3 − ), tetrafluoroborate (BF 4 − ), perchlorate (ClO 4 − ), triflate (SO 3 CF 3 − ), trifluoroacetate (COOCF 3 − ).
In one or more embodiments, Φ 1 - is a halide ion (such as a chloride ion, a bromide ion, etc.), and in certain embodiments, Φ 1 - is a chloride ion.
1つ以上の実施形態では、一価の有機基はヒドロカルビル基を含み、二価の有機基はヒドロカルビレン基を含む。
1つ以上の実施形態において、一価及び二価の有機基は、ヘテロ原子(例えば、酸素及び窒素、及び/又はハロゲン原子が挙げられるが、これらに限定されない)を含む。
従って、一価の有機基としては、アルコキシ基、シロキシ基、エーテル基、及びエステル基、ならびにカルボニル又はアセチル置換基が挙げられる。
1つ以上の実施形態では、ヒドロカルビル基及びヒドロカルビレン基が1個(又は適切な最小数)~約18個の炭素原子、他の実施形態では、1個~約12個の炭素原子、及び他の実施形態では、1個~約6個の炭素原子を含む。ヒドロカルビル基及びヒドロカルビレン基は、分枝状、環状、又は線状であってもよい。ヒドロカルビル基の典型的なタイプとしては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基等が挙げられる。ヒドロカルビレン基の典型的なタイプとしては、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、アルキルアリーレン基等が挙げられる。
特定の実施形態では、ヒドロカルビル基が、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、オクタデシル基、フェニル基、及びベンジル基からなる群から選択される。
特定の実施形態では、ヒドロカルビル基はメチル基であり、ヒドロカルビレン基はエチレン基又はプロピレン基である。
In one or more embodiments, the monovalent organic group comprises a hydrocarbyl group and the divalent organic group comprises a hydrocarbylene group.
In one or more embodiments, the monovalent and divalent organic groups contain heteroatoms (such as, but not limited to, oxygen and nitrogen, and/or halogen atoms).
Thus, monovalent organic groups include alkoxy, siloxy, ether, and ester groups, as well as carbonyl or acetyl substituents.
In one or more embodiments, the hydrocarbyl and hydrocarbylene groups contain from 1 (or an appropriate minimum number) to about 18 carbon atoms, in other embodiments from 1 to about 12 carbon atoms, and in other embodiments from 1 to about 6 carbon atoms. The hydrocarbyl and hydrocarbylene groups may be branched, cyclic, or linear. Typical types of hydrocarbyl groups include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, alkylaryl groups, and the like. Typical types of hydrocarbylene groups include alkylene groups, cycloalkylene groups, arylene groups, alkylarylene groups, and the like.
In certain embodiments, the hydrocarbyl groups are selected from the group consisting of methyl, ethyl, butyl, propyl, octadecyl, phenyl, and benzyl groups.
In certain embodiments, the hydrocarbyl group is a methyl group and the hydrocarbylene group is an ethylene or propylene group.
有用な種類のアンモニウム化合物には、第2級アンモニウム化合物、第3級アンモニウム化合物、及び第4級アンモニウム化合物が含まれる。これら又は他の実施形態では、アンモニウム化合物が塩化アンモニウム等のハロゲン化アンモニウムを含むが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、アンモニウム化合物が第4級塩化アンモニウムである。
特定の実施形態では、R1、R2、R3、及びR4は水素であり、アンモニウム化合物は塩化アンモニウムである。
1つ以上の実施形態では、アンモニウム化合物は不斉である。
Useful classes of ammonium compounds include secondary ammonium compounds, tertiary ammonium compounds, and quaternary ammonium compounds. In these or other embodiments, the ammonium compounds include, but are not limited to, ammonium halides, such as ammonium chloride.
In certain embodiments, the ammonium compound is a quaternary ammonium chloride.
In certain embodiments, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are hydrogen and the ammonium compound is ammonium chloride.
In one or more embodiments, the ammonium compound is asymmetric.
1つ又は複数の実施形態では、アンモニウム化合物は、ヒドロキシ基を含み、下記式(3)によって定義することができる。
(R1)(R2)(R3)-N+-(R4-OH)Φ- ・・・ (3)
In one or more embodiments, the ammonium compound includes a hydroxy group and can be defined by formula (3):
(R 1 )(R 2 )(R 3 )-N + -(R 4 -OH)Φ -... (3)
式(3)中、各R1、R2、及びR3は、個々に水素又は一価の有機基であり、或いは、R1、R2、及びR3のうちの2つが結合して二価の有機基を形成し、R4は二価の有機基であり、Φ-は対アニオンである。
1つ以上の実施形態では、R1、R2、R3のうちの少なくとも1つ、他の実施形態では、R1、R2、R3のうちの少なくとも2つ、更に他の実施形態では、R1、R2、R3のうちの少なくとも3つは、水素ではない。
In formula (3), each R 1 , R 2 , and R 3 is individually hydrogen or a monovalent organic group, or two of R 1 , R 2 , and R 3 combine to form a divalent organic group, R 4 is a divalent organic group, and Φ − is a counter anion.
In one or more embodiments, at least one of R 1 , R 2 , and R 3 , in other embodiments at least two of R 1 , R 2 , and R 3 , and in yet other embodiments at least three of R 1 , R 2 , and R 3 are not hydrogen.
式(3)によって定義されるアンモニウム化合物の例としては、トリメチル(ヒドロキシメチル)アンモニウムクロリド等が挙げられる。 An example of an ammonium compound defined by formula (3) is trimethyl(hydroxymethyl)ammonium chloride.
1つ以上の実施形態では、アンモニウム化合物がハロゲン含有置換基を含み、下記式(4)によって定義することができる。
Φ--(R1)(R2)(R3)-N+-R4X ・・・ (4)
In one or more embodiments, the ammonium compound includes a halogen-containing substituent and can be defined by formula (4):
Φ - - (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) -N + -R 4 X ... (4)
式(4)中、R1、R2、及びR3はそれぞれ、水素又は一価の有機基であり、或いは、R1、R2、及びR3の2つが結合して2価の有機基を形成する場合、R4は2価の有機基であり、Xはハロゲン原子であり、Φ-は対アニオンである。
1つ以上の実施形態では、R1、R2、R3のうちの少なくとも1つ、他の実施形態では、R1、R2、R3のうちの少なくとも2つ、更に他の実施形態では、R1、R2、R3のうちの少なくとも3つは、水素ではない。
1つ以上の実施形態において、Xは塩素である。
In formula (4), R 1 , R 2 , and R 3 are each hydrogen or a monovalent organic group, or when two of R 1 , R 2 , and R 3 are bonded to form a divalent organic group, R 4 is a divalent organic group, X is a halogen atom, and Φ − is a counter anion.
In one or more embodiments, at least one of R 1 , R 2 , and R 3 , in other embodiments at least two of R 1 , R 2 , and R 3 , and in yet other embodiments at least three of R 1 , R 2 , and R 3 are not hydrogen.
In one or more embodiments, X is chlorine.
式(4)によって定義されるアンモニウム化合物の例としては、トリメチル(クロロメチル)アンモニウムクロリド等が挙げられる。 An example of an ammonium compound defined by formula (4) is trimethyl(chloromethyl)ammonium chloride.
前記アンモニウム塩の具体例としては、テトラメチルアンモニウムクロリド、トリエチルメチルアンモニウムクロリド、グリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド、グリシジルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられ、特に、テトラメチルアンモニウムクロリドが好ましい。 Specific examples of the ammonium salt include tetramethylammonium chloride, triethylmethylammonium chloride, glycidyltrimethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetraethylammonium bromide, glycidyltrimethylammonium bromide, etc., with tetramethylammonium chloride being particularly preferred.
前記スルホニウム塩としては、3級スルホニウム塩が好ましい。前記スルホニウム塩の具体例としては、トリメチルスルホニウムクロリド、トリエチルスルホニウムクロリド、ジエチルメチルスルホニウムクロリド、トリメチルスルホニウムブロミド、トリエチルスルホニウムブロミド、ジエチルメチルスルホニウムブロミド等が挙げられる。 The sulfonium salt is preferably a tertiary sulfonium salt. Specific examples of the sulfonium salt include trimethylsulfonium chloride, triethylsulfonium chloride, diethylmethylsulfonium chloride, trimethylsulfonium bromide, triethylsulfonium bromide, and diethylmethylsulfonium bromide.
前記ホスホニウム塩としては、4級ホスホニウム塩が好ましい。前記ホスホニウム塩の具体例としては、テトラメチルホスホニウムクロリド、テトラメチルホスホニウムブロミド、トリエチルメチルホスホニウムブロミド等が挙げられる。 The phosphonium salt is preferably a quaternary phosphonium salt. Specific examples of the phosphonium salt include tetramethylphosphonium chloride, tetramethylphosphonium bromide, and triethylmethylphosphonium bromide.
--水素結合供与体--
前記水素結合供与体(HBD化合物)としては、アミン、アミド、カルボン酸、アルコール等が挙げられるが、これらに限定されない。
1つ以上の実施形態において、水素結合供与体は、炭化水素鎖成分を含む。炭化水素鎖成分は、一実施形態では少なくとも2個、他の実施形態では少なくとも3個、他の実施形態では少なくとも5個の炭素原子を含む。また、炭化水素鎖成分は、一実施形態では30未満、他の実施形態では20未満、更に他の実施形態では10未満の炭素原子を含む。
--Hydrogen bond donor--
The hydrogen bond donors (HBD compounds) include, but are not limited to, amines, amides, carboxylic acids, alcohols, and the like.
In one or more embodiments, the hydrogen bond donor comprises a hydrocarbon chain moiety, which in one embodiment comprises at least 2, in another embodiment at least 3, and in another embodiment at least 5 carbon atoms, and in one embodiment comprises less than 30, in another embodiment less than 20, and in yet another embodiment less than 10 carbon atoms.
1つ以上の実施形態において、有用なアミンとしては、下記式(a)によって定義される化合物が挙げられる。
R1-(CH2)x-R2 ・・・ (a)
In one or more embodiments, useful amines include compounds defined by formula (a):
R 1 -(CH 2 ) x -R 2 ... (a)
式(a)中、R1及びR2は、-NH2、-NHR3、又はNR3R4であり、xは少なくとも2の整数である。
ここで、R3及びR4としては、上述したような一価の有機基が挙げられ、アルキル基が好ましい。
xは、1つ以上の実施形態においては2~約10であり、他の実施形態においては約2~約8であり、更に他の実施形態においては約2~約6である。
In formula (a), R 1 and R 2 are -NH 2 , -NHR 3 , or -NR 3 R 4 , and x is an integer of at least 2.
Here, R3 and R4 include the monovalent organic groups described above, and an alkyl group is preferable.
In one or more embodiments, x is from 2 to about 10, in other embodiments from about 2 to about 8, and in yet other embodiments from about 2 to about 6.
有用なアミンの具体例としては、脂肪族アミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、アミノエチルピペラジン、トリエチレンテトラミン、トリス(2-アミノエチル)アミン、N,N’-ビス(2-アミノエチル)ピペラジン、ピペラジンエチレンジアミン、テトラエチレンペンタアミン、プロピレンアミン、アニリン、置換アニリン、及びそれらの組み合わせが挙げられる。 Specific examples of useful amines include aliphatic amines, ethylenediamine, diethylenetriamine, aminoethylpiperazine, triethylenetetramine, tris(2-aminoethyl)amine, N,N'-bis(2-aminoethyl)piperazine, piperazineethylenediamine, tetraethylenepentamine, propyleneamine, aniline, substituted anilines, and combinations thereof.
1つ以上の実施形態において、有用なアミドとしては、下記式(b)によって定義される化合物が挙げられる。
R-CO-NH2 ・・・ (b)
In one or more embodiments, useful amides include compounds defined by formula (b):
R-CO- NH2 ... (b)
式(b)中、Rは、H、NH2、CH3又はCF3である。 In formula (b), R is H, NH2 , CH3 or CF3 .
有用なアミドの具体例としては、尿素、1-メチル尿素、1,1-ジメチル尿素、1,3-ジメチル尿素、チオ尿素、ベンズアミド、アセトアミド、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of useful amides include, but are not limited to, urea, 1-methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, thiourea, benzamide, acetamide, and combinations thereof.
1つ以上の実施形態において、有用なカルボン酸は、単官能性、二官能性、及び三官能性有機酸を含む。これらの有機酸は、アルキル酸、アリール酸、及び混合アルキル-アリール酸を含むことができる。
一官能性カルボン酸の具体例としては、脂肪族酸、フェニルプロピオン酸、フェニル酢酸、安息香酸、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
二官能性カルボン酸の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、アジピン酸、コハク酸、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
三官能性カルボン酸の具体例としては、クエン酸、トリカルバリル酸、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
In one or more embodiments, useful carboxylic acids include mono-, di-, and tri-functional organic acids. These organic acids can include alkyl acids, aryl acids, and mixed alkyl-aryl acids.
Specific examples of monofunctional carboxylic acids include, but are not limited to, aliphatic acids, phenylpropionic acid, phenylacetic acid, benzoic acid, and combinations thereof.
Specific examples of difunctional carboxylic acids include, but are not limited to, oxalic acid, malonic acid, adipic acid, succinic acid, and combinations thereof.
Specific examples of trifunctional carboxylic acids include, but are not limited to, citric acid, tricarballylic acid, and combinations thereof.
アルコールの種類としては、モノオール、ジオール、及びトリオールが挙げられるが、これらに限定されない。
モノオールの具体例としては、脂肪族アルコール、フェノール、置換フェノール、及びそれらの混合物が挙げられる。
ジオールの具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、レゾルシノール、置換レゾルシノール、及びそれらの混合物が挙げられる。
トリオールの具体例としては、グリセロール、ベンゼントリオール、及びそれらの混合物が挙げられる。
Types of alcohols include, but are not limited to, monols, diols, and triols.
Specific examples of mono-ols include aliphatic alcohols, phenols, substituted phenols, and mixtures thereof.
Specific examples of diols include ethylene glycol, propylene glycol, resorcinol, substituted resorcinols, and mixtures thereof.
Specific examples of triols include glycerol, benzenetriol, and mixtures thereof.
前記水素結合供与体は、尿素誘導体、アルキレングリコール、及びカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。この場合、共晶化合物の合成、入手が容易であり、また、安価である。 The hydrogen bond donor is preferably at least one selected from the group consisting of urea derivatives, alkylene glycols, and carboxylic acids. In this case, the eutectic compound is easy to synthesize and obtain, and is inexpensive.
前記尿素誘導体としては、下記式(c)によって定義される化合物が挙げられる。
R2N-CX-NR2 ・・・ (c)
The urea derivative includes a compound defined by the following formula (c):
R 2 N-CX-NR 2 ... (c)
式(c)中、Rは、H又は1価の有機基、XはO(酸素原子)又はS(硫黄原子)である。1価の有機基としては、ヘテロ原子を有していてもよい1価の炭化水素基が好ましい。 In formula (c), R is H or a monovalent organic group, and X is O (oxygen atom) or S (sulfur atom). As the monovalent organic group, a monovalent hydrocarbon group which may have a heteroatom is preferable.
尿素誘導体の具体例としては、尿素、1-メチル尿素、1,1-ジメチル尿素、1,3-ジメチル尿素、チオ尿素、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of urea derivatives include, but are not limited to, urea, 1-methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, thiourea, and combinations thereof.
前記アルキレングリコールとしては、炭素数2のエチレングリコール、炭素数3のプロピレングリコール、炭素数4のブチレングリコールが好ましく、エチレングリコールが特に好ましい。 As the alkylene glycol, ethylene glycol having 2 carbon atoms, propylene glycol having 3 carbon atoms, and butylene glycol having 4 carbon atoms are preferred, and ethylene glycol is particularly preferred.
前記カルボン酸としては、フェニルプロピオン酸、フェニル酢酸、安息香酸、シュウ酸、マロン酸、アジピン酸、コハク酸、クエン酸、トリカルバリル酸等が好ましい。 Preferred carboxylic acids include phenylpropionic acid, phenylacetic acid, benzoic acid, oxalic acid, malonic acid, adipic acid, succinic acid, citric acid, and tricarballylic acid.
--金属ハロゲン化物--
金属ハロゲン化物の種類としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物及びフッ化物が挙げられるが、これらに限定されない。
1つ以上の実施形態において、これらの金属ハロゲン化物は、遷移金属ハロゲン化物を含むが、これらに限定されない。
当業者は、対応する金属ハロゲン化物水和物を容易に想像することができる。
--Metal halides--
Types of metal halides include, but are not limited to, chlorides, bromides, iodides, and fluorides.
In one or more embodiments, these metal halides include, but are not limited to, transition metal halides.
Those skilled in the art can easily envision the corresponding metal halide hydrates.
有用な金属ハロゲン化物の具体例としては、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化スズ、臭化スズ、ヨウ化スズ、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
当業者は、対応する金属ハロゲン化物水和物を容易に想像することができる。
例えば、塩化アルミニウム六水和物及び塩化銅二水和物は、上記のハロゲン化物に相当する。
なお、金属ハロゲン化物は、4級アンモニウム塩と組み合わされて、タイプI共晶化合物を形成し、金属ハロゲン化物水和物は、4級アンモニウム塩と組み合わされて、タイプII共晶化合物を形成し、また、金属ハロゲン化物水和物は、水素結合供与体と組み合わされて、タイプIV共晶化合物を形成する。
Specific examples of useful metal halides include, but are not limited to, aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum iodide, zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, tin chloride, tin bromide, tin iodide, iron chloride, iron bromide, iron iodide, and combinations thereof.
Those skilled in the art can easily envision the corresponding metal halide hydrates.
For example, aluminum chloride hexahydrate and copper chloride dihydrate represent the above halides.
In addition, metal halides in combination with quaternary ammonium salts form Type I eutectic compounds, metal halide hydrates in combination with quaternary ammonium salts form Type II eutectic compounds, and metal halide hydrates in combination with hydrogen bond donors form Type IV eutectic compounds.
--共晶化合物の調製--
当業者は、所望の共晶化合物の共晶組成を提供するために、適切なモル比で適切な共晶原料を選択することができる。
当業者は、対の第1の化合物(例えば、ルイス塩基)と対の第2の化合物(例えば、ルイス酸)とのモル比が、選択された化合物に基づいて変化することを理解する。
共晶化合物の融点は、2つの構成成分の融点の間に存在し、モル比に応じて共晶化合物の融点が決まる。
しかしながら、第1の化合物と第2の化合物とのモル比は、それにもかかわらず、最小融点ではない第1及び第2の化合物の個々の融点に対する共晶溶媒の融点の抑制をもたらすように変化させることができる。
従って、本発明の1つ以上の実施形態の実施は、共晶点の外側のモル比で共晶溶媒を形成することを含む。
--Preparation of eutectic compound--
One skilled in the art can select appropriate eutectic raw materials in appropriate molar ratios to provide a eutectic composition of the desired eutectic compound.
One of ordinary skill in the art will understand that the molar ratio of the first compound of the pair (eg, Lewis base) to the second compound of the pair (eg, Lewis acid) will vary based on the compounds selected.
The melting point of the eutectic compound lies between the melting points of the two constituent components, and the melting point of the eutectic compound is determined depending on the molar ratio.
However, the molar ratio of the first compound to the second compound can be varied to result in a suppression of the melting point of the eutectic solvent relative to the individual melting points of the first and second compounds that is nevertheless not a minimum melting point.
Thus, the practice of one or more embodiments of the present invention involves forming a eutectic solvent at a molar ratio outside the eutectic point.
前記共晶化合物において、共晶対の化合物、並びに第1の化合物と対の第2の化合物とのモル比は、1つ又は複数の実施形態では130℃未満の融点、他の実施形態では110℃未満の融点、他の実施形態では100℃未満の融点、他の実施形態では80℃未満の融点、他の実施形態では60℃未満の融点、他の実施形態では40℃未満の融点、更に他の実施形態では30℃未満の融点を有する混合物を生成するように選択される。
また、共晶対の化合物、並びに化合物のモル比は、これら又は他の実施形態では0℃を超える融点、他の実施形態では10℃を超える融点、他の実施形態では20℃を超える融点、他の実施形態では30℃を超える融点、更に他の実施形態では40℃を超える融点を有する混合物を生成するように選択される。
In the eutectic compounds, the compounds of the eutectic pair and the molar ratio of the first compound to the second compound of the pair are selected to produce a mixture having a melting point less than 130°C in one or more embodiments, less than 110°C in other embodiments, less than 100°C in other embodiments, less than 80°C in other embodiments, less than 60°C in other embodiments, less than 40°C in other embodiments, and less than 30°C in yet other embodiments.
Additionally, the compounds of the eutectic pair, as well as the molar ratios of the compounds, are selected to produce mixtures that, in these or other embodiments, have a melting point greater than 0°C, in other embodiments greater than 10°C, in other embodiments greater than 20°C, in other embodiments greater than 30°C, and in yet other embodiments greater than 40°C.
前記共晶化合物において、共晶対の化合物、並びに第1の化合物対の第2の化合物のモル比は、1つ以上の実施形態では、所望の金属化合物を溶解する能力又は能力を有する共晶溶媒を生じるように選択され、これは溶解度又は溶解力と呼ばれ得る。
当業者に理解されるように、この溶解度は、飽和溶液が調製される場合、特定の温度及び圧力で、特定の時間にわたって、共晶溶媒の所与の質量に溶解した金属化合物の質量に基づいて定量化することができる。
前記共晶溶媒は、大気圧下、50℃で24時間にわたって、1つ以上の実施形態では100ppmを超える、他の実施形態では500ppmを超える、他の実施形態では1000ppmを超える、他の実施形態では1200ppmを超える、他の実施形態では1400ppmを超える、更に他の実施形態では1600ppmを超える酸化亜鉛の溶解度を達成するように選択され、ここで、ppmは、質量溶質対質量溶媒基準で測定される。
In the eutectic compound, the molar ratios of the compounds of the eutectic pair, as well as the second compound of the first compound pair, are selected in one or more embodiments to result in a eutectic solvent that has the capacity or ability to dissolve the desired metal compound, which may be referred to as solubility or dissolving power.
As will be appreciated by those skilled in the art, this solubility can be quantified based on the mass of metal compound dissolved in a given mass of eutectic solvent when a saturated solution is prepared at a particular temperature and pressure for a particular time.
The eutectic solvent is selected to achieve a solubility of zinc oxide of greater than 100 ppm in one or more embodiments, greater than 500 ppm in other embodiments, greater than 1000 ppm in other embodiments, greater than 1200 ppm in other embodiments, greater than 1400 ppm in other embodiments, and greater than 1600 ppm in still other embodiments, at 50° C. under atmospheric pressure for 24 hours, where ppm is measured on a mass solute to mass solvent basis.
1つ以上の実施形態において、前記共晶化合物は、溶媒組成物(即ち、所望の温度での液体組成物)を提供するために、適切なモル比で第1の化合物を第2の化合物と組み合わせることによって形成される。
共晶混合物は、固体状態混合又はブレンド技術を含むが、これらに限定されない種々の技術を使用することによって機械的に撹拌され得る。
一般的に言えば、前記共晶化合物を生成するための共晶混合物は、視覚的に均一な液体が形成されるまで混合されるか、又は他の方法で撹拌される。
また、前記共晶混合物は、高温で形成されてもよい。例えば、共晶化合物は、共晶混合物を一実施形態では50℃超、他の実施形態では70℃超、他の実施形態では90℃超の温度に加熱することによって形成することができる。
混合は、共晶混合物の加熱中に継続することができる。所望の混合物が形成されたら、共晶溶媒を室温に冷却することができる。
1つ以上の実施形態では、共晶混合物の冷却は、1℃/分未満の速度等の制御された速度で行うことができる。
In one or more embodiments, the eutectic compound is formed by combining a first compound with a second compound in an appropriate molar ratio to provide a solvent composition (i.e., a liquid composition at a desired temperature).
The eutectic mixture can be mechanically agitated by using a variety of techniques, including, but not limited to, solid state mixing or blending techniques.
Generally speaking, the eutectic mixture to form the eutectic compound is mixed or otherwise agitated until a visually homogenous liquid is formed.
The eutectic mixture may also be formed at elevated temperatures. For example, the eutectic compound may be formed by heating the eutectic mixture to a temperature greater than 50° C. in one embodiment, greater than 70° C. in another embodiment, and greater than 90° C. in another embodiment.
Mixing can be continued while the eutectic mixture is heated. Once the desired mixture is formed, the eutectic solvent can be cooled to room temperature.
In one or more embodiments, the cooling of the eutectic mixture can be done at a controlled rate, such as a rate of less than 1° C./min.
1つ以上の実施形態では、有用な共晶化合物を商業的に入手することができる。例えば、深共晶溶媒は、Scionix社から商品名「Ionic Liquids」で市販されている。
また、有用な共晶化合物は、米国特許公報に記載されているように一般に知られている。米国特許出願公開第2004/0097755A1及び米国特許出願公開第2011/0207633A1を、参照により本明細書に組み込む。
In one or more embodiments, useful eutectic compounds may be commercially available. For example, deep eutectic solvents are available from Scionix under the trade name "Ionic Liquids."
Useful eutectic compounds are also generally known as described in U.S. Patent Publications U.S. 2004/0097755 A1 and U.S. 2011/0207633 A1, both of which are incorporated herein by reference.
前記共晶化合物においては、4級アンモニウム塩と水素結合供与体との組み合わせが好ましく、そのモル比(4級アンモニウム塩/水素結合供与体)は、1/100~10/1が好ましく、1/10~5/1がより好ましく、1/5~2/1が更に好ましく、1/5~1/1が特に好ましい。モル比(4級アンモニウム塩/水素結合供与体)が、1/100~10/1の範囲であれば、共晶化合物が効率的に生成するからである。特に、このモル比が1/100以上であれば、4級アンモニウム塩よりも融点が下がり好ましく、10/1以下であれば、水素結合供与体よりも低融点であり好ましい。この場合、4級アンモニウム塩と水素結合供与体との共晶混合物は、好ましくは50~150℃、より好ましくは70~120℃の範囲内で共晶溶媒が生成するように温度が設定される。 In the eutectic compound, a combination of a quaternary ammonium salt and a hydrogen bond donor is preferred, and the molar ratio (quaternary ammonium salt/hydrogen bond donor) is preferably 1/100 to 10/1, more preferably 1/10 to 5/1, even more preferably 1/5 to 2/1, and particularly preferably 1/5 to 1/1. This is because a eutectic compound is efficiently generated when the molar ratio (quaternary ammonium salt/hydrogen bond donor) is in the range of 1/100 to 10/1. In particular, if the molar ratio is 1/100 or more, the melting point is lower than that of a quaternary ammonium salt, which is preferred, and if it is 10/1 or less, the melting point is lower than that of a hydrogen bond donor, which is preferred. In this case, the temperature of the eutectic mixture of the quaternary ammonium salt and the hydrogen bond donor is set so that a eutectic solvent is generated within a range of preferably 50 to 150°C, more preferably 70 to 120°C.
前記共晶化合物の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して0.4質量部よりも多いことが好ましく、0.41質量部以上であることが更に好ましい。共晶化合物の含有量が、ゴム成分100質量部に対して0.4質量部よりも多いと、加硫戻りを抑制する効果が大きくなる。
また、前記共晶化合物の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して1.2質量部以下であることが好ましい。共晶化合物の含有量が、ゴム成分100質量部に対して1.2質量部以下であると、スコーチ安定性と耐加硫戻り性とのバランスが更に向上する。
The amount of the eutectic compound is preferably more than 0.4 parts by mass, more preferably 0.41 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component. When the amount of the eutectic compound is more than 0.4 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component, the effect of suppressing reversion becomes large.
The amount of the eutectic compound is preferably 1.2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component. When the amount of the eutectic compound is 1.2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component, the balance between scorch stability and reversion resistance is further improved.
(架橋系)
本発明のゴム組成物は、更に、架橋剤と、架橋促進剤と、を含むことが好ましい。ゴム組成物が、架橋剤と架橋促進剤とを含む場合、架橋速度が向上して、ゴム組成物の生産性が向上し、また、架橋密度の高い架橋ゴムが得られ易い。
(Cross-linked system)
The rubber composition of the present invention preferably further contains a crosslinking agent and a crosslinking accelerator. When the rubber composition contains a crosslinking agent and a crosslinking accelerator, the crosslinking rate is improved, the productivity of the rubber composition is improved, and a crosslinked rubber having a high crosslink density is easily obtained.
--架橋剤--
前記架橋剤は、前記ゴム成分を架橋する作用を有する。該架橋剤としては、硫黄系架橋剤、過酸化物系架橋剤等が挙げられる。
--Crosslinking agent--
The crosslinking agent has the effect of crosslinking the rubber component, and examples of the crosslinking agent include sulfur-based crosslinking agents and peroxide-based crosslinking agents.
前記硫黄系架橋剤としては、粉末硫黄、硫黄華、沈降性硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄等の硫黄;二硫化アミン、ポリマーポリスルフィド、硫黄オレフィン付加物、塩化硫黄、二塩化硫黄、等の含硫黄化合物;不溶性ポリマー硫黄、等が挙げられる。これらは、一種単独で又は複数種併せて用いることができる。 Examples of the sulfur-based crosslinking agent include powdered sulfur, sulfur flowers, precipitated sulfur, colloidal sulfur, surface-treated sulfur, insoluble sulfur, and other sulfur-containing compounds such as amine disulfide, polymer polysulfide, sulfur olefin adducts, sulfur chloride, and sulfur dichloride; and insoluble polymeric sulfur. These may be used alone or in combination.
前記過酸化物系架橋剤としては、ジアシルパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類、パーカーボネート類、ケトンパーオキサイド類等が挙げられる。より具体的には、過安息香酸、過酸化ベンゾイル、クメンパーオキシド、ジクミルパーオキシド、1,1-ビス(1,1-ジメチルエチルペルオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルペルオキシラウレート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサネート等が好ましく挙げられる。これらは、一種単独で又は複数種併せて用いることができる。 The peroxide-based crosslinking agent may be diacyl peroxides, dialkyl peroxides, hydroperoxides, peroxyketals, alkyl peresters, percarbonates, ketone peroxides, etc. More specifically, preferred examples include perbenzoic acid, benzoyl peroxide, cumene peroxide, dicumyl peroxide, 1,1-bis(1,1-dimethylethylperoxy)cyclohexane, t-butylperoxylaurate, t-butylperoxy-2-ethylhexanate, etc. These may be used alone or in combination.
前記架橋剤の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1~15質量部、より好ましくは1~10質量部である。架橋剤の含有量を上記範囲内にすることで、伸長疲労特性等の耐久性、及び省エネルギー性を損なうことなく、優れた耐熱性が得られる。 The content of the crosslinking agent is preferably 0.1 to 15 parts by mass, and more preferably 1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component. By keeping the content of the crosslinking agent within the above range, excellent heat resistance can be obtained without impairing durability such as elongation fatigue properties and energy saving properties.
--架橋促進剤--
前記架橋促進剤は、架橋剤による架橋を促進する作用を有する。架橋促進剤は、ラジカルを発生させ易く、加硫戻りを起こし易いが、前記共晶化合物と併用することで、加硫戻りを起こし易いゴム組成物の架橋(加硫)を最も効率的に行うことができる。
--Crosslinking accelerator--
The crosslinking accelerator has the effect of accelerating crosslinking by the crosslinking agent. The crosslinking accelerator is likely to generate radicals and cause reversion, but by using the crosslinking accelerator in combination with the eutectic compound, crosslinking (vulcanization) of the rubber composition that is likely to cause reversion can be most efficiently performed.
架橋剤として硫黄系架橋剤(加硫剤)を使用する場合は、架橋促進剤(加硫促進剤)として、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤等を使用することが好ましい。これらの中でも、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。該スルフェンアミド系加硫促進剤として、具体的には、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(CZ)、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(NS)等が挙げられる。 When a sulfur-based crosslinking agent (vulcanizing agent) is used as the crosslinking agent, it is preferable to use a sulfenamide-based vulcanization accelerator, a guanidine-based vulcanization accelerator, a thiazole-based vulcanization accelerator, a thiuram-based vulcanization accelerator, a dithiocarbamate-based vulcanization accelerator, or the like as the crosslinking accelerator (vulcanization accelerator). Among these, sulfenamide-based vulcanization accelerators are preferred. Specific examples of the sulfenamide-based vulcanization accelerator include N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CZ), N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide, and N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (NS).
架橋剤として過酸化物系架橋剤を使用する場合は、架橋促進剤として、トリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、N,N’-m-フェニレンビスマレイミド等を使用することが好ましい。 When using a peroxide-based crosslinking agent as the crosslinking agent, it is preferable to use triallyl cyanurate, trimethylolpropane trimethacrylate, N,N'-m-phenylene bismaleimide, etc. as a crosslinking accelerator.
前記架橋促進剤の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して2.7質量部より多いことが好ましく、2.8質量部以上であることが更に好ましく、また、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることが更に好ましい。架橋促進剤の含有量が、ゴム成分100質量部に対して2.7質量部より多いと、リバーションを抑制しつつ、架橋密度(網目密度)の高い架橋ゴムを得ることができる。 The content of the crosslinking accelerator is preferably more than 2.7 parts by mass, more preferably 2.8 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component. When the content of the crosslinking accelerator is more than 2.7 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component, it is possible to obtain a crosslinked rubber with a high crosslink density (mesh density) while suppressing reversion.
(その他の成分)
本発明のゴム組成物は、更に、熱可塑性エラストマー(TPE)等のエラストマー成分を含んでもよい。該熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、アミド系熱可塑性エラストマー(TPA)、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、エステル系熱可塑性エラストマー(TPC)、動的架橋型熱可塑性エラストマー(TPV)等が挙げられ、これらの中でも、スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)が好ましい。
前記スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)としては、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)ブロック共重合体、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)ブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/イソプレン/スチレン(SBIS)ブロック共重合体、スチレン/ブタジエン(SB)ブロック共重合体、スチレン/イソプレン(SI)ブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/イソプレン(SBI)ブロック共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン(SEBS)ブロック共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン(SEPS)ブロック共重合体、スチレン/エチレン/エチレン/プロピレン/スチレン(SEEPS)ブロック共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン(SEB)ブロック共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン(SEP)ブロック共重合体、スチレン/エチレン/エチレン/プロピレン(SEEP)ブロック共重合体等が挙げられる。
(Other ingredients)
The rubber composition of the present invention may further contain an elastomer component such as a thermoplastic elastomer (TPE). Examples of the thermoplastic elastomer include a styrene-based thermoplastic elastomer (TPS), an olefin-based thermoplastic elastomer (TPO), an amide-based thermoplastic elastomer (TPA), a urethane-based thermoplastic elastomer (TPU), an ester-based thermoplastic elastomer (TPC), and a dynamically crosslinked thermoplastic elastomer (TPV). Among these, a styrene-based thermoplastic elastomer (TPS) is preferred.
Examples of the styrene-based thermoplastic elastomer (TPS) include styrene/butadiene/styrene (SBS) block copolymers, styrene/isoprene/styrene (SIS) block copolymers, styrene/butadiene/isoprene/styrene (SBIS) block copolymers, styrene/butadiene (SB) block copolymers, styrene/isoprene (SI) block copolymers, styrene/butadiene/isoprene (SBI) block copolymers, styrene/ethylene/butylene/styrene (SEBS) block copolymers, styrene/ethylene/propylene/styrene (SEPS) block copolymers, styrene/ethylene/propylene/styrene (SEEPS) block copolymers, styrene/ethylene/butylene (SEB) block copolymers, styrene/ethylene/propylene (SEP) block copolymers, and styrene/ethylene/ethylene/propylene (SEEP) block copolymers.
本発明のゴム組成物には、上述したゴム成分、共晶化合物、架橋系(架橋剤、架橋促進剤)、エラストマー成分の他、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、充填剤、軟化剤、脂肪酸、老化防止剤、酸化亜鉛(亜鉛華)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してもよい。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。 In addition to the above-mentioned rubber components, eutectic compounds, crosslinking systems (crosslinking agents, crosslinking accelerators), and elastomer components, the rubber composition of the present invention may contain compounding agents that are commonly used in the rubber industry, such as fillers, softeners, fatty acids, antioxidants, zinc oxide (zinc oxide), etc., which may be appropriately selected and compounded within a range that does not impair the purpose of the present invention. Commercially available products can be used as these compounding agents.
前記充填剤としては、カーボンブラック、シリカ等が挙げられる。これら充填剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記充填剤の含有量は、特に制限はなく、前記ゴム成分100質量部に対して、10~150質量部の範囲が好ましく、20~100質量部がより好ましい。
Examples of the filler include carbon black, silica, etc. These fillers may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the filler is not particularly limited, and is preferably in the range of 10 to 150 parts by mass, and more preferably 20 to 100 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component.
前記軟化剤としては、芳香油、パラフィン油、ナフテン油、ヒマシ油以外の植物油、MES、TDAE、SRAE等の低PCA油、重質ナフテン油等が挙げられる。
好適な低PCA油としては、野菜、ナッツ、種子から収穫できる種々の植物由来の油が挙げられる。
植物由来の油としては、大豆油、ヒマワリ油、ベニバナ油、トウモロコシ油、亜麻仁油、綿実油、菜種油、カシュー油、ゴマ油、カメリア油、ホホバ油、マカダミアナッツ油、ココナッツ油、パーム油等が挙げられる。
前記軟化剤の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して、1質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、7質量部以上であることが更に好ましく、10質量部以上であることが特に好ましく、また、35質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがより好ましく、25質量部以下であることが更に好ましい。
Examples of the softening agent include aromatic oils, paraffin oils, naphthenic oils, vegetable oils other than castor oil, low PCA oils such as MES, TDAE, and SRAE, and heavy naphthenic oils.
Suitable low PCA oils include a variety of plant-derived oils that can be harvested from vegetables, nuts and seeds.
Examples of plant-derived oils include soybean oil, sunflower oil, safflower oil, corn oil, linseed oil, cottonseed oil, rapeseed oil, cashew oil, sesame oil, camellia oil, jojoba oil, macadamia nut oil, coconut oil, and palm oil.
The content of the softener, relative to 100 parts by mass of the rubber component, is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, even more preferably 7 parts by mass or more, and particularly preferably 10 parts by mass or more, and is preferably 35 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and even more preferably 25 parts by mass or less.
前記脂肪酸としては、ステアリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸等が挙げられる。これらの中でも、ステアリン酸が好ましい。
前記脂肪酸の含有量は、特に制限はなく、前記ゴム成分100質量部に対して、0.1~5質量部の範囲が好ましく、1~4質量部がより好ましい。
Examples of the fatty acid include stearic acid, palmitic acid, arachidic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, etc. Among these, stearic acid is preferred.
The content of the fatty acid is not particularly limited, and is preferably in the range of 0.1 to 5 parts by mass, and more preferably 1 to 4 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component.
前記老化防止剤としては、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン(6C)、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(TMDQ)、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン(AW)、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン(DPPD)等が挙げられる。
前記老化防止剤の含有量は、特に制限はなく、前記ゴム成分100質量部に対して、0.1~5質量部の範囲が好ましく、1~4質量部がより好ましい。
Examples of the antioxidant include N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine (6C), 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer (TMDQ), 6-ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (AW), and N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine (DPPD).
The content of the antioxidant is not particularly limited, and is preferably in the range of 0.1 to 5 parts by mass, and more preferably 1 to 4 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component.
前記酸化亜鉛(亜鉛華)の含有量は、特に制限はなく、前記ゴム成分100質量部に対して、1~10質量部の範囲が好ましく、2~8質量部がより好ましい。 The amount of zinc oxide (zinc white) is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 10 parts by mass, and more preferably 2 to 8 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component.
(その他)
本発明のゴム組成物は、例えば、バンバリーミキサーやロール等を用いて、ゴム成分に、共晶化合物と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して混練した後、熱入れ、押出等することにより製造することができる。
(others)
The rubber composition of the present invention can be produced, for example, by mixing and kneading the rubber component with the eutectic compound and various compounding agents appropriately selected as necessary using a Banbury mixer, a roll, or the like, and then heating and extruding the mixture.
本発明のゴム組成物は、タイヤを始めとする種々のゴム製品に利用できる。特には、本発明のゴム組成物は、タイヤ用のゴム組成物として好ましい。タイヤは、種々のゴム部材から構成され、各部材により、形状、厚さ等が異なるため、加硫時に均一に熱履歴を与えることが難しいため、早期加硫や加硫戻りの問題が起こり易い。これに対して、本発明のゴム組成物は、スコーチ安定性と耐加硫戻り性に優れるため、タイヤに適用しても、早期加硫や加硫戻りを抑制できる。 The rubber composition of the present invention can be used for various rubber products including tires. In particular, the rubber composition of the present invention is preferable as a rubber composition for tires. Tires are composed of various rubber components, and each component has a different shape, thickness, etc., so it is difficult to give a uniform heat history during vulcanization, which makes it easy for problems such as premature vulcanization and reversion to occur. In contrast, the rubber composition of the present invention has excellent scorch stability and reversion resistance, so that even when applied to tires, premature vulcanization and reversion can be suppressed.
<タイヤ>
本発明のタイヤは、上記のゴム組成物を含むことを特徴とする。かかる本発明のタイヤは、スコーチ(ヤケ)や、加硫戻り(リバージョン)に起因する物性の低下が抑制されている。
上述の通り、タイヤは、種々のゴム部材から構成され、各部材により、形状、厚さ等が異なるため、加硫時に均一に熱履歴を与えることが難しいため、早期加硫や加硫戻りの問題が起こり易いが、加硫時間を他部材と調整したい際に、スコーチ安定性と耐加硫戻り性に優れる上述の本発明のゴム組成物を好適に使用できる。
<Tires>
The tire of the present invention is characterized by including the above-mentioned rubber composition. The tire of the present invention is inhibited from deterioration of physical properties due to scorch (discoloration) and reversion.
As described above, a tire is composed of various rubber components, and since each component has a different shape, thickness, etc., it is difficult to impart a uniform thermal history during vulcanization, which makes it prone to problems such as premature vulcanization and reversion. However, when it is desired to adjust the vulcanization time to match other components, the above-mentioned rubber composition of the present invention, which has excellent scorch stability and reversion resistance, can be suitably used.
本発明のタイヤの好ましい態様としては、ランフラットタイヤ、再生タイヤ等が挙げられる。 Preferred embodiments of the tire of the present invention include run-flat tires, retread tires, etc.
ランフラットタイヤは、サイド部にサイド補強ゴムを具え、一般的なタイヤよりも、厚みが厚いため、加硫時間が長くなり易く、タイヤ表面が加硫戻り(リバージョン)を起こし易い。これに対して、上述の本発明のゴム組成物は、耐加硫戻り性に優れるため、ランフラットタイヤへの適用に好適である。 Run-flat tires have side reinforcing rubber on the side and are thicker than regular tires, which means that the vulcanization time is likely to be long and the tire surface is prone to reversion. In contrast, the rubber composition of the present invention described above has excellent reversion resistance and is therefore suitable for use in run-flat tires.
また、再生タイヤは、使用済のタイヤからトレッドゴムを取り除き、新品のトレッドゴムを装着して、加硫したものであるが、トレッドゴムを取り除いて得られる台タイヤ(タイヤのケース部材)は、既に一旦加硫工程を経ているため、加硫戻り(リバージョン)を起こし易い。これに対して、上述の本発明のゴム組成物は、耐加硫戻り性に優れるため、台タイヤ(タイヤのケース部材)への適用にも好適である。 In addition, recycled tires are made by removing the tread rubber from used tires, replacing them with new tread rubber, and then vulcanizing the tires. However, the base tire (the tire case) obtained by removing the tread rubber is prone to reversion because it has already been through a vulcanization process. In contrast, the rubber composition of the present invention described above has excellent resistance to reversion, making it suitable for use in base tires (the tire case).
本発明のタイヤは、適用するタイヤの種類に応じ、未加硫のゴム組成物を用いて成形後に加硫して得てもよく、又は予備加硫工程等を経た半加硫ゴムを用いて成形後、さらに本加硫して得てもよい。なお、本発明のタイヤは、空気入りタイヤでも、ソリッドタイヤでもよいが、好ましくは空気入りタイヤである。ここで、空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。 Depending on the type of tire to be applied, the tire of the present invention may be obtained by molding an unvulcanized rubber composition and then vulcanizing it, or by molding a semi-vulcanized rubber that has been subjected to a pre-vulcanization process or the like, and then further vulcanizing it. The tire of the present invention may be a pneumatic tire or a solid tire, but is preferably a pneumatic tire. Here, the gas to be filled into the pneumatic tire may be normal air or air with an adjusted oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen, argon, or helium.
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<ゴム組成物の作製>
表1に示す配合処方に従い、バンバリーミキサーにて、70RPM(回転/分)で操作し、最高温度145℃にて、イソプレンゴム(IR)、老化防止剤、亜鉛華、脂肪酸、共晶化合物を混錬した(混練第1段階)。
次に、表1に示す配合処方に従い、バンバリーミキサーにて、70RPM(回転/分)で操作し、最高温度100℃にて、混練第1段階で得られた混錬物、亜鉛華、硫黄、架橋促進剤を混錬した(混練第2段階)。
その後、混練第2段階で得られた混錬物を室温(23℃)に冷却して、ゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物に対して、下記の方法で、架橋形成開始までの時間とリバージョンの評価を行った。
<Preparation of Rubber Composition>
According to the compounding recipe shown in Table 1, isoprene rubber (IR), antioxidant, zinc oxide, fatty acid, and eutectic compound were kneaded in a Banbury mixer operated at 70 RPM (revolutions per minute) and a maximum temperature of 145° C. (first kneading stage).
Next, according to the formulation shown in Table 1, the kneaded product obtained in the first kneading stage, zinc oxide, sulfur, and a crosslinking accelerator were kneaded in a Banbury mixer operated at 70 RPM (revolutions per minute) and at a maximum temperature of 100° C. (second kneading stage).
Thereafter, the kneaded product obtained in the second kneading stage was cooled to room temperature (23° C.) to prepare a rubber composition. The obtained rubber composition was evaluated for the time until the start of crosslinking formation and reversion by the following method.
<架橋形成開始までの時間とリバージョンの評価方法>
調製した各ゴム組成物を用いて、キュラストメータ(東洋精機製「型式RLR-4 ロータレスレオメータ」)により、JIS K6300-2に準拠して、160℃における10%加硫時間{tc(10)}(単位:分)、最大トルク時間{tc(max)}(単位:分)、及び最大トルク値(Fmax)(単位:dN・m)、最小トルク値(Fmin)(単位:dN・m)、最大トルク時間+8分後におけるトルク値(Fx)(単位:dN・m)を測定した。
架橋形成開始までの時間とリバージョンは、以下のように定義した。
架橋形成開始までの時間=tc(10)
リバージョン=(Fmax-Fx)/(Fmax-Fmin)
比較例1の架橋形成開始までの時間を100として、各例の架橋形成開始までの時間を指数表示した。指数値が大きい程、架橋形成開始までの時間が長く、スコーチ安定性に優れることを示す。
また、比較例1のリバージョンを100として、各例のリバージョンを指数表示した。指数値が小さい程、リバージョン(加硫戻り)が小さく、耐加硫戻り性に優れることを示す。
<Time until the start of crosslinking and method for evaluating reversion>
Using each of the prepared rubber compositions, the 10% vulcanization time {tc(10)} (unit: min), maximum torque time {tc(max)} (unit: min), maximum torque value (Fmax) (unit: dN·m), minimum torque value (Fmin) (unit: dN·m), and torque value (Fx) (unit: dN·m) 8 minutes after the maximum torque time were measured using a curastometer (Toyo Seiki Co., Ltd., "Model RLR-4 Rotary Rheometer") in accordance with JIS K6300-2.
The time until the onset of crosslinking and reversion were defined as follows:
Time to start crosslinking = tc (10)
Reversion = (Fmax - Fx) / (Fmax - Fmin)
The time until the start of crosslinking formation in each example was expressed as an index, with the time until the start of crosslinking formation in Comparative Example 1 being set at 100. A larger index value indicates a longer time until the start of crosslinking formation and better scorch stability.
The reversion of each example was expressed as an index, with the reversion of Comparative Example 1 being set at 100. The smaller the index value, the smaller the reversion (reversion) and the more excellent the reversion resistance.
*1 IR: イソプレンゴム、JSR製、商品名「JSR IR2200」
*2 老化防止剤: N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン(老化防止剤6C)、住友化学株式会社製、商品名「アンチゲン 6C」
*3 亜鉛華: 酸化亜鉛、ハクスイテック株式会社製、商品名「酸化亜鉛2種」
*4 脂肪酸: ステアリン酸、日油株式会社製、商品名「桐印ステアリン酸」
*5 共晶化合物1: 下記の方法で調製した水素結合受容体と水素結合供与体との混合生成物、水素結合受容体のイオン結合エネルギー=97.9kcal/mol
*6 共晶化合物2: 下記の方法で調製した水素結合受容体と水素結合供与体との混合生成物、水素結合受容体のイオン結合エネルギー=100.8kcal/mol
*7 共晶化合物3: 下記の方法で調製した水素結合受容体と水素結合供与体との混合生成物、水素結合受容体のイオン結合エネルギー=100.8kcal/mol
*8 硫黄: イーストマンMFGジャパン製、商品名「CRYSTEX HS 0T20」
*9 架橋促進剤: N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(加硫促進剤NS)、大内新興化学工業製、商品名「ノクセラーNS-P」
*1 IR: Isoprene rubber, manufactured by JSR, product name "JSR IR2200"
*2 Antioxidant: N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine (antioxidant 6C), manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name "Antigen 6C"
*3 Zinc oxide: Zinc oxide, manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd., product name "Zinc oxide type 2"
*4 Fatty acid: stearic acid, NOF Corporation, trade name "Kiri Stearic Acid"
*5 Eutectic compound 1: A mixture of hydrogen bond acceptor and hydrogen bond donor prepared by the following method. Ionic bond energy of hydrogen bond acceptor = 97.9 kcal/mol
*6 Eutectic compound 2: A mixture of hydrogen bond acceptor and hydrogen bond donor prepared by the following method. Ionic bond energy of hydrogen bond acceptor = 100.8 kcal/mol
*7 Eutectic compound 3: A mixture of hydrogen bond acceptor and hydrogen bond donor prepared by the following method. Ionic bond energy of hydrogen bond acceptor = 100.8 kcal/mol
*8 Sulfur: Eastman MFG Japan, product name "CRYSTEX HS 0T20"
*9 Crosslinking accelerator: N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (vulcanization accelerator NS), manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry, product name "Noccela NS-P"
<共晶化合物1~3の調製方法>
水素結合受容体と水素結合供与体を、表2に示すモル比で混合、昇温して均一な液体となったのを確認した後、室温に戻して、共晶化合物を調製した。
<Method for preparing eutectic compounds 1 to 3>
The hydrogen bond acceptor and the hydrogen bond donor were mixed in the molar ratio shown in Table 2, heated to confirm that they had become a homogeneous liquid, and then cooled to room temperature to prepare a eutectic compound.
表1の比較例1と、比較例2及び実施例1-2と、の比較から、共晶化合物を配合することで、リバーションを抑制して、ゴム組成物の耐加硫戻り性を改善できることが分かる。
また、比較例2と、実施例1-2と、の比較から、共晶化合物に使用する水素結合受容体のイオン結合エネルギーが98kcal/mol以上であることで、架橋形成開始までの時間が長くなり、ゴム組成物のスコーチ安定性が向上することが分かる。
From a comparison between Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1-2 in Table 1, it can be seen that by compounding a eutectic compound, reversion can be suppressed and the reversion resistance of the rubber composition can be improved.
In addition, a comparison between Comparative Example 2 and Example 1-2 shows that when the ionic bond energy of the hydrogen bond acceptor used in the eutectic compound is 98 kcal/mol or more, the time until the start of crosslinking is extended and the scorch stability of the rubber composition is improved.
本発明のゴム組成物は、タイヤを始めとして、種々のゴム製品に利用できる。 The rubber composition of the present invention can be used in a variety of rubber products, including tires.
Claims (8)
前記共晶化合物は、水素結合受容体を含み、
前記共晶化合物が、前記水素結合受容体と、水素結合供与体と、の混合生成物であり、
前記水素結合受容体は、イオン結合エネルギーが98kcal/mol以上であり、
前記水素結合受容体は、下記式(2):
(R 1 )(R 2 )(R 3 )(R 4 )-N + -Φ - ・・・ (2)
によって定義される4級アンモニウム塩であり、式(2)中のR 1 、R 2 、R 3 、及びR 4 は、個々に、1個~6個の炭素原子を含むアルキル基であり、Φ - はハロゲン化物イオンであることを特徴とする、ゴム組成物。 A rubber composition comprising a rubber component and a eutectic compound,
The eutectic compound includes a hydrogen bond acceptor;
the eutectic compound is a mixture product of the hydrogen bond acceptor and the hydrogen bond donor;
The hydrogen bond acceptor has an ionic bond energy of 98 kcal/mol or more;
The hydrogen bond acceptor has the following formula (2):
(R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (R 4 )-N + -Φ -... (2)
wherein R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 in formula (2) are each an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and Φ 1 - is a halide ion .
前記イソプレン骨格ゴムの含有量が、前記ゴム成分100質量部中、50質量部以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載のゴム組成物。 The rubber component contains an isoprene skeleton rubber,
The rubber composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the amount of the isoprene skeleton rubber is 50 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the rubber component.
前記架橋促進剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して2.7質量部より多い、請求項1~5のいずれか1項に記載のゴム組成物。 Further, a crosslinking agent and a crosslinking promoter are included,
The rubber composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the content of the crosslinking accelerator is more than 2.7 parts by mass based on 100 parts by mass of the rubber component.
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