JP2021070737A - エチレン系共重合体組成物およびその用途 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のエチレン系共重合体組成物〔以下、「共重合体組成物」と呼称する場合がある。〕の成分の一つであるエチレン・α−オレフィン共重合体(A)〔以下、「共重合体(A)」と略称する場合がある。〕は、エチレンと炭素数3以上のα−オレフィンとをランダム共重合して得られるエチレン・α−オレフィン共重合体である。
本発明に係わるエチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、エチレンとα−オレフィンとのモル比(エチレン/α−オレフィン)が50/50〜85/15、好ましくは53/47〜83/17、特に好ましくは55/45〜80/20の範囲にある。
これらの非共役ポリエンは、単独で、または2種類以上組み合わせて用いられる。
本発明に係るエチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、たとえば、チーグラー・ナッタ触媒、バナジウム系触媒やメタロセン触媒など公知の重合用触媒を用いて製造することができる。重合方法としても特に限定されず、溶液重合、懸濁重合、バルク重合法などの液相重合法、気相重合法、その他公知の重合方法で行うことができる。また、これらの共重合体は、本発明の効果を奏する限り限定されず、市販品としても入手可能である。市販品としては、たとえば、エクソンモービル社製のVistalon(登録商標)、住友化学(株)社製のエスプレン(登録商標)、三井化学(株)社製の三井EPT(登録商標)が挙げられる。
本発明のエチレン系共重合体組成物に含まれる成分の一つである水酸化アルミニウム(C)は、粒径(中心径)が0.1〜5.0μm、好ましくは0.5〜3.0μm、より好ましくは0.5μm〜2.0μmの範囲にある微粒子からなる。
本発明のエチレン系共重合体組成物は、上記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)、上記共重合体(A)100質量部に対して、上記水酸化アルミニウム(C)を86〜400質量部、好ましくは90〜300質量部、より好ましくは100〜300質量部含む組成物である。
本発明の共重合体組成物には、上記水酸化アルミニウム(C)に加え、変性共重合体(B)、シランカップリング剤、軟化剤、充填剤、架橋剤の他、他の添加剤、例えば、加工助剤、活性剤、吸湿剤、さらに耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤および増粘剤等を配合してもよい。
本発明に係る共重合体組成物には、上記共重合体(A)に加えて、不飽和カルボン酸またはその誘導体がグラフトされたグラフト変性エチレン・α−オレフィン共重合体(B)〔以下、「変性共重合体(B)」と略称する場合がある。〕を配合してもよい。
本発明に係わるシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリクロルシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N,N'-ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)エチレンジアミン、ポリオキシエチレンプロピルトリアルコキシシラン、ポリエトキシジメチルシロキサン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
本発明に係る架橋剤としては、有機過酸化物、フェノール樹脂、硫黄系化合物、ヒドロシリコーン系化合物、アミノ樹脂、キノンまたはその誘導体、アミン系化合物、アゾ系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物等の、ゴムを架橋する際に一般に使用される架橋剤が挙げられる。これらのうちでは、有機過酸化物、硫黄系化合物等の架橋剤(「加硫剤」ともいう。)が好適である。
前記加硫促進剤としては、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、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、N,N'−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、2−メルカプトベンゾチアゾール(例えば、サンセラーM(商品名;三新化学工業社製))、2−(4−モルホリノジチオ)ペンゾチアゾール(例えば、ノクセラーMDB−P(商品名;大内新興化学工業社製))、2−(2,4−ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール、2−(2,6−ジエチル−4−モルフォリノチオ)ベンゾチアゾールおよびジベンゾチアジルジスルフィド(例えば、サンセラーDM(商品名;三新化学工業社製))などのチアゾール系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、トリフェニルグアニジンおよびジオルソトリルグアニジンなどのグアニジン系加硫促進剤;アセトアルデヒド・アニリン縮合物およびブチルアルデヒド・アニリン縮合物などのアルデヒドアミン系加硫促進剤;2−メルカプトイミダゾリンなどのイミダゾリン系加硫促進剤;ジエチルチオウレアおよびジブチルチオウレアなどのチオウレア系加硫促進剤;テトラメチルチウラムモノスルフィド(例えば、サンセラーTS(商品名;三新化学工業社製))、テトラメチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTT(商品名;三新化学工業社製))、テトラエチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTET(商品名;三新化学工業社製))、テトラブチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTBT(商品名;三新化学工業社製))およびジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(例えば、サンセラーTRA(商品名;三新化学工業社製))などのチウラム系加硫促進剤;ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛(例えば、サンセラーPZ、サンセラーBZおよびサンセラーEZ(商品名;三新化学工業社製))およびジエチルジチオカルバミン酸テルルなどのジチオ酸塩系加硫促進剤;エチレンチオ尿素(例えば、サンセラーBUR(商品名;三新化学工業社製)、サンセラー22−C(商品名;三新化学工業社製))、N,N'−ジエチルチオ尿素およびN,N'−ジブチルチオ尿素などのチオウレア系加硫促進剤;ジブチルキサトゲン酸亜鉛などのザンテート系加硫促進剤;その他、亜鉛華(例えば、META−Z102(商品名;井上石灰工業社製、酸化亜鉛))などが挙げられる。
本発明に係る加硫助剤は、架橋剤が硫黄系化合物である場合に用いられ、例えば、酸化亜鉛(例えば、ZnO#1・酸化亜鉛2種、ハクスイテック(株)製)、酸化マグネシウム、亜鉛華(例えば、「META−Z102」(商品名;井上石灰工業(株)製)などの酸化亜鉛)などが挙げられる。
その配合量は、共重合体(A)および必要に応じて配合される架橋が必要な他の重合体の合計100質量部に対して、通常1〜20質量部である。
本発明に係る軟化剤の具体例としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン油、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤;コールタール等のコールタール系軟化剤;ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、大豆油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤;蜜ロウ、カルナウバロウ等のロウ類;リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸またはその塩;ナフテン酸、パイン油、ロジンまたはその誘導体;テルペン樹脂、石油樹脂、クマロンインデン樹脂等の合成高分子物質;ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート等のエステル系軟化剤;その他、マイクロクリスタリンワックス、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、炭化水素系合成潤滑油、トール油、サブ(ファクチス)などが挙げられ、石油系軟化剤が好ましく、プロセスオイルが特に好ましい。
本発明に係る無機充填剤の具体例としては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレーなどの1種類または2種類以上が使用され、これらのうちでは、「ホワイトンSB」(商品名;白石カルシウム株式会社)等の重質炭酸カルシウムが好ましい。
本発明に係る補強剤の具体例としては、カーボンブラック、シランカップリング剤で表面処理したカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、活性化炭酸カルシウム、微粉タルク、微粉ケイ酸などがあり、配合する場合には、共重合体および必要に応じて他の重合体(A)の合計100質量部に対して、一般に30〜200質量部、好ましくは50〜180質量部である。
本発明に係る共重合体組成物に、老化防止剤(安定剤)を配合することにより、これから形成される成形体の寿命を長くすることができる。このような老化防止剤として、従来公知の老化防止剤、例えば、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、イオウ系老化防止剤などがある。
本発明に係る加工助剤としては、一般に加工助剤としてゴムに配合されるものを広く用いることができる。
加工助剤の配合量は、共重合体組成物に含まれる共重合体(A)および他の重合体100質量部に対して、通常は10質量部以下、好ましくは8.0質量部以下である。
活性剤の具体例としては、ジ−n−ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、モノエラノールアミン等のアミン類;ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、レシチン、トリアリルートメリレート、脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸の亜鉛化合物等の活性剤;過酸化亜鉛調整物;クタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、合成ハイドロタルサイト、特殊四級アンモニウム化合物などが挙げられる。
吸湿剤の具体例としては、酸化カルシウム、シリカゲル、硫酸ナトリウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、ホワイトカーボンなどが挙げられる。
本発明の共重合体組成物は、共重合体(A)と、必要に応じて配合されるその他の成分を、例えば、ミキサー、ニーダー、ロールなどの混練機を用いて所望の温度で混練することにより調製することができる。本発明に係る共重合体(A)は、混練性に優れているので、共重合体組成物の調製を良好に行うことができる。
(架橋体)
本発明の架橋体は前記組成物を架橋して得られる架橋体である。
前記組成物を架橋する方法としては、特に限定はないが例えば前記組成物を成形した後に、架橋することにより、所望の形に成形された架橋体を得ることができる。
成形が型成型により行われる場合には、架橋は組成物を型から取り外す前、すなわち、型を閉じた状態で架橋を行うことが生産性の観点から好ましい。
架橋を加熱により行う場合には、温度は通常は120〜270℃、好ましくは150〜180℃で行われ、加熱時間は通常は30秒〜120分、好ましくは5〜30分である。
本発明の架橋体、積層体の用途としては、自動車用部品、鉄道車両用部品、家電関連部品、土木・建材関連部品、雑貨、日用品等が挙げられる。
鉄道車両用部品としては、例えば外幌、内幌(貫通幌)等の鉄道車両用の幌が挙げられる。
実施例および比較例で用いた重合体は下記の通りである。
(1)エチレン・1−ブテン・ENB共重合体(A−1)
MFR=2g/10分(温度:190℃、荷重:2.16Kg ASTM D 1238)、エチレン含有量=77重量%(ASTM D 3900)、ヨウ素価=22(ASTM D 6047)〔三井化学社製 商標 三井エラストマー K−9720〕
(2)エチレン・プロピレン・ENB共重合体(A−2)
ムーニー粘度=61〔(ML(1+4)125℃)、ASTM D1646〕、エチレン含有量=65重量%(ASTM D 3900)、ヨウ素価=9,5(ASTM D 6047)〔三井化学社製 登録商標 三井EPT 3092PM〕
(1)無水マレイン酸グラフト変性エチレン・1−ブテン共重合体(B1)
MFR(190℃、2.16kg、ASTM D1238):1.5g/10分、密度(ASTM D1505):872kg/m3、脆化温度(ASTM D746):−70℃未満〔Mitsui Elastomers Singapore Pte Ltd製、商品名:タフマー MD715〕
(1)水酸化アルミニウム(C1):粒径(中心径)1.0μm〔昭和電工社製 商品名 ハイジライトH−42M〕(HIGILITE H42M)
(1)ステアリン酸〔日油社製〕(St.A)
(2)亜鉛華:酸化亜鉛(ハクスイテック社製)(ZnO#1)
(3)シリカ〔東ソー・シリカ社製 商品名 Nipsil VN3〕(Silica VN3)
(4)カーボンブラック〔東海カーボン株式会社製 商品名 Seast G−SO〕(Seast G−SO)
(5)シランカップリング剤(3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン)〔信越化学工業株式会社製 商品名 KBM−503〕(KBM−503)
(6)有機過酸化物:ジクミルパーオキサイド〔化薬アクゾ社製 商品名カヤクミルD−40C〕(DCP−40C)
MIXTRON BB MIXER(神戸製鋼所社製、BB−4型、容積2.95L、ローター4WH)を用いて、90質量部のエチレン・α−オレフィン・ENB共重合体(A−1)および10質量部の無水マレイン酸グラフト変性エチレン・1−ブテン共重合体(B1)に、表1に記載の化合物を加えて混錬し、組成物を得た。
次いで、前記組成物が温度40℃になったことを確認した後、14インチロールを用いて、前記組成物に8.5質量部の有機過酸化物を混練し、架橋剤を含む組成物を得た。
得られた架橋体のシートについて、下記方法により硬度、モジュラス、引張破断点応力、引張破断点伸び、引裂き強度および酸素指数(LOI)の測定を行った。
結果を表1に示す。
前記架橋体のシートの硬度を、JIS K7312(1996)の「熱硬化性ポリウレタンエラストマー成形物の物理試験方法」の7項の「硬さ試験」の記載およびJIS K6253(2006)「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方」の6項の「デュロメーター硬さ試験」の試験タイプAの記載に準拠して測定した。
前記架橋体のシートのモジュラス、引張破断点応力、引張破断点伸びを以下の方法で測定した。
前記架橋体のシートを打抜いてJIS K 6251(1993年)に記載されている3号形ダンベル試験片を調製し、この試験片を用いてJIS K6251第3項に規定される方法に従い、測定温度25℃、引張速度500mm/分の条件で引張り試験を行ない、伸び率が25%であるときの引張応力(25%モジュラス(M25))、伸び率が50%であるときの引張応力(50%モジュラス(M50))、引張破断点応力(TB)および引張破断点伸び(EB)を測定した。
前記架橋体の厚さ2mmのシートから、アングル形の試験片を作成し、この試験片を500mm/secの速度で引張り、最大応力値(引裂き強度)を測定した(測定温度25℃)。
前記架橋体の厚み3mmシートを用い、JIS K7201−2に準拠し、酸素指数(LOI)を測定し、難燃性の尺度として用いた。
実施例1で用いたエチレン・α−オレフィン・ENB共重合体(A−1)および無水マレイン酸グラフト変性エチレン・1−ブテン共重合体(B1)に替えて、エチレン・α−オレフィン・ENB共重合体(A−2)を用い、且つ、化合物の配合量を表1に記載の量に替える以下外は実施例1と同様に行い、組成物および架橋シートを得た。得られた架橋シートを用い、実施例1と同じ方法で物性を測定した。
結果を表1に示す。
実施例1で用いたエチレン・α−オレフィン・ENB共重合体(A−1)に替えて、エチレン・α−オレフィン・ENB共重合体(A−2)を用い、且つ、化合物の配合量を表1に記載の量に替える以下外は実施例1と同様に行い、組成物および架橋シートを得た。得られた架橋シートを用い、実施例1と同じ方法で物性を測定した。
結果を表1に示す。
Claims (6)
- エチレン・α−オレフィン共重合体(A)、当該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)100質量部に対して、粒径(中心径)が0.1〜5.0μmの範囲にある水酸化アルミニウム(C)を86〜400質量部の範囲で含むことを特徴とするエチレン系共重合体組成物。
- エチレン・α−オレフィン共重合体(A)のα‐オレフィンが、1−ブテンを含む共重合体である請求項1に記載のエチレン系共重合体組成物。
- 請求項1または2に記載のエチレン系共重合体組成物を架橋して得られる架橋体。
- 請求項3に記載の架橋体から形成される層を有する積層体。
- 請求項3に記載の架橋体または請求項4に記載の積層体から得られる鉄道車両用部品。
- 請求項3に記載の架橋体または請求項4に記載の積層体から得られる鉄道車両用の幌。
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