JP2001335662A - ジエン系ゴム用新規加硫剤およびそれを用いたゴム組成物 - Google Patents
ジエン系ゴム用新規加硫剤およびそれを用いたゴム組成物Info
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- C08G75/14—Polysulfides
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Abstract
が得られる新規加硫剤を提供する。 【解決手段】 硫黄とノルボルネンまたはその誘導体、
またはジシクロペンタジエンとを、触媒量の加硫促進剤
および加硫促進助剤の存在下で反応させて得られる有機
硫黄加硫剤。
Description
新規加硫剤に関し、更に詳しくは、この加硫剤にて加硫
したゴムは、一般のゴム物性の低下を招くことなく、高
モジュラスで耐熱老化性、耐加硫戻り性に優れた加硫ゴ
ムが得られるような加硫剤に関する。
剤として使用されているが、硫黄で加硫されたゴムの架
橋はポリスルフィド結合であることが知られている。こ
のポリスルフィド結合は、その硫黄数が増えるに従って
熱的に不安定になるため、耐熱性の点で問題がある。こ
の問題に対して、ポリスルフィド結合の硫黄数をテトラ
スルフィド結合程度にまで抑えたポリスルフィド重合体
を加硫剤として用いる方法などが提案されているもの
の、発熱性など今一歩の点もある。一方、有機硫黄化合
物の加硫剤として、硫黄とオレフィンとの反応物が知ら
れているが(特開平7−309977号公報)、その製
法において、硫黄に対するオレフィン重量は30重量%
以下と少なく、反応の触媒としては塩基触媒を用いてい
る。これらの多くは、硫黄のゴム中への分散性改善のた
め(耐ブルーミングのため)に提案されており、その硫
黄含有量は多く、生成物中のポリスルフィド結合の硫黄
数も平均6.5程度である。
このようなゴム加硫用ポリスルフィド重合体中の硫黄結
合数が加硫ゴムの架橋形態、つまりポリスルフィド結合
の硫黄数にそのまま反映されることに着目し、テトラス
ルフィド結合程度の硫黄結合数をもつ有機硫黄化合物を
合成し、これを新規加硫剤として提供することを目的と
する。
ボルネンまたはその誘導体、またはジシクロペンタジエ
ンとを、触媒量の加硫促進剤および加硫促進助剤の存在
下で反応させて得られる有機硫黄加硫剤が提供される。
%含まれる前記有機硫黄加硫剤が提供される。
量部に対して前記有機硫黄加硫剤を0.5〜10重量
部、あるいは該有機硫黄加硫剤0.5〜10重量部およ
び硫黄0〜10重量部を配合してなるゴム組成物が提供
される。
ボルネンまたはその誘導体、またはジシクロペンタジエ
ンとを、触媒量の加硫促進剤および加硫促進助剤の存在
下で撹拌しながら100〜130℃で反応させることに
より得られる有機硫黄化合物を加硫剤として、従来の硫
黄加硫剤に代えてゴム組成物に使用するときは、破断強
度、破断伸張などの一般ゴム物性の低下を招くことな
く、耐熱老化性および耐加硫戻り性に優れた加硫ゴムが
得られることを見出したものである。
しては、アミン類または従来より一般のゴム用加硫促進
剤および加硫促進助剤として用いられているものが使用
でき、例えば、その加硫促進剤としては、スルフェンア
ミド系、グアニジン系、チアゾール系、チウラム系の各
種加硫促進剤が、また、その加硫促進助剤としては、粒
度が0.05〜0.2μmの活性亜鉛華や0.3〜1μ
mの亜鉛華を挙げることができる。そして、これらの触
媒量の添加量としては、ノルボルネンまたはその誘導
体、またはジシクロペンタジエンに対し通常0.1〜5
重量%の量が使用される。
誘導体としては、ノルボルネン、5−ノルボルネン−2
−カルボン酸メチルエステル、5−ノルボルネン−2−
カルボン酸ブチルエステル、5−ノルボルネン−2−カ
ルボン酸オクチルエステル、5−ノルボルネン−2−カ
ルボン酸オクタデシルエステル、5−ノルボルネン−2
−メチロール、5−ノルボルネン−2−ジメチロール、
5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物などが
例示され、特に、ノルボルネンから得られた加硫剤がゴ
ム加硫物性の点で好ましい。
(NB)反応物は、NB1モルに硫黄3モルを反応さ
せ、上記式(2)の加硫剤を合成する。また、硫黄が3
モルを超えるものは、上記式(2)の化合物にアミン等
塩基触媒存在下硫黄をさらに反応させることにより合成
される。この硫黄が3モルを超える硫黄−ノルボルネン
反応物の具体的な構造としては、上記式(1)または
(3)で表される。こうして得られる加硫剤には硫黄が
50〜70%含まれ、特に上記式(1)でnは平均4と
なるものが好ましく、優れた耐熱老化性を示す。
硫黄対ジシクロペンタジエン(DCPD)の、モル比
(硫黄/DCPD)は、硫黄/DCPD≦5/1とす
る。このモル比が5/1を超える場合には、生成する有
機硫黄化合物中に存在するポリスルフィド結合の硫黄数
が平均5を超え、そのため、このような加硫剤を用いた
ゴム組成物の耐熱老化性が劣ることとなる。そして得ら
れる有機硫黄加硫剤の分子中に硫黄が30〜70重量%
含まれるものは、かかる耐熱老化性並びにその他の耐加
硫戻り性に優れるという効果を有する。
00重量部に対して、前記有機硫黄加硫剤を0.5〜1
0重量部、好ましくは1〜5重量部、あるいは有機硫黄
加硫剤0.5〜10重量部および硫黄0〜10重量部
(好ましくは、0.3〜2重量部)を配合して使用す
る。これらの加硫剤の配合量が少な過ぎるときは、所期
の耐熱老化性および耐加硫戻り性を発揮することができ
ず、また、その配合量が多過ぎる場合には、ゴムの硬化
が進み過ぎて好ましくない。
ゴム成分としては、任意のジエン系ゴムが用いられ、例
えば、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(I
R)、各種スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SB
R)、各種ポリブタジエンゴム(BR)、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、ブチルゴム
(IIR)などのジエン系ゴムを単独で、あるいは任意
のブレンドとして使用することができる。
は、他にカーボンブラックやシリカ等の補強剤、加硫ま
たは加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、軟
化剤、可塑剤等の一般ゴム組成物用に配合される各種配
合剤および添加剤を配合することができ、これら配合
剤、添加剤の配合量も一般的な量とすることができる。
また、シリカを配合したゴム組成物において、含硫黄シ
ランカップリング剤(例えば、Si69またはSi7
5、デクサ、ヒュルス製)が使用されるが、このような
場合も本発明の加硫剤が有効に使用できる。
更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定
するものでないことはいうまでもない。
合組成は、以下のとおりである。 配合成分 重量部 ────────────────────────────────── IR(日本ゼオン(株)製、ニポールIR2200) 100 N339カーボンブラック(東海カーボン製、シーストKH) 50 酸化亜鉛(亜鉛華3号) 3 工業用ステアリン酸 1 老化防止剤(N−フェニル−N′−(1,3−ジメチルブチル) −P−フェニレンジアミン 1
比))有機硫黄加硫剤の製造 (1)ノルボルネントリスルフィドの合成 反応管にDMF溶媒100ml中硫黄96g(3.0モ
ル)およびノルボルネン94.15g(1.0モル)を
入れ、触媒として加硫促進剤(N−シクロヘキシル−2
−ベンゾチアゾールスルフェンアミド)および加硫促進
助剤(酸化亜鉛)をそれぞれ0.8gを添加した後、1
20〜130℃で加熱し26時間撹拌した。反応終了後
DMFを減圧除去し、黒色液体のノルボルネントリスル
フィド(式2)を183.4g(96.5%)得た。
比))有機硫黄加硫剤の製造 (2)ノルボルネンテトラスルフィドの合成 反応管に硫黄1.68g(0.053モル)およびノル
ボルネントリスルフィド10g(0.053モル)を入
れ、触媒としてトリエチルアミン(Et3 N)を0.0
2g添加した後、50〜90℃で加熱し6時間撹拌し
た。反応終了後、黒色粘稠体のノルボルネンテトラスル
フィドを11.2g(95.9%)得た。ポリマー上記
式(1)とNB3S(2)、NB5S(3)の混合物。
NB3SとNB5S(3)とで52重量%。
比))有機硫黄加硫剤の製造 (3)ノルボルネンポリスルフィドの合成 反応管に硫黄3.37g(0.105モル)およびノル
ボルネントリスルフィド10g(0.053モル)を入
れ、触媒としてEt3 Nを0.02g添加した後、50
〜90℃で加熱し6時間撹拌した。反応終了後、黒色高
粘稠体のノルボルネンポリスルフィドを12.5g(9
3.5%)得た。ポリマー上記式(1)とNB3S
(2)、NB5S(3)の混合物。NB3SとNB5S
(3)とで31重量%。
量%比)有機硫黄加硫剤の製造 反応管に硫黄60g(1.875モル)およびDCPD
60g(0.455モル)と触媒としてN−シクロヘキ
シル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド加硫促進
剤および酸化亜鉛加硫促進助剤をそれぞれ0.2〜0.
8gを添加した後、100〜130℃で加熱し8時間撹
拌した。反応終了後に黒色粘稠物質の有機硫黄化合物5
8gを得た。
量%比)有機硫黄加硫剤の製造 反応管に硫黄60g(1.875モル)およびDCPD
90g(0.683モル)と、触媒としてN−シクロヘ
キシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド加硫促
進剤および酸化亜鉛加硫促進助剤をそれぞれ0.2〜
0.8gを添加した後、100〜130℃で加熱し8時
間撹拌した。反応終了後、黒色粘稠物質の有機硫黄化合
物150gを得た。
成物を得、その引張試験およびレオメーター試験に供し
た。
S、NBPS、DCPD/S(1)、DCPD/S
(2))を除くIRマスターバッチ配合成分を1.8リ
ットルの密閉型ミキサーで3〜5分間混練し、165±
5℃の温度に達したときに放出したIRマスターバッチ
に、加硫促進剤と硫黄並びに所定の加硫剤を8インチの
オープンロール混練し、ゴム組成物を得た。次いで、こ
のゴム組成物を15cm×15cm×0.2cmの金型中にお
いて160℃で20分間プレス加硫して、試験片(ゴム
シート)を作製した。
300%の引張応力(MPa):JIS K6301の
試験法に準拠して測定した。 2)レオメーターによる加硫試験:SRIS−3102
(日本ゴム協会規格)の試験法に準拠して測定した。
いたゴム組成物は、耐熱老化性および耐加硫戻り性にお
いて優れるという効果を有していることがわかる。
Claims (6)
- 【請求項1】 硫黄とノルボルネンまたはその誘導体と
を反応させて得られる有機硫黄加硫剤。 - 【請求項2】 前記請求項1に記載の有機硫黄加硫剤が
下記式1で表わされる有機硫黄加硫剤。 【化1】 式中、xは、1〜10の整数であり、nは、1〜200
の整数である。 - 【請求項3】 前記請求項1に記載の有機硫黄加硫剤が
下記式2または3の化合物である有機硫黄加硫剤。 【化2】 - 【請求項4】 硫黄とジシクロペンタジエンとを、触媒
量の加硫促進剤および加硫促進助剤の存在下で反応させ
て得られる有機硫黄加硫剤。 - 【請求項5】 硫黄が30〜70重量%含まれる、請求
項1〜4のいずれか1項に記載の有機硫黄加硫剤。 - 【請求項6】 ジエン系ゴム100重量部に対して請求
項1〜5のいずれか1項に記載の有機硫黄加硫剤を0.
5〜10重量部、あるいは該有機硫黄加硫剤0.5〜1
0重量部および硫黄0〜10重量部を配合してなるゴム
組成物。
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