橡胶组合物制造技术

一种橡胶组合物，其含有橡胶和改性纤维素纤维，所述改性纤维素纤维借助醚键键合有选自下述通式(1)所示的取代基及下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基、且具有纤维素I型晶体结构。‑CH2‑CH(OH)‑R1(1)‑CH2‑CH(OH)‑CH2‑(OA)n‑O‑R1(2)〔式中，通式(1)及通式(2)中的R1分别独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基〕。本发明专利技术的橡胶组合物可以适合地作为工作机械部件、家电部件、汽车部件等使用。

Rubber composition

A rubber composition containing rubber and modified cellulose fibers which have 1 or more than 2 substituents in the substituents shown by the following general formula (1) and the cellulose I type crystal structure with the aid of the ether bond bond with the aid of the ether bond bond. CH (OH) R1 (OH) R1 (1) CH2 CH (OA) n O R1 (1) and general formula (2) independently represent a straight chain or a branch alkyl of less than 3 and below 30, respectively, in the general formula (2) representing more than 0 and less than 50, indicating that the carbon number is more than 1 and less than 6 of the straight chain or the two saturation of the chain. Hydrocarbon group. The rubber composition of the invention can be used as a working mechanical component, an electrical appliance component, an automobile component and so on.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】橡胶组合物
本专利技术涉及橡胶组合物。更详细而言，涉及可以适合地作为工作机械部件、家电部件、汽车部件等使用的橡胶组合物、该橡胶组合物的制造方法、以及含有该橡胶组合物的工业用橡胶部件及轮胎。
技术介绍
以往，大多使用源自有限资源石油的塑料材料，但近年来，对环境造成的负担少的技术备受关注，在所述技术背景下，使用天然大量存在的生物质、即纤维素纤维得到的材料受到关注。例如，专利文献1中，作为增强效果优异的纤维素纳米纤维，公开了一种纤维素纳米纤维，其特征在于，平均聚合度为600以上且30000以下、长径比为20～10000、平均直径为1～800nm、在X射线衍射图案中具有Iβ型的结晶峰。含有该纤维素纳米纤维的树脂组合物表现出了优异的成形性及热线膨胀率。专利文献2中公开了：通过对含有木质素的纸浆进行机械解纤处理，经微原纤化的植物纤维成为依次被半纤维素、木质素覆盖的结构，由此变得在水系中容易处理，配合有该植物纤维的纤维增强树脂的分解温度比以往的微原纤化纤维素高、热稳定性优异。专利文献3中公开了一种具有改性表面的纤维素微原纤，其特征在于，在微原纤的表面存在的羟基官能团通过能够与该羟基官能团反应的至少一种有机化合物而发生醚化，此时的表面取代度(DSS)至少为0.05。并记载了含有该微原纤的弹性体组合物表现出优异的机械强度。专利文献4中公开了一种复合材料，其含有表面以表面取代度(DSS)至少为0.05的方式被醚基取代的纤维素微纤维。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-184816号公报专利文献2：日本特开2009-19200号公报专利文献3：日本特表2002-524618号公报专利文献4：FR2800378号公报
技术实现思路
本专利技术涉及下述〔1〕～〔4〕。〔1〕一种橡胶组合物，其含有橡胶和改性纤维素纤维，所述改性纤维素纤维借助醚键键合有选自下述通式(1)所示的取代基及下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基、且具有纤维素I型晶体结构。-CH2-CH(OH)-R1(1)-CH2-CH(OH)-CH2-(OA)n-O-R1(2)〔式中，通式(1)及通式(2)中的R1分别独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基〕〔2〕一种橡胶组合物的制造方法，其为含有橡胶和改性纤维素纤维的橡胶组合物的制造方法，其包括：在碱的存在下，借助醚键对纤维素系原料导入选自平均1分子的总碳数为5以上且32以下的非离子性环氧烷化合物及平均1分子的总碳数为5以上且100以下的非离子性缩水甘油醚化合物中的1种或2种以上的化合物，从而得到改性纤维素纤维的工序；以及将得到的改性纤维素纤维与橡胶混合的工序。〔3〕一种工业用橡胶部件，其含有上述〔1〕所述的橡胶组合物。〔4〕一种轮胎，其含有上述〔1〕所述的橡胶组合物。具体实施方式即使橡胶组合物中含有专利文献1～4的纤维素纤维，作为尝试在各种用途中应用的橡胶组合物，仍然需要进一步的改良。本专利技术涉及在配合至橡胶时的机械强度、低能量损失性、及尺寸稳定性优异的橡胶组合物、该橡胶组合物的制造方法、以及含有该橡胶组合物的工业用橡胶部件及轮胎。本专利技术的橡胶组合物表现出良好的机械强度，并且发挥出低能量损失性、尺寸稳定性优异这样的优异效果。〔橡胶组合物〕本专利技术的橡胶组合物的特征在于，在橡胶中含有特定的改性纤维素纤维。[改性纤维素纤维]本专利技术中的改性纤维素纤维的特征在于，在纤维素纤维的表面借助醚键键合有特定的取代基。以下，有时将上述改性纤维素纤维也记载为本专利技术的改性纤维素纤维。需要说明的是，本说明书中，“借助醚键键合”是指纤维素纤维表面的羟基与修饰基团反应而形成醚键的状态。对于本专利技术的改性纤维素纤维被配合到橡胶中时可得到机械强度、低能量损失性、及尺寸稳定性优异的橡胶组合物的理由，可以如下地考虑。纤维素通常通过基于其表面羟基的氢键进行聚集而形成微原纤的束，但本专利技术中使用的改性纤维素纤维通过进行对表面羟基导入特定修饰基团的反应，该修饰基团与纤维素纤维骨架的纤维素链直接进行醚键合，因此成为维持了纤维素的晶体结构且疏水化的纤维素纤维。此外，由于导入的修饰基团具有特定链长的烷基末端，因此可获得基于立体斥力的排斥，因此在橡胶中的分散性优异。因此，本专利技术中使用的改性纤维素纤维在橡胶中均匀地分散、并且稳定维持了晶体结构，因此得到的橡胶组合物的机械强度、低能量损失性、及尺寸稳定性良好。但是，这些推测并不限定本专利技术。(平均纤维直径)对于本专利技术的改性纤维素纤维，从机械强度提高、处理性、获取性、及成本的观点出发，优选为5μm以上、更优选为7μm以上、进一步优选为10μm以上。此外，不特别设定上限，从处理性及机械强度提高的观点出发，优选为100μm以下、更优选为70μm以下、进一步优选为50μm以下、进一步优选为40μm以下、进一步优选为30μm以下。需要说明的是，本说明书中，纤维素纤维的平均纤维直径可以按照以下的方法来测定。具体而言，可以举出例如下述分析方法：将经极度干燥的纤维素纤维在离子交换水中使用家庭用混合机等搅拌而分散纤维后，进一步添加离子交换水以达到均匀的方式搅拌而得到水分散液，将所得水分散液中的一部分用MetsoAutomation公司制造的“KajaaniFiberLab”进行分析。通过所述方法，平均纤维直径可以测定微米量级的纤维直径。需要说明的是，详细的测定方法如实施例所述。此外，本专利技术的改性纤维素纤维可以具有微细的平均纤维直径。例如，可以通过在有机溶剂中使用高压均质机等进行处理来进行微细化。经微细化的改性纤维素纤维的平均纤维直径例如为1～500nm左右即可，从提高耐热性的观点出发，优选为3nm以上、更优选为10nm以上、进一步优选为20nm以上，从处理性及尺寸稳定性的观点出发，优选为300nm以下、更优选为200nm以下、进一步优选为150nm以下、更进一步优选为120nm以下。需要说明的是，以下有时也将经微细化的改性纤维素纤维记载为微细改性纤维素纤维。具有如前所述的微细的平均纤维直径的情况下，通过使用光学显微镜(KEYENCECORPORATION制，“DigitalMicroscopeVHX-1000”)，以300～1000倍的倍率对进行微细化处理而得到的分散液进行观察，测量30根以上纤维的平均值，能够测定纳米量级的纤维直径。难以利用光学显微镜进行观察时，可以将向上述分散液中进一步添加溶剂而制备的分散液滴加在云母(mica)上并干燥而制成观察试样，并使用原子力显微镜(AFM、NanoscopeIIITappingmodeAFM、Digitalinstrument公司制，探针使用纳米传感器公司制造的PointProbe(NCH))进行测定。一般而言，从高等植物制备的纤维素纳米纤维的最小单位是6×6的分子链以几乎正方形的形状堆叠而成的，因此，可以将在通过AFM得到的图像中分析出的高度视为纤维的宽度。需要说明的是，详细的测定方法如实施例所述。(修饰基团)本专利技术的改性纤维素纤维中的修饰基团为以下的通式(1)所示的取代基及通式(2)所示的取代基，这些取代基组可以单独导入或者以任意组合导入。需要说明的是，即使在要导入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶组合物，其含有橡胶和改性纤维素纤维，所述改性纤维素纤维借助醚键键合有选自下述通式(1)所示的取代基及下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基、且具有纤维素I型晶体结构，‑CH2‑CH(OH)‑R1  (1)‑CH2‑CH(OH)‑CH2‑(OA)n‑O‑R1  (2)式中，通式(1)及通式(2)中的R1分别独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.07 JP 2015-1760481.一种橡胶组合物，其含有橡胶和改性纤维素纤维，所述改性纤维素纤维借助醚键键合有选自下述通式(1)所示的取代基及下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基、且具有纤维素I型晶体结构，-CH2-CH(OH)-R1(1)-CH2-CH(OH)-CH2-(OA)n-O-R1(2)式中，通式(1)及通式(2)中的R1分别独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，改性纤维素纤维为下述通式(3)所示的改性纤维素纤维，式(3)中，R相同或不同，表示氢或者选自所述通式(1)所示的取代基及所述通式(2)所示的取代基中的取代基；m表示20以上且3000以下的整数，其中，所有R同时为氢的情况除外。3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，选自通式(1)所示的取代基及通式(2)所示的取代基中的取代基的导入率相对于脱水葡萄糖单元1摩尔为0.001摩尔以上且1.5摩尔以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的橡胶组合物，其中，通式(2)所示的取代基中的n是0以上且20以下的数、A是碳数为2以上且3以下的直链或...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田穣，坪井拓磨，柴田翔太郎，熊本吉晃，小西基，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP