JP2975731B2 - 加硫ゴム組成物 - Google Patents

加硫ゴム組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【本発明の分野】本発明は、水素化ニトリルゴム、過酸
化物加硫系および特定の可塑剤から成る組成物に関す
る。
【0002】
【本発明の背景】水素化ニトリルゴムは、一般にニトリ
ルゴム中に含有される炭素−炭素二重結合の水素化によ
って製造される。水素化ニトリルゴムの加硫ゴムは、
熱、油およびオゾンに対してすぐれた耐性を有すること
は公知である。
【0003】可塑剤は、加工特性の改質または加硫ゴム
の低温特性を改良するために水素化ニトリルゴムに時々
使用される。しかし、水素化ニトリルゴム素組成物中に
おける可塑剤の使用は、望ましくない副効果、すなわ
ち、熱空気老化に対する耐性の減少を生ずることが一般
に認められている。従って、熱空気老化に対する耐性の
損失を最小にするためには、慣用的に、低分子量トリメ
リテート化合物のような低揮発性の耐熱性可塑剤が一般
的に好まれる。
【0004】これまでに、改良された低温特性および熱
空気老化に対する改良された耐性を有する可塑化、水素
化ニトリルゴム組成物は供給されていない。従って、か
ような組成物の提供が本発明の目的である。
【0005】
【本発明の要約】本発明によって、唯一のゴム状ポリマ
ーとしての水素化ニトリルゴムを含有し、そしてさらに
過酸化物加硫系および約600〜約1500の重量平均
分子量を有し、ジカルボン酸とC〜C12アルコール
との反応によって得られた混合二塩基酸ポリエステルポ
リマー可塑剤であるポリマー可塑剤を含み、改良された
低温特性および改良された耐熱空気老化性を有する加硫
ゴム組成物が提供される。
【0006】本発明の加硫ゴム組成物は、通常の配合工
程におけるポリマー可塑剤と水素化ニトリルゴムおよび
他の成分の混合または溶剤溶液中におけるポリマー可塑
剤と水素化ニトリルゴムを混合し、該混合物を水蒸気お
よび熱水と接触させて凝固させ、次いで通常の配合工程
において使用できるゴム−可塑剤混合物を回収すること
によって製造できる。
【0007】
【詳細な説明】ニトリルゴムは、C3−5α,β−不飽
和ニトリルとC4−6共役ジエンとの遊離基開始、エマ
ルション重合によって典型的に製造されている周知の商
用物品である。ニトリルゴムは共役ジエン単位の配合に
よって得られた炭素−炭素二重結合不飽和を有する。ア
クリロニトリル−ブタジエンゴムは、ニトリルゴムの商
用として入手できる例である。
【0008】本明細書で使用する「水素化ニトリルゴ
ム」の用語は、二重結合不飽和の残留量が10モル%未
満になるまでニトリルゴムの炭素−炭素不飽和を水素化
することによって得られた生成物の言う。好ましい水素
化ニトリル ゴムは、5モル%未満の二重結合不飽和を
有し、そして最も好ましくはアクリロニトリル−ブタジ
エンゴムの水素化によって製造される。特に、好ましい
アクリロニトリル−ブタジエン ゴムは(水素化の前
に)18〜50重量%のアクリロニトリル単位(特に、
25〜45重量%のアクリロニトリル)を含有し、残余
量〜100重量%がブタジエン単位から成るものであ
る。
【0009】水素化ニトリルゴムは、ニトリルゴムの溶
液の接触水素添加によって製造できる。例えば、ヒドリ
ドテトラキス(トリフェニルホスフィン)ロジウムは、
ニトリルゴム用の好適な水素添加触媒である。ニトリル
ゴム水素添加法の詳細な記述は、その開示が本明細書の
参考になるU.S.P.4,464,515および4,
631,315に示されている。
【0010】水素化ニトリルゴムは、商標THERBA
N(登録商標)(Bayer.Leverkusen.
West Germanyから)、ZETPOL(登録
商標)(Nippon Zeon.Japanから)お
よびTORNAC(登録商標)(Polysar,in
Orange Texas.U.S.A.によって製
造されている)として商用で入手できる。
【0011】水素化ニトリルゴムは、周知の過酸化物ま
たは硫黄加硫系のいずれかを使用して加硫できる。しか
し、本発明は、本発明組成物を特徴ずける熱空気老化に
対する耐性の増加が硫黄加硫系によっては得られないた
めに過酸化物加硫系に限定される。
【0012】「過酸化物加硫系」の用語は、ゴム工業に
おけるそれの慣用的意味と同じである。過酸化物加硫系
は好適な有機過酸化物から成るが、所望量の補助剤も含
有できる。
【0013】加硫ゴムの製造に使用される任意の有機過
酸化物が本発明において使用できる。有機過酸化物の特
定の例には、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルハイ
ドロパーオキサイド、デ−t−ブチルパーオキサイド、
ベンゾイルパーオキサイドおよび2,4−ジクロロベン
ゾイルパーオキサイドが含まれる。使用される過酸化物
の量は通常水素化ニトリルゴム「100重量部当り2〜
15重量部」である(注:「100重量部当りの重量
部」以後時々p.h.r.と略す)。
【0014】過酸化物の最適量は、2〜3の少数の実験
によりゴム配合者によって容易に決定できる。
【0015】使用する場合の補助剤は、有機過酸化物と
の組合せに慣用的に使用されるものである。かような補
助剤は、加硫工程に関与する多官能性物質(例えば、モ
ノマー、オリゴマーまたは低分子量ポリマーのような)
である。補助剤の特定の例には、ポリ(1,3−ブタジ
エン)、多官能性アクリレートおよびジビニルベンゼン
のような多官能性ビニル芳香族化合物が含まれる。1〜
7p.h.r.の間の補助剤の使用が好ましい。
【0016】本発明の組成物は可塑化される。慣用のニ
トリルゴムの加工特性の改質および低温特性の改良のた
めの可塑剤の使用は熟練したゴム配合者にとって周知の
ことである。フタレート(特に、ジオクチルフタレート
またはジブチルフタレート)、エポキシ化大豆油、線状
トリメリテート、チオエーテルおよびクマロン−インデ
ン樹脂のような低分子量、極性添加剤がニトリルゴム可
塑剤に一般的に使用される特定の例である。しかし、こ
れらの可塑剤の使用も熱空気老化耐性の減少を起こすこ
とも広く認識されている(すなわち、「可塑化組成物は
非可塑化組成物に比較して熱空気老化後に物理的性質、
殊に、伸びの減少率が大きい)。
【0017】上記とは大いに異なり、発明者は非−可塑
化組成物に比較して熱空気老化後にすぐれた物理的性質
を保留している過酸化物加硫、水素化ニトリルゴム組成
物を見出した。
【0018】本発明における使用に適している唯一の可
塑剤種類は、低分子量、混合二塩基酸ポリエステルポリ
マー可塑剤である。
【0019】かような可塑剤は、ジカルボン酸とC
12アルコールとの反応生成物である。すなわち、本
発明において使用される混合二塩基酸ポリエステルポリ
マー可塑剤は、ジカルボン酸(すなわち、2個のCOO
H官能基を有するカルボン酸)から製造されなければな
らない。かようなジカルボン酸の例には、HOOC−
(CH−COOH、HOOC−(CH−C
OOHおよびHOOC−(CH12−COOHが含
まれる。
【0020】モノカルボン酸から合成されるポリエステ
ル可塑剤は、本発明における使用には適していない。
【0021】上記の二塩基性カルボン酸とアルコールと
の慣用の反応によって本発明において使用される可塑剤
が得られる。好適なアルコールは、1〜12個の炭素原
子を含有し、C、CおよびC10アルコールが好ま
しい。
【0022】可塑剤は好ましくは600〜1500の間
の重量平均分子量(「Mw」)を有し、700〜110
0のMwを有するものが最も好ましい。この可塑剤の商
用として入手できる2種の例は、商標PARAPLEX
としてC.P.Hall Co.Chicago.U.
S.A.によって販売されている、すなわち、PARA
PLEX G−30(約800のMwおよび25℃で約
1400 Centipoiseの粘度を有する液体)
およびPARAPLEX G−31(約1000のMw
および25℃で約5500 Centiposiseの
粘度を有する液体)である。可塑剤は10〜30p.
h.r.の間の量で最も好ましく使用される。
【0023】本発明の組成物には、酸化防止剤、安定
剤、加工助剤、強化用充填剤および非・強化用充填剤の
ような慣用のゴム コンパウンドに通常含まれる他の成
分を含有させることができる。
【0024】本発明の組成物は、熟練したゴム配合者に
周知の混合方法によって容易に製造できる。Banbu
ry−型ミキサーまたはミルミキサーの使用が好まし
い。
【0025】本発明の組成物から製造された加硫ゴム
は、シール、ホース、ガスケットおよび機械的物品を含
む広範囲のゴム製品への加工に好適に使用できる。かよ
うな加硫ゴムは、組成物を過酸化物加硫系の活性化温度
以上の温度(加硫技術の熟練者には容易に理解できるで
あろうような)に加熱することによって容易に得られ
る。
【0026】次の非限定実施例によって本発明をさらに
説明する、全例における「部」は「重量部」の意味と理
解されたい。
【0027】実施例 1 本実施例では、発明および比較水素化ニトリルゴム組成
物および加硫ゴムの性質を例示する。
【0028】実験4の比較組成物は、可塑剤なしで製造
したが、実験1の比較組成物は慣用のトリメリテート可
塑剤を使用して製造した。
【0029】実験1〜4の組成物は、すべて1モル%未
満の炭素−炭素二重結合不飽和を有する水素化ニトリル
ゴム(このゴムは38重量%のアクリロニトリル単位を
有するアクリロニトリル−ブタジエンゴムから製造し
た)および表1に挙げた他の配合成分を使用して製造し
た。
【0030】組成物は180℃で10分間加硫した。未
老化加硫ゴムの物理的性質は、ASTM D−412の
標準試験方法によって測定し、その結果を表1に示す。
【0031】加硫ゴムはまた、表1に注記した条件(時
間および温度)下で熱空気老化試験(ASTM D−5
73)に処した。極限伸び(「伸び」とも言う)測定を
熱空気老化加硫ゴムで行った。老化加硫ゴムの伸び特性
の減少(「Delta 伸び」)は次のように測定し
た:
【0032】
【数1】
【0033】表1に示した結果は、伸びの保留(すなわ
ち、伸びの結果)によって測定される慣用のトリメリテ
ート可塑剤を使用して製造された加硫ゴムの熱空気老化
耐性が、非−可塑化加硫ゴムの耐性による劣ることが示
されている。表1の結果には、実験2および3の発明加
硫ゴムの熱空気老化耐性が他の加硫ゴムよりすぐれてい
ることも示されている。
【0034】表1には、ASTM D−1329(「T
R−試験」)によって測定したとき、実験4の非−可塑
化加硫ゴムに比較して可塑化加硫ゴム(すなわち、発明
実験2および3並びに比較実験1)の改良された低温特
性を示すデータも含まれる。
【0035】
【表1】
【0036】 C: 比較例 1: ASTM 名称 N550 2: ASTM 名称 N990 3: 混合二塩基酸ポリエステル、Mw=約800 (PARAPLEX G−30として販売されている) 4: 混合二塩基酸ポリエステル、Mw=約1000 (PARAPLEX G−31として販売されている) 5: 45%活性、55%不活性キヤリヤーと報告され
ている 6: 低分子量、ポリ(1,2−ブタジエン)、商標名
Ricon 153−Dとして販売されている
【0037】
【表2】

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 唯一のゴム状ポリマーとしての水素化ニ
    トリルゴムおよび過酸化物加硫系から成る、改良された
    低温特性および改良された耐熱空気老化性を有する加硫
    ゴム組成物であって、600から1500の重量平均分
    子量を有し、かつ、ジカルボン酸とC1〜C12アルコー
    ルとの反応によって得られた混合二塩基酸ポリエステル
    ポリマー可塑剤であるポリマー可塑剤を含有することを
    特徴とする加硫ゴム組成物。
  2. 【請求項2】 過酸化物加硫系が、水素化ニトリルゴム
    100重量部当り2〜14重量部の有機過酸化物を含有
    することを特徴とする請求項1の組成物。
  3. 【請求項3】 過酸化物加硫系が補助剤をさらに含有す
    ることを特徴とする請求項2の組成物。
  4. 【請求項4】 可塑剤が水素化ニトリルゴム100重量
    部当り10〜30重量部の量で存在することを特徴とす
    る請求項1の組成物。
  5. 【請求項5】 水素化ニトリルゴムが、5モル%未満の
    炭素−炭素不飽和を含有することを特徴とする請求項4
    の組成物。
  6. 【請求項6】 水素化ニトリルゴムが、水素化前に25
    〜45重量%のアクリロニトリル単位を含有していたア
    クリロニトリル−ブタジェン ゴムから製造されること
    を特徴とする請求項5の組成物。
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