JP2864568B2 - 共重合体ゴム加硫組成物 - Google Patents

共重合体ゴム加硫組成物

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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、加硫速度、貯蔵安定性にすぐれ、耐熱性、
耐油性、耐寒性に優れた加硫物を与える加硫可能な共重
合体ゴム組成物に関するものである。
[従来の技術] 近年、自動車における排気ガス規制対策や性能の向上
を目的としたエンジンなどの改良の結果、使用されるゴ
ム部品の使用環境はますます苛酷になり、より優れた耐
熱性、耐油性を持つゴム材料が要求されている。
シアノ基含有カプロラクトンオリゴマーのアクリル酸
エステルまたはメタクリル酸エステルを一成分として含
有する共重合体ゴムは、優れた耐油性および耐熱性を有
している。(例えば特開平1−123809号、特開平1−13
2611号) しかし架橋点としてエポキシ基を導入した該共重合体
は、エポキシ基含有アクリルゴムの加硫剤として従来か
ら知られている安息香酸アンモニウム等の有機カルボン
酸アンモニウム塩、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛等
のジアルキルカルバミン酸金属塩を加硫剤として使用す
ることにより加硫することが可能であるが、加硫速度が
低く満足な物性を有する加硫物を得るには長時間の後加
硫が必要であるという問題点があった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明者らは、上記問題点を解決すべく種々検討を行
った結果、エポキシ基含有単量体、および特定のシアノ
基含有カプロラクトンオリゴマーのアクリル酸エステル
またはメタクリル酸エステルを必須成分として得られる
共重合体ゴムが、第4級アンモニウム塩または第4級ホ
スホニウム塩を加硫剤として使用することにより迅速に
加硫し、さらに尿素を添加することでスコーチ安定性の
優れた配合物を与えることを見出した。
[課題を解決するための手段] 本発明は、 [1]1)下式(I) (ここで、R1は水素またはメチル基、R2はシアノ基置換
アルキル基、nは1以上の整数であり、nは数平均値は
1〜10である。) で表されるシアノ基含有カプロラクトンオリゴマーのア
クリル酸エステルまたは/およびメタクリル酸エステル
0.5〜99.9重量%、2)エポキシ基含有単量体、0.1〜10
重量%、および3)これらと共重合可能な単量体0〜9
9.4重量%の重合組成を有する共重合体ゴム、100重量部
に、 [2]第4級アンモニウム塩類または第4級ホスホニウ
ム塩類0.1〜10重量部、 および [3]尿素類0.1〜10重量部 を配合してなる共重合体ゴム加硫組成物である。
本発明で使用される共重合体ゴムは、 (A)式(I)で表されるシアノ基含有カプロラクトン
オゴマーのアクリル酸エステルまたは/およびメタクリ
ル酸エステル、0.5〜99.9重量%、 (B)エポキシ基含有単量体、0.1〜10重量%、 (C)上記(A)および(B)と共重合可能な単量体、
0〜99.4重量%、 の重合組成を有し、かつガラス転移点が室温、好ましく
は0℃以下の共重合体である。
成分(A)のシアノ基含有カプロラクトンオリゴマー
のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルは、
式(I)で表わされる化合物である。式(I)中のR2
例としては2−シアノエチル基、2−シアノプロピル
基、3−シアノプロピル基、2−シアノブチル基、3−
シアノブチル基等があげられるが、2−シアノエチル
基、2−シアノプロピル、2−シアノブチル基が特に好
ましい。該シアノ基含有カプロラクトンオリゴマーのア
クリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルは、例え
ば特開平1−132611号に記載の方法により合成すること
ができる。
成分(B)のエポキシ基含有単量体としては、アクリ
ル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリ
シジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル等があげら
れる。これらは単独あるいは二種以上組合せて使用する
ことができる。
成分(C)の上記シアノ基含有カプロラクトンオリゴ
マーのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル
およびエポキシ基含有単量体と共重合可能な単量体の例
としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸n−ブチル、アクリル酸iso−ブチル、アクリル
酸tert−ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−
オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸
ラウリル、アクリル酸ステアリル等のアルキル基の炭素
数が1〜20のアクリル酸アルキルエステル:アクリル酸
メトキシメチル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル
酸エトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリ
ル酸メトキシエトキシエチル等のアルコキシル基あるい
はアルキレン基の炭素数が1〜4のアクリル酸アルコキ
シアルキルエステル:メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチ
ル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル等
のアルキル基の炭素数が1〜20のメタクリル酸アルキル
エステル:メタクリル酸メトキシメチル、メタクリル酸
メトキシエチル、メタクリル酸エトキシエチル、メタク
リル酸ブトキシエチル、メタクリル酸メトキシエトキシ
エチル等のメタクリ酸アルコキシアルキルエステル:ア
クリル酸2−シアノエチル、アクリル酸3−シアノプロ
ピル、メタクリル酸2−シアノエチル、メタクリル酸3
−シアノプロピル等のアクリル酸またはメタクリル酸の
シアノアルキルエステル:アクリル酸2−ヒドロキシエ
チル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル
酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシ
プロピル等のアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキ
シアルキルエステル:下式 (ここで、R3は水素またはメチル基、R4は炭素数1〜8
のアルキル基または炭素数3〜8のアルコキシアルキル
基、nは1以上の整数であり、nの数平均値は1〜10で
ある。) で表わされるε−カプロラクトンオリゴマーのアクリル
酸エステルまたはメタクリル酸のエステル:酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル:スチレ
ン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物:アク
リロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルあるいは
ビニリデンニトリル化合物:エチレン、プロピレン等の
α−オレフィン:ブタジエン、イソプレン等の共役ジエ
ン:マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイ
ン酸ジn−ブチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチ
ル、フマル酸ジn−ブチル等のアルキル基の炭素数が1
〜20の不飽和ジカルボン酸のジアルキルエステル:マレ
イン酸ジメトキシエチル、フマル酸ジメトキシエチル等
の不飽和カルボン酸のジアルコキシアルキルエステル:
メチルビニルケトン、エチルビニルケトン等のビニルケ
トン等のビニルケトンがあげられる。これらは単独ある
いは二種以上組合せて使用することができる。
これらのうちアクリル酸またはメタクリル酸のアルキ
ルエステル類、アルコキシエステル類が特に好ましい。
本発明の組成物においては、成分(A)のシアノ基含
有カプロラクトンオリゴマーのアクリル酸またはメタク
リル酸エステル、および成分(B)のエポキシ基含有単
量体を必須成分とするゴム状共重合体が使用することが
可能であるが、成分(A)のシアノ基含有カプロラクト
ンオリゴマーのアクリル酸またはメタクリル酸エステル
の含有量が60重量%以下である該共重合体が、実用上特
に好ましい。
本発明において使用される第4級アンモニウム塩およ
び第4級ホスホニウル塩は、一般式、 で表される化合物である。一般式中のYは窒素または燐
原子、R5〜R8は、アルキル基、アルコキシアルキル基、
ポリオキシアルキレン基、アリール基、アルキルアリー
ル基等の炭素数1〜25程度の炭化水素基であり、これら
の少なくとも一つが不飽和結合を含有しているか、水酸
基で置換されていてもよい。さらにR5〜R8のうち2つあ
るいは3つが窒素原子または燐原子と複素環を形成して
いるものであってもよい。X-は酸性を示す水素イオンが
ハロゲンまたは酸素に結合している無機あるいは有機の
酸から誘導される陰イオンであり、Cl-、Br-、I-、ClO4
-、BF4 -、BH4 -、RSO3 -、HSO4 -、ROSO3 -、RCOO-、H2P
O4 -、ROPO3 -、(RO)2PO2H-(ここで式中のRは炭素数
1〜25程度のアルキル基、アルキルアリール基、アルコ
キシアルキル基、アリール基を表す)等の陰イオンが例
示される。
第4級アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモ
ニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイ
ド、テトラメチルアンモニウムアイオダイド、テトラメ
チルアンモニウムp−トルエンスルホネート、テトラメ
チルアンモニウムサルフェート、テトラエチルアンモニ
ウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイ
ド、テトラエチルアンモニウムアイオダイド、テトラn
−ブチルアンモニウムクロライド、テトラn−ブチルア
ンモニウムブロマイド、テトラn−ブチルアンモニウム
ハイドロゲンサルファイト、テトラn−ブチルアンモニ
ウムパークロレート、テトラn−ブチルアンモニウムホ
スフェート、テトラn−ブチルアンモニウムアセテー
ト、テトラn−ブチルアンモニウムボロハイドライド、
デシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルト
リメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメ
チルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチル
アンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムアイ
オダイド、ベンジルヘキサデシルジメチルアンモニウム
クロライド、フェニルトリエチルアンモニウムクロライ
ド、ベンジルジメチルエチルアンモニウムクロライド、
(2−メトキシエトキシエチル)アンモニウムクロライ
ド、コリンクロライド、ドデシルピリジニウムクロライ
ド、ヘキサデシルピリジニウムブロマイド、2,4,6−ト
リメチルピリジニウムp−トルエンスルホネート、1,8
−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7−ベンジル
アンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアル
キルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エチルアンモニ
ウムホスフェート等が例示される。
第4級ホスホニウム塩としてはベンジルトリフェニル
ホスホニウムクロライド、メチルトリフェニルホスホニ
ウムブロマイド、メチルトリフェニルホスホニウムサル
フェート、ヘキサデシルトリフェニルホスホニウムブロ
メイド、エチルトリフェニルホスホニウムクロライド、
アミルトリフェニルホスホニウムブロマイド、テトラn
−ブチルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホス
ホニウムブロマイド、トリオクチルフェニルホスホニウ
ムジメチルホスフェート、トリオクチルフェニルホスホ
ニウムアセテート、ブロモメチルトリフェニルホスホニ
ウムブロマイド、アリルトリフェニルホスホニウムブロ
マイド等が例示される。
これらの第4級アンモニウム塩または第4級ホスホニ
ウム塩は単独あるいは2種以上組合せて使用することが
できる。
第4級アンモニウム塩または第4級ホスホニウム塩の
使用量はアクリル系共重合体ゴム100重量部に対して0.1
〜10重量部、好ましくは0.5〜5重量部である。使用量
が0.1重量部未満の場合は、加硫速度が低く満足な物性
の加硫物が得られないかあるいは満足な物性を持つ加硫
物を得るのに長時間を必要とし、10重量部を超える場合
は加硫速度が極端に高くなり、加工安定性、貯蔵安定性
が損われる。
本発明で使用される尿素類は分子中に下式 で表わされる構造を一つだけ有する化合物である。
具体的には、尿素、N−メチル尿素、N−エチル尿
素、N,N′−ジメチル尿素、N,N′−ジエチル尿素、N−
フェニル尿素、N,N′−ジフェニル尿素、N,N′−ジフェ
ニル尿素、N−ベンジル尿素、N−エチル−N′−フェ
ニル尿素、N,N′−ジメチロール尿素、テトラメチル尿
素、N−アセチル−N′−メチル尿素、N−アセチル−
N′−フェニル尿素、カルバミル尿素、カルバモイルア
ルバミド酸、エチレン尿素、グリコル尿素、ジメチルパ
ラバン酸等の尿素類があげられる。これらは、単独ある
いは二種以上組合せて使用することができる。本発明の
組成物における尿素類の使用量は、共重合体ゴム100重
量部に対して0.1〜10重量部である。0.1重量部未満では
スコーチタイム調整の効果が十分に表われず、10重量部
を越える場合は加硫速度が極端に遅くなり実用上好まし
くない。
本発明の加硫組成物は、アクリル系共重合体ゴムに第
4級アンモニウム塩または第4級ホスホニウム塩、およ
び尿素類、ならびに通常ゴム業界で知られている補強
材、充填材、安定剤、可塑剤、加工助剤等を添加してロ
ールあるいはバンバリー等の混練機で混合することによ
り調製される。得られた組成物は目的に応じた形状に成
形加工され、さらに加硫することにより最終製品とな
る。加硫は通常120℃以上の温度、好ましくは150〜250
℃で1〜60分間行われる。また必要な場合はさらに150
〜200℃の温度で1〜24時間、後加硫を行う。
本発明の組成物は加硫速度が大きく、安息香酸アンモ
ニウムあるいはジメチルジチオカルバミン酸亜鉛等の従
来エポキシ基含有アクリル系共重合体ゴムの加硫剤とし
て知られている加硫剤を使用した場合と比較して、より
短い加硫時間で満足な機械的強度を持つ加硫物を得るこ
とができ、加硫時間を大幅に短縮することが可能であ
る。
本発明の組成物から得られる加硫物は、耐熱老化性、
耐油性、圧縮永久歪、耐候性に優れており、パッキン、
Oリング、ガスケット、オイルシール等の各種シール
材、各種ホース類、ダイアフラム等の用途に広く有効に
使用することができる。
[実施例] 以下に本発明を実施例により具体的に説明する。以下
の記述において部は重量部、%は重量%を表わす。
通常の乳化重合法により表1に示す組成の共重合体ゴ
ムを調製した。
実施例1〜3および比較例1〜3 表2に示す各共重合体ゴム100部、ステアリン酸1
部、MAFカーボンブラック50部、および表1に記載の加
硫剤および尿素類の所定量を8インチオープンロールを
用いて混練し、配合物を調製した。得られた配合物のム
ーニースコーチタイムをJIS K−6300に従って測定し
た。得られた配合物を170℃で20分プレス加硫し、さら
にオーブン中、150℃で4時間後加硫することにより加
硫物を得た。得られた加硫物の諸物性をJIS K−6301
に従って評価した結果を表2に、図1に実施例1、2お
よび比較例1、3、4の各配合物の加硫曲線を示す。こ
こで加硫曲線は、モンサントレオメータを使用し、温度
170℃、振動角3゜で測定した。
実施例7〜11および比較例5 表3に示す各共重合体ゴム100部、ステアリン酸1
部、MAFカーボンブラック50部、および表1に記載の加
硫剤および尿素類の所定量を8インチオープンロールを
用いて混練し、配合物を調製した。得られた配合物のム
ーニースコーチタイムをJIS K−6300に従って測定し
た。得られた配合物を170℃で20分プレス加硫し、さら
にオーブン中、150℃で4時間後加硫することにより加
硫物を得た。得られた加硫物の諸物性をJIS K−6301
に従って評価した結果を表3に示す。
[発明の効果] 以上の結果から、本発明の共重合体ゴム組成物は、早
期加硫安定性に優れた配合物を与え、かつ加硫速度が高
く、短い加硫時間で満足な機械的強度、圧縮永久歪を有
する加硫物を与えることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
図1は実施例1、2および比較例1、3、4の組成物の
加硫曲線を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 220:32) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 59/20 C08G 59/40 C08G 59/68 C08F 220/34 C08F 220/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 [1]1)式 (ここで、R1は水素またはメチル基、R2はシアノ基置換
    アルキル基、nは1以上の整数であり、nは数平均値は
    1〜10である。) で表されるシアノ基含有カプロラクトンオリゴマーのア
    クリル酸エステルまたは/およびメタクリル酸エステ
    ル、0.5〜99.9重量%、2)エポキシ基含有単量体、0.1
    〜10重量%、および3)これらと共重合可能な単量体、
    0〜99.4重量%の重合組成を有する共重合体ゴム100重
    量部に、 [2]第4級アンモニウム塩類または第4級ホスホニウ
    ム塩類0.1〜10重量部、 および [3]尿素類0.1〜10重量部 を配合してなる共重合体ゴム加硫組成物
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