JP2000248008A - 乳化重合ゴムの製造方法 - Google Patents

乳化重合ゴムの製造方法

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JP2000248008A
JP2000248008A JP11052295A JP5229599A JP2000248008A JP 2000248008 A JP2000248008 A JP 2000248008A JP 11052295 A JP11052295 A JP 11052295A JP 5229599 A JP5229599 A JP 5229599A JP 2000248008 A JP2000248008 A JP 2000248008A
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rubber
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polymerization
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Kazusuke Sone
一祐 曽根
Tadayuki Hatta
忠之 八田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニトロソアミン化合物を生成する恐れのな
い、乳化重合ゴムの製造法を提供する。 【解決手段】 共役ジエン化合物を乳化重合させて乳化
重合ゴムを製造する方法において一般式(I)で示され
るモノメチルジチオカルバミン酸塩を 【化1】 (式中、Rはアルキル基、MはNa、K又は四級アンモ
ニウム塩を示す)乳化重合の停止剤としてもしくは凝固
時の助剤として添加することを特徴とする乳化重合ゴム
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、乳化重合ゴムの製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ゴムの製造工程において、2級ア
ミンの骨格を持つ加硫促進剤が分解し、NOx 等のニト
ロソ化剤と反応してニトロソアミン(以下、「NA」と
いう)を形成することが報告されている。もともとNA
類は我々の身辺に広く産出され存在している化学物質で
あり、ベーコン等の食品やヒトの内臓においてさえ検知
されるが、特定のNA類は動物に発癌性を与える危険性
がある。そこで、まずドイツにおいてゴム製品中のNA
規制が行なわれた。
【0003】また、国内においてもタイヤメーカーを中
心に2級アミンの骨格を持ちNAを形成しやすい加硫促
進剤(例えばN−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾ
ールスルフェンアミド、テトラメチルチウラムジスルフ
ィドなど)の使用を中止し、NAを生成しない促進剤へ
切替えが進められている。一方、乳化重合ゴムの製造に
際して、重合停止剤として安価で効率の良いジアルキル
ジチオカルバミン酸塩(アルキル基はC1 〜C4 であ
り、通常メチル基)が用いられている。これらの塩は水
溶性であるが、酸を加えて凝固する際、ゴム中に一部残
存するほか、一部が水不溶性のチウラムに変化し、ゴム
クラム中に取りこまれる。これらの成分はNAの前駆体
となる可能性がある。そのため、これら重合停止剤に起
因する前駆体からNA化合物が生成するのを防ぐべく、
多くの努力が払われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さらには、これらのジ
チオカルバミン酸塩を使用しない等の対応が検討されて
きた。しかしながら、加硫促進効果のあるジチオカルバ
ミン酸やチウラムがゴム中に残存しないためゴム配合物
の加硫速度が遅くなり、引張応力が低下する等の変化が
生じる。そのため、加硫系の配合調整を行わなければな
らず、大変な作業が要求され、また、目的の加硫パター
ンが得られないこともあり得る。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らはNA
化合物を生成せず、且つ加硫速度の調節可能な乳化重合
ゴムを提供すべく、鋭意検討した結果、ジチオカルバミ
ン酸の種類によりNA及びその前駆体の生成のしやすさ
に違いがあり、特定のジチオカルバミン酸塩を用いると
NA化合物を生成しないことに着目し、本発明を完成す
るに至った。
【0006】即ち、本発明の要旨は、共役ジエン化合物
を乳化重合させて乳化重合ゴムを製造する方法におい
て、下記一般式(I)で示されるモノアルキルジチオカ
ルバミン酸塩
【0007】
【化2】
【0008】(式中、Rはアルキル基、MはNa、K又
は四級アンモニウム塩を示す)を乳化重合の停止剤とし
てもしくは凝固時の助剤として添加することを特徴とす
る乳化重合ゴムの製造方法にある。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明における乳化重合ゴムは、共役ジエン化合
物を乳化重合させて得られるジエン系乳化重合ゴムであ
る。この乳化重合自体は、常法によることができ、ブタ
ジエンとスチレンの共重合体ゴムであるスチレン−ブタ
ジエンゴム(SBR)、ブタジエンの重合によるブタジ
エンゴム(BR)、ブタジエンとアクリロニトリルの共
重合体であるアクリロニトリルブタジエンゴム(NB
R)及びクロロプレンを重合して得られるクロロプレン
ゴム等が挙げられる。
【0010】たとえば、SBRの場合には、重合反応に
用いられる水の量は、単量体100重量部に対し100
〜250重量部、好ましくは150〜200重量部の範
囲から選択される。乳化剤としては、脂肪酸石ケン、ロ
ジン酸石ケン、ナフタレンスルホン酸ソーダホルマリン
縮合物、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダなどのアニ
オン系界面活性剤あるいは、ポリオキシエチレンアルキ
ルエーテルなどの非イオン系界面活性剤などが用いられ
る。これら乳化剤は、適宜組合せて使用されるが、その
量は、通常、乳化剤の総量として単量体100重量部当
り2〜8重量部である。
【0011】重合開始剤としては、30〜60℃の高温
で重合を行なういわゆるホットラバー処方では、過硫酸
カリウムが用いられ、その使用量は通常単量体100重
量部当り0.03〜3.0重量部である。また0〜20
℃の低温で重合を行ういわゆるコールドラバー処方では
一般にスルホキシレート処方と呼ばれるレドックス開始
剤が用いられる。レドックス開始剤としては、クメンハ
イドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイド
ロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイ
ドなどの有機過酸化物と硫酸第一鉄を組み合せて用い
る。有機過酸化物および硫酸第一鉄の使用量は、単量体
100重量部当り、各々、0.01〜0.1重量部、
0.005〜0.07重量部である。スルホキシレート
処方では、エチレンジアミン四酢酸ナトリウムとキレー
ト化して、ソディウムホルムアルデヒドスルホキシレー
トなどの還元剤と共に添加される。この際の還元剤の使
用量は通常単量体100重量部当り0.01〜0.5重
量部である。
【0012】ラテックスのゲル化防止のために用いられ
る塩化カリウム、リン酸三カリウムなどの電解質は、通
常単量体100重量部当り0.2〜0.5重量部の範囲
から選択使用される。分子量の調節は、t−ドデシルメ
ルカプタン、t−ノニルメルカプタン等を重合系に添加
することにより行われ、その使用量は通常単量体100
重量部に対し0.05〜0.5重量部の範囲から選ばれ
る。
【0013】BR等の乳化重合に際しても、基本的には
上記SBRの乳化重合の場合と同様の方法を採ることが
できる。本発明においては、上記乳化重合において、乳
化重合の停止剤としてもしくは凝固時の助剤として、一
般式(I)で示されるモノアルキルジチオカルバミン酸
塩を添加することを特徴とする。
【0014】この一般式(I)で示されるモノアルキル
ジチオカルバミン酸塩は水溶液で用いるのがプロセス
上、好適であり、例えばモノメチルジチオカルバミン酸
ナトリウム、モノメチルジチオカルバミン酸カリウム、
モノメチルジチオカルバミン酸四級アンモニウム塩等が
挙げられる。一般式(I)のRはC1 〜C3 のアルキル
基が好ましく、特にメチル基が好ましい。すなわち、水
溶液として乳化重合の停止剤として、或いは凝固時の助
剤として添加することにより、機械的混練を行なうこと
なしにゴムラテックスと良好にブレンドされ、また製造
的に安価にしうる。
【0015】この一般式(I)で示されるモノアルキル
ジチオカルバミン酸塩の添加量は、目標の加硫速度にな
るように、適宜選択できるが、通常は乳化重合ゴムの単
量体100重量部当り、0.02〜1.0重量部の範囲
で用いられる。反応停止後、未反応の単量体を回収、除
去してラテックスを得る。得られたラテックスは、食塩
と硫酸などの酸を加えて凝固し、水洗、脱水および乾燥
することにより、固形のゴムとすることができる。
【0016】本発明において、一般式(I)で示される
モノアルキルジチオカルバミン酸塩をこの凝固時の助剤
として添加しうることは前述の通りである。なお、この
凝固に際し、プロセス油やカーボンブラックと共凝固す
ることにより、オイルマスターバッチあるいはカーボン
マスターバッチを直接製造することもできる。
【0017】さらに、本発明方法においては、亜硝酸ナ
トリウム(もしくはカリウム)又は硝酸ナトリウム(も
しくはカリウム)を併用添加し、pH6以下の酸性下で
凝固することによりチウラムの生成が促進されるため、
確実にゴム中に残存させることができ、加硫速度の制御
が可能となる。これらの添加量は、通常は乳化重合ゴム
の単量体100重量部当り、0.005〜0.5重量部
の範囲で用いられる。これらを併用添加しない場合に
は、ジチオカルバミン酸塩が水溶性であるため、凝固に
より固形ゴム製造する工程において一部のジチオカルバ
ミン酸塩が水と共に排出され、固形ゴム中の残存量が不
安定になりやすく、そのため加硫速度が振れる原因とな
る。したがって、上記併用添加するのが好ましい。
【0018】以上のように最も好ましくは、Rがメチル
基であるモノメチルジチオカルバミン酸塩と亜硝酸ナト
リウム等を、重合停止剤として、或いは凝固時ラテック
スに、添加することにより、NA化合物を生成せず、且
つ加硫速度の調節可能な乳化重合ゴムが得られる。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。 実施例1 表−1に示す重合処方に従って、以下のようにスチレン
−ブタジエンゴムの乳化重合を実施した。
【0020】重合槽内を充分に窒素置換した後、表−1
に示す所定量の各成分を活性剤である硫酸第一鉄、及び
エチレンジアミン四酢酸・四ナトリウムを除き、窒素雰
囲気下に添加する。次いで撹拌下、重合槽ジャケット部
に冷媒を循環し、重合槽内の温度が5℃になるよう調節
する。所定の温度になった時点で上記活性剤を添加して
重合を開始し、重合反応率が60%になった時点でモノ
メチルジチオカルバミン酸ナトリウムを全単量体100
重量部当り0.15重量部の割合で、また亜硝酸ナトリ
ウムを0.04重量部の割合で、各々、水溶液として添
加し、重合を停止した。
【0021】次いで未反応の単量体をストリッピング除
去してスチレン−ブタジエンゴムを得た。該ラテックス
中の固形分100重量部当りのモノメチルジチオカルバ
ミン酸ナトリウムの量は未反応単量体を除去した結果と
して0.25重量部となる。こうして得られたゴムラテ
ックスに芳香族プロセスオイル37.5重量部及び老化
防止剤1.2重量部を乳化して添加した後、硫酸と食塩
を添加して凝固処理を行なった。生成した油展ゴム(ゴ
ムクラム)をセラム水から分離した後、水洗、脱水し、
70〜80℃の熱風にて水分が0.3重量%以下となる
ように乾燥した。こうして得られた油展ゴムを表−2に
示す配合処方に従ってコンパウンドとしたのち、145
℃、50分間の加硫処理を行った。
【0022】加硫ゴムからのNA及びニトロソ化可能ア
ミンの抽出は20℃の水中で72時間行ない、70℃で
乾燥した後、NA類の分析を行なった。分析は下記の通
り、GC−MS(ガスクロマトグラフィー一質量分析)
法で行なった。即ち、試料を約2mm角に刻み、15g
を秤り取り、アセトン100mlでソックスレー抽出
(10時間)を行った。
【0023】抽出液をロータリーエバポレーター(約3
00mmHg)にて濃縮後、アセトンを加え25mlに
定容し、GC−MS(MID)測定を行った。GC−M
S測定は、装置:「M−80B形日立二重収束GC−M
S」を用い、以下の条件で行った。
【0024】
【表1】 カラム :DB−1,0.53mmid×30m カラム温度 :60℃ キャリアー :He 20ml/min スリット幅 :出射スリット 800μm コレクタースリット 400μm マルチプライヤー電圧:1500V イオン化電圧 :70eV 注入量 :1μl MID−m/e:74
【0025】この分析法によるNA検出下限界は250
ppbである。表−3にNA及びニトロソ化可能アミン
の検出効果を示す。検出された場合を×、検出されなか
った(250ppb以下)場合を○印で示した。さらに
加硫速度の指標である未加硫コンパウンドの“レオメー
タ”90%トルクタイム(T90)を表−3に併記し
た。
【0026】比較例1 モノメチルジチオカルバミン酸ナトリウムの代りにジメ
チルジチオカルバミン酸ナトリウムを使用した以外は実
施例1と同様の実験を行なった。表−3に評価結果を示
した。
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】 *1)“IRB#6 ” *2)N−ターシャリ−ブチルベンゾチアゾールスルフェンアミド
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】ニトロソアミンを生成せず、且つ加硫速
度の調節可能な乳化重合ゴムが得られる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共役ジエン化合物を乳化重合させて乳化
    重合ゴムを製造する方法において、下記一般式(I)で
    示されるモノアルキルジチオカルバミン酸塩を 【化1】 (式中、Rはアルキル基、MはNa、K又は四級アンモ
    ニウム塩を示す)乳化重合の停止剤として、もしくは凝
    固時の助剤として添加することを特徴とする乳化重合ゴ
    ムの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の一般式(I)で示されるモノ
    アルキルジチオカルバミン酸塩と亜硝酸ナトリウムもし
    くはカリウム又は硝酸ナトリウムもしくはカリウムとを
    併用して添加することを特徴とする請求項1記載の乳化
    重合ゴムの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1の一般式(I)で示されるモノ
    アルキルジチオカルバミン酸塩のRがメチル基であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の乳化重合ゴムの製
    造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122913A (ja) * 1999-09-09 2001-05-08 Atofina Chemicals Inc 遊離基乳化重合のショートストップのためのニトロソアミン阻害性組成物
WO2010125959A1 (ja) * 2009-04-28 2010-11-04 株式会社ブリヂストン ゴム用薬品分散液、その製造方法、ゴム用薬品含有ゴムウェットマスターバッチ、ゴム組成物及びタイヤ
CN101735391B (zh) * 2008-11-24 2011-09-07 中国石油天然气股份有限公司 一种不产生亚硝胺终止乳液聚合丁苯橡胶的组合物

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WO2010125959A1 (ja) * 2009-04-28 2010-11-04 株式会社ブリヂストン ゴム用薬品分散液、その製造方法、ゴム用薬品含有ゴムウェットマスターバッチ、ゴム組成物及びタイヤ

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