JP2023105088A - Copolymer, production method of acryl rubber and acryl rubber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共重合体、アクリルゴムの製造方法、アクリルゴム、アクリルゴム組成物、アクリルゴム組成物の加硫物及び該加硫物の用途に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a copolymer, a method for producing an acrylic rubber, an acrylic rubber, an acrylic rubber composition, a vulcanized product of the acrylic rubber composition, and uses of the vulcanized product.
アクリルゴムやその加硫物は、耐熱老化性や耐油性、機械的特性、圧縮永久歪み特性などの物性に優れているため、耐熱性が要求される自動車のエンジンルーム内のホース部材やシール部材などの材料として多く使用されている。 Acrylic rubber and its vulcanizate have excellent physical properties such as heat aging resistance, oil resistance, mechanical properties, and compression set properties. It is widely used as a material such as
しかしながら、近年、自動車の高性能化を背景として、アクリルゴム部品に対する要求特性はますます厳しくなっており、ホース用途では耐屈曲疲労性、シール用途では圧縮永久歪など、アクリルゴムの物性向上が強く求められている。 However, in recent years, with the increasing performance of automobiles, the properties required for acrylic rubber parts have become more and more stringent, and there is a strong need to improve the physical properties of acrylic rubber, such as bending fatigue resistance for hose applications and compression set for seal applications. It has been demanded.
アクリルゴムは通常、架橋させることでゴム弾性を付与させて使用されており、そのために架橋性官能基を有する架橋席単量体が共重合されている。架橋性官能基は、エポキシ基、カルボキシ基、活性塩素基などが主に用いられており、特徴に応じて使い分けられている。 Acrylic rubber is usually used by imparting rubber elasticity by cross-linking, and for this purpose, a cross-linkable monomer having a cross-linkable functional group is copolymerized. As the crosslinkable functional group, an epoxy group, a carboxyl group, an active chlorine group, etc. are mainly used, and they are used properly according to the characteristics.
アクリルゴムの主成分である(メタ)アクリル酸エステル単量体との共重合性の良い架橋席単量体である(メタ)アクリル酸単量体などは水溶性が高く、アクリルゴムの製造で常用される半回分式乳化重合では十分に反応することが難しい。 (Meth)acrylic acid monomers, which are cross-linking monomers with good copolymerizability with (meth)acrylic acid ester monomers, which are the main component of acrylic rubber, are highly water-soluble and are used in the production of acrylic rubber. Sufficient reaction is difficult in the commonly used semi-batch emulsion polymerization.
架橋性官能基の不均一な分布は機械物性、圧縮永久歪、耐屈曲疲労性などが低下する要因となるため、改善が求められている。 The non-uniform distribution of the crosslinkable functional groups is a cause of deterioration in mechanical properties, compression set, bending fatigue resistance, etc., and thus improvement is desired.
例えば、特許文献1や非特許文献1では、アクリル酸tert-ブチル単量体を共重合させた後に熱による改質反応を行い、カルボキシ基を生成させることで接着性を変化させた粘着剤が開示されている。アクリル酸tert-ブチル単量体は(メタ)アクリル酸エステル単量体との共重合性が良く、この単量体を用いることによって架橋性官能基の分布の均一化を達成できると考えられる。 For example, in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a pressure-sensitive adhesive whose adhesiveness is changed by copolymerizing a tert-butyl acrylate monomer and then performing a modification reaction by heat to generate a carboxy group is disclosed. disclosed. The tert-butyl acrylate monomer has good copolymerizability with the (meth)acrylic acid ester monomer, and it is believed that the use of this monomer can achieve uniform distribution of crosslinkable functional groups.
本発明は、機械物性、圧縮永久歪及び耐屈曲疲労性に優れたアクリルゴムを提供することを主目的とする。 A main object of the present invention is to provide an acrylic rubber excellent in mechanical properties, compression set and bending fatigue resistance.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、アクリルゴムの製造方法において熱分解性単量体単位を含有する特定の共重合体を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive research to achieve the above objects, the present inventors have found that the above objects can be achieved by using a specific copolymer containing a thermally decomposable monomer unit in a method for producing acrylic rubber. This led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)と、熱分解性単量体単位としての(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位及び2-エチルアクリル酸tert-ブチル単量体単位のうち少なくとも1種と、架橋性官能基を有する架橋席単量体単位と、を含有し、前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して、前記熱分解性単量体単位が0.1~10質量部であり、前記架橋席単量体単位が5質量部以下である共重合体を提供する。
前記共重合体はエチレン単量体単位を含有してもよく、前記共重合体中、前記エチレン単量体単位が、前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位100質量部(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)に対して0.1~10質量部であってもよい。
前記架橋席単量体単位が、前記架橋性官能基としてカルボキシ基、エポキシ基及びハロゲン基から選ばれる少なくとも1種を有するものであってもよい。
本発明は、前記共重合体を70~250℃で熱処理する工程を含むアクリルゴムの製造方法を提供する。
前記製造方法において、25℃の水中における酸解離定数(pKa)が5~-10の酸触媒の存在下で熱処理してもよい。
前記酸触媒がp-トルエンスルホン酸であってもよい。
本発明は、前記製造方法で製造されるアクリルゴムを提供する。
本発明は、前記アクリルゴム100質量部と、カーボンブラック30~80質量部と、を含むアクリルゴム組成物を提供する。
本発明は、前記アクリルゴム組成物を加硫してなる、圧縮永久歪が27%以下、耐屈曲疲労性が130万回以上の加硫物を提供する。
本発明は、前記加硫物を用いたゴムホースを提供する。
本発明は、前記加硫物を用いたシール部品を提供する。
That is, the present invention provides a (meth)acrylic acid ester monomer unit (excluding a tert-butyl (meth)acrylate monomer unit) and a tert (meth)acrylate monomer unit as a thermally decomposable monomer unit. -Butyl monomer unit and at least one of tert-butyl 2-ethylacrylate monomer unit and a crosslinkable monomer unit having a crosslinkable functional group, and the (meth)acrylic acid The thermally decomposable monomer unit is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ester monomer unit (excluding the tert-butyl (meth)acrylate monomer unit), and the cross-linking Provided is a copolymer having a site monomer unit of 5 parts by mass or less.
The copolymer may contain ethylene monomer units, and in the copolymer, the ethylene monomer units are 100 parts by mass of the (meth)acrylic acid ester monomer units (however, (meth) 0.1 to 10 parts by mass relative to tert-butyl acrylate monomer units).
The crosslinkable monomer unit may have at least one selected from a carboxyl group, an epoxy group and a halogen group as the crosslinkable functional group.
The present invention provides a method for producing acrylic rubber, which comprises the step of heat-treating the copolymer at 70-250°C.
In the production method, heat treatment may be performed in the presence of an acid catalyst having an acid dissociation constant (pKa) of 5 to -10 in water at 25°C.
The acid catalyst may be p-toluenesulfonic acid.
The present invention provides an acrylic rubber produced by the above production method.
The present invention provides an acrylic rubber composition containing 100 parts by mass of the acrylic rubber and 30 to 80 parts by mass of carbon black.
The present invention provides a vulcanizate obtained by vulcanizing the above acrylic rubber composition and having a compression set of 27% or less and a bending fatigue resistance of 1,300,000 times or more.
The present invention provides a rubber hose using the vulcanizate.
The present invention provides a sealing part using the vulcanizate.
本発明により、機械物性、圧縮永久歪及び耐屈曲疲労性に優れたアクリルゴムを得ることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an acrylic rubber having excellent mechanical properties, compression set and bending fatigue resistance can be obtained.
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明は以下に示す各実施形態に限定されるものではない。 Although the present invention will be described in detail below, the present invention is not limited to each embodiment shown below.
本実施形態に係るアクリルゴムの製造方法は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)と、熱分解性単量体単位としての(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位及び2-エチルアクリル酸tert-ブチル単量体単位のうち少なくとも1種と、を含有する共重合体を、70~250℃で熱処理し、前記熱分解性単量体単位を熱分解してカルボキシ基を有する架橋席単位を生成することにより、アクリルゴムを製造するものである。上記共重合体は、架橋性官能基を有する架橋席単量体単位をさらに含有してもよい。 The method for producing an acrylic rubber according to the present embodiment comprises a (meth)acrylic acid ester monomer unit (excluding a tert-butyl (meth)acrylate monomer unit) and a thermally decomposable monomer unit as A copolymer containing at least one of tert-butyl (meth)acrylate monomer units and tert-butyl 2-ethylacrylate monomer units is heat-treated at 70 to 250 ° C., An acrylic rubber is produced by thermally decomposing a decomposable monomer unit to generate a cross-linking site unit having a carboxy group. The copolymer may further contain a crosslinkable monomer unit having a crosslinkable functional group.
<共重合体>
(メタ)アクリル酸エステル単量体は、アクリルゴムの骨格となるものであり、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体及び(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル単量体が挙げられる。
<Copolymer>
The (meth)acrylic acid ester monomer forms the skeleton of the acrylic rubber, and is not particularly limited. is mentioned.
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-メチルペンチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル及び(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体の中でも、炭素数1~8の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体が好ましく、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル及び(メタ)アクリル酸n-ブチルがより好ましく、アクリル酸エチル及びアクリル酸n-ブチルが特に好ましい。これらは1種単独でも、2種類以上を併用してもよい。 The (meth)acrylic acid alkyl ester monomer is not particularly limited, but examples thereof include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, n-(meth)acrylate, Butyl, isobutyl (meth)acrylate, n-pentyl (meth)acrylate, isoamyl (meth)acrylate, n-hexyl (meth)acrylate, 2-methylpentyl (meth)acrylate, n-(meth)acrylate -octyl, 2-ethylhexyl (meth)acrylate and cyclohexyl (meth)acrylate. Among these (meth)acrylic acid alkyl ester monomers, preferred are (meth)acrylic acid alkyl ester monomers having a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, such as methyl (meth)acrylate, (meth) Ethyl acrylate and n-butyl (meth)acrylate are more preferred, and ethyl acrylate and n-butyl acrylate are particularly preferred. These may be used singly or in combination of two or more.
(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル単量体としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸エトキシメチル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-メトキシブチル、(メタ)アクリル酸2-(2-エトキシエトキシ)エチルなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル単量体の中でも、炭素数2~8の直鎖アルコキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル単量体が好ましく、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル及び(メタ)アクリル酸2-(2-エトキシエトキシ)エチルがより好ましく、アクリル酸2-メトキシエチル及びアクリル酸2-(2-エトキシエトキシ)エチルが特に好ましい。これらは1種単独でも、2種類以上を併用してもよい。 The (meth)acrylic acid alkoxyalkyl ester monomer is not particularly limited, but examples thereof include methoxymethyl (meth)acrylate, ethoxymethyl (meth)acrylate, 2-methoxyethyl (meth)acrylate, (meth)acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, 2-propoxyethyl (meth)acrylate, 2-butoxyethyl (meth)acrylate, 3-methoxypropyl (meth)acrylate, 4-methoxybutyl (meth)acrylate, (meth)acrylate 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate and the like. Among these (meth)acrylic acid alkoxyalkyl ester monomers, a (meth)acrylic acid alkoxyalkyl ester monomer having a linear alkoxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms is preferable, and (meth)acrylic acid 2- Methoxyethyl, 2-ethoxyethyl (meth)acrylate and 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl (meth)acrylate are more preferred, and 2-methoxyethyl acrylate and 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate are preferred. Especially preferred. These may be used singly or in combination of two or more.
(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有量は、共重合体100質量%に対して、好ましくは50~99.9質量%、より好ましくは60~99.5質量%、特に好ましくは70~99質量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有量を上記範囲とすることにより、得られるアクリルゴム加硫物の耐熱性及び耐油性をより優れたものとすることができる。 The content of the (meth) acrylic acid ester monomer unit is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.5% by mass, particularly preferably 70% by mass, based on 100% by mass of the copolymer. ~99% by mass. By setting the content of the (meth)acrylic acid ester monomer unit within the above range, the heat resistance and oil resistance of the obtained vulcanized acrylic rubber can be made more excellent.
熱分解性単量体単位は、(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位及び2-エチルアクリル酸tert-ブチル単量体単位のうち少なくとも1種を含む。熱分解性単量体単位は、70~250℃で熱処理されることにより、アクリルゴムの分子間架橋を可能とする架橋性官能基であるカルボキシ基を生成するものである。この分子間架橋によって、得られるアクリルゴム加硫物の硬度や伸び特性を調整することができる。また、この熱分解性単量体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体との共重合性に優れており、アクリルゴム分子中の架橋性官能基を均一に配置させることによって、得られるアクリルゴム加硫物の機械物性、圧縮永久歪及び耐屈曲疲労性を優れたものにすることができる。これらは1種単独でも、2種類以上を併用してもよい。 The thermally decomposable monomer units include at least one of tert-butyl (meth)acrylate monomer units and tert-butyl 2-ethylacrylate monomer units. The thermally decomposable monomer unit is heat-treated at 70 to 250° C. to form a carboxyl group, which is a cross-linkable functional group that enables intermolecular cross-linking of acrylic rubber. This intermolecular cross-linking makes it possible to adjust the hardness and elongation properties of the acrylic rubber vulcanizate to be obtained. In addition, this thermally decomposable monomer has excellent copolymerizability with a (meth)acrylic acid ester monomer, and the acrylic polymer obtained by uniformly arranging the crosslinkable functional groups in the acrylic rubber molecule The rubber vulcanizate can have excellent mechanical properties, compression set and bending fatigue resistance. These may be used singly or in combination of two or more.
熱分解性単量体単位の共重合体中の合計含有量は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して、0.1~10質量部である。熱分解性単量体単位の合計含有量の上限は、好ましくは5質量部以下であり、より好ましくは4質量部以下であり、さらに好ましくは3質量部以下であり、特に好ましくは2質量部以下である。熱分解性単量体単位の合計含有量の下限は、好ましくは0.2質量部以上であり、より好ましくは0.3質量部以上であり、さらに好ましくは0.4質量部以上であり、特に好ましくは0.5質量部以上である。熱分解性単量体単位の合計含有量を上記の範囲とすることにより、加硫剤などを添加した状態にて加工する際のスコーチを抑制でき、得られるアクリルゴム加硫物の機械物性を優れたものにすることができる。 The total content of thermally decomposable monomer units in the copolymer is based on 100 parts by mass of (meth)acrylic acid ester monomer units (excluding tert-butyl (meth)acrylate monomer units) and 0.1 to 10 parts by mass. The upper limit of the total content of thermally decomposable monomer units is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, still more preferably 3 parts by mass or less, and particularly preferably 2 parts by mass. It is below. The lower limit of the total content of thermally decomposable monomer units is preferably 0.2 parts by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass or more, and still more preferably 0.4 parts by mass or more, Particularly preferably, it is 0.5 parts by mass or more. By setting the total content of the thermally decomposable monomer units within the above range, it is possible to suppress scorching during processing in a state in which a vulcanizing agent or the like is added, and improve the mechanical properties of the obtained vulcanizate of acrylic rubber. can be made excellent.
上記共重合体は、さらに、架橋性官能基を有する架橋席単量体単位を含有することが好ましい。架橋席単量体は、架橋性官能基を持つことにより、得られるアクリルゴムの分子間架橋を可能とする。 The copolymer preferably further contains a crosslinkable monomer unit having a crosslinkable functional group. The crosslinkable monomer enables intermolecular crosslinkage of the obtained acrylic rubber by having a crosslinkable functional group.
架橋性官能基としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ基、カルボキシ基、ハロゲン基、アミノ基、水酸基、フェノール基、ヒドラジド基及び不飽和炭素結合基などが挙げられる。これらの架橋性官能基の中でも、エポキシ基、カルボキシ基及びハロゲン基が好ましく、カルボキシ基がより好ましい。これらの架橋性官能基を有する架橋席単量体は、1種単独でも、2種類以上を併用してもよい。 Examples of crosslinkable functional groups include, but are not limited to, epoxy groups, carboxyl groups, halogen groups, amino groups, hydroxyl groups, phenol groups, hydrazide groups and unsaturated carbon bond groups. Among these crosslinkable functional groups, an epoxy group, a carboxyl group and a halogen group are preferable, and a carboxyl group is more preferable. These crosslinking site monomers having a crosslinkable functional group may be used singly or in combination of two or more.
カルボキシ基を有する架橋席単量体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体と共重合可能な単量体である。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボン酸単量体;イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノn-ブチル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノn-ブチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノn-ブチルなどのカルボン酸エステル単量体;及び無水カルボン酸基を有する無水マレイン酸などの無水カルボン酸単量体;などが挙げられる。これらのカルボキシ基を有する架橋席単量体の中でも、カルボン酸エステル単量体が好ましく、フマル酸モノエステル、マレイン酸モノエステルなどのブテンジオン酸モノエステル単量体がより好ましく、マレイン酸モノアルキルエステル単量体がさらに好ましく、マレイン酸モノブチルが特に好ましい。 A cross-linkable monomer having a carboxy group is a monomer copolymerizable with a (meth)acrylic acid ester monomer. For example, carboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid; carboxylic acid ester monomers such as n-butyl, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, mono-n-butyl fumarate; and carboxylic acid anhydride monomers having a carboxylic acid anhydride group, such as maleic anhydride; . Among these carboxy group-containing crosslinking site monomers, carboxylic acid ester monomers are preferred, and butenedionate monoester monomers such as fumaric acid monoester and maleic acid monoester are more preferred, and maleic acid monoalkyl esters are preferred. Monomers are more preferred, and monobutyl maleate is particularly preferred.
ハロゲン基を有する架橋席単量体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体と共重合可能な単量体である。例えば、クロロ酢酸ビニル、クロロ酢酸アリル、フルオロ酢酸ビニル、フルオロ酢酸アリルなどのハロゲン基含有飽和カルボン酸の不飽和アルコールエステル類;クロロメチルビニルエーテル、2-クロロエチルビニルエーテル、2-フルオロエチルビニルエーテルなどのハロゲン基含有不飽和エーテル類;p-クロロスチレン、p-フルオロスチレン、ビニルベンジルクロライドなどのハロゲン基含有芳香族ビニル類;(メタ)アクリル酸トリフルオロメチル、2,2,2-(メタ)アクリル酸トリフルオロエチルなどハロゲン基含有(メタ)アクリル酸エステル類;などを挙げることができる。 A crosslinking site monomer having a halogen group is a monomer copolymerizable with a (meth)acrylic acid ester monomer. For example, unsaturated alcohol esters of halogen group-containing saturated carboxylic acids such as vinyl chloroacetate, allyl chloroacetate, vinyl fluoroacetate and allyl fluoroacetate; halogens such as chloromethyl vinyl ether, 2-chloroethyl vinyl ether and 2-fluoroethyl vinyl ether Group-containing unsaturated ethers; halogen group-containing aromatic vinyls such as p-chlorostyrene, p-fluorostyrene, vinylbenzyl chloride; trifluoromethyl (meth)acrylate, 2,2,2-(meth)acrylic acid halogen group-containing (meth)acrylic acid esters such as trifluoroethyl; and the like.
エポキシ基を有する架橋席単量体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体と共重合可能な単量体である。例えば、(メタ)アクリル酸グリシジルなどの不飽和グリシジルエステル類;ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル類;などが挙げられる。これらのエポキシ基を有する架橋席単量体の中でも、不飽和グリシジルエステル類が好ましく、メタクリル酸グリシジルがより好ましい。 The crosslinking site monomer having an epoxy group is a monomer copolymerizable with the (meth)acrylic acid ester monomer. Examples thereof include unsaturated glycidyl esters such as glycidyl (meth)acrylate; unsaturated glycidyl ethers such as vinyl glycidyl ether and allyl glycidyl ether; and the like. Among these epoxy group-containing crosslinking monomers, unsaturated glycidyl esters are preferred, and glycidyl methacrylate is more preferred.
架橋席単量体単位の共重合体中の合計含有量は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して、0質量%以上5質量部以下である。架橋席単量体単位の合計含有量の上限は、好ましくは4.7質量部以下であり、より好ましくは4.5質量部以下であり、さらに好ましくは4質量部以下であり、特に好ましくは3質量部以下である。架橋席単量体単位の合計含有量の下限は、好ましくは0.1質量部以上であり、より好ましくは0.2質量部以上であり、さらに好ましくは0.3質量部以上であり、特に好ましくは0.5質量部以上である。架橋席単量体単位を上記の範囲とすることにより、加硫剤などを添加した状態にて加工する際のスコーチを抑制でき、得られるアクリルゴム加硫物の機械物性を優れたものにすることができる。 The total content of the crosslinking site monomer units in the copolymer is based on 100 parts by mass of (meth)acrylic acid ester monomer units (excluding tert-butyl (meth)acrylate monomer units) , 0 mass % or more and 5 mass parts or less. The upper limit of the total content of crosslinking site monomer units is preferably 4.7 parts by mass or less, more preferably 4.5 parts by mass or less, still more preferably 4 parts by mass or less, and particularly preferably It is 3 parts by mass or less. The lower limit of the total content of crosslinking site monomer units is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more, still more preferably 0.3 parts by mass or more, and particularly Preferably, it is 0.5 parts by mass or more. By setting the cross-linkable monomer unit within the above range, scorching during processing in a state where a vulcanizing agent or the like is added can be suppressed, and the obtained acrylic rubber vulcanizate has excellent mechanical properties. be able to.
得られるアクリルゴム加硫物の機械物性を向上させるために、上記共重合体は、エチレン単量体単位を含有することが好ましい。エチレン単量体単位の共重合体中の含有量は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して、好ましくは10質量部以下である。エチレン単量体の含有量の上限は、より好ましくは5質量部以下であり、さらに好ましくは4質量部以下であり、特に好ましくは3質量部以下である。エチレン単量体の含有量の下限は、好ましくは0.1質量部以上であり、より好ましくは0.5質量部以上であり、さらに好ましくは1質量部以上である。共重合体中のエチレン単量体単位の含有量をこの数値範囲とすることによって、加硫物の伸び、及び耐寒性がより向上したアクリルゴム組成物が得られる。 In order to improve the mechanical properties of the acrylic rubber vulcanizate to be obtained, the above copolymer preferably contains ethylene monomer units. The content of ethylene monomer units in the copolymer is preferably per 100 parts by mass of (meth)acrylic acid ester monomer units (excluding tert-butyl (meth)acrylate monomer units). is 10 parts by mass or less. The upper limit of the ethylene monomer content is more preferably 5 parts by mass or less, still more preferably 4 parts by mass or less, and particularly preferably 3 parts by mass or less. The lower limit of the ethylene monomer content is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and still more preferably 1 part by mass or more. By setting the content of the ethylene monomer unit in the copolymer within this numerical range, an acrylic rubber composition with improved vulcanizate elongation and cold resistance can be obtained.
上記共重合体は、本発明の目的を損なわない範囲で、(メタ)アクリル酸エステル単量体及び架橋席単量体と共重合可能な他の単量体を含有してもよい。共重合可能な他の単量体としては、特に限定されないが、例えば、酢酸ビニル、メチルビニルケトンなどのアルキルビニルケトン;ビニルエチルエーテル、アリルメチルエーテルなどのビニル及びアリルエーテル;スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレンなどのビニル芳香族化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのビニルニトリル、アクリルアミド、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、プロピオン酸ビニル、マレイン酸ジメチルなどのマレイン酸ジエステル、フマル酸ジメチルなどのフマル酸ジアルキルエステル、イタコン酸ジメチルなどのイタコン酸ジアルキルエステル、シトラコン酸ジメチルなどのシトラコン酸ジアルキルエステル、メサコン酸ジメチルなどのメサコン酸ジアルキルエステル、2-ペンテン二酸ジメチルなどの2-ペンテン二酸ジアルキルエステル、アセチレンジカルボン酸ジメチルなどのアセチレンジカルボン酸ジアルキルエステルなどのエチレン性不飽和化合物;などが挙げられる。これらは1種単独でも、2種類以上を併用してもよい。上記共重合体中における、(メタ)アクリル酸エステル単量体及び架橋席単量体と共重合可能な他の単量体単位の含有量は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。 The above copolymer may contain other monomers copolymerizable with the (meth)acrylic acid ester monomer and the crosslinking site monomer within a range that does not impair the object of the present invention. Examples of other copolymerizable monomers include, but are not limited to, alkyl vinyl ketones such as vinyl acetate and methyl vinyl ketone; vinyl and allyl ethers such as vinyl ethyl ether and allyl methyl ether; styrene, α-methyl Vinyl aromatic compounds such as styrene, vinyl toluene and vinyl naphthalene; vinyl nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile, acrylamide, propylene, butadiene, isoprene, pentadiene, vinyl propionate, maleic acid diesters such as dimethyl maleate, dimethyl fumarate Dialkyl fumarate such as dialkyl itaconate such as dimethyl itaconate Dialkyl citraconic acid such as dimethyl citraconate Dialkyl mesaconate such as dimethyl mesaconate 2-pentenedioic acid such as dimethyl 2-pentenedioate Ethylenically unsaturated compounds such as dialkyl esters and acetylenedicarboxylic acid dialkyl esters such as dimethyl acetylenedicarboxylate; These may be used singly or in combination of two or more. In the above copolymer, the content of other monomer units copolymerizable with the (meth)acrylic acid ester monomer and the crosslinking site monomer is the (meth)acrylic acid ester monomer unit (however, It is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, still more preferably 10 parts by mass or less per 100 parts by mass (excluding tert-butyl (meth)acrylate monomer units).
上記共重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体と、熱分解性単量体と、必要に応じて用いられる架橋性官能基を有する架橋席単量体と、必要に応じて用いられるこれらと共重合可能な他の単量体と、を共重合することにより得られる。重合反応の形態としては、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、及び溶液重合法のいずれも用いることができる。重合反応の制御の容易性などの点からは、従来公知のアクリルゴムの製造方法として一般的に用いられている乳化重合法による重合が好ましい。 The above copolymer comprises a (meth)acrylic acid ester monomer, a thermally decomposable monomer, and a crosslinking site monomer having a crosslinkable functional group used as necessary, and optionally used It is obtained by copolymerizing other monomers copolymerizable with these. As for the form of the polymerization reaction, any of emulsion polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, and solution polymerization can be used. From the point of view of ease of control of the polymerization reaction, polymerization by emulsion polymerization, which is generally used as a conventionally known method for producing acrylic rubber, is preferable.
乳化重合法による重合の場合には、通常の方法を用いればよい。重合開始剤、重合停止剤、乳化剤などは一般的に用いられる従来公知のものを使用できる。 In the case of polymerization by emulsion polymerization, a conventional method may be used. As the polymerization initiator, the polymerization terminator, the emulsifier, and the like, conventionally known ones generally used can be used.
重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物;ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイドなどの有機過酸化物;過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの無機過酸化物;などを挙げることができる。これらの重合開始剤は、1種単独でも、2種類以上を組み合わせて使用することもできる。重合開始剤の使用量は、重合に用いられる全単量体100質量部に対して、好ましくは0.01~1.0質量部である。 Examples of polymerization initiators include azo compounds such as azobisisobutyronitrile; organic peroxides such as diisopropylbenzene hydroperoxide, cumene hydroperoxide and benzoyl peroxide; inorganic peroxides such as sodium persulfate and ammonium persulfate. ; and the like. These polymerization initiators can be used singly or in combination of two or more. The amount of polymerization initiator to be used is preferably 0.01 to 1.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all monomers used for polymerization.
また、過酸化物開始剤は、還元剤との組み合わせで、レドックス系重合開始剤として使用することができる。この還元剤としては、特に限定されないが、硫酸第一鉄、ナフテン酸第一銅などの還元状態にある金属イオンを含有する化合物;メタンスルホン酸ナトリウムなどのスルホン酸化合物;ジメチルアニリンなどのアミン化合物;などが挙げられる。これらの還元剤は1種単独でも、2種類以上を組合せて用いることもできる。還元剤の使用量は、過酸化物開始剤1質量部に対して、好ましくは0.03~10質量部である。 Moreover, a peroxide initiator can be used as a redox polymerization initiator in combination with a reducing agent. Examples of the reducing agent include, but are not limited to, compounds containing metal ions in a reduced state such as ferrous sulfate and cuprous naphthenate; sulfonic acid compounds such as sodium methanesulfonate; amine compounds such as dimethylaniline. ; and the like. These reducing agents can be used singly or in combination of two or more. The amount of the reducing agent used is preferably 0.03 to 10 parts by mass with respect to 1 part by mass of the peroxide initiator.
重合停止剤としては、例えば、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシアミン硫酸塩、ジエチルヒドロキシアミン、ヒドロキシアミンスルホン酸及びそのアルカリ金属塩;ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム;などが挙げられる。重合停止剤の使用量は、特に限定されないが、重合に用いられる全単量体100質量部に対して、好ましくは0.1~2質量部である。 Examples of the polymerization terminator include hydroxylamine, hydroxylamine sulfate, diethylhydroxyamine, hydroxylaminesulfonic acid and alkali metal salts thereof; sodium dimethyldithiocarbamate; and the like. The amount of the polymerization terminator used is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all the monomers used for polymerization.
乳化剤としては、例えば、完全けん化ポリビニルアルコール、部分けん化ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルなどの非イオン性乳化剤;ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リノレン酸などの脂肪酸の塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩;高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩などのアニオン性乳化剤;アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルアンモニウムクロライド、ベンジルアンモニウムクロライドなどのカチオン性乳化剤;α,β-不飽和カルボン酸のスルホエステル、α,β-不飽和カルボン酸のサルフェートエステル、スルホアルキルアリールエーテルなどの共重合性乳化剤;などを挙げることができる。これらの中でも、部分けん化ポリビニルアルコールが好ましい。これらの乳化剤は1種単独でも、2種類以上を組合せて用いることもできる。乳化剤の使用量は、重合に用いられる全単量体100質量部に対して、好ましくは0.1~10質量部である。 Examples of emulsifiers include nonionic emulsifiers such as fully saponified polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl alcohol, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenol ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan alkyl esters; myristic acid; Salts of fatty acids such as palmitic acid, oleic acid and linolenic acid; Alkylbenzenesulfonates such as sodium dodecylbenzenesulfonate; Anionic emulsifiers such as higher alcohol sulfates and alkylsulfosuccinates; Alkyltrimethylammonium chloride and dialkylammonium chloride , cationic emulsifiers such as benzylammonium chloride; α,β-unsaturated carboxylic acid sulfoesters, α,β-unsaturated carboxylic acid sulfate esters, sulfoalkylaryl ethers and other copolymerizable emulsifiers; can. Among these, partially saponified polyvinyl alcohol is preferred. These emulsifiers can be used singly or in combination of two or more. The amount of the emulsifier to be used is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all monomers used for polymerization.
水の使用量は、重合に用いられる全単量体100質量部に対して、好ましくは80~500質量部、より好ましくは100~300質量部である。 The amount of water used is preferably 80 to 500 parts by mass, more preferably 100 to 300 parts by mass, per 100 parts by mass of all monomers used for polymerization.
乳化重合に際して、必要に応じて、分子量調整剤、粒径調整剤、キレート化剤、酸素捕捉剤などの重合副資材を使用することができる。 In the emulsion polymerization, auxiliary materials for polymerization such as molecular weight modifiers, particle size modifiers, chelating agents, and oxygen scavengers can be used as necessary.
分子量調整剤としては、例えば、n-ブチルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン類;テトラエチルチウラムスルフィド、ジペンタメチレンチウラムヘキサスルフィドなどのスルフィド類;α-メチルスチレン2量体;四塩化炭素;などが挙げられる。 Examples of molecular weight modifiers include mercaptans such as n-butyl mercaptan and t-dodecyl mercaptan; sulfides such as tetraethylthiuram sulfide and dipentamethylenethiuram hexasulfide; α-methylstyrene dimer; carbon tetrachloride; is mentioned.
乳化重合は、回分式、半回分式、連続式のいずれでもよい。重合は、好ましくは0~80℃、より好ましくは20~70℃の温度範囲で行なわれる。 Emulsion polymerization may be of a batch system, a semi-batch system, or a continuous system. The polymerization is preferably carried out in a temperature range of 0-80°C, more preferably 20-70°C.
<アクリルゴムの製造方法>
本実施形態に係るアクリルゴムの製造方法は、上記共重合体を熱処理する工程を含む。熱処理工程を行うことにより、上記熱分解性単量体単位を熱分解してカルボキシ基を有する架橋席単位を生成する。
<Method for producing acrylic rubber>
A method for producing an acrylic rubber according to the present embodiment includes a step of heat-treating the copolymer. By carrying out the heat treatment step, the thermally decomposable monomer unit is thermally decomposed to form a cross-linking site unit having a carboxyl group.
熱処理される共重合体の形態は、ゴム乳化液、ゴム溶液、又はゴム状のいずれでもよい。熱処理の温度は70~250℃であり、好ましくは70~230℃、より好ましくは75~200℃である。また、熱処理の時間は好ましくは5分以上、より好ましくは5分~4時間、さらに好ましくは10分~2時間である。熱処理工程を行うことによって、得られるアクリルゴム加硫物の機械物性を優れたものにすることができる。 The copolymer to be heat-treated may be in the form of rubber emulsion, rubber solution, or rubbery. The heat treatment temperature is 70 to 250°C, preferably 70 to 230°C, more preferably 75 to 200°C. The heat treatment time is preferably 5 minutes or more, more preferably 5 minutes to 4 hours, and even more preferably 10 minutes to 2 hours. By performing the heat treatment step, the obtained vulcanized acrylic rubber can have excellent mechanical properties.
また、熱処理工程において、酸触媒を用いることで熱処理の時間を短くすることができる。この酸触媒は、好ましくは25℃の水中における酸解離定数(pKa)が5~-10の酸触媒であり、より好ましくはpKaが0~-9の酸触媒であり、さらに好ましくはpKaが-1~-5の酸触媒である。ここで、pKaとは、式:pKa=-log10Ka(Kaは酸解離定数)で定義される値である。酸触媒を含む酸化合物については、その分子構造からpKaを算出することができる。 Moreover, in the heat treatment step, the heat treatment time can be shortened by using an acid catalyst. The acid catalyst preferably has an acid dissociation constant (pKa) in water at 25°C of 5 to -10, more preferably a pKa of 0 to -9, and still more preferably a pKa of - 1 to -5 acid catalyst. Here, pKa is a value defined by the formula: pKa=-log10Ka (Ka is an acid dissociation constant). For an acid compound containing an acid catalyst, the pKa can be calculated from its molecular structure.
pKaが5~-10の範囲内にある酸触媒としては、特に限定されないが、例えば、酢酸、安息香酸、トリフルオロ酢酸などのカルボン酸類;トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸、モノアルキルベンゼンスルホン酸、ジアルキルベンゼンスルホン酸、トリアルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸などのスルホン酸類;リン酸類、塩酸、ケイ酸アルミニウム、ゼオライトなどの無機酸類;フェノール;などが挙げられる。これらの酸触媒は1種単独でも、2種類以上を組合せて用いることもできる。これらの中でも、スルホン酸類及びカルボン酸類が好ましく、モノアルキルベンゼンスルホン酸がより好ましく、p-トルエンスルホン酸が特に好ましい。これらの酸触媒を用いることで、熱処理工程における熱分解性単量体単位の分解反応を効率良く進行させて熱処理の時間を短縮することが可能となる。 The acid catalyst having a pKa within the range of 5 to −10 is not particularly limited, but examples thereof include carboxylic acids such as acetic acid, benzoic acid and trifluoroacetic acid; trifluoromethanesulfonic acid, sulfuric acid, monoalkylbenzenesulfonic acid, dialkylbenzene sulfonic acids such as sulfonic acid, trialkylbenzenesulfonic acid and alkylnaphthalenesulfonic acid; inorganic acids such as phosphoric acid, hydrochloric acid, aluminum silicate and zeolite; phenol; These acid catalysts may be used singly or in combination of two or more. Among these, sulfonic acids and carboxylic acids are preferred, monoalkylbenzenesulfonic acid is more preferred, and p-toluenesulfonic acid is particularly preferred. By using these acid catalysts, the decomposition reaction of the thermally decomposable monomer units in the heat treatment step can be efficiently advanced, and the heat treatment time can be shortened.
pKaが5~-10である酸触媒の添加量の上限は、上記共重合体100質量部に対して、好ましくは10質量部以下、より好ましくは7質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下である。また、上記酸触媒の添加量の下限は、上記共重合体100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、さらに好ましくは0.5質量部以上である。酸触媒の添加量をこの範囲に設定することで、熱処理の時間を効率的に短くすることができる。 The upper limit of the amount of the acid catalyst having a pKa of 5 to −10 is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 7 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the copolymer. is. The lower limit of the amount of the acid catalyst to be added is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more, and still more preferably 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer. That's it. By setting the addition amount of the acid catalyst within this range, the heat treatment time can be effectively shortened.
<アクリルゴム>
本実施形態のアクリルゴムは、上記製造方法によって製造される。すなわち、本実施形態のアクリルゴムは、上記共重合体を70~250℃で熱処理することにより得られる。当該アクリルゴムは、上記熱分解性単量体単位が熱分解されることにより生成された、カルボキシ基を有する架橋席単位を含有する。
<Acrylic rubber>
The acrylic rubber of this embodiment is produced by the production method described above. That is, the acrylic rubber of the present embodiment is obtained by heat-treating the above copolymer at 70 to 250°C. The acrylic rubber contains a cross-linked site unit having a carboxy group, which is generated by thermally decomposing the thermally decomposable monomer unit.
アクリルゴム中のカルボキシ基の含有量の上限は、アクリルゴム100質量%に対して、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。また、上記カルボキシ基の含有量の下限は、アクリルゴム100質量%に対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上である。 The upper limit of the carboxy group content in the acrylic rubber is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, relative to 100% by mass of the acrylic rubber. The lower limit of the carboxy group content is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, relative to 100% by mass of the acrylic rubber.
<アクリルゴム組成物>
本実施形態のアクリルゴム組成物は、上記アクリルゴムと、カーボンブラックと、を含む。上記アクリルゴムを用いることで、得られるアクリルゴム加硫物の機械物性及び耐熱性を向上させることができる。カーボンブラックとしては、特に限定されないが、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック及び黒鉛化カーボンブラックなどが挙げられる。機械物性及び耐熱性をより向上させるためには、これらのカーボンブラックのうち、ファーネスブラック及びアセチレンブラックが好ましく、ファーネスブラックがより好ましい。
<Acrylic rubber composition>
The acrylic rubber composition of the present embodiment contains the above acrylic rubber and carbon black. By using the above acrylic rubber, it is possible to improve the mechanical properties and heat resistance of the obtained acrylic rubber vulcanizate. Examples of carbon black include, but are not limited to, acetylene black, ketjen black, thermal black, channel black, furnace black, lamp black and graphitized carbon black. Among these carbon blacks, furnace black and acetylene black are preferred, and furnace black is more preferred, in order to further improve mechanical properties and heat resistance.
上記カーボンブラックのアクリルゴム組成物中の含有量は、アクリルゴム100質量部に対して、好ましくは30~80質量部、より好ましくは40~75質量部、さらに好ましくは45~70質量部である。カーボンブラックの含有量を上記範囲とすることで引張強さと破断時伸びのバランスが良好で機械物性に優れたアクリルゴム組成物を得ることができる。 The content of the carbon black in the acrylic rubber composition is preferably 30 to 80 parts by mass, more preferably 40 to 75 parts by mass, and still more preferably 45 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic rubber. . By setting the content of carbon black within the above range, it is possible to obtain an acrylic rubber composition having a good balance between tensile strength and elongation at break and excellent mechanical properties.
アクリルゴム組成物は、さらに、加硫剤や加硫促進剤を含有してもよい。 The acrylic rubber composition may further contain vulcanizing agents and vulcanization accelerators.
加硫剤は、アクリルゴムに含有される架橋席単量体の種類、及びアクリルゴム組成物の成形用途により適宜選択されればよく、上述したアクリルゴムを架橋可能なものであれば、特に限定されない。このような加硫剤としては、例えば、ジアミン化合物などの多価アミン化合物及びその炭酸塩、硫黄、硫黄供与体、トリアジンチオール化合物、多価エポキシ化合物、有機カルボン酸アンモニウム塩、ジチオカルバミン酸金属塩、多価カルボン酸、四級オニウム塩、イミダゾール化合物、イソシアヌル酸化合物、有機過酸化物などの従来公知の加硫剤を用いることができる。これらの加硫剤は、1種単独でもよく、2種類以上を組合せて用いることもできる。 The vulcanizing agent may be appropriately selected according to the type of cross-linking monomer contained in the acrylic rubber and the molding application of the acrylic rubber composition, and is particularly limited as long as it can cross-link the acrylic rubber described above. not. Examples of such vulcanizing agents include polyvalent amine compounds such as diamine compounds and carbonates thereof, sulfur, sulfur donors, triazinethiol compounds, polyepoxy compounds, organic carboxylate ammonium salts, dithiocarbamate metal salts, Conventionally known vulcanizing agents such as polycarboxylic acids, quaternary onium salts, imidazole compounds, isocyanuric acid compounds and organic peroxides can be used. These vulcanizing agents may be used alone or in combination of two or more.
本実施形態に係るアクリルゴム組成物の原料となるアクリルゴムは、上記熱分解性単量体単位が熱処理されることにより生成されたカルボキシ基を含有する。このため、上記加硫剤としては、多価アミン化合物及びその炭酸塩が好ましい。 The acrylic rubber, which is the raw material of the acrylic rubber composition according to the present embodiment, contains carboxy groups generated by heat-treating the above-mentioned thermally decomposable monomer units. For this reason, polyvalent amine compounds and their carbonates are preferred as the vulcanizing agent.
多価アミン化合物及び多価アミン化合物の炭酸塩としては、特に限定されないが、脂肪族多価アミン化合物及びその炭酸塩、並びに芳香族多価アミン化合物などが挙げられる。これらの中でも、脂肪族多価アミン化合物及びその炭酸塩が特に好ましい。 Examples of the polyamine compound and the carbonate of the polyamine compound include, but are not particularly limited to, an aliphatic polyamine compound and its carbonate, and an aromatic polyamine compound. Among these, aliphatic polyvalent amine compounds and their carbonates are particularly preferred.
脂肪族多価アミン化合物及びその炭酸塩としては、特に限定されないが、例えば、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、及びN,N’-ジシンナミリデン-1,6-ヘキサンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、ヘキサメチレンジアミンカーバメートが好ましい。 Examples of the aliphatic polyvalent amine compound and its carbonate include, but are not limited to, hexamethylenediamine, hexamethylenediamine carbamate, and N,N'-dicinnamylidene-1,6-hexanediamine. Among these, hexamethylenediamine carbamate is preferred.
芳香族多価アミン化合物としては、特に限定されないが、例えば、4,4’-メチレンジアニリン、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-(m-フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、4,4’-(p-フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、2,2’-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、4,4’-ジアミノベンズアニリド、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、及び1,3,5-ベンゼントリアミンなどが挙げられる。これらの中でも、2,2’-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパンが好ましい。 Examples of aromatic polyvalent amine compounds include, but are not limited to, 4,4'-methylenedianiline, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, and 3,4'-diaminodiphenyl ether. , 4,4′-(m-phenylenediisopropylidene)dianiline, 4,4′-(p-phenylenediisopropylidene)dianiline, 2,2′-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 4,4'-diaminobenzanilide, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, and 1,3,5-benzenetriamine. Among these, 2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane is preferred.
また、上記アクリルゴムにエポキシ基が含まれる場合は、加硫剤として、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンカーバメ-トなどの脂肪族多価アミン化合物及びその炭酸塩;4,4’-メチレンジアニリンなどの芳香族多価アミン化合物;安息香酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウムなどのカルボン酸アンモニウム塩;ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛などのジチオカルバミン酸金属塩;テトラデカンニ酸などの多価カルボン酸;セチルトリメチルアンモニウムブロマイドなどの四級オニウム塩;2-メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物;イソシアヌル酸アンモニウムなどのイソシアヌル酸化合物;などを用いることができる。これらの中でも、カルボン酸アンモニウム塩及びジチオカルバミン酸金属塩が好ましく、安息香酸アンモニウムがより好ましい。 Further, when the acrylic rubber contains an epoxy group, the vulcanizing agent may be hexamethylenediamine, aliphatic polyvalent amine compounds such as hexamethylenediamine carbamate and their carbonates; Aromatic polyvalent amine compounds such as aniline; carboxylic acid ammonium salts such as ammonium benzoate and ammonium adipate; dithiocarbamate metal salts such as zinc dimethyldithiocarbamate; polyvalent carboxylic acids such as tetradecanedioic acid; quaternary onium salts of; imidazole compounds such as 2-methylimidazole; isocyanuric acid compounds such as ammonium isocyanurate; Among these, carboxylate ammonium salts and dithiocarbamate metal salts are preferred, and ammonium benzoate is more preferred.
上記アクリルゴムにハロゲン基が含まれる場合は、加硫剤として、硫黄、硫黄供与体及びトリアジンチオール化合物が好ましい。 When the acrylic rubber contains a halogen group, the vulcanizing agent is preferably sulfur, a sulfur donor, or a triazinethiol compound.
硫黄供与体の具体例としては、ジペンタメチレンチウラムヘキササルファイド及びトリエチルチウラムジサルファイドなどが挙げられる。 Specific examples of sulfur donors include dipentamethylenethiuram hexasulfide and triethylthiuram disulfide.
トリアジンチオール化合物の具体例としては、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオール、6-アニリノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジブチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジアリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール及び6-オクチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオールなどが挙げられる。これらの中でも、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオールが好ましい。 Specific examples of triazinethiol compounds include 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol, 6-anilino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-dibutylamino-1, 3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-diallylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol and 6-octylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, etc. is mentioned. Among these, 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol is preferred.
加硫剤の含有量は、特に限定するものではないが、アクリルゴム100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましく、0.3~5質量部がより好ましい。この範囲にすることで必要十分な加硫処理が行われる。 The content of the vulcanizing agent is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.3 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the acrylic rubber. A necessary and sufficient vulcanization treatment can be performed by setting the content within this range.
本実施形態のアクリルゴム組成物が加硫剤を含有する場合、当該アクリルゴム組成物は、さらに加硫促進剤を含有することが好ましい。加硫促進剤は、加硫速度を調整するために添加される。加硫促進剤としては、特に限定するものではないが、例えば、脂肪族1価2級アミン化合物、脂肪族1価3級アミン化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、第四級オニウム塩、第三級ホスフィン化合物、弱酸のアルカリ金属塩、及びジアザビシクロアルケン化合物などが挙げられる。これらの中でも、ジアザビシクロアルケン化合物が好ましい。 When the acrylic rubber composition of the present embodiment contains a vulcanizing agent, the acrylic rubber composition preferably further contains a vulcanization accelerator. A vulcanization accelerator is added to adjust the vulcanization rate. Examples of vulcanization accelerators include, but are not limited to, aliphatic monovalent secondary amine compounds, aliphatic monovalent tertiary amine compounds, guanidine compounds, imidazole compounds, quaternary onium salts, tertiary Examples include phosphine compounds, alkali metal salts of weak acids, and diazabicycloalkene compounds. Among these, diazabicycloalkene compounds are preferred.
加硫促進剤の添加量は、本実施形態のアクリルゴム組成物から得られる加硫物の特性を減退しない範囲とすればよい。 The amount of the vulcanization accelerator to be added may be within a range that does not impair the properties of the vulcanizate obtained from the acrylic rubber composition of the present embodiment.
脂肪族1価2級アミン化合物は、アンモニアの水素原子の2つを脂肪族炭化水素基で置換した化合物である。水素原子と置換する脂肪族炭化水素基は、特に限定されないが、好ましくは炭素数1~30のものであり、より好ましくは炭素数8~20のものである。脂肪族1価2級アミン化合物の具体例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジアリルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジ-t-ブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジウンデシルアミン、ジドデシルアミン、ジトリデシルアミン、ジテトラデシルアミン、ジペンタデシルアミン、ジセチルアミン、ジ-2-エチルヘキシルアミン、ジオクタデシルアミン、ジ-シス-9-オクタデセニルアミン、及びジノナデシルアミンなどが挙げられる。 The aliphatic monovalent secondary amine compound is a compound in which two hydrogen atoms of ammonia are substituted with an aliphatic hydrocarbon group. Although there are no particular restrictions on the aliphatic hydrocarbon group that replaces the hydrogen atom, it preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 8 to 20 carbon atoms. Specific examples of aliphatic monovalent secondary amine compounds include dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diallylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, di-t-butylamine, di-sec-butylamine, and dipentyl. Amine, dihexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, diundecylamine, didodecylamine, ditridecylamine, ditetradecylamine, dipentadecylamine, dicetylamine, di-2-ethylhexylamine, dioctadecylamine , di-cis-9-octadecenylamine, and dinonadecylamine.
脂肪族1価3級アミン化合物は、アンモニアの3つの水素原子全てを脂肪族炭化水素基で置換した化合物である。水素原子と置換する脂肪族炭化水素基は、特に限定されないが、好ましくは炭素数1~30のものであり、より好ましくは炭素数1~22のものである。脂肪族1価3級アミン化合物の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリアリルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ-n-ブチルアミン、トリ-t-ブチルアミン、トリ-sec-ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリウンデシルアミン、トリドデシルアミン、トリデシルアミン、トリテトラデシルアミン、トリペンタデシルアミン、トリセチルアミン、トリ-2-エチルヘキシルアミン、トリオクタデシルアミン、トリ-シス-9-オクタデセニルアミン、トリノナデシルアミン、N,N-ジメチルデシルアミン、N,N-ジメチルドデシルアミン、N,N-ジメチルテトラデシルアミン、N,N-ジメチルセチルアミン、N,N-ジメチルオクタデシルアミン、N,N-ジメチルベヘニルアミン、N-メチルジデシルアミン、N-メチルジドデシルアミン、N-メチルジテトラデシルアミン、N-メチルジセチルアミン、N-メチルジオクタデシルアミン、N-メチルジベヘニルアミン、及びジメチルシクロヘキシルアミンなどが挙げられる。 The aliphatic monovalent tertiary amine compound is a compound obtained by substituting all three hydrogen atoms of ammonia with an aliphatic hydrocarbon group. Although there are no particular restrictions on the aliphatic hydrocarbon group that replaces the hydrogen atom, it preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 22 carbon atoms. Specific examples of aliphatic monovalent tertiary amine compounds include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triallylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, tri-t-butylamine, tri-sec-butylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, triundecylamine, tridodecylamine, tridecylamine, tritetradecylamine, tripentadecylamine, tricetylamine , tri-2-ethylhexylamine, trioctadecylamine, tri-cis-9-octadecenylamine, trinonadecylamine, N,N-dimethyldecylamine, N,N-dimethyldodecylamine, N,N-dimethyltetra Decylamine, N,N-dimethylcetylamine, N,N-dimethyloctadecylamine, N,N-dimethylbehenylamine, N-methyldidecylamine, N-methyldidodecylamine, N-methylditetradecylamine, N -methyldicetylamine, N-methyldioctadecylamine, N-methyldibehenylamine, and dimethylcyclohexylamine.
グアニジン化合物の具体例としては、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、及び1,3-ジフェニルグアニジンなどが挙げられる。 Specific examples of guanidine compounds include 1,3-di-o-tolylguanidine and 1,3-diphenylguanidine.
イミダゾール化合物の具体例としては、2-メチルイミダゾール、及び2-フェニルイミダゾールなどが挙げられる。 Specific examples of imidazole compounds include 2-methylimidazole and 2-phenylimidazole.
第四級オニウム塩の具体例としては、テトラn-ブチルアンモニウムブロマイド、及びオクタデシルトリn-ブチルアンモニウムブロマイドなどが挙げられる。 Specific examples of quaternary onium salts include tetra-n-butylammonium bromide and octadecyltri-n-butylammonium bromide.
第三級ホスフィン化合物の具体例としては、トリフェニルホスフィン、及びトリ-p-トリルホスフィンなどが挙げられる。 Specific examples of tertiary phosphine compounds include triphenylphosphine and tri-p-tolylphosphine.
弱酸のアルカリ金属塩の具体例としては、ナトリウム又はカリウムのリン酸塩又は炭酸塩などの無機弱酸塩;ナトリウム又はカリウムのステアリン酸塩又はラウリン酸塩などの有機弱酸塩;が挙げられる。 Specific examples of alkali metal salts of weak acids include weak inorganic acid salts such as sodium or potassium phosphate or carbonate; organic weak acid salts such as sodium or potassium stearate or laurate;
ジアザビシクロアルケン化合物の具体例としては、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノ-5-ネン(DBN)などが挙げられる。 Specific examples of diazabicycloalkene compounds include 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]no-5-ene ( DBN) and the like.
加硫剤として硫黄が用いられている場合、加硫促進剤として、カルボン酸アルカリ金属塩又はチアゾール化合物を用いることが好ましい。カルボン酸アルカリ金属塩としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ラウリル酸ナトリウム、及びラウリル酸カリウムなどが挙げられる。チアゾール化合物としては、例えば、メルカプトベンゾチアゾール、及びジベンゾチアジルジスルフィドなどが挙げられる。 When sulfur is used as the vulcanizing agent, it is preferable to use an alkali metal carboxylate or a thiazole compound as the vulcanization accelerator. Examples of carboxylic acid alkali metal salts include sodium stearate, potassium stearate, sodium laurate, and potassium laurate. Thiazole compounds include, for example, mercaptobenzothiazole and dibenzothiazyl disulfide.
加硫剤としてトリアジンチオール化合物が用いられている場合、加硫促進剤として、チウラム系促進剤又はジチオカルバミン酸塩系促進剤を用いることが好ましい。チウラム系促進剤としては、例えば、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィドなどが挙げられる。ジチオカルバミン酸塩系促進剤としては、ジチオカルバミン酸類の亜鉛塩、銅塩、鉄塩及びテルル塩から選択される少なくとも1種が好ましく、亜鉛塩がより好ましく、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛及びジブチルジチオカルバミン酸亜鉛がさらに好ましい。 When a triazinethiol compound is used as a vulcanizing agent, it is preferable to use a thiuram-based accelerator or a dithiocarbamate-based accelerator as a vulcanization accelerator. Thiuram accelerators include, for example, tetraethylthiuram disulfide and tetrabutylthiuram disulfide. The dithiocarbamate-based accelerator is preferably at least one selected from zinc salts, copper salts, iron salts and tellurium salts of dithiocarbamates, more preferably zinc salts, and further zinc diethyldithiocarbamate and zinc dibutyldithiocarbamate. preferable.
本実施形態のアクリルゴム組成物は、実用に供するに際してその目的に応じ、充填剤、補強剤、可塑剤、滑剤、老化防止剤、安定剤、シランカップリング剤などを含んでもよい。 The acrylic rubber composition of the present embodiment may contain fillers, reinforcing agents, plasticizers, lubricants, anti-aging agents, stabilizers, silane coupling agents and the like depending on the purpose of practical use.
充填剤及び補強剤は、カーボンブラック以外に通常のゴム用途に使用されるものであればよく、例えば、シリカ、タルク、炭酸カルシウムなどがある。充填剤及び補強剤の含有量は、合計で、アクリルゴム組成物100質量部に対して20~100質量部の範囲が好ましい。 Fillers and reinforcing agents other than carbon black may be used as long as they are commonly used in rubber applications, such as silica, talc, calcium carbonate, and the like. The total content of the filler and reinforcing agent is preferably in the range of 20 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic rubber composition.
可塑剤は、通常のゴム用途に使用されるものであればよく、例えば、エステル系可塑剤、ポリオキシエチレンエーテル系可塑剤及びトリメリテート系可塑剤などがある。可塑剤の含有量は、アクリルゴム組成物100質量部に対して50質量部以下が好ましい。 The plasticizer may be one that is commonly used for rubber applications, and includes, for example, ester plasticizers, polyoxyethylene ether plasticizers and trimellitate plasticizers. The content of the plasticizer is preferably 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the acrylic rubber composition.
老化防止剤は、通常のゴム用途に使用されているものであればよく、例えば、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-イソプロピル-p-フェニレンジアミンなどのアミン系老化防止剤;2,5-ジ-tert-ブチルハイドロキノン、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]などのフェノール系老化防止剤;2-メルカプトベンズイミダゾールなどの硫黄系老化防止剤;トリス(ノニルフェニル)ホスファイトなどのリン系老化防止剤;などがある。老化防止剤の含有量は、アクリルゴム組成物100質量部に対して0.1~5質量部が好ましい。 The anti-aging agent may be one commonly used for rubber applications, such as 4,4'-bis(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamine, N,N'-di-2-naphthyl-p -amine antioxidants such as phenylenediamine, N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine; 2,5-di-tert-butylhydroquinone, pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert -butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]; sulfur-based antioxidants such as 2-mercaptobenzimidazole; phosphorus-based antioxidants such as tris(nonylphenyl)phosphite; The content of the antioxidant is preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic rubber composition.
本実施形態のアクリルゴム組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、上述したアクリルゴム以外の重合体をさらに含んでもよい。上記アクリルゴム以外の重合体としては、上記アクリルゴム以外のアクリルゴム、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム;ポリエステルポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂などの樹脂;などが挙げられる。なお、上記アクリルゴム以外の重合体の配合量は、上記アクリルゴム100質量部に対して、好ましくは50質量部以下、より好ましくは10質量部以下、さらに好ましくは1質量部以下である。 The acrylic rubber composition of the present embodiment may further contain a polymer other than the acrylic rubber described above as long as the effects of the present invention are not impaired. Polymers other than the above acrylic rubbers include acrylic rubbers other than the above acrylic rubbers, natural rubbers, polybutadiene rubbers, polyisoprene rubbers, styrene-butadiene rubbers, acrylonitrile-butadiene rubbers, silicone rubbers, rubbers such as fluororubbers; Resins such as resins, polystyrene-based resins, polyphenylene ether-based resins, polyester-based resins, polycarbonate-based resins, polyamide resins, vinyl chloride resins, and fluorine resins; The amount of the polymer other than the acrylic rubber is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and even more preferably 1 part by mass or less per 100 parts by mass of the acrylic rubber.
本実施形態のアクリルゴム組成物の製造方法は、特に限定されない。例えば、上記のアクリルゴムと、加硫剤及び熱に不安定な加硫助剤などを除いた各成分とを、好ましくは10~200℃、より好ましくは20~170℃で、バンバリーミキサ、ブラベンダーミキサ、インターミキサ、ニーダーなどの混合機で混練した後、ロールなどに移して加硫剤や熱に不安定な加硫助剤などを加えて、好ましくは10~80℃の条件で、二次混練することにより製造することができる。 The method for producing the acrylic rubber composition of the present embodiment is not particularly limited. For example, the above acrylic rubber and each component excluding vulcanizing agents and heat-unstable vulcanizing auxiliaries are mixed at a temperature of preferably 10 to 200°C, more preferably 20 to 170°C, in a Banbury mixer. After kneading with a mixer such as a lavender mixer, an intermixer, or a kneader, transfer to a roll or the like, add a vulcanizing agent or a heat-unstable vulcanizing aid, and preferably at a temperature of 10 to 80 ° C. It can be produced by subsequent kneading.
<アクリルゴム組成物の加硫物>
本実施形態に係るアクリルゴム組成物の加硫物は、上述したアクリルゴム組成物を加硫してなるものである。
<Vulcanized product of acrylic rubber composition>
A vulcanizate of the acrylic rubber composition according to the present embodiment is obtained by vulcanizing the acrylic rubber composition described above.
本実施形態に係るアクリルゴム組成物の加硫物は、上記アクリルゴム組成物を用い、例えば、所望の形状に対応した成形機、例えば、押出機、射出成形機、圧縮機、ロールなどにより成形を行い、加熱することにより加硫反応(一次加硫)を行い、加硫物として形状を固定化することにより製造される。この場合においては、予め成形した後に加硫しても、成形と同時に加硫を行ってもよい。成形温度は、好ましくは10~200℃、より好ましくは25~120℃である。加硫温度は、好ましくは100~200℃、より好ましくは130~190℃である。加硫時間は、好ましくは1分~24時間、より好ましくは2分~12時間、特に好ましくは3分~6時間である。 The vulcanizate of the acrylic rubber composition according to the present embodiment is formed by using the acrylic rubber composition described above, for example, using a molding machine corresponding to a desired shape, such as an extruder, an injection molding machine, a compressor, a roll, etc. and heating to cause a vulcanization reaction (primary vulcanization) to fix the shape as a vulcanizate. In this case, vulcanization may be performed after pre-molding, or vulcanization may be performed simultaneously with molding. The molding temperature is preferably 10-200°C, more preferably 25-120°C. The vulcanization temperature is preferably 100-200°C, more preferably 130-190°C. The vulcanization time is preferably 1 minute to 24 hours, more preferably 2 minutes to 12 hours, particularly preferably 3 minutes to 6 hours.
また、加硫物の形状、大きさなどによっては、表面が加硫していても内部まで十分に加硫していない場合があるので、さらに加熱して二次加硫を行ってもよい。 Further, depending on the shape, size, etc. of the vulcanizate, even if the surface is vulcanized, the interior may not be sufficiently vulcanized, so secondary vulcanization may be performed by further heating.
加硫方法としては、スチーム加硫や、プレス加硫、オーブン加硫などのゴムの加硫に用いられる一般的な方法を適宜選択することができる。 As the vulcanization method, general methods used for vulcanization of rubber such as steam vulcanization, press vulcanization, and oven vulcanization can be appropriately selected.
本実施形態に係るアクリルゴム組成物の加硫物は、JISK6262:2013に準拠して150℃で22時間加熱した場合の圧縮永久歪が27%以下であることが好ましい。このようなアクリルゴム組成物の加硫物は、シール部品用として好適である。 The vulcanizate of the acrylic rubber composition according to this embodiment preferably has a compression set of 27% or less when heated at 150° C. for 22 hours according to JISK6262:2013. A vulcanizate of such an acrylic rubber composition is suitable for sealing parts.
本実施形態に係るアクリルゴム組成物の加硫物は、JISK6260:2010に準拠して測定したき裂発生までの屈曲疲労回数が130万回以上であることが好ましい。このようなアクリルゴム組成物の加硫物は、ゴムホース用及びシール部品用として好適である。 The vulcanizate of the acrylic rubber composition according to the present embodiment preferably has a bending fatigue count of 1,300,000 or more until cracking occurs, as measured in accordance with JISK6260:2010. A vulcanizate of such an acrylic rubber composition is suitable for rubber hoses and sealing parts.
本実施形態に係るアクリルゴム組成物の加硫物は、ゴムホース、並びに、ガスケット及びパッキングなどのシール部品として好適に用いられる。当該ゴムホース及びシール部品は、上記アクリルゴム組成物の加硫物のみからなってもよく、他の部品と組み合わせられていてもよい。 The vulcanizate of the acrylic rubber composition according to the present embodiment is suitably used as sealing parts such as rubber hoses and gaskets and packings. The rubber hose and sealing parts may consist of only the vulcanized acrylic rubber composition, or may be combined with other parts.
ゴムホースとしては、例えば、自動車、建設機械及び油圧機器などのトランスミッションオイルクーラーホース、エンジンオイルクーラーホース、エアダクトホース、ターボインタークーラーホース、ホットエアーホース、ラジエターホース、パワーステアリングホース、燃料系統用ホース及びドレイン系統用ホースなどがある。 Examples of rubber hoses include transmission oil cooler hoses for automobiles, construction machinery and hydraulic equipment, engine oil cooler hoses, air duct hoses, turbo intercooler hoses, hot air hoses, radiator hoses, power steering hoses, fuel system hoses and drain systems. There are hoses for
ゴムホースの構成としては、一般的に行われているように補強糸もしくはワイヤーをホースの中間又はゴムホースの最外層に設けたものや、フッ素ゴムやシリコーンゴム等のゴムとの積層構造となっているものでもよい。 As for the structure of the rubber hose, as is generally done, a reinforcing thread or wire is provided in the middle of the hose or in the outermost layer of the rubber hose, or it has a laminated structure with rubber such as fluororubber and silicone rubber. Anything is fine.
シール部品としては、例えば、エンジンヘッドカバーガスケット、オイルパンガスケット、オイルシール、リップシールパッキン、O-リング、トランスミッションシールガスケット、クランクシャフト、カムシャフトシールガスケット、バルブステム、パワーステアリングシールベルトカバーシール、等速ジョイント用ブーツ材及びラックアンドピニオンブーツ材などがある。 Seal parts include, for example, engine head cover gaskets, oil pan gaskets, oil seals, lip seal packings, O-rings, transmission seal gaskets, crankshafts, camshaft seal gaskets, valve stems, power steering seal belt cover seals, constant velocity There are boot materials for joints and rack and pinion boot materials.
以下に実施例をもって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with examples below, but the present invention is not limited to these examples.
下記に示す条件でゴム状の共重合体を作製した。
<共重合体A>
内容積40リットルの耐圧反応容器に部分ケン化ポリビニルアルコール4質量%の水溶液17kg、酢酸ナトリウム22g、アスコルビン酸56g、エチレンジアミン四酢酸1.12g、硫酸鉄(II)七水和物0.56gを投入し、攪拌機でよく混合しながら槽内上部の空気を窒素で置換後、エチレン0.95kgを槽上部に圧入し、圧力を3.5MPaに調整した。攪拌を続行し、槽内を55℃に保持した後、アクリル酸エチル7.84kg、アクリル酸n-ブチル3.36kg、アクリル酸tert-ブチル168g、tert-ドデシルメルカプタン2.7gのモノマー混合液を6時間かけて圧入した。同時に、別途注入口よりt-ブチルヒドロペルオキシド水溶液(0.25質量%、2リットル)を6時間かけて圧入し、最終重合率95%まで重合を行った。生成した重合液に硼酸ナトリウム水溶液(3.5質量%、7リットル)を凝固剤として添加して重合体を固化し、脱水及び乾燥を行って共重合体Aとした。
A rubber-like copolymer was produced under the following conditions.
<Copolymer A>
17 kg of an aqueous solution of 4% by mass of partially saponified polyvinyl alcohol, 22 g of sodium acetate, 56 g of ascorbic acid, 1.12 g of ethylenediaminetetraacetic acid, and 0.56 g of iron (II) sulfate heptahydrate were charged into a pressure-resistant reaction vessel having an inner volume of 40 liters. After replacing the air in the upper part of the tank with nitrogen while mixing well with a stirrer, 0.95 kg of ethylene was injected into the upper part of the tank to adjust the pressure to 3.5 MPa. After continuing stirring and maintaining the inside of the tank at 55° C., a monomer mixture of 7.84 kg of ethyl acrylate, 3.36 kg of n-butyl acrylate, 168 g of tert-butyl acrylate, and 2.7 g of tert-dodecylmercaptan was added. It was pressed in for 6 hours. At the same time, an aqueous t-butyl hydroperoxide solution (0.25% by mass, 2 liters) was injected from a separate injection port over 6 hours to carry out polymerization until the final polymerization rate was 95%. An aqueous sodium borate solution (3.5% by mass, 7 liters) was added as a coagulant to the resulting polymerization solution to solidify the polymer, which was then dehydrated and dried to obtain a copolymer A.
<共重合体B>
共重合体Aと同様な方法であるが、エチレンを圧入せずに重合を行い、共重合体Bを得た。
<Copolymer B>
A copolymer B was obtained in the same manner as for the copolymer A, but without ethylene injection.
<共重合体C>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを784gに変更して共重合体Cを得た。
<Copolymer C>
Copolymer C was obtained in the same manner as for Copolymer A, except that tert-butyl acrylate was changed to 784 g.
<共重合体D>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを112gに変更し、さらにマレイン酸モノブチルを180g加えて共重合体Dを得た。
<Copolymer D>
A copolymer D was obtained in the same manner as for copolymer A, except that 112 g of tert-butyl acrylate was used and 180 g of monobutyl maleate was added.
<共重合体E>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを112gに変更し、さらにメタクリル酸グリシジルを112g加えて共重合体Eを得た。
<Copolymer E>
Copolymer E was obtained in the same manner as for Copolymer A except that 112 g of tert-butyl acrylate was used and 112 g of glycidyl methacrylate was added.
<共重合体F>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを2-エチルアクリル酸tert-ブチル205gに変更して共重合体Fを得た。
<Copolymer F>
Copolymer F was obtained in the same manner as for Copolymer A, except that 205 g of tert-butyl 2-ethylacrylate was used instead of tert-butyl acrylate.
<共重合体G>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを112gに変更し、さらに2-エチルアクリル酸tert-ブチルを95g加えて共重合体Gを得た。
<Copolymer G>
Copolymer G was obtained in the same manner as for copolymer A, except that 112 g of tert-butyl acrylate was used and 95 g of tert-butyl 2-ethylacrylate was added.
<共重合体H>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸エチルを10.4kg、アクリル酸n-ブチルを0.8kgに変更して共重合体Hを得た。
<Copolymer H>
Copolymer H was obtained in the same manner as for Copolymer A except that the amount of ethyl acrylate was changed to 10.4 kg and the amount of n-butyl acrylate to 0.8 kg.
<共重合体I>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸エチルを2.4kg、アクリル酸n-ブチルを8.9kgに変更して共重合体Iを得た。
<Copolymer I>
Copolymer I was obtained in the same manner as for Copolymer A except that the amount of ethyl acrylate was changed to 2.4 kg and the amount of n-butyl acrylate to 8.9 kg.
<共重合体J>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルをマレイン酸モノブチル275gに変更して共重合体Jを得た。
<Copolymer J>
Copolymer J was obtained in the same manner as for Copolymer A, except that tert-butyl acrylate was replaced with 275 g of monobutyl maleate.
<共重合体K>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルをメタクリル酸グリシジル224gに変更して共重合体Kを得た。
<Copolymer K>
Copolymer K was obtained in the same manner as for Copolymer A except that 224 g of glycidyl methacrylate was used instead of tert-butyl acrylate.
<共重合体L>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを1.5kgに変更して共重合体Lを得た。
<Copolymer L>
Copolymer L was obtained in the same manner as for Copolymer A, except that tert-butyl acrylate was changed to 1.5 kg.
<共重合体M>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを112gに変更し、さらにマレイン酸モノブチルを1070g加えて共重合体Mを得た。
<Copolymer M>
Copolymer M was obtained in the same manner as for Copolymer A except that 112 g of tert-butyl acrylate was used and 1070 g of monobutyl maleate was added.
<アクリルゴムN>
共重合体Aと同様な方法であるが、アクリル酸tert-ブチルを112gに変更し、さらにメタクリル酸グリシジルを870g加えて共重合体Nを得た。
<Acrylic rubber N>
Copolymer N was obtained in the same manner as for Copolymer A except that 112 g of tert-butyl acrylate was used and 870 g of glycidyl methacrylate was added.
<共重合体組成の同定>
得られた共重合体の組成は13C NMRを用いて同定した。同定した共重合体の組成は、下記表2~4に示した。
<Identification of copolymer composition>
The composition of the resulting copolymer was identified using 13C NMR. The compositions of the identified copolymers are shown in Tables 2-4 below.
<アクリルゴムの製造>
上述の方法で得た共重合体を、ギヤーオーブン(スガ試験機社製TG-100)を用いて、下記表2~4に記載した温度及び時間で熱処理し、アクリルゴムを製造した。その後、得られたアクリルゴムを23℃大気中で5時間放冷した。熱処理の工程において下記表2~4に記載した酸触媒を加える場合は、上述の方法で得た共重合体の乳化液が固化する前に、酸触媒3質量%を共重合体の乳化液に添加して、固化し、脱水及び乾燥を行って共重合体を得た。その後、当該共重合体を上述の手順で熱処理した。
<Production of acrylic rubber>
The copolymer obtained by the above method was heat-treated using a gear oven (TG-100 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) at the temperatures and times shown in Tables 2 to 4 below to produce acrylic rubbers. After that, the obtained acrylic rubber was allowed to cool in the atmosphere at 23° C. for 5 hours. When adding the acid catalysts listed in Tables 2 to 4 below in the heat treatment step, 3% by mass of the acid catalyst is added to the copolymer emulsion before the copolymer emulsion obtained by the above method solidifies. After addition, solidification, dehydration and drying were carried out to obtain a copolymer. The copolymer was then heat treated as described above.
なお、下記表2~4に記載した酸触媒について、「PTSA」は和光純薬社製p-トルエンスルホン酸一水和物であり、「TfOH」は和光純薬社製トリフルオロメタンスルホン酸である。 Regarding the acid catalysts listed in Tables 2 to 4 below, "PTSA" is p-toluenesulfonic acid monohydrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and "TfOH" is trifluoromethanesulfonic acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. .
<カルボキシ基量の測定>
熱処理する前の共重合体と、熱処理した後のアクリルゴムについて、それぞれをトルエンに溶解し、水酸化カリウムを用いた中和滴定カルボキシ基量を測定した。また、熱処理の反応率を、熱処理前後のカルボキシ基量の差を(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位及び2-エチルアクリル酸tert-ブチル単量体単位量で除算することにより算出した。
<Measurement of carboxy group content>
The copolymer before the heat treatment and the acrylic rubber after the heat treatment were each dissolved in toluene, and the neutralization titration amount of carboxyl groups was measured using potassium hydroxide. Further, the reaction rate of the heat treatment was calculated by dividing the difference in the amount of carboxyl groups before and after the heat treatment by the amount of tert-butyl (meth)acrylate monomer units and tert-butyl 2-ethylacrylate monomer units. .
<アクリルゴム組成物の製造>
上記の方法で得たアクリルゴムを、下記表1の組成で、0.5L加圧型ニーダーにて15分混練後、6インチオープンロールを用いて20分混練し、アクリルゴム組成物を製造した。なお、表1に記載されている数値の単位は「質量部」である。
<Production of acrylic rubber composition>
The acrylic rubber obtained by the above method was kneaded with a 0.5 L pressure kneader for 15 minutes and then kneaded with a 6-inch open roll for 20 minutes to produce an acrylic rubber composition having the composition shown in Table 1 below. In addition, the unit of the numerical value described in Table 1 is a "mass part."
アクリルゴム組成物の作製に用いた試薬は以下の通りである。
・FEFカーボンブラック:東海カーボン社製シーストSO
・ステアリン酸:花王社製ルナックS-90
・4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン:アディバント社製ナウガード445(老化防止剤)
・流動パラフィン:カネダ社製ハイコールK-230
・ステアリルアミン:花王社製ファーミン80
・6-アミノヘキシルカルバミド酸:デュポン社製Diak#1(加硫剤)
・1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU):ランクセス社製XLA-60(加硫促進剤)
・トリメチルチオ尿素(TMU):大内新興化学工業社製ノクセラーTMU
・1-ベンジル-2-メチルイミダゾール:四国化成工業社製SB-25
・臭化ステアリルトリメチルアンモニウム(STB):東邦化学工業社製カチナールSTB-100
The reagents used for preparing the acrylic rubber composition are as follows.
・FEF carbon black: SEAST SO manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
・Stearic acid: Lunax S-90 manufactured by Kao Corporation
· 4,4'-bis (α, α-dimethylbenzyl) diphenylamine: Naugard 445 manufactured by Addivant (antiaging agent)
・ Liquid paraffin: Hicol K-230 manufactured by Kaneda Corporation
・Stearylamine: Firmin 80 manufactured by Kao Corporation
· 6-Aminohexylcarbamic acid: Diak # 1 manufactured by DuPont (vulcanizing agent)
- 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU): XLA-60 manufactured by Lanxess (vulcanization accelerator)
・Trimethylthiourea (TMU): Noxceler TMU manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
· 1-benzyl-2-methylimidazole: SB-25 manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd.
・ Stearyltrimethylammonium bromide (STB): Catinal STB-100 manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd.
<アクリルゴム組成物の加硫物の製造>
得られたアクリルゴム組成物を厚さ2.4mmのシートに分出しした後、プレス加硫機で170℃、40分間一次加硫をした後、170℃、4時間のギヤーオーブンで二次加硫をして、加硫物を製造した。
<Production of Vulcanized Product of Acrylic Rubber Composition>
The obtained acrylic rubber composition was divided into sheets of 2.4 mm thickness, and after primary vulcanization in a press vulcanizer at 170°C for 40 minutes, secondary vulcanization in a gear oven at 170°C for 4 hours. Vulcanized to produce a vulcanizate.
<物性試験>
得られたアクリルゴム組成物のスコーチタイム、及び加硫物の引張強さ、破断時伸び、硬度、圧縮永久歪及び耐屈曲疲労性を以下の条件で評価し、測定結果を下記表2~4に示した。
(1)スコーチタイム
JISK6300:2013に準拠して125℃で測定した。
(2)引張強さ、破断時伸び
JISK6251:2010に準拠して測定した。
(3)硬度
JISK6253:2012に準拠してタイプAデュロメータを用いて測定した。
(4)圧縮永久歪
JISK6262:2013に準拠して測定した。150℃で22時間加熱した場合の圧縮永久歪が27%以内であればシール部品の用途に好適であると判断した。
(5)耐屈曲疲労性(屈曲き裂発生試験)
JISK6260:2010に準拠して測定した。き裂発生までの屈曲疲労回数が多いほど、耐屈曲疲労性に優れると判断でき、130万回以上であればゴムホース及びシール部品の用途に好適であると判断した。
<Physical property test>
The scorch time of the obtained acrylic rubber composition, and the tensile strength, elongation at break, hardness, compression set and bending fatigue resistance of the vulcanizate were evaluated under the following conditions, and the measurement results are shown in Tables 2 to 4 below. It was shown to.
(1) Scorch time Measured at 125°C in accordance with JISK6300:2013.
(2) Tensile strength and elongation at break Measured according to JISK6251:2010.
(3) Hardness Measured using a type A durometer in accordance with JISK6253:2012.
(4) Compression set Measured according to JISK6262:2013. It was determined that if the compression set was within 27% when heated at 150° C. for 22 hours, it would be suitable for sealing parts.
(5) Flex fatigue resistance (flex crack initiation test)
Measured according to JISK6260:2010. It was judged that the greater the number of times of bending fatigue until cracking occurred, the more excellent the resistance to bending fatigue was, and the more than 1,300,000 times was judged to be suitable for use in rubber hoses and sealing parts.
表2~4に示されるとおり、本発明に係るアクリルゴム組成物の加硫物は、引張強さと破断時伸びのバランスが良好で優れた機械物性を備えること、さらに圧縮永久歪と耐屈曲疲労性に優れることが確認された。また、アクリルゴム組成物の加硫物は、ゴムホースやシールの用途に好適であることが示唆された。 As shown in Tables 2 to 4, the vulcanizate of the acrylic rubber composition according to the present invention has excellent mechanical properties with a good balance between tensile strength and elongation at break. It was confirmed that the It was also suggested that vulcanized products of acrylic rubber compositions are suitable for use in rubber hoses and seals.
熱処理の温度が280℃であった比較例1及び2は、共重合体が分解してしまった。熱処理の温度が50℃であった比較例3及び4は、加硫しなかった。熱処理を行わなかった比較例5は、加硫しなかった。このため、比較例1~5では、所望のアクリルゴム組成物及びその加硫物が得られなかった。これらの結果から、共重合体を70~250℃で熱処理する工程は必須であることが確認された。 Comparative Examples 1 and 2, in which the heat treatment temperature was 280° C., decomposed the copolymer. Comparative Examples 3 and 4, in which the heat treatment temperature was 50° C., were not vulcanized. Comparative Example 5, which was not heat treated, was not vulcanized. Therefore, in Comparative Examples 1 to 5, desired acrylic rubber compositions and vulcanizates thereof could not be obtained. These results confirmed that the step of heat-treating the copolymer at 70 to 250° C. is essential.
熱分解性単量体単位を含有しない共重合体を用いた比較例6及び7は、加硫物の圧縮永久歪と耐屈曲疲労性が劣っていた。これらの結果から、熱分解性単量体単位は必須であることが確認された。 Comparative Examples 6 and 7 using copolymers containing no thermally decomposable monomer units were inferior in compression set and bending fatigue resistance of the vulcanizates. These results confirmed that the thermally decomposable monomer unit is essential.
(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して熱分解性単量体単位を10質量部超含有する共重合体を用いた比較例8は、加硫物の破断時伸び、圧縮永久歪及び耐屈曲疲労性が劣っていた。この結果から、共重合体中の熱分解性単量体単位の含有量は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して10質量部以下が好ましいことが示唆された。 A copolymer containing more than 10 parts by mass of thermally decomposable monomer units per 100 parts by mass of (meth)acrylic acid ester monomer units (excluding tert-butyl (meth)acrylate monomer units) was inferior in elongation at break, compression set and bending fatigue resistance of the vulcanizate. From this result, the content of the thermally decomposable monomer unit in the copolymer is 100 mass of the (meth)acrylic acid ester monomer unit (excluding the tert-butyl (meth)acrylate monomer unit). It was suggested that 10 parts by mass or less is preferable with respect to parts.
(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して架橋席単量体単位を5質量部超含有する共重合体を用いた比較例9及び10は、加硫物の破断時伸び、圧縮永久歪及び耐屈曲疲労性が劣っていた。これらの結果から、架橋席単量体単位の共重合体中の含有量は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して5質量部以下が好ましいことが示唆された。 A copolymer containing more than 5 parts by mass of crosslinking site monomer units per 100 parts by mass of (meth)acrylic acid ester monomer units (excluding tert-butyl (meth)acrylate monomer units) Comparative Examples 9 and 10 used were inferior in elongation at break, compression set and bending fatigue resistance of the vulcanizates. From these results, the content of the crosslinking site monomer unit in the copolymer is 100 mass of the (meth)acrylic acid ester monomer unit (excluding the tert-butyl (meth)acrylate monomer unit). It was suggested that 5 parts by mass or less is preferable with respect to parts.
Claims (11)
前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)100質量部に対して、前記熱分解性単量体単位が0.1~10質量部であり、前記架橋席単量体単位が5質量部以下である共重合体。 (meth)acrylic acid ester monomer units (excluding tert-butyl (meth)acrylate monomer units) and tert-butyl (meth)acrylate monomer units as thermally decomposable monomer units and at least one of tert-butyl 2-ethylacrylate monomer units, and a crosslinking site monomer unit having a crosslinkable functional group,
The thermally decomposable monomer unit is 0.1 to 10 mass parts per 100 parts by mass of the (meth)acrylic acid ester monomer unit (excluding the tert-butyl (meth)acrylate monomer unit). and the crosslinkable monomer unit is 5 parts by mass or less.
前記共重合体中、前記エチレン単量体単位が、前記(メタ)アクリル酸エステル単量体単位100質量部(ただし(メタ)アクリル酸tert-ブチル単量体単位を除く)に対して0.1~10質量部である請求項1に記載の共重合体。 The copolymer contains ethylene monomer units,
In the copolymer, the content of the ethylene monomer unit is 0.00 per 100 parts by mass of the (meth)acrylic acid ester monomer unit (excluding the tert-butyl (meth)acrylate monomer unit). The copolymer according to claim 1, which is 1 to 10 parts by mass.
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