JP2018518586A - 白色充填剤を含むアミンで架橋可能なゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
a)アミンで架橋可能な1種以上のゴム、
b)1種以上の白色充填剤、及び
c)分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有する1種以上のポリオルガノシロキサン、
を含み、
(i)100重量部の成分b)に対して、成分c)の総量が0.1〜8重量部であり、かつ、
(ii)100重量部の成分b)に対して、ゴム組成物におけるオルガノシランの総量が最大で4重量部である。
a)アミン架橋可能ゴム(Mit Amin vernetzbarer Kautschuk)
本発明の硬化可能ゴム組成物は、a)1種以上のアミン架橋可能ゴムを含む。アミン架橋可能ゴムは、好ましくはAEM、ACM及びHNBRゴムから選択される。
本発明の硬化可能ゴム組成物は、1種以上の白色充填剤を成分b)として含む。好ましい白色充填剤は、シリカ、ケイ酸、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される。これらの充填剤は、シランで表面を処理したものでもよい。
更に、本発明の硬化可能ゴム組成物は、c)分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有する1種以上の官能基化したポリオルガノシロキサンを含む。
[R1 xRaSiO[4−(x+a)]/2] (I)
xは、1、2又は3と同等であり、好ましくは1であり;
aは、0、1又は2と同等であり、好ましくは1又は2、特に1であり;
Rは、メチル、エチル、プロピル、フェニル又はヒドロキシから選択される一価の残基であり、Rは特に好ましくはメチル又はヒドロキシであり、特にメチルであり;そして
R1はNH2官能性(NH2-Funktionalisierung)を有する一価の有機残基である。
x)−R2−NH2;
y)−R2−N(R3)−NH2、及び
z)−R2−N(R3)−R4−NH2
ここで、R2及びR4は、互いに独立して1〜20個の炭素原子を有するアルキレン又はアルキレンオキシ基であり、好ましくは1〜5個の炭素原子を有するアルキレン基であり、そして
R3は、水素又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基である。
[R1RSiO2/2] (ID)であり、
そして、a=2であるタイプMの端部Iにおける構造ユニット(末端構造ユニットI)
[R1R2SiO1/2] (IM)である。
[R´2SiO2/2] (IID)
ここで、残基R´は、同一又は異なるものであり(好ましくは同一のものであり)、酸素原子を介して結合することができる直線状、分枝状の又は環状の有機残基から選択され、そして、残基R´は好ましくはメチル、エチル、プロピル又はフェニルであり、特にメチルである。
[R´´3SiO1/2] (IIIM)
ここで、残基R´´は、同一又は異なるものであり、酸素原子を介して結合することができるヒドロキシ及び直線状、分枝状の又は環状の有機残基から選択され、そして残基R´´は好ましくはヒドロキシ、メチル、エチル、プロピル又はフェニルであり、特にヒドロキシ又はメチルである。特に好ましい実施形態において、残基R´´は同一のものであり、かつメチルである。更に特に好ましい実施形態においてIIIMは[(CH3)2(HO)SiO1/2]である。
[ID]m[IM]n[IID]o[IIIM](2−n)
ここで、
(I)mは0〜40の範囲内であり、nは0、1又は2であり得る、ただし合計(m+n)は少なくとも2であり、そして合計(m+n)は好ましくは20までの範囲内である、
(ii)oは0〜1000の範囲内であり、そして
(iii)合計(m+o+2)は少なくとも3である。
本発明の硬化可能ゴム組成物は、d)1種以上のアミン架橋剤を更に含み、ここでアミン架橋剤は好ましくはジアミンであり、好ましくは脂肪族の又は芳香族のジアミンである。
既に述べた成分a)〜d)に加えて、本発明の硬化可能ゴム組成物は好ましくは以下のものを更に含む。
e)100重量部のゴム(phr)に対して、0〜200重量部の1種以上の他の充填剤、好ましくはカーボンブラック、
f)0〜100phrの可塑剤、
g)0〜8phrの加工助剤、ここで加工助剤は好ましくはステアリン酸、オクタデシルアミン、リン酸エステル及びそれらの混合物から選択される、
h)0〜8phrのエイジング保護剤、及び/又は、
i)0〜10phrの加速システム
本発明によれば、オルガノシランの量、特にアミノ基で官能基化されるオルガノシランの量は制限される。
本発明において、少なくとも2つのNH2基で官能基化されたポリオルガノシロキサンは、圧縮変形を改善するために使用される。従って、更なる視点において、本発明は、以下のものを含む硬化可能ゴム組成物における、分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有するポリオルガノシロキサンの、硬化ゴムの圧縮変形を減少させるための使用に関する。
a)1種以上のアミン架橋可能ゴム、及び
b)1種以上の白色充填剤
ここで、
(i)ゴム組成物における分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有するポリオルガノシロキサンの総量は、100重量部の成分b)に対して、0.1〜8重量部であり、
(ii)ゴム組成物におけるオルガノシランの総量は、100重量部の成分b)に対して最大で4重量部である。
更なる視点において、本発明は、硬化可能ゴム組成物を硬化させることによって取得することができる硬化ゴムに関する。
プロピルスペーサを有して側鎖に統計的に分布するy個の第1級アミンを追加的に保有する(すなわち、R1はアミノプロピルである)、x個のジメチルシロキサンユニットを有するポリジメチルシロキサン:
POS1、2: x=100、y=4
POS3: x=100、y=2
POS4: x=200、y=8
側鎖に統計的に分布する4個のアミノプロピル−アミノエチルタイプの基を追加的に保有する、100個のジメチルシロキサンユニットを有するポリジメチルシロキサン。結果的に、各官能基には、第2級アミン(NH)基及び第1級アミン(NH2)基が存在する。
ムーニー粘度:ISO289−1 非硬化(Unvulkanisierter)ゴム−剪断式ディスク粘度計を使用して測定−Part1:ムーニー粘度の測定
100重量部(=100phr)のHNBRゴム(Zetpol ZPT136)、50重量部のシリカ(Ultrasil VN2GR)、5重量部の可塑剤(Alcanplast TOTM)、1.5重量部のAlchem MBPA(CDPA)、1重量部のステアリン酸及び1重量部の加工助剤(Vanfre VAM)の混合物を、研究室内ミキサにおける上下混合プロセス(Upsidedown-Mischverfahren)によって生成し、そしてロールミルを使用して粗いシート(Fell)に押出した。研究室内ミキサは、1.5Lの体積及び正接ローター幾何構造(tangentiale Rotorgeometrie)(1.5N)を有した。開始温度は60℃であり、速度は55rpmであった。
100重量部のHNBRゴム(Zetpol ZPT136)を、GK1.5Nの研究室内ミキサ内に、50℃の開始温度、55rpmの速度で置いた。30秒後に、2/3量のシリカ(Ultrasil VN2 GR)、可塑剤(TOTM)、加工助剤(Vanfre VAM及びステアリン酸)及び抗酸化剤(Alchem MBPA(CDPA))を導入した。90秒後(更に60秒後)に、1/3量のシリカ(VN2 GR)及びNH2官能基化ポリオルガノシロキサン(添加する場合には)を加えた。150秒後に圧延機(Stempel)を換気(belueftet)及びスィープし(gefegt)、そして240秒後(更に90秒後)に混合プロセスを終了して、混合物を取り出した。
100重量部(=100phr)のHT−ACMゴム(Hytemp AR12)、50重量部のシリカ(Ultrasil VN2GR)、5重量部の可塑剤(Alcanplast TOTM)、1.5重量部の(Alchem MBPA(CDPA))、1重量部のステアリン酸及び1重量部の加工助剤(Vanfre VAM)の混合物を、研究室内ミキサにおける上下混合プロセスによって生成し、そしてロールミルを使用して粗いシートを押出した。研究室内ミキサは、1.5Lの体積及び正接ローター幾何構造(1.5N)を有した。開始温度は30℃であり、速度は70rpmであった。
これらのHNBRゴム組成物において、ポリオルガノシロキサン(本発明において使用の)は、第1のステップの間に混合した(表5)。硬化に関して、2mmのテストプレートは170℃で20分間硬化し、6mmのテスト片は22分間硬化した。全ての硬化したテスト片は、乾燥キャビネットの中で175℃で4時間テンパーした。
表5
これらのHNBRゴム組成物において、本発明において使用のポリオルガノシロキサンは、第1のステップの間に混合した(表7)。硬化に関して、2mmのテストプレートは170℃で20分間硬化し、6mmのテスト片は22分間硬化した。全ての硬化したテスト片は、乾燥キャビネットの中で175℃で4時間テンパーした。
−低い及び高いドーズのアミノシランを含むゴム組成物
−本発明において使用のアミノシランとポリオルガノシロキサンとの組み合わせを含むゴム組成物
−本発明において使用のポリオルガノシロキサンのみを含むゴム組成物
表7
これらのHNBRゴム組成物において、ポリオルガノシロキサン(本発明において使用の)には、第2のステップにおいてロールミルの中でHNBRゴム組成物の架橋化システムを添加した(表9)。
−ポリオルガノシロキサンの濃度が異なる(D2及びD3の比較)
−それぞれのHNBRゴム組成物は、ポリオルガノシロキサン(本発明において使用の)の濃度は同一であるが、ポリオルガノシロキサンにおけるNH2の官能性の数が異なる(D2及びD4の比較)
−HNBRゴム組成物は、ポリオルガノシロキサン(本発明において使用の)の濃度は同一であり、鎖長に対するアミン官能性の割合が同一である(D2及びD5)
表10
25重量部のシリカ(Ultrasil VN2GR)、30重量部のカーボンブラック(N−550)、1.5重量部の抗酸化剤(Luvomaxx CDPA)、10重量部の可塑剤(Struktol KW759)、1.5重量部のステアリン酸、1重量部の加工助剤(Vanfre VAM)、0.5重量部の加工助剤オクタデシルアミン(Armeen 18D)の混合物(組成物E2及びE3に関しては、それぞれ0.5重量部のアミノシランを含む)を、研究室内ミキサの中で40℃での開始温度で50rpmの上下混合プロセスに供し、30秒後に100重量部(=100phr)のAEMゴム(Vamac GLS)を添加した。
表12
Claims (16)
- a)1種以上のアミン架橋可能ゴム、
b)1種以上の白色充填剤、及び
c)分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有する1種以上のポリオルガノシロキサン、を含み、
i)100重量部の成分b)に対して、成分c)の総量が0.1〜8重量部であり、かつ
ii)100重量部の成分b)に対して、ゴム組成物におけるオルガノシランの総量が最大で4重量部である、
硬化可能ゴム組成物。 - アミン架橋可能ゴムa)が、AEM、ACM及びHNBRゴムから選択されることを特徴とする請求項1に記載の硬化可能ゴム組成物。
- 硬化可能ゴム組成物の重量に対して、成分a)が、30〜90wt%の量で存在することを特徴とする請求項1又は2に記載の硬化可能ゴム組成物。
- 白色充填剤が、シリカ、ケイ酸、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択され、好ましくは白色充填剤がシリカ、ケイ酸及び炭酸カルシウムから選択され、特に成分b)がシリカであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物。
- 100重量部のゴムに対して、成分b)が、5〜200重量部、好ましくは10〜100重量部(15〜90重量部など)、より好ましくは20〜80重量部、特に30〜70重量部(40〜60重量部、例えばおよそ50重量部)の量で存在することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物。
- 分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有するポリオルガノシロキサンが、下記の構造ユニットIを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物:
[R1 xRaSiO[4―(x+a)]/2] (I)
式(I)において、
xは1、2又は3と同等であり、好ましくは1であり、
aは0、1又は2と同等であり、好ましくは1又は2、特に1であり、
Rは、メチル、エチル、プロピル、フェニル又はヒドロキシから選択される一価の残基であり、そしてRは特に好ましくはメチル又はヒドロキシ、特にメチルであり、
R1は、NH2官能性を有する一価の有機残基であり、
ここでR1は
x)−R2−NH2、
y)−R2−N(R3)−NH2、及び
z)−R2−N(R3)−R4−NH2から好ましくは選択され、
R2及びR4は、互いに独立して1〜20個の炭素原子を有するアルキレン又はアルキレンオキシ基、好ましくは1〜5個の炭素原子を有するアルキレン基であり、
R3は、水素又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
ここでR1は、特にx)−R2−NH2であり、かつ、R2は1〜5個の炭素原子を有するアルキレン基、好ましくは2〜4個の炭素原子を有するアルキレン基、特にprop−1,3−ジイル基である。 - ポリオルガノシロキサンが、2.5〜10.0個の構造ユニットI、特に3.0〜8.0個の構造ユニットIを有することを特徴とする請求項6に記載の硬化可能ゴム組成物。
- 100重量部の成分b)に対して、成分c)が0.2〜7.0重量部、好ましくは0.5〜6.5重量部、より好ましくは1.0〜6.0重量部、特に1.5〜5.5重量部(2.0〜5.0重量部など)の量で存在することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物。
- d)1種以上のアミン架橋剤を更に含み、
ここで、アミン架橋剤が、好ましくはジアミン、好ましくは脂肪族の又は芳香族のジアミンであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物。 - 脂肪族のジアミンが、ヘキサメチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミンカルバメートから選択され、ここで成分b)が特にヘキサメチレンジアミンカルバメートであることを特徴とする請求項9に記載の硬化可能ゴム組成物。
- 芳香族のジアミンが、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4−ジアミノジシクロヘキシルメタン又は4,4−ジアミノジフェニルエーテルであることを特徴とする請求項9に記載の硬化可能ゴム組成物。
- 100重量部のゴムに対して、成分d)が、0.1〜10重量部、好ましくは0.2〜8重量部、より好ましくは0.3〜7重量部の総量で存在することを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物。
- e)100重量部のゴム(phr)に対して、0〜200重量部の1種以上の他の充填剤、好ましくはカーボンブラック、
f)0〜100phrの可塑剤、
g)0〜8phrの加工助剤、ここで加工助剤は好ましくはステアリン酸、オクタデシルアミン、リン酸エステル及びその混合物から選択される、
h)0〜8phrのエイジング保護剤、及び/又は、
i)0〜10phrの加速システム、
を更に含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化可能ゴム組成物を硬化することによって得られる硬化ゴム。
- 請求項14に記載の硬化ゴムを含む製品。
- 硬化可能ゴム組成物における分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有するポリオルガノシロキサンの使用であって、
硬化可能ゴム組成物が
a)1種以上のアミン架橋可能ゴム、及び
b)1種以上の白色充填剤、を含み、
(i)100重量部の成分b)に対して、分子ごとに少なくとも2つのNH2基を有するポリオルガノシロキサンの総量が、0.1〜8重量部であり、かつ、
(ii)100重量部の成分b)に対して、ゴム組成物におけるオルガノシランの総量が最大で4重量部であり、
硬化ゴムの圧縮変形を減少させる、
使用。
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