JP2010001475A - カーボンナノチューブ含有ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、特有の水素化ニトリルゴム、少なくとも1つの架橋剤およびカーボンナノチューブを含有する加硫可能な組成物、かかる組成物の調製方法、ならびに加硫物を製造するためそれの使用を提供する。前記加硫物は、優れた熱性能、耐油性および機械的強度を示す。
【選択図】なし
Description
a)1つ以上の共役ジエン、好ましくはブタジエンに由来する40〜85重量パーセントの範囲の繰り返し単位、
b)1つ以上のα,β−不飽和ニトリル、好ましくはアクリロニトリルに由来する15〜60重量パーセントの範囲の繰り返し単位、および
c)少なくとも1つのカルボン酸基を有する1つ以上のモノマーまたはそれの誘導体、好ましくはα,β−不飽和モノ−もしくはジカルボン酸、より好ましくはマレイン酸、n−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、または第三ブチルアクリレートに由来する0.1〜30重量パーセントの範囲の繰り返し単位
を含み、
ここで、3つのモノマーa)、b)およびc)は、合計100重量パーセントになるように所与の範囲で選ばれなければならない。
a)1つ以上の共役ジエン、好ましくはブタジエンに由来する55〜75重量パーセントの範囲の繰り返し単位、
b)1つ以上のα,β−不飽和ニトリル、好ましくはアクリロニトリルに由来する25〜40重量パーセントの範囲の繰り返し単位、および
c)少なくとも1つのカルボン酸基を有する1つ以上のモノマーまたはそれの誘導体、好ましくはα,β−不飽和モノ−もしくはジカルボン酸、より好ましくはマレイン酸、n−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、または第三ブチルアクリレートに由来する1〜7重量パーセントの範囲の繰り返し単位
を含み、
ここで、3つのモノマーa)、b)およびc)は、合計100重量パーセントになるように所与の範囲で選ばれなければならない。
a)1つ以上の共役ジエン、好ましくはブタジエンに由来する55〜75重量パーセントの範囲の繰り返し単位、
b)1つ以上のα,β−不飽和ニトリル、好ましくはアクリロニトリルに由来する25〜40重量パーセントの範囲の繰り返し単位、および
c)少なくとも1つのカルボン酸基を有する1つ以上のモノマーまたはそれの誘導体、好ましくはα,β−不飽和モノ−もしくはジカルボン酸、より好ましくはマレイン酸、n−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、または第三ブチルアクリレートに由来する1〜30重量パーセントの範囲の繰り返し単位
を含み、
ここで、3つのモノマーa)、b)およびc)は、合計100重量パーセントになるように所与の範囲で選ばれなければならない。
a)100重量部のHXNBR、
b)HXNBRの100重量部を基準として、1〜10重量部、好ましくは4〜8重量部の少なくとも1つの架橋剤、および
c)HXNBRの100重量部を基準として、1〜50重量部、好ましくは1〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部のカーボンナノチューブ
を含む。
本発明組成物は場合により、少なくとも1つのフィラーをさらに含む。フィラーは、活性もしくは不活性フィラーまたはそれらの混合物であってもよい。
−5〜1000m2/gの範囲の比表面積の、および10〜400nmの範囲の一次粒度の、例えば、シリケート溶液の沈澱またはハロゲン化ケイ素の火炎加水分解によって製造される、高度分散シリカ;このシリカは場合によりまた、Al、Mg、Ca、Ba、Zn、ZrおよびTiなどの他の金属酸化物との混合酸化物として存在することができる;
−20〜400m2/gの範囲のBET比表面積および10〜400nmの範囲の一次粒径の、ケイ酸アルミニウムおよびケイ酸マグネシウムもしくはケイ酸カルシウムのようなアルカリ土類金属シリケートなどの合成シリケート;
−カオリンおよび他の天然に存在するシリカなどの、天然シリケート;
−ガラス繊維およびガラス繊維製品(マット、押出品)またはガラス微小球;
−酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムなどの、金属酸化物;酸化マグネシウムが好ましい。
−炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムおよび炭酸亜鉛などの、金属炭酸塩;
−金属水酸化物、例えば、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウム;
−カーボンブラック;ここで使用されるべきカーボンブラックは、ランプブラック法、ファーネスブラック法またはガスブラック法によって製造され、好ましくは20〜200m2/gの範囲のBET(DIN 66 131)比表面積を有する、例えば、SAF、ISAF、HAF、FEFまたはGPFカーボンブラック;
−ゴムゲル、特にポリブタジエン、ブタジエン/スチレン共重合体、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体およびポリクロロプレンをベースとするもの;
またはそれらの混合物
であってもよい。
本発明によるポリマー−カーボンナノチューブ組成物は、ゴム産業に公知である、反応促進剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、発泡剤(foaming agents)、老化防止剤、熱安定剤、光安定剤、オゾン安定剤、加工助剤、可塑剤、粘着付与剤、発泡剤(blowing agents)、染料、顔料、ワックス、増量剤、有機酸、阻害剤、金属酸化物、およびトリエタノールアミン、ポリエチレングリコール、ヘキサントリオールなどのような活性化剤などの、ゴム用の補助化合物をさらに含有することができる。
本発明のさらなる目的は、HXNBR、カーボンナノチューブおよび架橋剤ならびに場合により本組成物の他の原料のいずれかが一緒に混合される、加硫可能な組成物の調製である。
HXNBRおよびMWNTを、9:1の重量比で内部ミキサーを用いて混合した。10重量%MWNTのマスターバッチを、2ロールミルを用いて異なる濃度のMWNTへ希釈した。HXNBR中のMWNTの最終濃度は、HXNBRの百部当たり0、1、2および4部(phr)であった(表2を参照されたい)。硬化剤DCPは、HXNBR/MWNTを5分間素練り(masticating)した後に添加した。最後に、HXNBR混合物を10℃で20分間硬化させた。
引張強度試験は、500mm/分のクロスヘッド速度でInstron 4465引張機(Instron Co.,UK)で実施した。ダンベル形状サンプルは、長さが75mm、厚さが1mm、幅が4mmであった。ショア(Shore)A硬度は、ASTM D2240−97に従ってハンドヘルド・ショアAデュロメーターによって測定した。結果は5秒後に読み取った。動的機械分析(DMA)は、−60℃から40℃まで5℃/分の加熱速度および1Hzの周波数で窒素下にDMA 242C(NETZSCH、Germany)で行った。
Claims (12)
- 水素化カルボキシル化ニトリルゴム(HXNBR)、少なくとも1つの架橋剤およびカーボンナノチューブを含む加硫可能な組成物。
- 前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブまたは多層カーボンナノチューブのいずれかである、請求項1に記載の加硫可能な組成物。
- 前記カーボンナノチューブが、前記水素化カルボキシル化ニトリルゴムの100重量部を基準として1〜50重量部、好ましくは1〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部で存在する、請求項1または2に記載の加硫可能な組成物。
- 前記カーボンナノチューブが5〜30nmの平均直径を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の加硫可能な組成物。
- 前記水素化カルボキシル化ニトリルポリマーが
a)1つ以上の共役ジエン、好ましくはブタジエンに由来する40〜85重量パーセントの範囲の繰り返し単位、
b)1つ以上のα,β−不飽和ニトリル、好ましくはアクリロニトリルに由来する15〜60重量パーセントの範囲の繰り返し単位、および
c)少なくとも1つのカルボン酸基を有する1つ以上のモノマーまたはそれの誘導体、好ましくはα,β−不飽和モノ−もしくはジカルボン酸、より好ましくはマレイン酸、n−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、または第三ブチルアクリレートに由来する0.1〜30重量パーセントの範囲の繰り返し単位
を含み、
3つのモノマーa)、b)およびc)が、合計100重量パーセントになるように所与の範囲で選ばれなければならない、請求項1〜4のいずれか一項に記載の加硫可能な組成物。 - 前記架橋剤が過酸化物、過酸化物放出化合物または硫黄のいずれかである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の加硫可能な組成物。
- 1)100重量部のHXNBR、
2)HXNBRの100重量部を基準として、1〜10重量部、好ましくは4〜8重量部の少なくとも1つの架橋剤、および
3)HXNBRの100重量部を基準として、1〜50重量部、好ましくは1〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部のカーボンナノチューブ
を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の加硫可能な組成物。 - 前記HXNBR、前記カーボンナノチューブおよび前記架橋剤が一緒に混合される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の加硫可能な組成物の調製方法。
- 前記混合工程が20℃から200℃の範囲の温度で行われる、請求項8に記載の方法。
- 前記混合工程が、混合後に除去される溶媒の存在下に行われる、請求項8または9に記載の方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を、好ましくは射出成形中に、加硫にかける工程を含むポリマー加硫物の製造方法。
- 特にシール、ロールカバー、ベルト、固定子または無限軌道車の軌道に取り付けるベアリングパッドの形態で、請求項11に記載の方法によって得られるポリマー加硫物。
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