JP2759810B2 - 水素化共役ジエン系重合体の製造方法 - Google Patents

水素化共役ジエン系重合体の製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分子量調節剤として炭化水素からなる分子量
調節剤を用いた重合体を水添する、温和な条件で水添反
応が進行し、しかも水添された(共)重合体を含有する
組成物の物性が良好な水素化共役ジエン系重合体の製造
方法に関する。
〔従来の技術〕
共役ジエン系重合体中の炭素−炭素二重結合を水添反
応により飽和結合にすることは公知である。共役ジエン
系重合体中の炭素−炭素二重結合を少なくすることによ
り、重合体の耐オゾン性、耐熱性が向上するため、重合
体中に炭素−炭素二重結合を持つ種々の共役ジエン系ゴ
ム、例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム、ヌチレ
ン−ブタジエンゴムを水添する方法が実施されている。
炭素−炭素二重結合を水添する場合、アルミニウムアル
キル化物と遷移金属との反応生成物、カーボン、シリ
カ、アルミナ等の比表面積の大きい担体にパラジウム、
白金、ロジウムなどの貴金属等を担持させた触媒等が使
用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
それらの触媒は非常に高価である。又1−ブテンなど
の低分子化合物中の炭素−炭素二重結合を水添する時と
比較すると、重合体中の炭素−炭素二重結合を水添する
には触媒量が多く必要である。さらに重合体中の炭素−
炭素二重結合を水添する際、触媒を回収し、再使用する
ことが不可能な場合も存在する。従って水添触媒コスト
が多大となるため触媒活性を向上させて水添触媒コスト
を低下させる種々の試みがなされている。
例えばパラジウムをシリカ、アルミナなどに担持させ
る際、周期律表第I a、II a、III a、IV a、V a族の金
属から選択される少なくとも1種を同時に担体に担持さ
せることにより高活性触媒を得ている。(特開昭56−81
305号) 又、分子状水素による還元ではなくカルボン酸のパラ
ジウム塩をヒドラジンで還元することにより、より高活
性な触媒を得ている。(特開昭62−218403号) 〔発明が解決しようとしている問題点〕 しかしながらこれらの改良でも満足できるものではな
く、水素化のコスト低減のためにさらに高活性な触媒が
求められていた。又同時に触媒の高活性化にはある程度
の限界があるため、水添される共役ジエン系重合体自体
の改良による触媒コストの低下即ち触媒量の低減が求め
られていた。
〔問題を解決するための手段〕
本発明者らは、水添される共役ジエン系重合体につい
て鋭意検討した結果、ラジカル重合で分子量調節剤とし
て広く使用されているt−ドテシルメルカプタンのよう
なメルカプタン類を分子量調節剤として使用する場合に
比較して、炭化水素からなる分子量調節剤、特にテルペ
ン系化合物を分子量調節剤として使用した場合、水添反
応時の触媒量を大幅に低減でき、しかも水添により得ら
れた重合体の加硫物の物性が良好なることを発見し、本
発明を完成させるに至った。
即ち本発明は、単量体として共役ジエン単量体単独、
又は共役ジエン単量体と共重合し得る単量体と共役ジエ
ン単量体を用い、分子量調節剤として炭化水素からなる
分子量調節剤、特にテルペン系化合物を用いてラジカル
重合し、該重合体を水素化して得られる水素化共役ジエ
ン系重合体の製造方法であって、該重合体を水添する
際、温和な条件、即ち触媒レベルを従来より大幅に低減
した温和な条件で水添反応が進行し、しかもこの方法に
より得られた水添された重合体を含有する組成物の物性
が良好な水素化重合体の製造方法を提供するものであ
る。
本発明の重合体成分の共役ジエン単量体としては、1,
3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、イソプレン、クロ
ロプレン、ヘキサジエン及びこれらの誘導体などが挙げ
られるが、他の単量体との共重合性の容易さから、1,3
−ブタジエンあるいはイソプレンが好ましい。共役ジエ
ン単量体と共重合し得る他の単量体としてはα,β−不
飽和ニトリル単量体、ビニル単量体、α,β−エチレン
性不飽和カルボン酸エステル及びα,β−エチレン性不
飽和カルボン酸等が挙げられる。α,β−不飽和ニトリ
ル単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリ
ロニトリルが挙げられる。ビニル単量体としては、例え
ばスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ビ
ニルナフタレン、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、塩化
ビニルが挙げられる。α,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸エステルとしては、例えばメチル(メタ)アクリレ
ート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)
アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチ
ルヘキシル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル
(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)ア
クリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ジエチル
アミノエチルアクリレートが挙げられる。耐寒性の点か
らメタアクリレートよりもアクリレートが好ましい。
α,β−エチレン性不飽和カルボン酸としては、例えば
(メタ)アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン
酸が挙げられる。
これらの単量体が使用される割合は、単量体全体に対
して、共役ジエン単量体100〜20重量%、共役ジエン単
量体と共重合し得る他の単量体0〜80重量%が好まし
い。
本発明の分子量調節剤として使用する炭化水素からな
る分子量調節剤としてはテルペン系化合物が挙げられ、
例えばターピノーレン、ジペンテン、t−テルピネン、
α−テルピネン、α−ピネン、β−ピネンが挙げられる
が、分子量調節剤としての効率からターピノーレンが好
ましい。必要に応じ、かかるテルペン類は1種又は2種
以上の混合物を使用できる。分子量調節剤の使用量は単
量体100重量部に対して0.01〜15重量部、好ましくは0.1
〜8重量部である。
本発明の重合反応はラジカル重合開始剤を用いて、溶
液重合、塊状重合、懸濁重合、乳化重合等の重合方法で
行うことができるが、 系の粘度が低く重合による発熱の除去が容易、粒
子が細かく、保護されているため相互に粘着することな
く、ゴム状又は粘着ポリマーの製造が可能、 重合速度が早い割に重合度が高い、という利点から
乳化重合又は懸濁重合により重合することが好ましい。
乳化重合における乳化剤としては前記単量体を乳化分散
な物質であればいずれでも使用可能である。例えば、ア
ルキルサルフェート、アルキルアリールスルホネート、
高級脂肪酸の塩が使用可能である。
本発明の重合反応に用いられるラジカル重合開始剤と
しては、ラジカルを発生する物質であれば使用可能であ
るが、具体例としては過硫酸カリウム、p−メンタンハ
イドロパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオ
キサイド、ベンゾイルパーオキサイドなどの過酸化物、
アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物等が挙げ
られる。これらのラジカル重合開始剤は単量体100部に
対して0.001〜1.0重量部用いられる。
重合温度は0〜80℃であり、重合時間は0.01〜30時間
程度である。このようにして得られる重合体の好ましい
例として、例えばアクリレート・ブタジエンゴム(AB
R)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(C
R)、イソプレンゴム(IR)、アクリロニトリル・ブタ
ジエンゴム(NBR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)
が挙げられる。
又、官能基を含有した共役ジエン系共重合体も挙げら
れる。官能基としては、例えばハロゲン基、カルボキシ
ル基、アミノ基、水酸基、エポキシ基が挙げられる。
さらにブロック共重合体及びグラフト共重合体でもよ
い。これらの共重合体の例としてカルボキシル化スチレ
ンブタジエンゴム、カルボキシル化ニトリルブタジエン
ゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体が挙げられ
る。
本発明の共役ジエン系共重合体の水素化方法は特に制
限はなく、通常の方法(例えば特公昭45−39275、特開
昭52−32095号公報の方法など)により(共)重合体の
炭素−炭素二重結合を水添することができる。例えば、
共役ジエン系重合体をトルエン、メチルエチルチトンの
ような溶媒に溶解し、触媒の存在下炭素−炭素二重結合
を水添することができる。水素化触媒としては、周期律
表第8族の金属、主にパラジウム、白金、ルテニウムを
活性炭、アルミナ及びシリカなどの多孔性担体に担持さ
せた還元金属触媒又は周期律表第8族第4周期の鉄、コ
バルト、ニッケルの金属にアルキルアルミニウムなどの
還元剤を組合せたチーグラー系触媒等が使用できる。活
性、コストの点からチーグラー系触媒が好ましく、ニッ
ケル系チーグラー触媒がさらに好ましい。
水素化によって得られた本発明の水素化共役ジエン系
重合体は、加硫剤、加硫促進剤、充てん剤、補強剤、老
化防止剤、安定剤、可塑剤、加工助剤あるいは他のゴム
を必要に応じて配分することができる。
各種配合剤を添加した本発明の水素化共役ジエン系重
合体の組成物は加硫することにより、各種の工業材料と
して供することができる。例えば電線、ケーブルの被覆
材、印刷機などのゴムロール、各種の機械用パッドやパ
ッキング類、ガスケットや防塵キャップ類、V−ベル
ト、タイミングベルト等の各種ベルト類、ラジエターホ
ース、ブレーキホース、フューエルホース、トランスミ
ッションオイルホース等のホース類、等速ジョイントブ
ーツ、ラックアンドピニオンブーツ等の各種ブーツ類を
挙げることができる。
以下に、実施例により本発明の内容をさらに具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれら実
施例に何ら制約されるものではない。
〔実施例〕
〔共役ジエン系重合体の製造法〕 窒素置換した鉄製容器に次に示す重合試薬等を用い、
温度10℃で乳化重合を実施した。(但し、共重合体F及
びKの製造には、ラウリル硫酸ナトリウム及びドデシル
ジフェニルオキシドジスルホン酸ナトリウムの代りにロ
ジン酸カリウム4部を用いた。) 単量体 100 重量部 水 300 ラウリル硫酸ナトリウム 1.5 ドデシルジフェニルオキシドジスルホン酸ナトリウム 1.5 硫酸第一鉄 0.05 分子量調節剤 表Iに記載 パラメンタンハイドロパーオキサイド 0.2 重合終了後、反応物を取り出して水蒸気を吹き込み、
未反応単量体を除去した。このようにして得たゴムラテ
ックスを塩化カルシウムを用いて凝固させ、凝固物を充
分水洗いして約90℃で約2時間乾燥させた。上述のごと
く得られたゴムの組成を表−Iに示す。
〔水添反応〕
窒素置換した鉄製容器にトルエンに溶解したポリマー
溶液及び触媒を入れ、下記条件にて水添反応を実施し
た。
圧力(水素) 40kg/cm2 温度 60℃ 反応時間 4時間 共重合体濃度 5% 触媒 種 ナフテン酸ニッケル/トリエチルアル
ミニウムコンプレックス(但し実施例10のみナフテン酸
ニッケルの代わりにナフテン酸コバルトを使用した。) 量 表−IIIに記載 〔物性評価〕 水添反応により得られたポリマー溶液を塩酸を含有し
たメタノール中に入れ、ポリマーを凝固させた。メタノ
ールで洗浄後乾燥機にて乾燥させ、水素化した共重合体
を得た。
得られた水素化共役ジエン系重合体を表−IIに示す配
合レシピーに従って混練した後、表−IIIに示す条件で
プレス加硫し、得られた架橋物の性質をJIS K−6301
に準じて測定した。結果を表−IIIに示す。
表−IIIの結果から炭化水素からなる分子量調節剤を
分子量調節剤として使用して得られた共役ジエン系共重
合体は、メルカプタン類を分子量調節剤として使用した
ものよりも大幅に少ない触媒量で水素化反応が進行し、
しかも得られた水素化共役ジエン系重合体の耐熱性が良
好なことがわかる。
〔発明の効果〕 以上から明らかなごとく、本発明の方法によれば水素
化共役ジエン系重合体の製造に際して、より温和な反応
条件で水添反応が進行し、しかも耐熱性の良好な水素化
共役ジエン系重合体が得られる。
従って電線、ケーブルなどの被覆材、印刷機などのゴ
ムロール、各種の機械用パッドやパッキング類、ガスケ
ットや防塵キャップ類、ベルト、ラジエターホース、ブ
レーキホース、トランスミッションオイルホース、フュ
ーエルホース等のホース類などの各種の工業材料とし
て、本発明の水素化共役ジエン系重合体を供することが
できる。
フロントページの続き (72)発明者 宮林 敏男 東京都中央区築地2丁目11番24号 日本 合成ゴム株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 2/00 - 2/60 C08F 8/00,8/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単量体として共役ジエン単量体単独又は共
    役ジエン単量体とこれと共重合し得る他の単量体とを用
    いラジカル重合開始剤を用いて重合した後、水素化する
    ことによって水素化共役ジエン系共重合体を製造する方
    法において、重合時の分子量調節剤として炭化水素から
    なる分子量調節剤を用いることを特徴とする水素化共役
    ジエン系重合体の製造法。
  2. 【請求項2】炭化水素からなる分子量調節剤がテルペン
    系化合物である請求項(1)記載の水素化共役ジエン系
    重合体の製造法。
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US07/424,085 US5093426A (en) 1988-10-22 1989-10-19 Hydrogenated copolymer rubber, rubber composition comprising said rubber and rubber product obtained from the rubber
CA002001005A CA2001005A1 (en) 1988-10-22 1989-10-19 Hydrogenated copolymer rubber, rubber composition comprising said rubber, and rubber product obtained from the rubber
EP89310858A EP0366377B1 (en) 1988-10-22 1989-10-20 Hydrogenated copolymer rubber, rubber composition comprising said rubber, and rubber product obtained from the rubber
DE68920000T DE68920000T2 (de) 1988-10-22 1989-10-20 Hydrogenierter copolymerer Kautschuk, diesen Kautschuk enthaltende Kautschukzusammensetzung und aus dem Kautschuk hergestellte Kautschukprodukte.

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