JP2703288B2 - 制振性能に優れたブロック共重合体及びそれを含有する組成物 - Google Patents

制振性能に優れたブロック共重合体及びそれを含有する組成物

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新しい制振性能に優れたブロック共重合体
及びそれを含有する組成物に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
近年、交通機関の発達などにより、騒音や振動の問題
が大きな社会問題となっている。また、精密機械やエレ
クトロニクス分野においても振動による悪影響が問題と
成っている。その結果、防振、制振性能に対する要求が
強くなってきた。
防振、制振材としては金属バネ、空気バネ、コルク、
フェルト、防振ゴムなどが用いられてきた。これらのう
ち防振ゴムは形状選択性、高周波数領域での振動伝達力
の低さ、安価であることなどから広く用いられている。
防振ゴムとしては、従来ネオプレン、スチレン−ブタジ
エン共重合体(SBR)などのジエン系ゴムがあげられる
が、防振、制振性能が不十分であり、ブチルゴムは比較
的防振、制振性は優れているが強度の面で劣っており、
いずれも満足出来ない状態である。また、これらのゴム
ではいずれの場合にも事実上の強度を発現させる為には
各種添加剤、加硫剤等を配合し、これを混合し、成型し
た後に加熱し加硫反応を行う必要があり、多大な時間と
労力を要する。
本発明は、十分な強度、及び制振性能を有し、かつ煩
雑な加硫操作をすることなく成型使用に供し得る熱可塑
性の制振材用のエラストマーを提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は請求項1記載の発明、すなわち分子中に二
個以上の数平均分子量が3000〜40000のビニル芳香族モ
ノマーから成るブロックと一個以上のビニル結合含有量
が40%以上であり、0℃以上にtanδの主分散のピーク
を有するイソプレンまたはイソプレン−ブタジエンから
成るブロックより構成される分子量が40000〜300000で
ある制振性能に優れたブロック共重合体によって、ま
た、請求項2記載の発明、すなわち数平均分子量が3000
〜40000のビニル芳香族化合物から成るブロックとビニ
ル結合含有量が40%以上であり、0℃以上にtanδの主
分散のピークを有するイソプレンまたはイソプレン−ブ
タジエンから成るブロックより構成される分子量が4000
0〜300000のブロック共重合体を含有する制振性能に優
れた組成物によって解決される。本ブロック共重合体は
ビニル芳香族ブロックが疑似架橋点を形成するため架橋
することなしに加硫ゴムと同等の強度を示し、また、イ
ソプレンまたは、イソプレン−ブタジエンブロックが存
在するために弾性体としての性質も有する。本ブロック
共重合体はまたホットメルト加工ができ成型が極めて容
易である。
以下に本発明をさらに詳しく説明する。
本発明において用いられるブロック共重合体の第一成
分としては、アニオン重合可能な芳香族ビニルモノマ
ー、例えばスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニ
ルナフタレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチ
レン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチ
レン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェ
ニルブチル)スチレン等があるが、最も好ましいのはス
チレンである。
また、本発明において用いられるブロック共重合体の
第二成分としてはイソプレン、またはイソプレン−ブタ
ジエンが適している。これ以外のモノマーを使用した場
合、例えば、ブタジエン単独の場合ビニル結合含有量を
増やしても制振性能を発現する温度は0℃未満であり実
際に使用される温度では制振性能が発揮されず、実用上
の意義は少ない。イソプレンの場合、本発明のビニル結
合含有量とすることにより概ね0℃から50℃前後までの
実用的な温度範囲で制振性能を発揮することができ、広
い用途に対応することが可能になり実用上極めて有意義
である。イソプレン−ブタジエンの場合、イソプレンの
割合が40%以上であれば0℃以上で制振性能を発揮す
る。共重合体の形態としてはランダム、ブロック、テー
パードのいずれでも良い。
本発明のブロック共重合体のイソプレンまたはイソプ
レン−ブタジエンブロック部分のビニル結合含有量は40
%以上のもの(100%でもよい)が用いられる。ビニル
結合含有量が40%より少ない場合、通常の使用温度領域
で十分な制振性能が得られず好ましくない。
また、ブロック共重合体の粘弾性測定により得られる
tanδ(損失正接)の主分散のピークの温度が0℃以上
であることが必要である。0℃よりも低い温度にしかピ
ークがない場合には通常の温度領域で十分な制振性能が
得られない。なお、イソプレンブロックのビニル結合量
が100%の場合、tanδの吸収温度は60℃となることか
ら、可能な上限は60℃となる。
得られるブロック共重合体の分子量は40000〜300000
の範囲にあることが必要である。分子量が40000より小
さいとブロック共重合体自体の破断時の強度、伸度等の
機械的性質が低下する。また、300000を越えると加工性
が悪くなる。ブロック共重合体の分子量は80000〜25000
0の範囲にあることが好ましい。
ビニル芳香族ブロックの分子量は3000〜40000の範囲
であり、分子量が3000より小さいと機械的性質が低下
し、40000を越えると溶融粘度が高くなり過ぎ熱可塑性
が損なわれ好ましくない。
また、このビニル芳香族ブロックのブロック共重合体
中での割合が5%より小さいとブロック共重合体の強度
的性質が不十分となり、逆に50%を越えると粘度が著し
く高くなるため加工が困難となり、また制振性能が低下
し好ましくない。
本発明のブロック共重合体のブロック形態は、A(B
A)n,(AB)nで示され、ここでAは芳香族ビニルモノ
マーからなるブロック、Bはイソプレンまたはイソプレ
ン−ブタジエンからなるブロックを示し、nは1以上の
整数である。
本発明のブロック共重合体は次の種々の方法により得
られる。アルキルリチウム化合物を開始剤として芳香族
ビニル化合物、イソプレンまたはイソプレン−ブタジエ
ンを逐次重合させる方法、または芳香族ビニル化合物、
イソプレンまたはイソプレン−ブタジエンを重合しカッ
プリング剤によりカップリングする方法あるいはジリチ
ウム系化合物を開始剤としてイソプレンまたはイソプレ
ン−ブタジエン、芳香族ビニル化合物を逐次重合する方
法等があげられる。アルキルリチウム化合物の例として
はアルキル残基の炭素原子数が1〜10のアルキル化合物
があげられるが、特にメチルリチウム、エチルリチウ
ム、ペンチルリチウム、ブチルリチウムが好ましい。カ
ップリング剤としてはジクロロメタン、ジブロモメタ
ン、ジクロロエタン、ジブロモエタン等が用いられる。
ジリチウム化合物の例としてはナフタレンジリチウム、
オリゴスチルジリチウム、ジリチオヘキシルベンゼン等
があげられる。使用量は重合に用いられる全モノマー10
0重量部に対し、開始剤0.01〜0.2重量部、カップリング
剤0.04〜0.8重量部が適当である。
イソプレンまたはイソプレン−ブタジエン部分のミク
ロ構造としてビニル結合含有量が40%以上でありかつ0
℃以上にtanδの主分散のピークをもつようにするため
にはイソプレンまたはイソプレン−ブタジエン化合物の
重合の際に共触媒としてルイス塩基が用いられる。ルイ
ス塩基の例としてはジメチルエーテル、ジエチルエーテ
ル、メチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエ
ーテル類、エチレングリコールジエチルエーテル、エチ
レングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテ
ル類、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン(T
MEDA)、トリエチレンジアミン等の第三級アミン類、N
−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等のエーテ
ル含有アミン類があげられる。ルイス塩基は開始剤100
重量部あたり0.1〜400重量部使用する。
溶媒としては不活性な有機溶媒を用いる。特に炭素原
子数が6〜12の炭素水素、例えばヘキサン、ヘプタン、
オクタン、デカン並びにそれらの環状類似物が適してい
る。芳香族系の溶媒、例えばトルエン、ベンゼン、キシ
レン等も適している。
重合はいずれの重合法による場合も−20〜80℃の温度
範囲、1〜50時間の範囲で行われる。
ブロック共重合体は重合液をメタノールなどの貧溶媒
中に添加し、凝固させた後、加熱あるいは減圧乾燥させ
るか、重合液を沸騰水中に滴下し、溶剤を共沸させた
後、加熱あるいは減圧乾燥させて得られる。
本発明のブロック共重合体はホットメルト加工が容易
にできる。すなわち、ニーダー等により混練りし、プレ
ス等により成型あるいは押出機により混練り成型し、通
常冷却すると成型物が得られる。
本発明のブロック共重合体は単独で成型体として使用
されるが、場合によっては、本発明の趣旨を損なわない
程度に他のポリマーとブレンドして組成物として用いる
ことも可能である。ブレンドされる他のポリマーとして
はNR,IR,BR,SBR,EPDM,EPR,ブチルゴムまたは低分子量の
イソプレン、ブタジエンゴム、イソプレン−ブタジエン
共重合体、更には、芳香族ビニル−共役ジエンブロック
共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミ
ド、ポリエステル等の熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性ポ
リウレタン等があげられる。これらのブレンド率は本ブ
ロック共重合体100重量部あたり概ね20重量部以下であ
るのが好ましい。
本発明組成物は、また一般のゴム配合に使用される配
合剤、例えばオイル等の可塑剤・軟化剤、カーボンブラ
ック、シリカ等の補強剤、炭酸カルシウム、タルク、マ
イカ等の充填剤を含有することができる。特に、マイカ
は制振性能を向上させることができることからより好ま
しく用いられる。各配合剤の好ましい使用量は通常本ブ
ロック共重合体100重量部あたり可塑剤・軟化剤5〜250
重量部、補強剤20〜200重量部、充填剤20〜300重量部で
ある。配合方法は上記ホットメルト加工によればよい。
本発明の組成物は場合によっては架橋して用いられ
る。架橋剤としてはイオウ、パーオキサイド等が用いら
れる。架橋は通常のゴムの架橋に用いられる一般的な方
法及び装置を用いて容易に実施することができる。使用
量は本ブロック共重合体100重量部に対し、イオウ0.5〜
20重量部、パーオキサイド0.1〜20重量部が適当であ
る。
本発明のブロック共重合体及び組成物は、成型物とし
てそのまま、あるいは布に塗布したり、鋼板、エラスト
マーに挟んだりして用いることができる。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明す
る。
実施例 1 乾燥した窒素で浄化された1攪拌式オートクレーブ
中にシクロヘキサン600ml、TMEDA0.16ml、開始剤n−Bu
Li0.17mlを添加し、温度を50℃に昇温した後にスチレン
モノマーを5mlフィードし1.5時間重合させた。次に温度
を30℃に下げてからイソプレンを120mlフィードし2.5時
間重合させた。ここで再び温度を50℃に昇温して、スチ
レンモノマーを5mlフィードし1.5時間重合させた。得ら
れた反応液をメタノールに注ぎブロック共重合体を回収
した。
得られたブロック共重合体(A)の数平均分子量は2.
00×105、スチレンブロックの分子量は1.00×104、イソ
プレンブロックのビニル結合含有量は80.6%であった。
また、レオバイブロンによりtanδ(損失正接)を測定
したところ40.6℃に吸収を持つことが判った。tanδの
測定は振動周波数11Hzで行った。
実施例 2 スチレンの量を1/3倍にしたこと以外は実施例1と同
様な方法で重合、精製した。得られたブロック共重合体
(B)の分子量は1.85×105、スチレンブロックの分子
量は3300、イソプレンブロックのビニル結合含有量、ta
nδの吸収温度は実施例1で得られたポリマーと同じで
あった。
実施例 3 イソプレンをイソプレン/ブタジエン=50/50の混合
物としたこと以外は実施例1と同様な方法で重合、精製
した。得られたブロック共重合体(C)の分子量は1.00
×105、スチレンブロックの分子量は1.00×104、イソプ
レン−ブタジエンブロックのビニル結合含有量は75.8
%、、tanδの吸収温度は20.1℃であった。
実施例 4 共触媒であるTMEDAの添加量を1/3倍にしたこと以外は
実施例1と同様な方法で重合、精製した。得られたブロ
ック共重合体(D)の分子量は2.00×105、スチレンブ
ロックの分子量は1.00×104、イソプレンブロックのビ
ニル結合含有量は42.0%、tanδの吸収温度は0℃であ
った。
比較例 1 スチレンのフィード量を5倍にしたこと以外は実施例
1と同様な方法で重合、精製を行った。得られたブロッ
ク共重合体(E)の分子量は2.80×105、スチレンブロ
ックの合計分子量は5.00×104、イソプレンブロックの
ビニル結合含有量、tanδの吸収温度は実施例1で得ら
れたポリマーと同じであった。
比較例 2 イソプレンのフィード量を2倍にしたこと以外は実施
例1と同様な方法で重合、精製した。得られたブロック
共重合体(F)の分子量は3.80×105であり、スチレン
ブロックの分子量、イソプレンブロックのビニル結合含
有量及びtanδの吸収温度は実施例1と同じであった。
実施例 5 上記の実施例で得られたブロック共重合体(A)〜
(D)と比較のために上記比較例で得られたブロック共
重合体(E)及び(F)、及び分子量1.76×105、スチ
レン含有量14%、イソプレン部分のビニル結合含有量が
8%のスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合
体(G)(shell社TR−1107)を用いて引っ張り試験並
びに20℃でリュプケの反発弾性測定を行った。試験片は
ブラベンダープラスチニーダーにより190℃、5分混練
後、200℃、5分プレスして作成した。これを用いてJIS
K−6301に準じて試験を行った。このとき、ブロック共
重合体(E)及び(F)は上記温度での加工性が悪く均
一なシートが得られなかった。
試験結果を表1に示した。
表1から明らかなように本発明のブロック共重合体
(A)、(B)、(C)、(D)はいずれも十分な強伸
度を示し、かつ低い反発弾性を示している。これらのブ
ロック共重合体は低い反発弾性を示したことから、高い
制振性が期待される。
また、スチレンブロック分子量の高いブロック共重合
体(E)、分子量の高いブロック共重合体(F)はいず
れも試料片作製時の成形性が悪かった。また、ブロック
共重合体(E)はTBが大きく、EBは小さかった。ブロッ
ク共重合体(F)はTBが十分でなかった。ブロック共重
合体(G)は強伸度は十分であるが、反発弾性が大き
く、制振性が期待されない。
実施例 6 ブロック共重合体(A)、ブロック共重合体(G)及
びブロック共重合体(A)にマイカを100phr配合したも
の(H)について測定温度−10〜80℃の範囲でリュプケ
の反発弾性測定を行った。測定結果を第1図に示した。
第1図からわかるように本発明のブロック共重合体に
マイカを配合することで反発弾性の最小値が小さくな
り、また低反発性を示す温度領域も広がっている。すな
わち、マイカの配合により制振性能が向上することを示
している。
〔発明の効果〕
本発明のブロック共重合体及びそれを含有する組成物
は制振性能に優れ、かつ加硫操作を施すことなく十分な
強度を有する。さらにホットメルト加工ができ成型が極
めて容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図はブロック共重合体(A)、ブロック共重合体
(A)にマイカを配合したもの(H)(以上本発明)、
市販ブロック共重合体(G)(実施例7、8参照)につ
いてのリュプケの反発弾性を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分子中に二個以上の数平均分子量が3000〜
    40000のビニル芳香族モノマーからなるブロックと一個
    以上のビニル結合含有量が40%以上であり、0℃以上に
    tanδの主分散のピークを有するイソプレンまたはイソ
    プレン−ブタジエンからなるブロックより構成される分
    子量が40000〜300000であるブロック共重合体。
  2. 【請求項2】数平均分子量が3000〜40000のビニル芳香
    族モノマーからなるブロックとビニル結合含有量が40%
    以上であり、0℃以上にtanδの主分散のピークを有す
    るイソプレンまたはイソプレン−ブタジエンからなるブ
    ロックより構成される分子量が40000〜300000のブロッ
    ク共重合体を含有する制振性能に優れた組成物。
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