JP2609132B2 - Cold resistance improver for rubber - Google Patents

Cold resistance improver for rubber

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゴム用耐寒性向上剤に関し、更に詳しくは、
ゴムの耐寒性のみならず耐熱性をも併せてもち、さらに
ゴム強度にも優れた特性を付与するゴム用耐寒性向上剤
に関する。
The present invention relates to a cold resistance improver for rubber, and more specifically,
The present invention relates to a cold resistance improver for rubber which has not only the cold resistance of rubber but also heat resistance and imparts excellent properties to rubber strength.

〔従来の技術及びその問題点〕[Conventional technology and its problems]

天然ゴムおよび各種合成ゴム製品は、タイヤ、ブー
ツ、ベルト、ホース、シーリング材等の用途に使用され
ており、近年はその使用範囲が拡大されることに伴い、
その使用条件が厳しいものになってきている。特に低温
下での使用が増大しており、そのために従来以上に優れ
た耐寒性を有するゴムが望まれている。従って、耐寒性
改良対策は非常に積極的に行われおり、特に二種類以上
のゴム同士のブレンドにより改良する方法、第三成分の
添加することにより改良する方法が検討されており、か
なりの成果は得られているが、何れの方法においても長
所、短所があり、いまだに満足すべき方法は見出されて
いない。
Natural rubber and various synthetic rubber products are used for applications such as tires, boots, belts, hoses, sealing materials, etc.
The conditions of use have become severe. In particular, use at low temperatures is increasing, and therefore, rubbers having better cold resistance than ever before are desired. Therefore, measures to improve cold resistance have been taken very aggressively, and in particular, a method of improving by blending two or more rubbers and a method of improving by adding a third component have been studied. However, each method has advantages and disadvantages, and no satisfactory method has yet been found.

たとえば、耐寒性が比較的良好であるとされている天
然ゴム(以下NRと略)やポリブタジエンゴム(以下BRと
略)を耐寒性の劣るアクリロニトリル−ブタジエンゴム
(以下NBRと略)やクロロプレンゴム(以下CRと略)に
ブレンドすることによりNBRやCRの耐寒性を改良しよう
とする方法があるが、充分に耐寒性を改良するためには
NRやBRを多量にブレンドしなければならないことや、ゴ
ム同士の相溶性にも問題があるため、NBRやCR特有の物
理的、化学的特性が損なわれることが多く大きな問題点
となっている。またゴムブレンドによる改良ではNRやス
チレン−ブタジエンゴム(以下SBRと略)などの耐寒性
の向上はほとんど不可能である。
For example, natural rubber (hereinafter abbreviated as NR) or polybutadiene rubber (hereinafter abbreviated as BR), which is considered to have relatively good cold resistance, is replaced with acrylonitrile-butadiene rubber (hereinafter abbreviated as NBR) or chloroprene rubber (hereinafter abbreviated as NBR) which has poor cold resistance. There is a method to improve the cold resistance of NBR and CR by blending with CR), but in order to sufficiently improve the cold resistance
Due to the fact that a large amount of NR and BR must be blended and the compatibility between rubbers is also a problem, the physical and chemical properties unique to NBR and CR are often impaired, which is a major problem. . Further, it is almost impossible to improve the cold resistance of NR or styrene-butadiene rubber (hereinafter abbreviated as SBR) by the rubber blend.

また第三成分の添加方法としては、NRやSBRに対して
はジオクチルセバケート(以下DOSと略)ジイソブチル
アジペート(以下DIBAと略)、トリオクチルホスフェー
トなどが、また、CRやNBRに対してはDOS、ジブチルセバ
ケート、ジブチルカルビトールアジペートなどの二塩基
性カルボン酸エステル類がなどが知られている。しかし
ながら、DOS、ジブチルカルビトールアジペートは耐寒
性、耐熱性をある程度有してはいるが、得られるゴムは
硬くて強度に劣っており、DIBAは耐熱性に大きく劣って
おり、低温で硬くて強度も劣る。また、同じエステル類
のオレイン酸オクチルエステル、1,4−ブタンジオール
オレイン酸エステルなどの長鎖不飽和脂肪酸エステル類
(特開昭59−122532号)を耐寒性向上剤として使用する
ことが提案されたが、常温及び加熱時の強度に問題があ
る。
As a method for adding the third component, dioctyl sebacate (hereinafter abbreviated as DOS), diisobutyl adipate (hereinafter abbreviated as DIBA), trioctyl phosphate and the like for NR and SBR, and for CR and NBR Dibasic carboxylic esters such as DOS, dibutyl sebacate and dibutyl carbitol adipate are known. However, although DOS and dibutyl carbitol adipate have some degree of cold resistance and heat resistance, the resulting rubber is hard and inferior in strength, and DIBA is significantly inferior in heat resistance and is hard and inferior in low temperature. Is also inferior. It has also been proposed to use long-chain unsaturated fatty acid esters of the same esters such as octyl oleate and 1,4-butanediol oleate (JP-A-59-122532) as cold-resistance improvers. However, there is a problem in strength at normal temperature and at the time of heating.

さらに炭素原子数6〜13の一価アルコールにアルキレ
ンオキサイドを付加した酸素含有一価アルコールの不飽
和脂肪酸エステル類(特開昭62−295934号)を耐寒性向
上剤として使用することが提案され、耐寒性、耐熱性と
もに改良が加えられてきたがまだ充分でなく、さらに優
れた耐寒性、耐熱性ばかりでなく、ゴムとの相溶性にす
ぐれ、ゴム本来の特性、物理的、化学的特性にも優れた
耐寒性向上剤が望まれていた。
Furthermore, it has been proposed to use unsaturated fatty acid esters of oxygen-containing monohydric alcohols obtained by adding alkylene oxides to monohydric alcohols having 6 to 13 carbon atoms (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-295934) as cold resistance improvers. Improvements in both cold resistance and heat resistance have been made, but they are still not enough, and they have not only better cold resistance and heat resistance, but also excellent compatibility with rubber, and have the original properties, physical and chemical properties of rubber. Also, an excellent cold resistance improver has been desired.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者等は、上記現状に鑑み、ゴムの耐寒性ばかり
でなく耐熱性、その他の諸特性をも向上せしめる耐寒性
向上剤を開発すべく鋭意検討を重ねた結果、公知の添加
剤と構造的に極めて近い特定のエステル化合物をゴムに
添加することにより、公知の添加剤では得られなかった
優れた性能−耐寒性、耐熱性、その他の物理的、化学的
諸特性−のすべてに満足のゆく性能を有し、しかも経済
的にも安価なゴムが得られることを知見した。
In view of the above situation, the present inventors have conducted intensive studies to develop a cold resistance improver that improves not only the cold resistance of rubber but also heat resistance and other properties, and as a result, known additives and structures By adding a specific ester compound that is extremely close to the rubber to rubber, satisfactory performance that was not obtained with known additives-cold resistance, heat resistance, other physical and chemical properties-is satisfied. It has been found that a rubber having good performance and economical inexpensiveness can be obtained.

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、次の一
般式(I)で表される特定のエステル化合物をゴム用耐
寒性向上剤として提供するものである。
The present invention has been made based on the above findings, and provides a specific ester compound represented by the following general formula (I) as a cold resistance improver for rubber.

(式中、R1は炭素原子数1〜4のアルキル基を示し、
R2は炭素原子数2〜4のアルキレン基を示し、R3は炭素
原子数11〜23の不飽和モノカルボン酸残基を示し、nは
3〜4の数を示す。) 以下、本発明のゴム用耐寒性向上剤について詳述す
る。
(Wherein, R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
R 2 represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, R 3 represents an unsaturated monocarboxylic acid residue of 11-23 carbon atoms, n is a number of 3-4. Hereinafter, the cold resistance improver for rubber of the present invention will be described in detail.

上記一般式(I)で表されるエステル化合物のR1とし
ては炭素原子数1〜4の一価アルコールの残基を示す
が、炭素原子数6以上になると価格的にも高価になり、
しかもゴムとの相溶性が劣ってしまう。R1としては例え
ばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプ
ロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、第二級
ブタノール、第三級ブタノール等の残基があげられる。
R 1 of the ester compound represented by the general formula (I) represents a residue of a monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms, but when the number of carbon atoms is 6 or more, the price becomes expensive,
Moreover, the compatibility with rubber is inferior. Examples of R 1 include residues such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, secondary butanol, and tertiary butanol.

また上記一般式(I)で表されるエステル化合物のR2
としては炭素原子数2〜4のアルキレン基を示し、例え
ばエチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,2
−ブチレン、1,3−ブチレン、1、4−ブチレン等があ
げられる。
Further, R 2 of the ester compound represented by the above general formula (I)
Represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, for example, ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene, 1,2
-Butylene, 1,3-butylene, 1,4-butylene and the like.

このアルキレンオキシ基は3〜4個が好ましく、5個以
上になると耐寒性ばかりでなく、耐熱性にも問題が生じ
る。
The number of the alkyleneoxy groups is preferably 3 to 4, and when the number is 5 or more, not only cold resistance but also heat resistance is problematic.

さらに上記一般式(I)で表されるエステル化合物の
R3としては炭素原子数11〜23の不飽和モノカルボン酸残
基を示すが、飽和脂肪酸の場合には耐寒性に問題があ
る。R3としては例えば、ウンデセン酸、リンデル酸、ラ
ウロレイン酸、ツズ酸、ミリストオレイン酸、ゾーマリ
ン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、バ
クセン酸、ガトレン酸、エルカ酸、セラコレイン酸、リ
ノール酸、リノエライジン酸、エレオステアリン酸、リ
ノレイン酸、リノエライジン酸、エレオステアリン酸、
バリナリン酸、アラキドン酸、またはこれらの混合物で
あるアマニ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、ナタネ油脂肪酸、
トール油脂肪酸等の不飽和モノカルボン酸残基があげら
れる。
Further, the ester compound represented by the above general formula (I)
As R 3 represents an unsaturated monocarboxylic acid residue of 11-23 carbon atoms, but in the case of the saturated fatty acids have a problem with cold resistance. As R 3 , for example, undecenoic acid, lindelic acid, lauroleic acid, tunic acid, myristooleic acid, zomaric acid, petroselinic acid, oleic acid, elaidic acid, vaccenic acid, gatorenoic acid, erucic acid, seracoleic acid, linoleic acid , Linoleic acid, eleostearic acid, linoleic acid, linoleic acid, eleostearic acid,
Linseed oil fatty acid, soybean oil fatty acid, rapeseed oil fatty acid which is ballinaric acid, arachidonic acid, or a mixture thereof,
And unsaturated monocarboxylic acid residues such as tall oil fatty acids.

上記一般式(I)で表されるエステル化合物は通常の
公知の方法で合成される。例えば、ヒドロキシ化合物と
不飽和脂肪酸との脱水縮合反応、ヒドロキシ化合物と不
飽和脂肪酸エステルとのエステル交換反応、あるいはヒ
ドロキシ化合物と不飽和脂肪酸ハロゲン化物とを脱ハロ
ゲン化水素酸補足剤を使用して反応する方法等である。
The ester compound represented by the general formula (I) is synthesized by an ordinary known method. For example, a dehydration condensation reaction between a hydroxy compound and an unsaturated fatty acid, a transesterification reaction between a hydroxy compound and an unsaturated fatty acid ester, or a reaction between a hydroxy compound and an unsaturated fatty acid halide using a dehydrohalic acid scavenger. And so on.

本発明でゴム用耐寒性向上剤として用いられるエステ
ル化合物の使用量は、使用するゴムの種類や用途によっ
て異なるが、通常ゴム100重量部に対して2〜50重量
部、好ましくは5〜30重量部であり、これ以下では耐寒
性への効果が不充分であり、またこれ以上使用すると、
耐熱性に劣るだけでなく、ゴムが柔らかくなりすぎ、ゴ
ムの物性面で好ましくない。
The amount of the ester compound used as a cold resistance improver for rubber in the present invention varies depending on the type and use of the rubber used, but usually 2 to 50 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of rubber. Below, the effect on cold resistance is insufficient below this, and when used more than this,
Not only is heat resistance inferior, but the rubber becomes too soft, which is not preferable in terms of rubber properties.

本発明の耐寒性向上剤を使用するゴムとしては、NB、
SBR、BR、NBR、CR、ポリイソプレンゴム、エチレン−プ
ロピレンゴムなどの合成ゴム等のすべてのゴムに適用で
きるほか、さらにイオウ加硫、過酸化物架橋のいずれの
場合にも適用できる。
As the rubber using the cold resistance improver of the present invention, NB,
It is applicable to all rubbers such as synthetic rubbers such as SBR, BR, NBR, CR, polyisoprene rubber and ethylene-propylene rubber, and further applicable to both sulfur vulcanization and peroxide crosslinking.

なお、本発明になる耐寒性向上剤を配合し、ゴム組成
物を得るために、通常のゴムの混練方法が適用でき、例
えばオーブンロール、バンバリーミキサー、ニーダーブ
レンダー等が目的によって使用される。
In order to obtain the rubber composition by incorporating the cold resistance improver according to the present invention, a usual rubber kneading method can be applied, and for example, an oven roll, a Banbury mixer, a kneader blender, or the like is used depending on the purpose.

その他の配合剤に関しては、ゴムに通常添加されるも
の、例えば、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、充填
剤、軟化剤、加工助剤等必要に応じて添加することがで
きる。
As for other compounding agents, those usually added to rubber, for example, vulcanizing agents, vulcanization accelerators, antioxidants, fillers, softening agents, processing aids, etc. can be added as required.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する
が、本発明は下記の実施例によって何ら制限を受けるも
のではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

実施例1 基本配合 ネオプレンWRT*1 100重量部 酸化亜鉛 5 ステアリン酸 1 酸化マグネシウム 4 ACPE−1702*2 1 SRFカーボンブラック 50 アンテージST−1*3 2 アクセル22*4 1 ノクセラーTT*5 0.5 耐寒性向上剤(表−1) 20 *1:昭和電工デュポン社製クロロプレンゴム *2:アライドケミカル社製低分子ポリエチレン *3:川口化学社製老化防止剤 *4:川口化学社製加硫促進剤 *5:大内新興化学社製加硫促進剤 上記配合に基づき、オーブンロールで混合配合した。
加硫は150℃で30分おこない、JIS−K6301に従って低温
衝撃脆化試験、オーブン老化試験(120℃、168時間)を
行い、硬度変化および伸び変化率を測定した。さらにJI
S−1号オイルを用いた浸せき試験(100℃、70時間)を
行い、その結果を表−1に示した。
Example 1 Basic formulation Neoprene WRT * 1 100 parts by weight Zinc oxide 5 Stearic acid 1 Magnesium oxide 4 ACPE-1702 * 2 1 SRF carbon black 50 Antage ST-1 * 3 2 Accelerator 22 * 4 1 Noxeller TT * 5 0.5 Cold resistance * 1: Chloroprene rubber manufactured by Showa Denko DuPont * 2: Low molecular weight polyethylene manufactured by Allied Chemical * 3: Anti-aging agent manufactured by Kawaguchi Chemical * 4: Vulcanization accelerator manufactured by Kawaguchi Chemical * 5: Vulcanization accelerator manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd. Based on the above composition, the mixture was mixed and mixed with an oven roll.
The vulcanization was performed at 150 ° C. for 30 minutes, and a low-temperature impact embrittlement test and an oven aging test (120 ° C., 168 hours) were performed in accordance with JIS-K6301, and a change in hardness and a change in elongation were measured. Further JI
An immersion test (100 ° C., 70 hours) using S-1 oil was performed, and the results are shown in Table 1.

実施例2 基本配合 JSR N−240S 100重量部 酸化亜鉛 5 ステアリン酸 1 イオウ 0.3 FEFカーボンブラック 50 ノクセラーTT 2 ノクセラーCZ*2 1.5 耐寒性向上剤(表−2) 15 *1:日本合成ゴム社製アクリロニトリル−ブタジエンゴ
ム *2:大内新興化学社製加硫促進剤 上記配合に基づき、実施例1と同様の操作で性能を評
価し、その結果を表−2に示した。
Example 2 Basic Formulation JSR N-240S 100 parts by weight Zinc oxide 5 Stearic acid 1 Sulfur 0.3 FEF carbon black 50 Noxeller TT 2 Noxeller CZ * 2 1.5 Cold resistance improver (Table-2) 15 * 1: Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. Acrylonitrile-butadiene rubber * 2: Vulcanization accelerator manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd. Based on the above composition, the performance was evaluated by the same operation as in Example 1, and the results are shown in Table-2.

実施例3 基本配合 ハイパロン40*1 100重量部 酸化マグネシウム 5 SRFカーボンブラック 50 ACPE−617A*2 2 PEG−4000*3 1 アクセルTRA*4 2 ペンタエリスリトール 3 耐寒性向上剤(表−3) 20 *1:昭和電工デュポン社製クロロスルホン化ポリエチレ
ンゴム *2:アライドケミカル社製低分子ポリエチレン *3:ユニオンカーバイド社製ポリエチレングリコール *4:川口化学社製加硫促進剤 上記配合に基づき、実施例1と同様の操作で性能を評
価した。但しオーブン老化試験は150℃、70時間で行
い、その結果を表−3に示した。
Example 3 Basic Formulation Hypalon 40 * 1 100 parts by weight Magnesium oxide 5 SRF carbon black 50 ACPE-617A * 22 PEG-4000 * 31 Accel TRA * 42 Pentaerythritol 3 Cold resistance improver (Table-3) 20 * 1: Chlorosulfonated polyethylene rubber manufactured by Showa Denko DuPont * 2: Low molecular weight polyethylene manufactured by Allied Chemical * 3: Polyethylene glycol manufactured by Union Carbide * 4: Vulcanization accelerator manufactured by Kawaguchi Chemical Co., Ltd. The performance was evaluated by the same operation as described above. However, the oven aging test was performed at 150 ° C. for 70 hours, and the results are shown in Table-3.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】次の一般式(I)で表されるエステル化合
物からなることを特徴とするゴム用耐寒性向上剤。 (式中、R1は炭素原子数1〜4のアルキル基を示し、R2
は炭素原子数2〜4のアルキレン基を示し、R3は炭素原
子数11〜23の不飽和モノカルボン酸残基を示し、nは3
〜4の数を示す。)
1. A cold-resistance improving agent for rubber, comprising an ester compound represented by the following general formula (I). (In the formula, R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2
Represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, R 3 represents an unsaturated monocarboxylic acid residue having 11 to 23 carbon atoms, and n represents 3
The numbers of ~ 4 are shown. )
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