JP3252508B2 - 共重合体ゴムおよびその製造法 - Google Patents

共重合体ゴムおよびその製造法

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JP3252508B2 JP01414593A JP1414593A JP3252508B2 JP 3252508 B2 JP3252508 B2 JP 3252508B2 JP 01414593 A JP01414593 A JP 01414593A JP 1414593 A JP1414593 A JP 1414593A JP 3252508 B2 JP3252508 B2 JP 3252508B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、容易に加硫可能で機械
的強度の改良された耐油耐寒性に優れる共重合体ゴムに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、耐油性が優れるゴム材料として
は、アクリルゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴム、水素
添加ニトリルゴム、フッ素ゴム等が知られている。これ
らのうちフッ素ゴムは耐油性に最も優れているが、耐寒
性に劣る、高価であるという問題があり、その他はフッ
素ゴムと比較すると耐油性はかなり低いレベルにある。
【0003】一方、下記一般式(I)で表されるシアノ
基含有アクリル酸エステルの重合体は、比較的安価な原
料から容易に製造することが可能であり、耐油性および
耐寒性に優れるゴムとなることが知られている。(米国
特許2,687,402および米国特許2,720,5
12号)
【0004】
【化3】
【0005】(式(I)中、mは2〜4の整数であ
る。)しかしながら、これらの重合体は耐油性および耐
寒性には優れている反面、機械的強度が著しく低く実用
に耐え得るものではなかった。米国特許2,839,5
11号には一般式(I)のシアノ基含有アクリル酸エス
テルに少量の不飽和カルボン酸を共重合することで機械
的強度が改良されることが記載されているが、満足な加
硫物を得るには加硫に非常な高温を必要とする問題点が
あった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容易
に加硫可能で機械的強度が改良された耐油性耐寒性に優
れた共重合体ゴムを提供することにある。
【0007】本発明者らは一般式(I)のシアノ基含有
アクリル酸エステルに架橋点として活性塩素基またはエ
ポキシ基を有する単量体をラジカル共重合することによ
り得られる共重合体が、容易に加硫可能で、機械的強度
の改良された、耐油耐寒性ゴムとなることを見出し本発
明に至った。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)下記一
般式(I)で表されるシアノ基含有アクリル酸エステ
ル、少なくとも70重量%(但し、70重量%は除
く)
【0009】
【化4】
【0010】 (式(I)中、mは2〜4の整数である。) (B)活性塩素基またはエポキシ基を含有する単量体、
0.5〜10重量%、および、(C)アクリル酸アルキ
ルエステル、29.5重量%以下、の条件を満足する共
重合体であって、そのムーニー粘度[ML1+4(100
℃)]が5以上である共重合体ゴム、ならびに(A)下
記一般式(I)で表されるシアノ基含有アクリル酸エス
テル、少なくとも70重量%(但し、70重量%は除
く)
【0011】
【化5】
【0012】(式(I)中、mは2〜4の整数であ
る。) (B)活性塩素基またはエポキシ基を含有する単量体、
0.5〜10重量%、および、(C)アクリル酸アルキ
ルエステル、29.5重量%以下、からなる単量体混合
物をラジカル開始剤を用いて共重合することを特徴とす
る共重合体ゴムの製造方法に関するものである。
【0013】本発明の共重合体ゴムの成分(A)は、上
記一般式(I)で表されるシアノ基含有アクリル酸エス
テルである。具体的には、アクリル酸2−シアノエチ
ル、アクリル酸3−(2−シアノエトキシ)プロピル、
アクリル酸4−(2−シアノエトキシ)ブチルがあげら
れる。本発明の共重合体ゴム中のシアノ基含有アクリル
酸エステルの量は少なくとも70重量%である(但し、
70重量%は除く)。シアノ基含有アクリル酸エステル
の量がこの量より少ない場合は耐油性が低下し好ましく
ない。
【0014】本発明の共重合体ゴムの成分(B)は、少
なくとも一種の活性塩素基またはエポキシ基を含有する
単量体である。活性塩素基を有する単量体の具体的例と
してはビニルクロロアセーテート、ビニルクロロプロピ
オネート、アリルクロロアセテート、アリルクロロプロ
ピオネート、2−クロロエチルビニルエーテル、クロロ
メチルスチレン、アクリル酸2−クロロエチル、クロル
酢酸と不飽和グリリシジル化合物との反応生成物、クロ
ロメチルビニルケトン、2−クロルアセトキシメチル−
5−ノルボルネンが、エポキシ基を有する単量体として
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。これらのうち、ビニルクロロアセテー
ト、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテ
ルが特に好ましい。
【0015】本発明の共重合体ゴムにおける単量体
(B)の量は、0.5〜10重量%、好ましくは0.5
〜5重量%である。構成単位(B)の量が少ない場合は
加硫が十分に行えず、また多すぎると加硫が過度に進行
し満足な加硫物を得ることができない。
【0016】本発明の共重合体ゴムの成分(C)は、ア
クリル酸エステルである。成分(C)の具体的例として
は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
n−プロピル、アクリル酸n−ブチル等のアクリル酸ア
ルキルエステル類、および、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クリル
酸アルコキシアルキルエステル類があげられる。これら
のうちアクリル酸エチルおよびアクリル酸n−ブチルが
特に好ましい。これらは単独あるいは二種以上組み合わ
せて使用することができる。本発明の共重合体ゴムにお
ける成分(C)の量は29.5重量%以下である。成分
(C)の量が多すぎると耐油性が損なわれ好ましくな
い。
【0017】本発明の共重合体ゴムは、上記単量体
(A)、(B)および(C)の混合物を無機あるいは有
機の過酸化物、アゾ化合物、レドックス系開始剤等のラ
ジカル開始剤の存在下でラジカル共重合することにより
合成される。重合の方法としては塊状重合、溶液重合、
懸濁重合、乳化重合等の公知の方法が可能であるが、乳
化重合が特に好ましい。 乳化重合法による本発明の共
重合体ゴムの製造方法の例を以下に述べる。上記の単量
体(A)、(B)および(C)の混合物、並びに必要で
あれば分子量調節剤との混合物を乳化剤水溶液と混合し
て乳化する。この乳化液に開始剤を添加して重合を行う
ことで共重合体ゴムラテックスが得られる。分子量調節
剤としては通常、n−ドデシルメルカプタン、tert
−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン等のア
ルキルメルカプタン類が使用される。乳化剤としてはア
ニオン系、カチオン系、ノニオン系いずれの界面活性剤
も使用可能であるが、アニオン系とノニオン系の併用が
特に好適に使用される。開始剤としては過硫酸カリウ
ム、過硫酸アンモニウム、tert−ブチルハイドロパ
ーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の無機
及び有機の過酸化物類、又は上記過酸化物類と還元剤を
併用したレドックス系が使用される。重合は0〜80
℃、好ましくは5〜60℃の温度で行われる。重合時に
発熱が大きく、温度の調整が困難な場合は、乳化剤水溶
液に単量体混合物を少量ずつ分割あるいは連続で添加し
ながら重合を行う方法をとることもできる。重合終了
後、得られたラテックスを塩化カルシウム等の無機塩の
水溶液に投入して重合体を析出せしめ、さらに水洗、乾
燥を行うことにより目的とする共重合体ゴムを得ること
ができる。本発明の共重合体ゴムは、通常知られている
アクリルゴムと同様の方法で加硫することが可能であ
る。当該共重合体ゴムの加硫は、成分(B)の種類によ
り選択される加硫剤を使用し、必要に応じて加硫促進
剤、補強剤、充填材、可塑剤、老化防止剤、安定剤等を
配合して行われる。例えば成分(B)が活性塩素基を有
する単量体である場合に使用される加硫剤としては、ポ
リアミン、ポリアミン塩、金属石けんと硫黄又は硫黄供
与化合物との併用系、有機カルボン酸アンモニウム塩、
トリメルカプトトリアジンとジチオカルバミン酸塩の併
用系等があげられる。また成分(B)が、エポキシ基を
有する単量体である場合に使用される加硫剤としては、
ポリアミン、ポリアミン塩、ジチオカルバミン酸塩、有
機カルボン酸アンモニウム塩、金属石けんと硫黄又は硫
黄供与化合物との併用系、ポリカルボキシ化合物あるい
はカルボン酸無水物と第四級アンモニウム塩又は第四級
ホスホニウム塩の併用系、イミダゾール化合物とアルキ
ル硫酸塩との併用系、グアニジンあるいはグアニジン誘
導体と硫黄又は硫黄供与化合物等があげられる。
【0018】本発明の共重合体ゴムは加硫により、耐油
性、耐寒性に優れた加硫物を得ることができ、シール材
をはじめとする耐油性および耐寒性が要求される各種の
用途に使用することができる。
【0019】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0020】以下の記述において、部は重量部を表す。
共重合体ゴムの組成は、元素分析による共重合体中の窒
素、塩素、炭素量の定量、およびJIS K7236に
従って測定したエポキシ当量から求めた。また共重合体
ゴムのムーニー粘度、赤外吸収スペクトル、加硫ゴム物
性、耐油性、耐寒性の評価は下記の方法、条件に従って
行った。
【0021】ムーニー粘度:JIS K6300に従っ
て測定した。
【0022】赤外吸収スペクトル:塩化カリウム板に共
重合体のアセトン溶液を少量塗布し、キャスト法により
共重合体の薄膜を形成せしめ、室温窒素雰囲気下で測定
した。 加硫ゴム物性:JIS K6301に従って測定した。
【0023】耐油性:加硫ゴムを燃料油C中に50℃で
3日間浸漬した後の体積変化率、および潤滑油JIS3
号油中に150℃で3日間浸漬した後の体積変化率を測
定することにより評価した。
【0024】耐寒性:試料として未加硫ゴムを使用し、
示差走査熱量計(DSC)により毎分10℃の昇温速度
でガラス転移温度を測定することにより評価した。
【0025】実施例1〜5、比較例1、2 ポリオキシエチレンラウリルエーテル1部、ポリオキシ
エチレンラウリルエステル1部、ラウリル硫酸ナトリウ
ム4部、リン酸水素二ナトリウム0.7部、リン酸二水
素ナトリウム0.3部及び蒸留水200部からなる乳化
剤水溶液を15℃に保持し、これにエチレンジアミン四
酢酸ナトリウム鉄(II)0.005部、エチレンジア
ミン四酢酸四ナトリウム0.02部、ロンガリット0.
02部及びハイドロサルファイトナトリウム0.02部
を添加した後、表1に示す組成のモノマー混合物100
部と適量のn−ドデシルメルカプタンの混合物を3時間
かけて連続的に添加した。同時にtert−ブチルハイ
ドロパーオキサイドの0.2重量%水溶液を毎時1.5
部の速度で添加して重合を行った。
【0026】単量体混合物を全て添加終了後、更に1時
間重合を継続した後、重合を終了した。ラテックスの固
形分から算出したモノマーの転化率は96〜99%であ
った。得られた共重合体ラテックスを85℃の塩化カル
シウム水溶液に投入して共重合体を単離し、十分水洗し
た後乾燥を行い目的とする共重合体ゴムを得た。得られ
た共重合体ゴムの赤外吸収スペクトルにおいて、225
0cm-1附近にニトリル基、1730cm-1附近にカル
ボニル基、1120cm-1附近にエーテル基の特性吸収
が認められた。これらの共重合体ゴムの組成を表1に示
す。
【0027】得られた共重合体ゴムを表2に示す配合に
従ってロール混練し、170℃で20分プレス加硫を行
うことにより加硫ゴムシートを作成した。更にこれをギ
アオーブン中150℃で4時間、後加硫したのち評価を
行った。表1に物性評価の結果を示す。また全ての共重
合体ゴムのDSC測定においてただ一つのガラス転移点
が認められ、ランダム共重合体であることが確認され
た。
【0028】実施例6〜11、比較例3、4 表3に示す組成のモノマー混合物を用いた他は、実施例
1と同様の方法により共重合体ゴムを得た。得られた共
重合体ゴムの赤外吸収スペクトルにおいて、2250c
-1附近にニトリル基、1730cm-1附近にカルボニ
ル基、1120cm-1附近にエーテル基の特性吸収が認
められた。これらの共重合体ゴムの組成を表3に示す。
【0029】得られた共重合体ゴムを表4に示す配合に
従ってロール混練し、170℃で20分プレス加硫を行
うことにより加硫ゴムシートを作成した。更にこれをギ
アオーブン中150℃で8時間、後加硫したのち評価を
行った。表3に物性評価の結果を示す。また全ての共重
合体ゴムのDSC測定においてただ一つのガラス転移点
が認められ、ランダム共重合体であることが確認され
た。
【0030】比較例5〜8 表5に示す種々の合成ゴムを用いて表5の配合および加
硫条件に従って加硫ゴムシートを作成し、物性評価を行
った。表5に物性評価の結果を示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【表4】
【0035】
【表5】
【0036】
【発明の効果】以上の結果より、本発明により、容易に
加硫が可能で、機械的強度の改良された耐油寒性共重合
体ゴムが与えられることが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−252215(JP,A) 特開 平5−202145(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 220/36 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)下記一般式(I)で表されるシアノ
    基含有アクリル酸エステル、少なくとも70重量%(但
    し、70重量%は除く)、 【化1】 (式(I)中、mは2〜4の整数である。) (B)活性塩素基またはエポキシ基を含有する単量体、
    0.5〜10重量%、および (C)アクリル酸アルキルエステル、29.5重量%以
    下、 の条件を満足する共重合体であって、そのムーニー粘度
    [ML1+4(100℃)]が5以上である共重合体ゴ
    ム。
  2. 【請求項2】上記(B)の活性塩素基またはエポキシ基
    を含有する単量体が、ビニルクロロアセテート、メタク
    リル酸グリシジル、またはアリルグリシジルエーテルで
    ある請求項1の共重合体ゴム。
  3. 【請求項3】上記(C)アクリル酸アルキルエステルが
    アクリル酸エチルまたは/およびアクリル酸n−ブチル
    である請求項1の共重合体ゴム。
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