CN105102486A - 含腈基共聚物橡胶、交联性橡胶组合物、以及橡胶交联物 - Google Patents
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Abstract
提供含腈基共聚物橡胶,其特征在于,在末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上具有羟基、羧基或碳间双键。本发明的含腈基共聚物橡胶优选利用复分解反应而得到。根据本发明,可提供交联性优异的含腈基共聚物橡胶。
Description
技术领域
本发明涉及含腈基共聚物橡胶、交联性橡胶组合物、以及橡胶交联物。
背景技术
一直以来,腈橡胶(丙烯腈-丁二烯共聚橡胶)活用其耐油性、机械特性、耐化学试剂性等而被用作软管、管等汽车用橡胶部件的材料,另外,对腈橡胶的聚合物主链中的碳-碳双键进行氢化而得到的氢化腈橡胶(氢化丙烯腈-丁二烯共聚橡胶)的耐热性更优异,因此被用作密封件(seal)、带、软管、挡板(diaphragm)等橡胶部件。
在这种腈橡胶中,例如专利文献1中提出如下方法:为了在氢化时抑制门尼粘度的上升,使腈橡胶在催化剂和膦或双膦的存在下进行复分解。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-56926号公报(美国专利第7,662,889号说明书)。
发明内容
发明要解决的课题
然而,上述专利文献1的技术的目的仅在于,利用复分解对腈橡胶进行低分子量化,从而降低门尼粘度,目的不是提高门尼粘度之外的其它特性。
本发明的目的在于,提供会赋予交联性优异的橡胶交联物的含腈基共聚物橡胶、以及使用该含腈基共聚物橡胶而得到的交联性橡胶组合物、以及橡胶交联物。
用于解决问题的手段
本发明人等发现:通过向含腈基共聚物橡胶的末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上导入羟基、羧基或碳间双键,能够提高含腈基共聚物橡胶的交联性,从而完成了本发明。
即,根据本发明提供含腈基共聚物橡胶,其特征在于,在末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上具有羟基、羧基或碳间双键。
在本发明中,前述羟基优选键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子。
在本发明中,前述羧基优选键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子。
在本发明中,优选的是,在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具有前述碳间双键。
另外,本发明的含腈基共聚物橡胶的碘值优选为120以下。
本发明的含腈基共聚物橡胶优选利用复分解反应而得到,前述复分解反应更优选在具有至少1个双键和至少1个羟基或羧基的链转移剂的存在下,或者具有2个以上双键的链转移剂的存在下进行。另外,前述链转移剂优选为具有至少1个碳间双键和至少1个羟基或羧基的烃化合物、或者具有2个以上碳间双键的烃化合物。进而,前述复分解反应优选使用钌催化剂或锇催化剂作为复分解催化剂来进行。
本发明的含腈基共聚物橡胶的重均分子量(Mw)优选为300,000以下。
根据本发明,提供在上述任一项所述的含腈基共聚物橡胶中配合有交联剂的交联性橡胶组合物。
另外,根据本发明,提供将上述记载的交联性橡胶组合物进行交联而成的橡胶交联物。
进而,根据本发明提供含腈基共聚物橡胶的制造方法,其特征在于,使复分解反应前的含腈基共聚物橡胶在具有至少1个双键和至少1个羟基或羧基的链转移剂的存在下,或者具有2个以上双键的链转移剂的存在下发生复分解反应。
发明的效果
根据本发明,可提供交联性优异的含腈基共聚物橡胶、以及使用该含腈基共聚物橡胶得到的交联性橡胶组合物、以及将该橡胶组合物进行交联而得到的、耐发热性、高温下得拉伸特性、或耐磨耗性优异的橡胶交联物。
附图说明
图1是表示交联性橡胶组合物的交联时的门尼粘度变化的图。
具体实施方式
本发明的含腈基共聚物橡胶是特征在于在末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上具有羟基、羧基或碳间双键的含腈基共聚物橡胶。
需要说明的是,在本发明中,“末端碳原子”是指位于构成共聚物橡胶的分子链末端的碳原子,另外,“在末端碳原子上具有羟基”是指羟基直接键合于位于这种分子链末端的碳原子而成的结构,同样地,“在末端碳原子上具有羧基”是指羧基直接键合于位于这种分子链末端的碳原子而成的结构。
进而,在本发明中,“在末端碳原子上具有碳间双键”是指位于这种分子链末端的碳原子与键合于其的碳原子形成了碳间双键的结构。
另外,在本发明中,“与末端碳原子键合的碳原子”是指位于构成共聚物橡胶的分子链末端位置的碳原子旁边且与位于这种末端的碳原子进行键合的碳原子(即,自末端起第2个碳原子)。“与末端碳原子键合的碳原子上具有羟基”是指羟基直接键合于自这种末端起第2个碳原子而成的结构。同样地,“与末端碳原子键合的碳原子上具有羧基”是指羧基直接键合于自这种末端起第2个碳原子而成的结构。
进而,在本发明中,“与末端碳原子键合的碳原子上具有碳间双键”是指自这种末端起第2个碳原子与键合于其的碳原子且不是末端碳原子的碳原子(即,自末端起第3个碳原子)形成了碳间双键的结构。
<含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)>
首先,针对末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上具有羟基的含腈基共聚物橡胶(以下记作“含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)」。)进行说明。如上所述,含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)具有羟基键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子而成的结构。
本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)除了交联性优异这一特性之外,还具有可赋予耐发热性优异的橡胶交联物这一特性。
本发明所述的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)可以如下获得:例如相对于将α,β-烯属不饱和腈单体、共轭二烯单体、以及根据需要添加的可共聚的其它单体进行共聚而得到的橡胶,导入羟基键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子而成的结构,从而得到。
以下,将导入羟基键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子而成的结构前的含腈基共聚物橡胶作为“原料橡胶“进行说明。
<原料橡胶>
作为为了制造原料橡胶而使用的α,β-烯属不饱和腈单体,只要是具有腈基的α,β-烯属不饱和化合物就没有特别限定,可列举出例如丙烯腈;α-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈等α-卤代丙烯腈;甲基丙烯腈等α-烷基丙烯腈等。这些之中,优选为丙烯腈和甲基丙烯腈,更优选为丙烯腈。α,β-烯属不饱和腈单体可以单独使用一种,也可以组合使用多种。
α,β-烯属不饱和腈单体单元的含量相对于全部单体单元优选为5~60重量%、更优选为10~55重量%、进一步优选为15~50重量%。α,β-烯属不饱和腈单体单元的含量过少时,所得橡胶交联物的耐油性有可能降低,反之过多时,耐寒性有可能降低。
作为为了制造原料橡胶而使用的共轭二烯单体,优选为1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、氯丁二烯等碳数4~6的共轭二烯单体,更优选为1,3-丁二烯和异戊二烯,特别优选为1,3-丁二烯。共轭二烯单体可以单独使用一种,也可以组合使用多种。
共轭二烯单体单元的含量相对于全部单体单元优选为40~95重量%、更优选为45~90重量%、进一步优选为50~85重量%。共轭二烯单体单元的含量过少时,所得橡胶交联物的橡胶弹性有可能降低,反之过多时,耐热性、耐化学稳定性有可能受损。需要说明的是,上述共轭二烯单体单元的含量在进行后述氢化时是包括进行了氢化的部分在内的含量。
另外,原料橡胶可以是将α,β-烯属不饱和腈单体和共轭二烯单体与能够和它们共聚的其它单体一同共聚而得到的。作为这种其它单体,可例示出乙烯、α-烯烃单体、芳香族乙烯基单体、含羧基单体、α,β-烯属不饱和羧酸酯单体(不包括符合“含羧基单体”的单体)、含氟乙烯基单体、共聚性防老剂等。
作为α-烯烃单体,优选碳数为3~12的单体,可列举出例如丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯等。
作为芳香族乙烯基单体,可列举出例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基吡啶等。
作为含羧基单体,可列举出例如α,β-烯属不饱和单羧酸单体、α,β-烯属不饱和多元羧酸单体、以及α,β-烯属不饱和二羧酸单酯单体等。另外,含羧基单体中还包括这些单体的羧基形成了羧酸盐的单体。进而,α,β-烯属不饱和多元羧酸的酸酐也会在共聚后使酸酐基开裂而形成羧基,因此可用作含羧基单体。
作为α,β-烯属不饱和单羧酸单体,可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、巴豆酸、肉桂酸等。
作为α,β-烯属不饱和多元羧酸单体,可列举出富马酸、马来酸等丁烯二酮酸;衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、烯丙基丙二酸、芸康酸等。另外,作为α,β-不饱和多元羧酸的酸酐,可列举出马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。
作为α,β-烯属不饱和二羧酸单酯单体,可列举出马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸单丙酯、马来酸单正丁酯等马来酸单烷基酯;马来酸单环戊酯、马来酸单环己酯、马来酸单环庚酯等马来酸单环烷基酯;马来酸单甲基环戊酯、马来酸单乙基环己酯等马来酸单烷基环烷基酯;富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸单丙酯、富马酸单正丁酯等富马酸单烷基酯;富马酸单环戊酯、富马酸单环己酯、富马酸单环庚酯等富马酸单环烷基酯;富马酸单甲基环戊酯、富马酸单乙基环己酯等富马酸单烷基环烷基酯;柠康酸单甲酯、柠康酸单乙酯、柠康酸单丙酯、柠康酸单正丁酯等柠康酸单烷基酯;柠康酸单环戊酯、柠康酸单环己酯、柠康酸单环庚酯等柠康酸单环烷基酯;柠康酸单甲基环戊酯、柠康酸单乙基环己酯等柠康酸单烷基环烷基酯;衣康酸单甲酯、衣康酸单乙酯、衣康酸单丙酯、衣康酸单正丁酯等衣康酸单烷基酯;衣康酸单环戊酯、衣康酸单环己酯、衣康酸单环庚酯等衣康酸单环烷基酯;衣康酸单甲基环戊酯、衣康酸单乙基环己酯等衣康酸单烷基环烷基酯等。
作为α,β-烯属不饱和羧酸酯单体(不包括符合上述“含羧基单体”的单体),可列举出例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等具有碳数1~18的烷基的(甲基)丙烯酸酯(“甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯”的简称。以下相同。);丙烯酸甲氧基甲酯、丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯等具有碳数2~12的烷氧基烷基的(甲基)丙烯酸酯;丙烯酸α-氰基乙酯、甲基丙烯酸α-氰基乙酯、甲基丙烯酸α-氰基丁酯等具有碳数2~12的氰基烷基的(甲基)丙烯酸酯;丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯等具有碳数1~12的羟基烷基的(甲基)丙烯酸酯;丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸四氟丙酯等具有碳数1~12的氟烷基的(甲基)丙烯酸酯;马来酸二甲酯、富马酸二甲酯、衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯等的α,β-烯属不饱和二羧酸二烷基酯;丙烯酸二甲氨基甲酯、丙烯酸二乙氨基乙酯等含有二烷氨基的α,β-烯属不饱和羧酸酯等。
作为含氟乙烯基单体,可列举出例如氟乙基乙烯基醚、氟丙基乙烯基醚、邻三氟甲基苯乙烯、五氟苯甲酸乙烯酯、二氟乙烯、四氟乙烯等。
作为共聚性防老剂,可列举出例如N-(4-苯胺基苯基)丙烯酰胺、N-(4-苯胺基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(4-苯胺基苯基)肉桂酰胺、N-(4-苯胺基苯基)巴豆酰胺、N-苯基-4-(3-乙烯基苄氧基)苯胺、N-苯基-4-(4-乙烯基苄氧基)苯胺等。
这些可共聚的其它单体可以组合使用多种。其它单体单元的含量相对于全部单体单元优选为50重量%以下,更优选为30重量%以下,进一步优选为10重量%以下。
本发明中使用的原料橡胶的制造方法没有特别限定,优选的是,利用使用了乳化剂的乳液聚合将上述单体共聚而制备共聚物橡胶的乳胶,根据需要进行氢化来制造。进行乳液聚合时,可以使用乳化剂、聚合引发剂、分子量调节剂等通常使用的聚合副资材。
作为乳化剂,没有特别限定,可列举出例如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐烷基酯等非离子性乳化剂;肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸和亚麻酸等脂肪酸的盐、十二烷基苯磺酸钠等烷基苯磺酸盐、高级醇硫酸酯盐、烷基磺基琥珀酸盐等阴离子性乳化剂;α,β-不饱和羧酸的磺基酯、α,β-不饱和羧酸的硫酸酯、磺基烷基芳基醚等共聚性乳化剂等。乳化剂的用量相对于全部单体100重量份优选为0.1~10重量份。
作为聚合引发剂,只要是自由基引发剂就没有特别限定,可列举出过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过磷酸钾、过氧化氢等无机过氧化物;叔丁基过氧化物、枯烯过氧化氢、对孟烷过氧化氢、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、过氧化乙酰、过氧化异丁酰、过氧化辛酰、过氧化二苯甲酰、3,5,5-三甲基甲酰基过氧化物、叔丁基过氧化异丁酸酯等有机过氧化物;偶氮双异丁腈、偶氮双-2,4-二甲基戊腈、偶氮双环己烷腈、偶氮双异丁酸甲酯等偶氮化合物等。这些聚合引发剂可以单独使用或者组合两种以上使用。作为聚合引发剂,优选为无机或有机的过氧化物。作为聚合引发剂而使用过氧化物时,也可以与亚硫酸氢钠、硫酸亚铁等还原剂进行组合而用作氧化还原系聚合引发剂。聚合引发剂的用量相对于全部单体100重量份优选为0.01~2重量份。
作为分子量调节剂,没有特别限定,可列举出叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇、辛基硫醇等硫醇类;四氯化碳、二氯甲烷、二溴甲烷等卤代烃;α-甲基苯乙烯二聚物;四乙基秋兰姆二硫化物、双五亚甲基秋兰姆二硫化物、二异丙基黄原酸基二硫化物等含硫化合物等。它们可以单独使用,或者组合两种以上使用。其中,优选为硫醇类,更优选为叔十二烷基硫醇。分子量调节剂的用量相对于全部单体100重量份优选为0.1~0.8重量份。
乳液聚合的介质通常使用水。水的量相对于全部单体100重量份优选为80~500重量份。
进行乳液聚合时,可以进一步根据需要使用稳定剂、分散剂、pH调节剂、脱氧剂、粒径调节剂等聚合副资材。使用它们时,其种类、用量均没有特别限定。
另外,针对进行共聚而得到的共聚物,根据需要也可以进行共聚物的氢化(加氢反应)。此时的氢化方法没有特别限定,可以采用公知的方法。
需要说明的是,从提高所得橡胶交联物的耐热性和耐臭氧性的观点出发,原料橡胶的碘值优选为120以下,更优选为30以下,进一步优选为15以下。另外,复分解反应需要碳间不饱和键,因此原料橡胶的碘值优选为1以上、更优选为3以上。
原料橡胶的重均分子量(Mw)可以根据相对于原料橡胶导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的结构从而得到的本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的重均分子量(Mw)来适当调整,优选为100,000~1000,000、更优选为200,000~500,000。
<在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的结构的导入>
并且,在本发明中,通过相对于由上述得到的原料橡胶,导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的结构,能够得到本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)。
作为相对于由上述得到的原料橡胶导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的结构(以下,记作“末端羟基/末端相邻羟基结构”。)的方法,没有特别限定,适合的是,使原料橡胶进行复分解反应的方法,更具体而言,在具有至少1个双键和至少1个羟基的链转移剂(以下记作“含双键-羟基的链转移剂”。)的存在下使用复分解催化剂使原料橡胶进行复分解反应的方法。
作为为了向原料橡胶中导入末端羟基/末端相邻羟基结构而使用的含双键-羟基的链转移剂,只要是具有至少1个双键和至少1个羟基的化合物即可,没有特别限定,优选为具有至少1个碳间双键和至少1个羟基的烃化合物。
需要说明的是,具有至少1个碳间双键和至少1个羟基的烃化合物的碳数优选为3~15。
另外,作为本发明中使用的含双键-羟基的链转移剂,双键可以存在于任意位置,针对羟基,为了适当地向原料橡胶中导入末端羟基/末端相邻羟基结构,期望键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子。
作为这种含双键-羟基的链转移剂的具体例,可列举出3-丁烯-1-醇、2-甲基-3-戊烯-1-醇、3-甲基-2-丁烯-1-醇、4-戊烯-1-醇、4-甲基-3-戊烯-1-醇、2-己烯-1-醇、3-己烯-1-醇、4-己烯-1-醇、2-壬烯-1-醇、9-癸烯-1-醇、2-十一碳烯-1-醇、10-十一碳烯-1-醇等在末端碳原子上键合有羟基的化合物;3-丁烯-2-醇、3-戊烯-2-醇、4-戊烯-2-醇、4-庚烯-2-醇、3-辛烯-2-醇等在与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的化合物等,优选为3-丁烯-1-醇、2-甲基-3-戊烯-1-醇、3-甲基-2-丁烯-1-醇、4-戊烯-2-醇、4-甲基-3-戊烯-1-醇、2-己烯-1-醇、3-己烯-1-醇和4-己烯-1-醇,特别优选为3-丁烯-1-醇、4-戊烯-2-醇和3-己烯-1-醇。
另外,作为复分解反应中使用的复分解催化剂,可列举出以过渡金属原子作为中心且键合有多个离子、原子、多原子离子和/或化合物的络合物。作为过渡金属原子,使用5族、6族和8族(长周期型元素周期表、以下相同。)的原子。各族原子没有特别限定,作为5族的原子,可优选列举出钽,作为6族的原子,可优选列举出钼和钨,作为8族的原子,可优选列举出钌和锇。
这些之中,优选为8族的钌、锇的络合物,从催化活性特别优异这一观点出发,特别优选为钌卡宾络合物。另外,8族的钌、锇的络合物相对于氧气、空气中的水分是比较稳定的,难以失活,因此能够在大气下进行聚合反应。
作为钌卡宾络合物的具体例,可列举出以下式(1)或式(2)所示的络合物。
[化1]
式(1)和(2)中,R1和R2各自独立地表示氢原子、卤原子、或者可以包含卤原子、氧原子、氮原子、硫原子、磷原子或硅原子且环状或链状的碳数1~20的烃基。Z1和Z2各自独立地表示任意的阴离子性配合基。L1和L2各自独立地表示含杂原子的卡宾化合物或含杂原子的卡宾化合物之外的中性供电子性化合物。另外,R1与R2可以彼此键合而形成可以包含杂原子的脂肪族环或芳香族环。进而,R1、R2、Z1、Z2、L1和L2可以利用任意组合彼此键合而形成多座螯合化配合基。
杂原子是指元素周期表15族和16族的原子。作为杂原子的具体例,可列举出氮原子、氧原子、磷原子、硫原子、砷原子和硒原子等。这些之中,从能够得到稳定的卡宾化合物的观点出发,优选为氮原子、氧原子、磷原子和硫原子,特别优选为氮原子。
含杂原子的卡宾化合物优选具有杂原子相邻键合于卡宾碳原子的両侧而成的结构,进而,进而,更优选具有包含卡宾碳原子及其两侧的杂原子且形成有杂环的结构。另外,优选的是,与卡宾碳原子相邻的杂原子具有大体积的取代基。
作为含杂原子的卡宾化合物,可列举出以下式(3)或式(4)所示的化合物。
[化2]
式(3)或式(4)中,R3~R6各自独立地表示氢原子;卤原子;或者可以包含卤原子、氧原子、氮原子、硫原子、磷原子或硅原子且环状或链状的碳数1~20的烃基。另外,R3~R6可以以任意组合彼此键合而形成环。
作为前述式(3)或式(4)所示的化合物的具体例,可列举出1,3-二基咪唑烷-2-亚基、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑烷-2-亚基、1-环己基-3-基咪唑烷-2-亚基、1,3-二基八氢苯并咪唑-2-亚基、1,3-二异丙基-4-咪唑啉-2-亚基、1,3-二(1-苯基乙基)-4-咪唑啉-2-亚基、1,3-二基-2,3-二氢苯并咪唑-2-亚基等。
另外,除了前述式(3)或式(4)所示的化合物之外,还可以使用1,3,4-三苯基-2,3,4,5-四氢-1H-1,2,4-三唑-5-亚基、1,3-二环己基六氢嘧啶-2-亚基、N,N,N’,N’-四异丙基甲脒(formamidinylidene)、1,3,4-三苯基-4,5-二氢-1H-1,2,4-三唑-5-亚基、3-(2,6-二异丙基苯基)-2,3-二氢噻唑-2-亚基等含杂原子的卡宾化合物。
前述式(1)和式(2)中,阴离子(负离子)性配合基Z1与Z2是从中心金属原子被抽离时带负电的配合基,可列举出例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤原子;二酮基、取代环戊二烯基、烷氧基、芳氧基、羧基等。这些之中,优选为卤原子、更优选为氯原子。
另外,中性供电子性化合物只要是从中心金属被抽离时带中性电荷的配合基则可以是任何化合物。作为其具体例,可列举出羰基类、胺类、吡啶类、醚类、腈类、酯类、膦类、硫醚类、芳香族化合物、烯烃类、异氰化物类、以及硫代氰酸酯类等。这些之中,优选为膦类、醚类和吡啶类,更优选为三烷基膦。
作为前述式(1)所示的络合物化合物,可列举出苯亚甲基(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)(三环己基膦)二氯化钌、苯亚甲基(1,3-二基-4,5-二溴-4-咪唑啉-2-亚基)(三环己基膦)二氯化钌、(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(3-苯基-1H-茚-1-亚基)(三环己基膦)二氯化钌、(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)(3-甲基-2-丁烯-1-亚基)(三环戊基膦)二氯化钌、苯亚甲基(1,3-二基-八氢苯并咪唑-2-亚基)(三环己基膦)二氯化钌、苯亚甲基[1,3-二(1-苯基乙基)-4-咪唑啉-2-亚基](三环己基膦)二氯化钌、苯亚甲基(1,3-二基-2,3-二氢苯并咪唑-2-亚基)(三环己基膦)二氯化钌、苯亚甲基(三环己基膦)(1,3,4-三苯基-2,3,4,5-四氢-1H-1,2,4-三唑-5-亚基)二氯化钌、(1,3-二异丙基六氢嘧啶-2-亚基)(乙氧基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌、苯亚甲基(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)吡啶二氯化钌、(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)(2-苯基亚乙基)(三环己基膦)二氯化钌、(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-苯基亚乙基)(三环己基膦)二氯化钌、(1,3-二基-4,5-二溴-4-咪唑啉-2-亚基)[(苯硫基)亚甲基](三环己基膦)二氯化钌、(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌、(1,3-二基-4,5-二溴-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌等各键合有1个含杂原子的卡宾化合物和除了含杂原子的卡宾化合物之外的中性供电子性化合物而成的钌络合物化合物;
苯亚甲基双(三环己基膦)二氯化钌、(3-甲基-2-丁烯-1-亚基)双(三环戊基膦)二氯化钌等键合有2个除了含杂原子的卡宾化合物之外的中性供电子性化合物而成的钌络合物化合物;
苯亚甲基双(1,3-二环己基-4-咪唑烷-2-亚基)二氯化钌、苯亚甲基双(1,3-二异丙基-4-咪唑啉-2-亚基)二氯化钌等键合有2个含杂原子的卡宾化合物而成的钌络合物化合物等。
作为前述式(2)所示的络合物化合物,可列举出(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)(苯基亚乙烯基)(三环己基膦)二氯化钌、(叔丁基亚乙烯基)(1,3-二异丙基-4-咪唑啉-2-亚基)(三环戊基膦)二氯化钌、双(1,3-二环己基-4-咪唑啉-2-亚基)苯基亚乙烯基二氯化钌等。
这些络合物化合物之中,最优选的是,用前述式(1)表示且作为配合基而具有1个前述式(3)或(4)所示化合物的络合物化合物。
复分解催化剂根据期望可以溶解或悬浮于少量不活性溶剂后使用。作为所述溶剂,可列举出正戊烷、正己烷、正庚烷、液态石蜡、矿油精等链状脂肪族烃;环戊烷、环己烷、甲基环己烷、二甲基环己烷、三甲基环己烷、乙基环己烷、二乙基环己烷、十氢萘、二环庚烷、三环癸烷、六氢茚、环辛烷等脂环式烃;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃;硝基甲烷、硝基苯、乙腈等含氮烃;二乙醚、四氢呋喃等含氧烃等。另外,只要不会使作为复分解催化剂的活性降低,则可以将液状防老剂、液状增塑剂、液状弹性体用作溶剂。
并且,在本发明中,针对原料橡胶,在上述含双键-羟基的链转移剂的存在下,使用上述复分解催化剂进行复分解反应,从而向原料橡胶中导入末端羟基/末端相邻羟基结构。需要说明的是,以下示出分别使用上述式(1)所示的钌催化剂作为复分解催化剂、使用3-丁烯-1-醇作为含双键-羟基的链转移剂时的复分解反应的反应式。需要说明的是,下述反应式所述的反应机理例如应用了“季刊化学概论前周期过渡金属的有机化学、学会出版中心发行、48~51页”、“NovelMetathesisChemistry:Well-DefinedInitiatorSystemsforSpecialtyChemicalSynthesis,TailoredPolymersandAdvancedMaterialApplications、KluwerAcademicPublishers发行、56~57页”、“HandbookofMetathesis,Volume1、RobertH.Grubbs编撰、112~116页”等中记载的反应机理。
[化3]
即,如上述反应式所示那样,首先,作为含双键-羟基的链转移剂的3-丁烯-1-醇键合于钌催化剂的中心金属即钌,从而生成上述式(5)所示的中间体Ia。并且,原料橡胶的双键(源自二烯单体单元的双键)配位于上述式(5)所示的中间体Ia的中心金属即钌,从而生成上述式(6)所示的中间体IIa。需要说明的是,在上述反应式中,作为原料橡胶而例示出了具备聚合物单元U1和聚合物单元U2、且它们借助源自二烯单体单元的双键进行了键合之类的结构。
并且,上述式(6)所示的中间体IIa经由上述式(7)所示的中间体IIIa而生成上述式(8)所示的中间体Iva,作为含双键-羟基的链转移剂的3-丁烯-1-醇配位于该中间体IVa的中心金属即钌,从而制造了上述式(10)所示的、通过原料橡胶的聚合物单元U2与含双键-羟基的链转移剂键合而形成的、具有末端羟基/末端相邻羟基结构的聚合物。
另外,此时,如上述反应式所示那样,生成上述式(9)所示的中间体Va。并且,其后,该中间体Va的中心金属即钌上借助双键碳而键合的聚合物单元U1与同样在中心金属即钌上配位的含双键-羟基的链转移剂同样地进行反应,从而制造了通过原料橡胶的聚合物单元U1与含双键-羟基的链转移剂键合而形成的、具有末端羟基/末端相邻羟基结构的聚合物。
并且,根据基于这种复分解反应的方法,通常上述反应式所示的反应会连锁地进行,由此向原料橡胶中连锁地导入末端羟基/末端相邻羟基结构。并且,由此能够获得具有末端羟基/末端相邻羟基结构的、本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)。
需要说明的是,在上述反应式中,示出了使用3-丁烯-1-醇作为含双键-羟基的链转移剂、作为末端羟基/末端相邻羟基结构而导入在末端碳原子上键合有羟基的结构时的例子,通过使用作为含双键-羟基的链转移剂而向4-戊烯-2-醇等与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的化合物,利用与上述相同的方法,作为末端羟基/末端相邻羟基结构,能够导入在与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的结构。
需要说明的是,根据基于这种复分解反应的方法,构成原料橡胶的分子链被键合聚合物单元U1和聚合物单元U2的双键切断,由此会赋予分别具备各聚合物单元U1、U2的具有末端羟基/末端相邻羟基结构的聚合物,因此所得聚合物与原料橡胶相比分子量变小。因此,利用上述复分解反应得到的本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)与原料橡胶相比重均分子量(Mw)也抑制得较低。具体而言,本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的重均分子量(Mw)优选降低至300,000以下。需要说明的是,重均分子量(Mw)的下限没有特别限定,通常为10,000以上。通过使重均分子量(Mw)为上述范围,能够使加工性变得良好。
进而,本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的碘值优选为120以下,更优选为30以下,进一步优选为15以下。另外,碘值从制造难易度的观点出发优选为1以上。
本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的碘值可通过调整上述原料橡胶的氢化条件,由此调整原料橡胶的碘值来控制。通过使碘值为上述范围,能够提高所得橡胶交联物的耐热性和耐臭氧性。
进行上述复分解反应时的含双键-羟基的链转移剂的用量相对于原料橡胶100重量份优选为1~50重量份,更优选为5~20重量份。含双键-羟基的链转移剂的用量过少时,所得含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的重均分子量(Mw)不会降低,因此无法改善加工性,另外,有可能无法获得交联性优异且耐发热性提高的橡胶交联物。另一方面,含双键-羟基的链转移剂的用量过多时,有可能所得含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的重均分子量(Mw)变得过低、所得橡胶交联物的强度降低。
另外,由于本发明的效果会变得更显著,因此本发明的1g含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)所具有的羟基的含量优选为0.001~1000mmol/g、更优选为0.01~100mmol/g、特别优选为0.1~50mmol/g。需要说明的是,上述羟基的含量是利用1H-NMR的峰强度算出的平均1g含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)中的羟基含量(mmol:毫摩尔)。需要说明的是,根据含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的组成而无法明确地分离测定由羟基带来的1H-NMR的峰时,可以利用气相色谱分析来测定复分解反应结束后的链转移剂的残留量(未反应的链转移剂量),由该测定值求出因复分解反应而与含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)发生反应的链转移剂的量,从而算出1g含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)所具有的羟基含量。
另外,进行上述复分解反应时的复分解催化剂的用量相对于原料橡胶100重量份以催化剂中的金属原子换算计优选为0.01~5重量份,更优选为0.05~1重量份。通过使复分解催化剂的用量为上述范围,能够良好地进行复分解反应。
另外,进行复分解反应时,出于控制反应活性、提高反应率的目的,也可以组合使用活性剂(共催化剂)。
作为活性剂,可以使用铝、钪、锡的烷基化物、卤化物、烷氧基化物和芳氧化物等。作为其具体例,可列举出三烷氧基铝、三苯氧基铝、二烷氧基烷基铝、烷氧基二烷基铝、三烷基铝、二烷氧基氯化铝、烷氧基烷基氯化铝、二烷基氯化铝、三烷氧基钪、四烷氧基钛、四烷氧基锡、四烷氧基锆等。
活性剂的用量以(催化剂中的金属原子:活性剂)的摩尔比计通常为1:0.05~1:100、优选为1:0.2~1:20、更优选为1:0.5~1:10的范围。
如上那样操作而得到的本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)在分子链末端附近具有成为交联点的羟基,因此会赋予交联性优异且耐发热性优异的橡胶交联物。
<含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)>
接着,针对末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上具有羧基的含腈基共聚物橡胶(以下称为“含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)”。)进行说明。如上所述,含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)具有在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羧基的结构。
本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)除了交联性优异这一特性之外,还具有能够赋予高温下的拉伸特性优异的橡胶交联物这一特性。
本发明所述的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)可以如下获得:例如相对于通过将α,β-烯属不饱和腈单体、共轭二烯单体、以及根据需要添加的可共聚的其它单体进行共聚而得到的橡胶,导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羧基的结构,从而得到。
以下,将导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羧基的结构前的含腈基共聚物橡胶作为“原料橡胶”进行说明。
<原料橡胶>
作为原料橡胶,可以使用与为了制造上述含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)而使用的原料橡胶相同的橡胶。
<在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羧基的结构的导入>
并且,在本发明中,通过相对于上述原料橡胶,导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羧基的结构,能够获得本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)。
作为相对于上述原料橡胶导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羧基的结构(以下,记作“末端羧基/末端相邻羧基结构”。)的方法,没有特别限定,适合的是,使原料橡胶进行复分解反应的方法,更具体而言,在具有至少1个双键和至少1个羧基的链转移剂(以下,记作“含双键-羧基的链转移剂”。)的存在下使用复分解催化剂使原料橡胶进行复分解反应的方法。
作为为了向原料橡胶中导入末端羧基/末端相邻羧基结构而使用的含双键-羧基的链转移剂,只要是具有至少1个双键和至少1个羧基的化合物即可,没有特别限定,优选为具有至少1个碳间双键和至少1个羧基的烃化合物。
需要说明的是,具有至少1个碳间双键和至少1个羧基的烃化合物的碳数优选为3~15。
另外,作为本发明中使用的含双键-羧基的链转移剂,双键可以存在于任意位置,针对羧基,为了适当地向原料橡胶中导入末端羧基/末端相邻羧基结构,期望键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子,更优选键合于末端碳原子。即,在本发明中,从能够进一步提高高温下的拉伸特性这一观点出发,在末端碳原子和与末端碳原子键合的碳原子之中,更优选的是,向末端碳原子导入羧基。
作为这种含双键-羧基的链转移剂的具体例,可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基醋酸、4-乙烯基苯甲酸、3-戊烯酸、4-戊烯酸、4-己烯酸、5-己烯酸、5-庚烯酸、6-庚烯酸、巴豆酸、3-甲基巴豆酸、当归酸、甲基丙烯酸1-羧基甲酯、甲基丙烯酸2-羧基乙酯、甲基丙烯酸3-羧基丙酯等甲基丙烯酸羧基烷基酯;丙烯酸1-羧基甲酯、丙烯酸2-羧基乙酯、丙烯酸3-羧基丙酯等丙烯酸羧基烷酯;N-(羧基甲基)丙烯酰胺等,优选为丙烯酸、乙烯基醋酸、4-乙烯基苯甲酸和3-戊烯酸,特别优选为4-乙烯基苯甲酸和3-戊烯酸。
另外,作为复分解反应中使用的复分解催化剂,可以使用与为了制造上述含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)而使用的催化剂相同的催化剂,另外,复分解催化剂根据期望可以溶解或悬浮于少量不活性溶剂来使用。需要说明的是,此时的链转移剂的用量、复分解催化剂的用量、以及活性剂(共催化剂)的种类和用量根据与上述含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的情况相同的理由可以设为相同。
并且,在本发明中,针对原料橡胶,在上述含双键-羧基的链转移剂的存在下,使用上述复分解催化剂进行复分解反应,从而向原料橡胶中导入末端羧基/末端相邻羧基结构。需要说明的是,以下示出分别使用上述式(1)所示的钌催化剂作为复分解催化剂、使用丙烯酸作为含双键-羧基的链转移剂时的复分解反应的反应式。
[化4]
即,如上述反应式所示那样,首先,作为含双键-羧基的链转移剂的丙烯酸键合于钌催化剂的中心金属即钌,从而生成上述式(11)所示的中间体Ib。并且,原料橡胶的双键(源自二烯单体单元的双键)配位于上述式(11)所示的中间体Ib的中心金属即钌,从而生成上述式(12)所示的中间体IIb。需要说明的是,在上述反应式中,作为原料橡胶而示出了具备聚合物单元U1和聚合物单元U2、且它们借助源自二烯单体单元的双键进行了键合的结构。
并且,上述式(12)所示的中间体IIb经由上述式(13)所示的中间体IIIb而生成上述式(14)所示的中间体IVb,作为含双键-羧基的链转移剂的丙烯酸配位于该中间体IVb的中心金属即钌,从而生成上述式(16)所示的、通过原料橡胶的聚合物单元U2与含双键-羧基的链转移剂键合而形成的、具有末端羧基/末端相邻羧基结构的聚合物。
另外,此时,如上述反应式所示那样,生成上述式(15)所示的中间体Vb。并且,其后,该中间体Vb的中心金属即钌上借助双键碳而键合的聚合物单元U1与同样在中心金属即钌上配位的含双键-羧基的链转移剂同样地进行反应,从而制造了通过原料橡胶的聚合物单元U1与含双键-羧基的链转移剂键合而形成的、具有末端羧基/末端相邻羧基结构的聚合物。
并且,根据基于这种复分解反应的方法,通常上述反应式所示的反应会连锁地进行,由此向原料橡胶中连锁地导入末端羧基/末端相邻羧基结构。并且,由此能够获得具有末端羧基/末端相邻羧基结构的、本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)。
需要说明的是,根据基于这种复分解反应的方法,构成原料橡胶的分子链被键合聚合物单元U1和聚合物单元U2的双键切断,由此会赋予分别具备各聚合物单元U1、U2的具有末端羧基/末端相邻羧基结构的聚合物,因此所得聚合物与原料橡胶相比分子量变小。因此,利用上述复分解反应得到的本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)与原料橡胶相比重均分子量(Mw)也抑制得较低。具体而言,本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)的重均分子量(Mw)优选降低至300,000以下。需要说明的是,重均分子量(Mw)的下限没有特别限定,通常为10,000以上。通过使重均分子量(Mw)为上述范围,能够使加工性变得良好。
进而,本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)的碘值优选为120以下,更优选为30以下,进一步优选为15以下。另外,碘值从制造难易度的观点出发优选为1以上。
本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)的碘值可通过调整上述原料橡胶的氢化条件,由此调整原料橡胶的碘值来控制。通过使碘值为上述范围,能够提高所得橡胶交联物的耐热性和耐臭氧性。
另外,由于本发明的效果会变得更显著,因此本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)所具有的羧基的含量优选为0.001~1000mmol/g、更优选为0.01~100mmol/g。需要说明的是,上述羧基的含量是指:向2mm见方的腈橡胶0.2g中添加2-丁酮100ml并搅拌16小时后,添加乙醇20ml和水10ml,进行搅拌,同时使用氢氧化钾的0.02N含水乙醇溶液,在室温下以百里酚酞作为指示剂进行滴定,由此算出的平均1g含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)的羧基含量(mol)。
如上那样操作而得到的本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)在主链具有双键且在分子链末端附近具有羧基,因此会赋予交联性优异且高温下的拉伸特性优异的橡胶交联物。
<含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)>
接着,针对末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上具有碳间双键的含腈基共聚物橡胶(以下,记作“含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)”)进行说明。如上所述,含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)具有在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构。
本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)除了交联性优异这一特性之外,还具有能够赋予耐磨耗性优异的橡胶交联物这一特性。
本发明所述的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)可以如下获得:例如相对于通过将α,β-烯属不饱和腈单体、共轭二烯单体、以及根据需要添加的可共聚的其它单体进行共聚而得到的橡胶,利用复分解反应导入在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构,从而得到。
以下,将导入在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构前的含腈基共聚物橡胶作为“原料橡胶”进行说明。
<原料橡胶>
作为原料橡胶,可以使用与为了制造上述含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)而使用的原料橡胶相同的橡胶。
<在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构的导入>
并且,在本发明中,通过相对于上述原料橡胶,利用复分解反应导入在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构,能够获得本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)。
作为相对于上述原料橡胶,通过复分解反应而导入在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构(以下,记作“末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构”。)的方法,没有特别限定,适合的是,在具有2个以上双键的链转移剂的存在下,使用复分解催化剂使原料橡胶发生复分解反应的方法。
作为为了向原料橡胶中导入末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构而使用的具有2个以上双键的链转移剂,只要是具有至少2个双键的化合物即可,没有特别限定,优选为具有至少2个碳间双键的烃化合物。
需要说明的是,具有至少2个碳间双键的烃化合物的碳数优选为4~15。
另外,作为本发明中使用的具有2个以上双键的链转移剂,为了适当地向原料橡胶中导入末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构,期望的是,在2个以上双键之中,至少1个存在于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子。
作为这种具有2个以上双键的链转移剂的具体例,可列举出1,4-己二烯、1,5-己二烯、2,4-己二烯、1,5-庚二烯、1,6-庚二烯、2,5-庚二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯、2,6-辛二烯、1,7-壬二烯、1,8-壬二烯、2,7-壬二烯、1,8-癸二烯、1,9-癸二烯、2,8-癸二烯等脂肪族链状二烯烃;二乙烯基苯、二乙烯基联苯等含有2个烯基的芳香族化合物等。
另外,作为具有2个以上双键的链转移剂,还可列举出式(a):CH2=CH-Y1-OCO-CR4=CH2所示的化合物(“CO”为羰基)。需要说明的是,式中的Y1为亚烷基、R4为氢原子或甲基。亚烷基的碳数没有特别限定,通常为1~20、优选为4~12。
作为符合上述式(a)的化合物的具体例,可列举出甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸3-丁烯-1-基酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸3-丁烯-1-基酯、甲基丙烯酸十一碳烯酯、甲基丙烯酸己烯酯等。
另外,作为复分解反应中使用的复分解催化剂,可以使用与为了制造上述含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)而使用的催化剂相同的催化剂,另外,复分解催化剂根据期望可以溶解或悬浮于少量不活性溶剂后使用。需要说明的是,此时的链转移剂的用量、复分解催化剂的用量、以及活性剂(共催化剂)的种类和用量根据与上述含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的情况相同的理由可以设为相同。
并且,在本发明中,针对原料橡胶,在上述具有2个以上双键的链转移剂的存在下,使用上述复分解催化剂进行复分解反应,从而向原料橡胶中导入末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构。需要说明的是,以下示出分别使用上述式(1)所示的钌催化剂作为复分解催化剂、使用1,5-己二烯作为具有2个以上双键的链转移剂时的复分解反应的反应式。
[化5]
即,如上述反应式所示那样,首先,作为具有2个以上双键的链转移剂的1,5-己二烯键合于钌催化剂的中心金属即钌,从而生成上述式(17)所示的中间体Ic。并且,原料橡胶的双键(源自二烯单体单元的双键)配位于上述式(17)所示的中间体Ic的中心金属即钌,从而生成上述式(18)所示的中间体IIc。需要说明的是,在上述反应式中,作为原料橡胶而示出了具备聚合物单元U1和聚合物单元U2、且他们借助源自二烯单体单元的双键进行了键合的结构。
并且,上述式(18)所示的中间体IIc经由上述式(19)所示的中间体IIIc而生成上述式(20)所示的中间体IVc,作为具有2个以上双键的链转移剂的1,5-己二烯配位于该中间体IVc的中心金属即钌,从而制造上述式(22)所示的、通过原料橡胶的聚合物单元U2与具有2个以上双键的链转移剂键合而形成的、具有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的聚合物。
另外,此时,如上述反应式所示那样,生成上述式(21)所示的中间体Vc。并且,其后,该中间体Vc的中心金属即钌上借助双键碳而键合的聚合物单元U1与同样在中心金属即钌上配位的具有2个以上双键的链转移剂同样地进行反应,从而制造了通过原料橡胶的聚合物单元U1与具有2个以上双键的链转移剂键合而形成的、具有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的聚合物。
并且,根据基于这种复分解反应的方法,通常上述反应式所示的反应会连锁地进行,由此向原料橡胶中连锁地导入末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构。并且,由此能够获得具有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的、本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)。
需要说明的是,在上述反应式中,示出了使用1,5-己二烯作为具有2个以上双键的链转移剂、作为末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构而导入在末端碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构时的例子,通过使用2,4-己二烯等在键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的化合物来作为具有2个以上双键的链转移剂,利用与上述相同的方法,能够导入在键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构来作为末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构。
另外,根据基于这种复分解反应的方法,构成原料橡胶的分子链被键合聚合物单元U1和聚合物单元U2的双键切断,由此会赋予分别具备各聚合物单元U1、U2的具有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的聚合物,因此所得聚合物与原料橡胶相比分子量变小。因此,利用上述复分解反应得到的本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)与原料橡胶相比重均分子量(Mw)也抑制得较低。具体而言,本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)的重均分子量(Mw)优选降低至300,000以下。需要说明的是,重均分子量(Mw)的下限没有特别限定,通常为10,000以上。通过使重均分子量(Mw)为上述范围,能够使加工性变得良好。
进而,本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)的碘值优选为120以下,更优选为30以下,进一步优选为15以下。另外,碘值从制造难易度的观点出发优选为1以上。
本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)的碘值可通过调整制造上述原料橡胶时的氢化条件,由此调整原料橡胶的碘值来控制。通过使碘值为上述范围,能够提高所得橡胶交联物的耐热性和耐臭氧性。
如上那样操作而得到的本发明的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)在分子链末端附近具有成为交联点的碳间双键,因此会赋予交联性优异且耐磨耗性优异的橡胶交联物。
<腈共聚物橡胶的制造方法>
本发明的含腈基共聚物橡胶的制造方法的特征在于,使复分解反应前的含腈基共聚物橡胶在具有至少1个双键和至少1个羟基或羧基的链转移剂的存在下、或者具有2个以上双键的链转移剂的存在下发生复分解反应。
作为复分解反应前的含腈基共聚物橡胶,使用上述“原料橡胶“即可。
另外,关于使复分解反应前的含腈基共聚物橡胶发生复分解反应时的反应条件、链转移剂、复分解催化剂、活性剂(共催化剂)等的种类和用量等,与上述含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)、含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)、含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)的情况是相同的。
另外,作为复分解反应中使用的溶剂,只要是使含腈基共聚物橡胶溶解、且对于复分解反应为不活性的溶剂就没有特别限定,优选为丙酮、甲乙酮等酮;四氢呋喃、四氢吡喃等饱和环状醚,更优选为饱和环状醚,特别优选为四氢呋喃。
溶剂的用量相对于含腈基共聚物橡胶100重量份优选为100~2000重量份、特别优选为500~1500重量份。
需要说明的是,复分解反应的反应温度优选为30~100℃、更优选为30~80℃、特别优选为50~65℃。
<交联性橡胶组合物>
本发明的交联性橡胶组合物是向本发明的含腈基共聚物橡胶、即上述本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)、含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)、或者含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)中配合交联剂而成的。
作为交联剂,没有特别限定,在使用含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)作为含腈基共聚物橡胶的情况下,该橡胶具有双键和末端羟基/末端相邻羟基结构,因此优选使用相对于它们显示出反应性的交联剂,优选为自由基引发剂和多官能异氰酸酯。
作为自由基引发剂,可列举出有机过氧化物、二偶氮化合物和芳香族自由基引发剂等,由于本发明的效果会变得更显著,因此优选为有机过氧化物。
作为有机过氧化物,可列举出例如二枯基过氧化物、枯烯过氧化氢、叔丁基枯基过氧化物、对孟烷过氧化氢、二叔丁基过氧化物、1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯、1,4-双(叔丁基过氧化异丙基)苯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3-三甲基环己烷、4,4-双-(叔丁基过氧化)正丁基戊酸酯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己炔-3,1,1-二叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基环己烷、对氯苯甲酰过氧化物、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯等,优选为1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯。需要说明的是,有机过氧化物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为二偶氮化合物,可列举出例如4,4’-双叠氮苯亚甲基(4-甲基)环己酮、4,4’-二叠氮查尔酮、2,6-双(4’-叠氮苯亚甲基)环己酮、2,6-双(4’-叠氮苯亚甲基)-4-甲基环己酮、4,4’-二叠氮二苯基砜、4,4’-二叠氮二苯基甲烷、2,2’-二叠氮芪等。需要说明的是,二偶氮化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为芳香族自由基引发剂,可列举出2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷、2,3-二苯基丁烷、1,4-二苯基丁烷、3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷、1,1,2,2-四苯基乙烷、2,2,3,3-四苯基丁烷、3,3,4,4-四苯基己烷、1,1,2-三苯基丙烷、1,1,2-三苯基乙烷、三苯基甲烷、1,1,1-三苯基乙烷、1,1,1-三苯基丙烷、1,1,1-三苯基丁烷、1,1,1-三苯基戊烷、1,1,1-三苯基-2-丙烯、1,1,1-三苯基-4-戊烯、1,1,1-三苯基-2-苯基乙烷等。需要说明的是,芳香族自由基引发剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为多官能异氰酸酯,可列举出1,2-乙烷二异氰酸酯、1,3-丙烷二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、1,5-五亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯等链状饱和烃系多官能异氰酸酯;1,4-环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、亚甲基双(4-环己基异氰酸酯)、加氢二苯基甲烷二异氰酸酯、加氢二甲苯二异氰酸酯、加氢甲苯二异氰酸酯等环状饱和烃系多官能异氰酸酯;2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,3-苯二甲基二异氰酸酯、1,3-亚苯基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、6-异丙基-1,3-苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(别称:亚甲基双(4,1-亚苯基)=二异氰酸酯)、4,4’-二苯基二异氰酸酯等芳香族系多官能异氰酸酯;1,6-六亚甲基二异氰酸酯脲二酮、1,6-六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、1,6-六亚甲基二异氰酸酯异氰脲酸酯等含氮原子的环状异氰酸酯等。多官能异氰酸酯可以单独使用一种,也可以组合使用多种。这些之中,从反应性与稳定性的平衡的观点出发,优选为芳香族系多官能异氰酸酯,更优选为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(别称:亚甲基双(4,1-亚苯基)=二异氰酸酯)。
进而,对本发明的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)进行交联时,也可以通过使含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)的羟基彼此进行键合(脱水缩合)来进行交联。此时,作为脱水剂(交联剂),可以使用硫酸、磷酸、氧化铝(alumina)、氯化钙、氧化钙、五氧化二磷等。这些脱水剂(交联剂)从操作性的观点出发优选为粉末状,优选为氧化铝(Al2O3)。需要说明的是,上述脱水剂(交联剂)可以与其它交联剂组合使用。
进而,根据上述“可共聚的其它单体”的种类,作为交联剂,有时也可以使用日本特开2011-99100号公报中例示那样的交联系(聚胺交联剂等)、环氧化合物、含羧基化合物、含酸酐基化合物作为交联剂。
另外,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)时,也可以将上述交联剂与交联促进剂进行组合使用。作为交联促进剂,没有特别限定,在使用多元胺交联剂作为交联剂的情况下,(作为“可共聚的其它单体”而使用含羧基单体时),优选为碱性的交联促进剂。
作为碱性的交联促进剂,可列举出四甲基胍、四乙基胍、二苯基胍、二邻甲苯基胍(DOTG)、邻甲苯基双胍、以及二邻苯二酚硼酸的二邻甲苯基胍盐等胍系交联促进剂;1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯(DBN)、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)、1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)、7-甲基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(MTBD)等多环式胺交联促进剂(包括成盐的物质);正丁醛-苯胺等醛-胺系交联促进剂等,其中优选为多环式胺交联促进剂。
或者,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)时,该橡胶具有双键和末端羧基/末端相邻羧基结构,因此作为交联剂,优选使用相对于它们而显示反应性的交联剂,优选为自由基引发剂和多元胺交联剂、特别优选为自由基引发剂。
作为自由基引发剂,可列举出有机过氧化物、二偶氮化合物和芳香族自由基引发剂等,由于本发明的效果会变得更显著,因此优选为有机过氧化物。需要说明的是,作为自由基引发剂,可以使用上述自由基引发剂。
另外,作为多元胺交联剂,主要是成为(1)具有2个以上氨基的化合物、或者(2)交联时(包括在交联中在原位(insitu)形成的情况)具有2个以上氨基的化合物的形态就没有特别限定,可列举出例如脂肪族多元胺交联剂、芳香族多元胺交联剂等。
作为脂肪族多元胺交联剂,可列举出六亚甲基二胺、六亚甲基二胺氨基甲酸酯、六亚甲基二胺-肉桂醛加成物、六亚甲基二胺二苯甲酸酯盐、N,N’-二亚肉桂基-1,6-己二胺、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼等。
作为芳香族多元胺交联剂,可列举出4,4’-亚甲基二苯胺、4,4’-亚甲基双(邻氯苯胺)、间苯二胺、对苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、4,4’-(间亚苯基二异丙叉基)二苯胺、4,4’-(对亚苯基二异丙叉基)二苯胺、2,2’-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕丙烷、4,4’-二氨基苯酰替苯胺、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、间苯二甲基二胺、对苯二甲基二胺、1,3,5-苯三胺、1,3,5-苯三氨基甲基、邻苯二甲酸二酰肼等。
多元胺交联剂可以单独使用一种,也可以组合使用多种。这些之中,从反应性与稳定性的平衡的观点出发,优选为脂肪族多元胺交联剂,更优选为六亚甲基二胺氨基甲酸酯。
另外,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)时,羧基能够因热而发生脱水缩合,因此通过使本发明的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)的末端羧基/末端相邻羧基彼此键合(脱水缩合)也可以进行交联。此时,作为脱水剂(交联剂),可以使用硫酸、磷酸、氧化铝(alumina)、氯化钙、氧化钙、五氧化二磷等。这些脱水剂(交联剂)从操作性的观点出发优选为粉末状,优选为氧化铝(Al2O3)。需要说明的是,上述脱水剂(交联剂)也可以与其它交联剂组合使用。
进而,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)时,根据上述“可共聚的其它单体”的种类,作为交联剂有时也可以将日本特开2011-99100中例示那样的交联系(异氰酸酯交联剂等)、环氧化合物、含羧基化合物、含酸酐基化合物用作交联剂。
另外,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)时,也可以将上述交联剂和交联促进剂组合使用。作为交联促进剂,没有特别限定,作为交联剂而使用多元胺交联剂时,优选为碱性的交联促进剂。作为碱性的交联促进剂,可使用上述交联促进剂。
或者,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)时,该橡胶具有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构,因此优选使用相对于它们显示反应性的交联剂,优选为自由基引发剂和硫系交联剂,由于本发明的效果会更变得更显著,因此特别优选为自由基引发剂。
作为自由基引发剂,可列举出有机过氧化物、二偶氮化合物和芳香族自由基引发剂等,由于本发明的效果会变得更显著,因此优选为有机过氧化物。需要说明的是,作为自由基引发剂,可以使用上述自由基引发剂。
另外,作为硫系交联剂,可列举出粉末硫、硫华、沉降性硫、胶体硫、表面处理硫、不溶性硫等硫;氯化硫、二氯化硫、吗啉二硫化物、烷基苯酚二硫化物、二苯并噻唑二硫化物、N,N’-二硫代-双(六氢-2H-吖庚因-2)、含磷聚硫醚、高分子多硫化物等含硫化合物;二硫化四甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸硒、2-(4’-吗啉代二硫代)苯并噻唑等供硫性化合物等。它们可以单独使用一种,或者组合使用多种。
进而,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)时,根据上述“可共聚的其它单体”的种类,作为交联剂,有时也可以将日本特开2011-99100中例示那样的交联体系(多官能异氰酸酯等)、聚胺交联剂、环氧化合物、含羧基化合物、含酸酐基化合物用作交联剂。
作为多官能异氰酸酯,可列举出1,4-四亚甲基二异氰酸酯、1,5-五亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯等链状饱和烃系多官能异氰酸酯;异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、亚甲基双(4-环己基异氰酸酯)、加氢二苯基甲烷二异氰酸酯、加氢二甲苯二异氰酸酯、加氢甲苯二异氰酸酯等环状饱和烃系多官能异氰酸酯;2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,3-苯二甲基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、6-异丙基-1,3-苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(别称:亚甲基双(4,1-亚苯基)=二异氰酸酯)等芳香族系多官能异氰酸酯等。多官能异氰酸酯可以单独使用一种,也可以组合使用多种。
另外,作为含腈基共聚物橡胶而使用含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)时,在“可共聚的其它单体”具有羟基和/或羧基的情况下,通过使含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C)的羟基和/或羧基彼此键合(脱水缩合),也可以进行交联。此时,作为脱水剂(交联剂),可以使用硫酸、磷酸、氧化铝(alumina)、氯化钙、氧化钙、五氧化二磷等。这些脱水剂(交联剂)从操作性的观点出发优选为粉末状、优选为氧化铝(Al2O3)。需要说明的是,上述脱水剂(交联剂)也可以与其它交联剂组合使用。
本发明的交联性橡胶组合物中的交联剂的配合量相对于含腈基共聚物橡胶(即,含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)、含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)、以及含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C))100重量份优选为1~30重量份,更优选为1~20重量份、特别优选为1~10重量份。交联剂的配合量过少时,有时交联速度变慢、生产率降低。另一方面,交联剂的配合量过多时,有时加工性恶化。
另外,本发明的交联性橡胶组合物中,除了上述各成分之外,也可以配合在橡胶加工领域中通常使用的其它配合剂。作为这种配合剂,可列举出例如加强剂、填充材料、增塑剂、抗氧化剂、光稳定剂、抗焦化剂、加工助剂、润滑剂、粘合剂、润滑剂、阻燃剂、受酸剂、防霉剂、抗静电剂、着色剂、硅烷偶联剂、共交联剂、交联促进剂、交联助剂、交联延迟剂、发泡剂等。这些配合剂的配合量可以适当采用与配合目的相符的量。
进而,本发明的交联性橡胶组合物中,可以在不损害本发明效果的范围内配合上述含腈基共聚物橡胶(即,含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)、含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)、以及含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C))之外的橡胶。
作为这种橡胶,可列举出丙烯酸类橡胶、乙烯-丙烯酸共聚物橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯共聚物橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶、表氯醇橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁二烯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、天然橡胶、聚异戊二烯橡胶等。
配合含腈基共聚物橡胶之外的橡胶时,其在交联性橡胶组合物中的配合量相对于含腈基共聚物橡胶(即,含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A)、含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B)、以及含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C))100重量份,优选为60重量份以下,更优选为30重量份以下,进一步优选为10重量份以下。
本发明的交联性橡胶组合物通过将上述各成分优选用非水系进行混合来制备。作为适合制备本发明的交联性橡胶组合物的方法,可列举出:将不包括交联剂等对热不稳定的成分在内的成分用班伯里密炼机、密闭式混合机、捏合机等混合机进行一次混炼后,转移至开炼辊等中,添加交联剂等对热不稳定的成分并进行二次混炼等。需要说明的是,一次混炼通常以10~200℃、优选以30~180℃的温度进行1分钟~1小时、优选进行1分钟~30分钟,二次混炼通常以10~100℃、优选以20~60℃的温度进行1分钟~1小时、优选进行1分钟~30分钟。
本发明的交联性橡胶组合物的混合门尼粘度(ML1+4、100℃)优选为20~400、更优选为40~200、特别优选为60~150。
<橡胶交联物>
本发明的橡胶交联物是将上述本发明的交联性橡胶组合物进行交联而成的。
本发明的橡胶交联物可以如下制造:使用本发明的交联性橡胶组合物,例如利用与期望形状相应的成形机、例如挤出机、注射成形机、压缩机、辊等进行成形,进行加热而进行交联反应,以橡胶交联物的形式将形状固定,从而能够制造。此时,可以在预先成形后进行交联,也可以在成形的同时进行交联,在本发明中,能够将制造工序简化,进而能够以良好的成品率(不良品的发生少)制造具有复杂形状的橡胶部件,因此优选在成形的同时进行交联。
进行成形和交联时的成形和交联温度优选为120~220℃、更优选为150~200℃。另外,成形和交联时间优选为5分钟~5小时、更优选为10分钟~1小时。
需要说明的是,根据橡胶交联物的形状、大小等,存在表面即使交联也不会充分地交联至内部的情况,因此可以进一步加热来进行二次交联。
作为加热方法,可以适当选择压制加热、蒸汽加热、烘箱加热、热风加热等在橡胶交联中使用的通常方法。
本发明的橡胶交联物例如可以用于O形环、垫片、挡板、油密封件、轴密封件、轴承密封件、井口密封件、空气压机器用密封件、空调的冷却装置、空调装置的冷冻机用压缩机中使用氟利昂或氟代烃或二氧化碳的密封用密封件、精密清洗的清洗介质中使用的超临界二氧化碳或亚临界二氧化碳的密封用密封件、转动装置(旋转轴承、汽车用轮毂单元、汽车用水泵、线性导引装置以及滚珠螺杆等)用密封件、阀和阀座、BOP(BlowOutPreventer,防爆器)、母板等各种密封件材;装配于进气歧管与气缸盖的连接部的进气歧管垫圈、装配于气缸体与气缸盖的连接部的气缸盖垫圈、装配于摇杆盖与气缸盖的连接部的摇杆盖垫圈、装配于油盘与气缸体或齿轮箱体的连接部的油盘垫圈、在夹持有具备正极、电解质板和负极的电池单元的一对外壳之间装配的燃料电池分隔件用垫圈、硬盘驱动器的顶盖用垫圈等各种垫圈;印刷用辊、冶铁用辊、制纸用辊、工业用辊、工作机器用辊等各种辊;平带(膜芯平带、软线平带(cordflatbelt)、层叠式平带、单体式平带等)、V带(包布V带、窄边V带等)、V肋拱带(单式V肋拱带、双式V肋拱带、包布V肋拱带、背面橡胶V肋拱带、顶嵌齿V肋拱带(uppercogVribbedbelt)等)、CVT用带、同步皮带、齿形带、传送带、油中带等各种带;燃料软管、涡轮气体软管(turboairhose)、油软管、散热器软管、加热器软管、水软管、真空制动器软管、控制软管、空调软管、制动器软管、动力转向装置软管、气体软管、航海软管、提升器、流送管等各种软管;CVJ保护罩、旋转桨轴保护罩、等速万向节保护罩、齿条齿轮传动保护罩等各种保护罩;缓冲材料、动态减振器、橡胶连接器、空气弹簧、防振材料等衰减材料橡胶部件;防尘罩、汽车内部装潢部件、轮胎、覆盖电缆、鞋底、电磁波屏蔽体、柔性印刷基板用粘接剂等粘接剂、燃料电池分隔件,以及化妆品和医药制品的领域、接触食品的领域、电子学领域等广泛的用途。
实施例
以下,列举出实施例和比较例来更具体地说明本发明,但本发明不限定于该实施例。以下,在没有特别记载的情况下,“份”为重量基准。物性和特性的试验或评价方法如下所示。
<橡胶组成的测定>
构成(氢化)腈橡胶的各单体单元的含有比例利用以下方法来测定。
1,3-丁二烯单元和饱和化丁二烯单元的含有比例可使用含腈基共聚物橡胶按照JISK6235测定碘值(针对进行了加氢反应的物质,为加氢反应前和加氢反应后的碘值)来算出。
丙烯腈单元的含有比例可按照JISK6383利用凯氏法测定含腈基共聚物橡胶中的氮含量来算出。
<重均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)>
(氢化)腈橡胶、以及含有末端羟基/末端相邻羟基结构的(氢化)腈橡胶、含有末端羧基/末端相邻羧基结构的(氢化)腈橡胶、以及含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的(氢化)腈橡胶的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)按照JISK7252进行测定。将测定温度设为40℃,柱使用苯乙烯系聚合物、溶剂使用氯仿。
<交联性试验>
针对交联性橡胶组合物,使用橡胶硫化试验机(商品名“ムービングダイレオメータMDR”、アルファテクノロジーズ公司制),按照JISK6300-2,在170℃、30分钟的条件下进行交联性试验,从而得到图1所示那样的交联曲线。并且,由所得交联性试验的结果测定扭矩的最小值ML(单位为dN?m)、扭矩的最大值MH(单位为dN?m)、t10(单位为min.)、以及t90(单位为min.)。需要说明的是,t10、t90是指将“扭矩的最大值MH-扭矩的最小值ML”记作100%时,扭矩从最小扭矩ML分别上升10%所需的时间、以及上升90%所需的时间。t10和t90越小则表示交联速度越快,扭矩的最大值MH越大则表示越稳固地交联。
<发热试验>
通过将交联性橡胶组合物利用热压以170℃保持20分钟,制作直径为17.8mm、高度为25mm的圆柱状橡胶交联物试样。并且,使用所制作的橡胶交联物试样,按照JISK6265利用挠曲计实施发热试验。试验温度设为100℃、静态压缩应力设为1MPa、冲程设为4.45mm。并且,由试验开始时的橡胶交联物试样温度θ0(℃)和试验开始25分钟后测定的橡胶交联物试样温度θ1(℃)测定温度上升Δθ(Δθ=θ1-θ0)。需要说明的是,在橡胶交联物试样的表面测定温度上升Δθ,由此算出发热指数(I1)。该值越大,则耐发热性越优异。此时,将比较例1作为标准试验片。
需要说明的是,发热试验针对实施例1~6、比较例1~2进行。
I1=(S1/T1)×100
I1:发热指数(%)
S1:标准试验片的温度上升(℃)
T1:试验用试验片的温度上升(℃)。
<高温拉伸试验>
将交联性橡胶组合物添加至纵15cm、横15cm、深0.2cm的模具,在加压的同时以170℃压制成形20分钟,从而制作橡胶交联物试样。并且,使用所制作的橡胶交联物试样,按照JISK6265进行拉伸试验,测定拉伸强度。需要说明的是,试验温度设为150℃、拉伸速度设为500mm/分钟。由此处测定的高温环境下的断裂强度求出断裂强度指数(I2)。该指数越大,则高温耐性越优异。如下示出计算式。此时,将比较例1作为标准试验片。
需要说明的是,高温拉伸试验针对实施例7~13、比较例1~2进行。
I2=(S2/T2)×100
I2:断裂强度指数(%)
S2:标准试验片的断裂强度(MPa)
T2:试验用试验片的断裂强度(MPa)。
<磨耗试验>
通过将交联性橡胶组合物利用热压以170℃保持20分钟,制作JISK6264-2中规定的阿克让磨耗试验用试验片,针对所制作的试验片,按照JISK6264-2进行阿克让磨耗试验。将磨耗轮按压至试验片的载重设为4.55kgf,以500转进行融合旋转后,求出旋转1000转时的磨耗容积,由此求出磨耗阻抗指数(I3)。该磨耗阻抗指数越大,则耐磨耗性越优异。以下示出计算式。此时,将比较例1作为标准试验片。
需要说明的是,针对实施例14~19、比较例1~2进行磨耗试验。
I3=(S3/T3)×100
I3:磨耗阻抗指数(%)
S3:标准试验片的磨耗容积(cm3)
T3:试验用试验片的磨耗容积(cm3)。
<制造例1:腈橡胶(D-1)的制造>
向反应器内添加离子交换水200份、脂肪酸钾皂(脂肪酸的钾盐)2.25份来制备皂水溶液。并且,向该皂水溶液中依次投入丙烯腈40份和叔十二烷基硫醇(分子量调节剂)0.45份,将内部气体用氮气置换3次后,投入1,3-丁二烯60份。接着,将反应器内保持为5℃,投入枯烯过氧化氢(聚合引发剂)0.1份,在搅拌的同时进行16小时聚合反应。接着,添加浓度为10%的氢醌(阻聚剂)水溶液0.1份而使聚合反应终止,使用水温为60℃的旋转蒸发器去除残留单体,得到腈橡胶(D-1)的乳胶(固体成分浓度约为25重量%)。
将所得乳胶添加至相对于其橡胶成分达到3重量%的量的硫酸铝水溶液中,进行搅拌而将乳胶凝固,用水清洗并过滤后,以60℃真空干燥12小时,得到腈橡胶(D-1)。所得腈橡胶(D-1)的组成为:丙烯腈单元36重量%、1,3-丁二烯单元64重量%,重均分子量(Mw)为Mw=287,000。
<制造例2:氢化腈橡胶(D-2)的制造>
将制造例1中得到的腈橡胶(D-1)以浓度达到12%的方式溶解在丙酮中,将其投入至高压釜中,相对于腈橡胶添加500重量ppm醋酸钯,在氢气压力3MPa、温度50℃下进行加氢反应。加氢反应结束后,注入至大量水中而使其凝固,进行过滤和干燥而得到氢化腈橡胶(D-2)。所得氢化腈橡胶(D-2)的组成为:丙烯腈单元36重量%、1,3-丁二烯单位(包括进行了氢化的部分)64重量%,碘值为7。另外,重均分子量(Mw)为Mw=345,000。
<制造例3:含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-1)的制造>
通过使下述式(23)所示的(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌(利用国际公开第2009/123209号记载的方法来合成)11份溶解于四氢呋喃189份,从而制备钌浓度为0.05摩尔/升的复分解催化剂溶液(F-1)。
[化6]
(上述式(23)中,Mes为基、Cy为环己基。)。
并且,与上述不同地,将制造例1中得到的腈橡胶(D-1)100份和四氢呋喃1000份投入至进行了氮气置换的反应容器中,利用振荡器使腈橡胶(D-1)溶解于四氢呋喃后,作为链转移剂而添加3-丁烯-1-醇10份。其后,将反应容器用加热至80℃的油浴进行加热,用搅拌器进行搅拌,同时添加由上述制备的复分解催化剂溶液(F-1)20份,使其反应10分钟。其后,将甲醇1000份投入至反应容器,使复分解反应后的橡胶凝固并进行干燥,从而得到含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-1)。所得含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-1)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=122,000、Mw/Mn=1.9。
<制造例4:含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-2)的制造>
作为链转移剂,使用顺式-3-己烯-1-醇10份来代替3-丁烯-1-醇10份,作为复分解催化剂,使用下述式(24)所示的苯亚甲基(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)(三环己基膦)二氯化钌(Aldrich公司制)来代替(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌,除此之外,与制造例3同样操作,得到含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-2)。所得含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-2)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=174,000、Mw/Mn=2.6。
[化7]
(上述式(24)中,Mes为基、Cy为环己基。)。
<制造例5:含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-3)的制造>
作为链转移剂,使用4-戊烯-2-醇10份来代替3-丁烯-1-醇10份,除此之外,与制造例3同样操作,得到含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-3)。所得含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-3)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=152,000、Mw/Mn=2.3。
<制造例6:含有末端羟基/末端相邻羟基结构的氢化腈橡胶(A-4)的制造>
使用氢化腈橡胶(D-2)100份来代替腈橡胶(D-1)100份,除此之外,与制造例3同样操作,得到含有末端羟基/末端相邻羟基结构的氢化腈橡胶(A-4)。所得含有末端羟基/末端相邻羟基结构的氢化腈橡胶(A-4)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=259,000、Mw/Mn=2.4。
<制造例7:含有末端羟基/末端相邻羟基结构的氢化腈橡胶(A-5)的制造>
作为链转移剂,使用顺式-3-己烯-1-醇10份来代替3-丁烯-1-醇10份,除此之外,与制造例6同样操作,得到含有末端羟基/末端相邻羟基结构的氢化腈橡胶(A-5)。所得含有末端羟基/末端相邻羟基结构的氢化腈橡胶(A-5)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=272,000、Mw/Mn=2.6。
<制造例8:低分子量化腈橡胶(E-1)的制造>
作为链转移剂,使用1-己烯10份来代替顺式-3-己烯-1-醇10份,除此之外,与制造例4同样操作,得到低分子量化腈橡胶(E-1)。所得低分子量化腈橡胶(E-1)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=121,000、Mw/Mn=2.2。
<制造例9:低分子量化氢化腈橡胶(E-2)的制造>
使用氢化腈橡胶(D-2)100份来代替腈橡胶(D-1)100份,除此之外,与制造例8同样操作,得到低分子量化腈橡胶(E-2)。所得低分子量化氢化腈橡胶(E-2)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=162,000、Mw/Mn=2.6。
表1总结示出制造例3~9中得到的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的(氢化)腈橡胶(A-1)~(A-5)、低分子量化(氢化)腈橡胶(E-1)、(E-2)。
[表1]
<实施例1~3>
向制造例3~5中得到的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-1)~(A-3)100份中添加FEF炭黑(商品名“SEASTSO”、东海橡塑工业株式会社制)40份、偏苯三酸酯(商品名“アデカサイザーC-8”、ADEKA公司制、增塑剂)5份、4,4’-双-(α,α’-二甲基苄基)二苯基胺(商品名“ノクラックCD”、大内新兴化学工业株式会社制、防老剂)1.5份、2-巯基苯并咪唑锌盐(商品名“ノクラックMBZ”、大内新兴化学工业株式会社制、防老剂)1.5份、硬脂酸(润滑剂)1份,以110℃混炼5分钟。接着,将所得混合物转移至温度设为40℃的辊,添加作为交联剂的1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯40%制品(商品名“Vul-Cup40KE”、アルケマ公司制)4份,混炼30分钟,从而得到交联性橡胶组合物。
并且,使用所得交联性橡胶组合物,按照上述方法进行交联性试验和发热试验。将配方和结果示于表2。
<实施例4~5>
分别使用制造例6~7中得到的含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-4)~(A-5)100份来代替含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-1)100份,随之变更交联剂添加量,除此之外,与实施例1同样操作,得到交联性橡胶组合物,同样进行评价。将各配方和结果示于表2。
<实施例6>
追加添加亚甲基双(4,1-亚苯基)=二异氰酸酯(交联剂、东京化成株式会社制)0.15份,并进行混炼,除此之外,与实施例5同样操作,得到交联性橡胶组合物。将配方和结果示于表2。
<比较例1>
使用制造例8中得到的低分子量化腈橡胶(E-1)100份来代替含有末端羟基/末端相邻羟基结构的腈橡胶(A-1)100份,除此之外,与实施例1同样操作,得到交联性橡胶组合物,同样进行评价。将配方和结果示于表2。另外,针对比较例1,还进行高温拉伸试验和磨耗试验。分别将高温拉伸试验的结果示于表4、将磨耗试验的结果示于表6。
<比较例2>
使用制造例9中得到的低分子量化氢化腈橡胶(E-2)100份来代替低分子量化腈橡胶(E-1)100份,同时使用1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯40%制品(商品名“Vul-Cup40KE”、アルケマ公司制)8份,除此之外,与比较例1同样操作,得到交联性橡胶组合物,同样进行评价。将配方和结果示于表2。另外,针对比较例2,还进行高温拉伸试验和磨耗试验。分别将高温拉伸试验的结果示于表4、将磨耗试验的结果示于表6。
[表2]
<实施例1~6、比较例1~2的评价>
如表2所示,实施例1~6的交联性橡胶组合物进行交联试验的结果,扭矩从最小扭矩ML上升90%所需的时间即t90较短、交联速度快,另外,最大扭矩MH较高、交联稳固,所述实施例1~6的交联性橡胶组合物是使用导入了在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的结构的含腈基共聚物橡胶(含有末端羟基/末端相邻羟基结构的(氢化)腈橡胶(A))而得到的。进而,使用实施例1~6的交联性橡胶组合物而得到的橡胶交联物进行发热试验的结果,发热受到抑制。
另一方面,比较例1~2的交联性橡胶组合物进行交联试验的结果,扭矩从最小扭矩ML上升90%所需的时间即t90较长、交联速度慢,另外最大扭矩MH也低、交联性差,所述比较例1~2的交联性橡胶组合物是使用利用复分解反应进行了低分子量化、但未导入在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羟基的结构的含腈基共聚物橡胶(低分子量化腈橡胶或低分子量化氢化腈橡胶)而得到的。进而,使用比较例1~2的交联性橡胶组合物得到的橡胶交联物进行发热试验时,与实施例相比耐发热性差。
<制造例10:含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-1)的制造>
与上述制造例3同样操作,使上述式(23)所示的(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌11份溶解于四氢呋喃189份,从而制备了钌浓度为0.05摩尔/升的复分解催化剂溶液(F-1)。
并且,与上述不同地,将制造例1中得到的腈橡胶(D-1)100份和四氢呋喃1000份投入至进行了氮气置换的反应容器中,利用振荡器使腈橡胶(D-1)溶解于四氢呋喃后,作为链转移剂而添加丙烯酸10份。其后,将反应容器用加热至80℃的油浴进行加热,用搅拌器进行搅拌,同时添加由上述制备的复分解催化剂溶液(F-1)20份,使其反应10分钟。其后,将甲醇1000份投入至反应容器,使复分解反应后的橡胶凝固并进行干燥,从而得到含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-1)。所得含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-1)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=149,000、Mw/Mn=2.4。
<制造例11:含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-2)的制造>
作为链转移剂,使用乙烯基醋酸10份来代替丙烯酸10份,作为复分解催化剂,使用上述式(24)所示的苯亚甲基(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)(三环己基膦)二氯化钌(Aldrich公司制)来代替(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌,除此之外,与制造例10同样操作,得到含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-2)。所得含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-2)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=174,000、Mw/Mn=2.6。
<制造例12:含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-3)的制造>
作为链转移剂,使用4-乙烯基苯甲酸10份来代替丙烯酸10份,除此之外,与制造例10同样操作,得到含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-3)。所得含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-3)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=202,000、Mw/Mn=2.8。
<制造例13:含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-4)的制造>
作为链转移剂,使用反式-3-戊烯酸10份来代替丙烯酸10份,除此之外,与制造例10同样操作,得到含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-4)。所得含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-4)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=251,000、Mw/Mn=2.9。
<制造例14:含有末端羧基/末端相邻羧基结构的氢化腈橡胶(B-5)的制造>
使用氢化腈橡胶(D-2)100份来代替腈橡胶(D-1)100份,除此之外,与制造例10同样操作,得到含有末端羧基/末端相邻羧基结构的氢化腈橡胶(B-5)。所得含有末端羧基/末端相邻羧基结构的氢化腈橡胶(B-5)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=203,000、Mw/Mn=2.5。
<制造例15:含有末端羧基/末端相邻羧基结构的氢化腈橡胶(B-6)的制造>
作为链转移剂,使用4-乙烯基苯甲酸10份来代替丙烯酸10份,除此之外,与制造例14同样操作,得到含有末端羧基/末端相邻羧基结构的氢化腈橡胶(B-6)。所得含有末端羧基/末端相邻羧基结构的氢化腈橡胶(B-6)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=281,000、Mw/Mn=2.6。
表3中总结示出制造例10~15中得到的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的(氢化)腈橡胶(B-1)~(B-6)。需要说明的是,表3中合并示出上述制造例8~9中得到的低分子量化(氢化)腈橡胶(E-1)、(E-2)。
[表3]
<实施例7>
向制造例10中得到的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-1)100份中添加FEF炭黑(商品名“SEASTSO”、东海橡塑工业株式会社制)40份、偏苯三酸酯(商品名“アデカサイザーC-8”、ADEKA公司制、增塑剂)5份、4,4’-双(α,α’-二甲基苄基)二苯基胺(商品名“ノクラックCD”、大内新兴化学工业株式会社制、防老剂)1.5份、2-巯基苯并咪唑锌盐(商品名“ノクラックMBZ”、大内新兴化学工业株式会社制、防老剂)1.5份、硬脂酸(润滑剂)1份,以110℃混炼5分钟。接着,将所得混合物转移至温度设为40℃的辊,添加作为交联剂的1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯40%制品(商品名“Vul-Cup40KE”、アルケマ公司制)4份,进行混炼,从而得到交联性橡胶组合物。
并且,使用所得交联性橡胶组合物,按照上述方法进行交联性试验和高温拉伸试验。将配方和结果示于表4。
<实施例8~12>
分别使用制造例11~15中得到的含有末端羧基/末端相邻羧基结构的(氢化)腈橡胶(B-2)~(B-6)100份来代替含有末端羧基/末端相邻羧基结构的腈橡胶(B-1)100份,随之变更交联剂的添加量,除此之外,与实施例1同样操作,得到交联性橡胶组合物,同样进行评价。将各配方和结果示于表4。
<实施例13>
在辊混炼时添加作为脱水剂的氧化铝1.5份,除此之外,与实施例12同样操作。将配方和结果示于表4。
[表4]
<实施例7~13、比较例1,2的评价>
表4示出实施例7~13的配方和结果、以及上述比较例1~2的配方和结果。
如表4所示,实施例7~13的交联性橡胶组合物进行交联试验的结果,扭矩从最小扭矩ML上升90%所需的时间即t90较短、交联速度快,另外,最大扭矩MH较高、交联稳固,所述实施例7~13的交联性橡胶组合物是使用导入了在末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子上键合有羧基的结构的含腈基共聚物橡胶(含有末端羧基/末端相邻羧基结构的(氢化)腈橡胶(B))而得到的。进而,使用实施例7~13的交联性橡胶组合物得到的橡胶交联物在高温下的拉伸强度良好,高温下的拉伸特性优异。
另一方面,比较例1~2的交联性橡胶组合物进行交联试验的结果,扭矩从最小扭矩ML上升90%所需的时间即t90较长、交联速度慢,另外最大扭矩MH也低、交联性差,所述比较例1~2的交联性橡胶组合物是使用利用复分解反应进行了低分子量化、但未导入在末端碳原子上键合有羧基的结构的含腈基共聚物橡胶(低分子量化(氢化)腈橡胶)而得到的。进而,使用比较例1~2的交联性橡胶组合物得到的橡胶交联物在高温下的拉伸特性也差。
<制造例16:含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-1)的制造>
与上述制造例3同样操作,使上述式(23)所示的(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌11份溶解于四氢呋喃189份,从而制备了钌浓度为0.05摩尔/升的复分解催化剂溶液(F-1)。
并且,与上述不同地,将制造例1中得到的腈橡胶(D-1)100份和四氢呋喃1000份投入至进行了氮气置换的反应容器中,利用振荡器使腈橡胶(D-1)溶解于四氢呋喃后,作为链转移剂而添加1,7-辛二烯10份。其后,将反应容器用加热至80℃的油浴进行加热,用搅拌器进行搅拌,同时添加由上述制备的复分解催化剂溶液(F-1)20份,使其反应10分钟。其后,将甲醇1000份投入至反应容器,使复分解反应后的橡胶凝固并进行干燥,从而得到含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-1)。所得含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-1)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=171,000、Mw/Mn=2.8。
<制造例17:含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-2)的制造>
作为链转移剂,使用二乙烯基苯(间/对混合物、东京化成工业株式会社制)10份来代替1,7-辛二烯10份,除此之外,与制造例16同样操作,得到含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-2)。所得含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-2)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=164,000、Mw/Mn=2.6。
<制造例18:含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-3)的制造>
作为链转移剂,使用1,5-己二烯10份来代替1,7-辛二烯10份,作为复分解催化剂,使用上述式(24)所示的苯亚甲基(1,3-二基-4-咪唑烷-2-亚基)(三环己基膦)二氯化钌(Aldrich公司制)来代替(1,3-二基-4-咪唑啉-2-亚基)(2-吡咯烷酮-1-基亚甲基)(三环己基膦)二氯化钌,除此之外,与制造例16同样操作,得到含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-3)。所得含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-3)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=122,000、Mw/Mn=1.9。
<制造例19:含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-4)的制造>
作为链转移剂,使用2,4-己二烯(顺式/反式异构体混合物)10份来代替1,7-辛二烯10份,除此之外,与制造例16同样操作,得到含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-4)。所得含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-4)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=149,000、Mw/Mn=2.4。
<制造例20:含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-5)的制造>
使用氢化腈橡胶(D-2)100份来代替腈橡胶(D-1)100份,除此之外,与制造例16同样操作,得到含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-5)。所得含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-5)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=241,000、Mw/Mn=2.3。
<制造例21:含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-6)的制造>
作为链转移剂,使用二乙烯基苯(间/对混合物、东京化成工业株式会社制)10份来代替1,7-辛二烯10份,除此之外,与制造例20同样操作,得到含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-6)。所得含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-6)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=232,000、Mw/Mn=2.1。
<制造例22:含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-7)的制造>
作为链转移剂而使用1,7-辛二烯30份,除此之外,与制造例20同样操作,得到含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-7)。所得含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-7)的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)分别为Mw=49,000、Mw/Mn=1.9。
表5中总结示出制造例16~22中得到的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的(氢化)腈橡胶(C-1)~(C-7)。需要说明的是,表5中总结示出上述制造例8~9中得到的低分子量化(氢化)腈橡胶(E-1)、(E-2)。
[表5]
<实施例14>
向制造例16中得到的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-1)100份中添加FEF炭黑(商品名“SEASTSO”、东海橡塑工业株式会社制)40份、偏苯三酸酯(商品名“アデカサイザーC-8”、ADEKA公司制、增塑剂)5份、4,4’-双(α,α’-二甲基苄基)二苯基胺(商品名“ノクラックCD”、大内新兴化学工业株式会社制、防老剂)1.5份、2-巯基苯并咪唑锌盐(商品名“ノクラックMBZ”、大内新兴化学工业株式会社制、防老剂)1.5份、硬脂酸(润滑剂)1份,以110℃混炼5分钟。接着,将所得混合物转移至温度设为40℃的辊,添加作为交联剂的1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯40%制品(商品名“VulCup40KE”、アルケマ公司制)4份,进行混炼,从而得到交联性橡胶组合物。
并且,使用所得交联性橡胶组合物,按照上述方法进行交联性试验和磨耗试验。将配方和结果示于表6。
<实施例15~17>
分别使用制造例17~19中得到的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-2)~(C-4)100份来代替含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-1)100份,除此之外,与实施例14同样操作,得到交联性橡胶组合物,同样进行评价。将各配方和结果示于表6。
<实施例18>
使用制造例20中得到的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-5)100份来代替含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-1)100份,将作为交联剂的1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯40%制品的配合量从4份变更为8份,除此之外,与实施例14同样操作,得到交联性橡胶组合物,同样进行评价。将配方和结果示于表6。
<实施例19>
使用制造例21中得到的含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的氢化腈橡胶(C-6)100份来代替含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的腈橡胶(C-1)100份,除此之外,与实施例18同样操作,得到交联性橡胶组合物,同样进行评价。将配方和结果示于表6。
[表6]
<实施例14~19、比较例1,2的评价>
表6中示出实施例14~19的配方和结果、以及上述比较例1~2的配方和结果。
如表6所示,实施例14~19的交联性橡胶组合物进行交联试验的结果,扭矩从最小扭矩ML上升90%所需的时间即t90较短、交联速度快,另外,最大扭矩MH较高、交联稳固,所述实施例14~19的交联性橡胶组合物是使用导入了在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构的含腈基共聚物橡胶(含有末端碳间双键/末端相邻碳间双键结构的(氢化)腈橡胶(C))而得到的。进而,使用实施例14~19的交联性橡胶组合物得到的橡胶交联物进行磨耗试验的结果,磨耗阻抗指数大、耐磨耗性优异。
另一方面,比较例1~2的交联性橡胶组合物进行交联试验的结果,扭矩从最小扭矩ML上升90%所需的时间即t90较长、交联速度慢,另外,最大扭矩MH也低、交联性差,所述比较例1~2的交联性橡胶组合物是使用利用复分解反应进行了低分子量化、未导入在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具备碳间双键的结构的含腈基共聚物橡胶(低分子量化(氢化)腈橡胶)而得到的。进而,使用比较例1~2的交联性橡胶组合物得到的橡胶交联物进行磨耗试验时,磨耗阻抗指数小、耐磨耗性差。
Claims (13)
1.含腈基共聚物橡胶,其特征在于,在末端碳原子上或与末端碳原子键合的碳原子上具有羟基、羧基或碳间双键。
2.根据权利要求1所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,所述羟基键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子。
3.根据权利要求1所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,所述羧基键合于末端碳原子或与末端碳原子键合的碳原子。
4.根据权利要求1所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,在末端碳原子或键合于末端碳原子的碳原子与键合于该碳原子的碳原子之间具有所述碳间双键。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,碘值为120以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,其利用复分解反应而得到。
7.根据权利要求6所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,所述复分解反应在具有至少1个双键和至少1个羟基或羧基的链转移剂的存在下,或者具有2个以上双键的链转移剂的存在下进行。
8.根据权利要求7所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,所述链转移剂为具有至少1个碳间双键和至少1个羟基或羧基的烃化合物、或者具有2个以上碳间双键的烃化合物。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,所述复分解反应是使用钌催化剂或锇催化剂作为复分解催化剂而进行的。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的含腈基共聚物橡胶,其特征在于,重均分子量(Mw)为300,000以下。
11.交联性橡胶组合物,其在权利要求1~10中任一项所述的含腈基共聚物橡胶中配合有交联剂。
12.橡胶交联物,其是将权利要求11所述的交联性橡胶组合物进行交联而成的。
13.含腈基共聚物橡胶的制造方法,其特征在于,使复分解反应前的含腈基共聚物橡胶在具有至少1个双键和至少1个羟基或羧基的链转移剂的存在下、或者具有2个以上双键的链转移剂的存在下发生复分解反应。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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