JP4795504B2 - ゴム、ゴム組成物および架橋物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、耐油性に優れたゴム架橋物の材料となるニトリル基含有高飽和共重合ゴム、該ゴムを含有する架橋性ゴム組成物および該架橋性ゴム組成物を架橋した架橋物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の高耐久性化、メンテナンスフリー化が要求されているが、それに伴い、自動車部品についても高耐久性化が要求されるようになっている。特に、ゴム部品については、ガソリン、潤滑油などの油と接触する部分の体積変化が小さいことが求められていた。
【０００３】
油による体積変化が小さいゴムとしては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムのようなニトリル基含有炭化水素ゴムを水素添加することによって、構造中の炭素−炭素二重結合量を減らしたニトリル基含有高飽和共重合ゴムが提案されている（特開昭５４−１３２６４７号公報など）。ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物は、耐酸敗ガソリン性、耐オゾン性が極めて優れていることから、自動車用シール、ホースを中心に広く使用されている。しかし、二元共重合体を水素添加して得たニトリル基含有高飽和共重合ゴムでは、潤滑油やガソリンなどと接触させると硬化する場合があり、ゴム弾性を長期間維持できないという問題があった。また、第三モノマーを共重合させて水素添加した場合でも、油に接触させても硬化しない単量体単位の組成比は知られていなかった。
【０００４】
潤滑油、ガソリンなどには、原油からの精製段階で高沸点物である縮合芳香族化合物、例えば、α−ナフトール、アントラセン、フェナントレンなどが微量残存していることがあり、これらの縮合芳香族化合物がゴムの高分子鎖の運動性を阻害するため、ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの油中硬化現象が生じると考えられている。しかし、微量の縮合芳香族化合物を除去し、ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの硬化を抑制するという原油精製品の改良は困難である。そのため、原油精製品中でも硬化しにくくするというニトリル基含有高飽和共重合ゴムの改良が望まれていた。
【０００５】
また、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体、共役ジエン系単量体および不飽和カルボン酸系単量体を共重合し、水素添加して、耐寒性を改良した高飽和共重合ゴムが提案されている（特開昭６３−９５２４２号公報など）。しかし、このゴムの架橋物は、ゴムのニトリル系単量体単位含有量が低いため、油、特にガソリンに接触させると、大きく体積変化するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐酸敗ガソリン性を維持したまま、縮合芳香族化合物が含まれた油中であっても硬化せず、また体積変化の小さいゴム架橋物の材料となるニトリル基含有高飽和共重合ゴム、該ゴムを含有する架橋性ゴム組成物および該架橋性ゴム組成物を架橋した架橋物を提供することにある。
【０００７】
本発明者らは、上記目的達成のために、鋭意努力した結果、特定の単量体単位組成を有するニトリル基含有高飽和共重合ゴムを架橋させることにより、耐油中膨潤性、耐酸敗ガソリン性および耐油中硬化性に優れた架橋物が得られることを見出し、この知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、１，３−ブタジエン単位（ａ）０〜２０重量％、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）０〜５０重量％、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）４０〜５０重量％およびこれら以外の単量体単位（ｄ）１０〜３５重量％かつ８モル％以上からなり、該単量体単位（ｄ）を構成する単量体が、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、または芳香族ビニル系単量体であって、かつ、該１，３−ブタジエン単位（ａ）と該飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）との合計含有割合が２０〜５０重量％であるニトリル基含有高飽和共重合ゴムが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、該ゴムおよび架橋剤を含有する架橋性ゴム組成物が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、該架橋性ゴム組成物を架橋した架橋物が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（ニトリル基含有高飽和共重合ゴム）
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムは、１，３−ブタジエン単位（ａ）（以下、「単量体単位（ａ）」という）０〜２０重量％、飽和化１，３−ブタジエン（ｂ）（以下、「単量体単位（ｂ）」という）０〜５０重量％、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）４０〜５０重量％およびこれら以外の単量体単位（ｄ）１０〜３５重量％かつ８モル％以上を含有し、該単量体単位（ｄ）を構成する単量体が、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、または芳香族ビニル系単量体であって、単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）との合計含有割合が２０〜５０重量％のものである。
【００１２】
［１，３−ブタジエン単位（ａ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムの構造中の１，３−ブタジエン単位（ａ）の含有割合の上限は、２０重量％、好ましくは１５重量％、より好ましくは１０重量％である。１，３−ブタジエン単位（ａ）の含有割合が多すぎると、本発明の架橋物が耐酸敗ガソリン性、耐オゾン性に劣り、油による体積変化率が大きい。
【００１３】
［飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）］
本発明において、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）は、１，３−ブタジエン単位（ａ）が有している炭素−炭素二重結合が水素添加により飽和された構造を有するものである。飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を含有させた重合体は、１，３−ブタジエン単位（ａ）を含有する重合体を水素添加し、１，３−ブタジエン単位（ａ）の一部または全部を飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）にすることにより得ることができる。また、１−ブテンを共重合することにより重合体中に飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を含有させてもよい。さらに、エチレンを共重合させることにより、重合体中にエチレン単位が２つ連続した部分ができた場合、２つのエチレン単位で１つの飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を構成する。
【００１４】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの構造中の飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）の含有割合の下限は、０重量％、好ましくは１０重量％、より好ましくは１５重量％であり、上限は、５０重量％、好ましくは４５重量％、より好ましくは４０重量％である。飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）の含有割合は、多い方が耐酸敗ガソリン性に優れるが、多すぎると架橋物の油による体積変化が大きい。
【００１５】
［１，３−ブタジエン単位（ａ）と飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の１，３−ブタジエン単位（ａ）と飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）の合計含有割合の下限は、２０重量％、好ましくは２３重量％、より好ましくは２５重量％であり、上限は、５０重量％、好ましくは４７重量％、より好ましくは４５重量％である。１，３−ブタジエン単位（ａ）と飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）との合計含有割合が少なすぎると、架橋物がゴム弾性などに劣り、脆くなり、多すぎると架橋物の油による体積変化が大きい。
【００１６】
［α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）］
α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）を構成するためのα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体としては、アクリロニトリル；α−クロロアクリロニトリル、α−ブロモアクリロニトリルなどのα−ハロゲノアクリロニトリル；メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどのα−アルキルアクリロニトリルなどが挙げられ、アクリロニトリルが好ましい。α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体は複数種を併用してもよい。
【００１７】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの構造中のα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）の含有割合の下限は、４０重量％、好ましくは４１重量％であり、上限は、５０重量％、好ましくは４８重量％、より好ましくは４６重量％である。α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）の含有割合が少なすぎると、架橋物の油による体積変化率が大きく、多すぎると架橋物のゴム弾性が劣る。
【００１８】
［１，３−ブタジエン単位（ａ）、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）およびα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）以外の単量体単位（ｄ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｄ）は、１，３−ブタジエン単位（ａ）、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）およびα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）のいずれでもない単量体単位である。単量体単位（ｄ）を構成する単量体は、１，３−ブタジエン、１−ブテンおよび不飽和ニトリル系単量体と共重合可能な単量体を重合することにより、ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中に導入された単位である。
【００１９】
共重合可能な単量体としては、１−ブテン以外のα−オレフィン、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、非共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、芳香族ビニル系単量体、フッ素含有ビニル系単量体、不飽和モノカルボン酸、不飽和多価カルボン酸、その無水物などが挙げられる。
【００２０】
１−ブテン以外のα−オレフィンは、炭素数が３以上であり、好ましくは１２以下のものである。プロピレン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンなどが挙げられる。１−ブテンを除くのは、１−ブテンを共重合すると、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を構成し、単量体単位（ｄ）とはならないためである。
【００２１】
１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体としては、炭素数が５以上であり、好ましくは炭素数が１２以下のものである。イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエンなどが挙げられる。
【００２２】
非共役ジエン系単量体としては、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエンなどが挙げられる。
【００２３】
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ｎ−ドデシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなどの炭素数１〜１８のアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；メトキシメチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のアルコキシアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；α−シアノエチルアクリレート、β−シアノエチルアクリレート、シアノブチルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のシアノアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；２−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のヒドロキシアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；ジメチルアミノメチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどの炭素数１〜１８のアルキル基を有するアミノアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；トリフルオロエチルアクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のフルオロアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；フルオロベンジルアクリレート、フルオロベンジルメタクリレートなどのフッ素置換ベンジルアクリレートまたはフッ素置換ベンジルメタクリレート；マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ｎ−ブチル、イタコン酸ジエチルなどの炭素数１〜４のアルキル基を有する不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルまたは不飽和ジカルボン酸ジアルキルエステル；などが挙げられる。
【００２４】
芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルピリジンなどが挙げられる。
【００２５】
フッ素含有ビニル系単量体としては、フルオロエチルビニルエーテル、フルオロプロピルビニルエーテル、トリフルオロメチルビニルエーテル、トリフルオロエチルビニルエーテル、パーフルオロプロピルビニルエーテル、パーフルオロヘキシルビニルエーテルなどの炭素数２〜１０のフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルビニルエーテル；ｏ−トリフルオロメチルスチレン、ｐ−トリフルオロメチルスチレン、ペンタフルオロ安息香酸ビニル、ジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンなどのフルオロ基を有するビニル芳香族置換体が挙げられる。
【００２６】
不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
【００２７】
不飽和多価カルボン酸としては、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸などが挙げられ、不飽和多価カルボン酸の無水物としては、無水イタコン酸、無水フマル酸、無水マレイン酸などが挙げられる。
【００２８】
なお、エチレンも共重合可能な単量体であるが、前述のように、エチレンは偶数分子が連続して重合する場合、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を構成する。連続せずに重合した場合、または奇数分子が連続して重合すると、単量体単位（ｄ）を構成する。
【００２９】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｄ）の含有割合の下限は、１０重量％、好ましくは１１重量％、より好ましくは１２重量％であり、上限は３５重量％、好ましくは３３重量％、より好ましくは３０重量％である。さらに、ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｄ）の含有割合の下限は、８モル％、好ましくは９モル％、上限は、好ましくは３０モル％である。単量体単位（ｄ）の含有割合が少なすぎると架橋物の油中硬化現象を抑制できず、多すぎると架橋物の機械的強度が著しく低下してしまう場合がある。
【００３０】
後述のように、単量体単位（ａ）、単量体単位（ｃ）および単量体単位（ｄ）を含有する共重合体を水素化などの方法により飽和化する場合に、１，３−ブタジエン単位（ａ）が水素化して少なくとも一部を飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）になるのと同様に、単量体単位（ｄ）の中には、不飽和結合の一部が水素添加されて構造が変わることもあるが、この飽和化された単量体単位も単量体単位（ｄ）に含める。本発明では、単量体単位（ｄ）は、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、または芳香族ビニル系単量体である。
【００３１】
［単量体単位（ｃ）および単量体単位（ｄ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｃ）と共重合可能な単量体単位（ｄ）との合計含有割合の下限は、５０重量％、好ましくは５３重量％以上、より好ましくは５５重量％であり、上限は、８０重量％、好ましくは７７重量％、より好ましくは７５重量％である。単量体単位（ｃ）と単量体単位（ｄ）との合計含有割合が少なすぎるとニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物の油による体積変化が大きく、多すぎるとニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物がゴム弾性などに劣り、脆くなる。
【００３２】
なお、ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ａ）、単量体単位（ｂ）、単量体単位（ｃ）および単量体単位（ｄ）の各含有割合は、セミミクロケルダール法による窒素含有量測定、赤外吸収スペクトル分析やヨウ素価測定による不飽和結合量の測定、赤外吸収スペクトル分析、1Ｈ−ＮＭＲ、13Ｃ−ＮＭＲ、熱分解ガスクロマトグラフィなどによる部分構造の同定、量比の測定などの複数の測定法を組み合わせることにより、各単量体単位の含有割合を求めることができる。一般的には、1Ｈ−ＮＭＲによる部分構造の同定、量比の測定が最も信頼性の高いが、1Ｈ−ＮＭＲのチャートのみでは複数のピークが重なるなどの原因で解析できない場合があり、他の方法と併用して解析することが望ましい。
【００３３】
［ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの製造方法］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムの製造方法は、特に限定されないが、一般には、１，３−ブタジエン、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体およびこれらと共重合可能な単量体を共重合して得た共重合体を、必要に応じて水素添加などにより主鎖構造中の不飽和結合を飽和化する方法が簡便であり、好ましい。例えば、特開平８−１０００２５号公報などで公知の方法、すなわち、乳化重合にて共重合ゴムを得、必要に応じて水素添加する方法などに準じればよい。
【００３４】
（架橋性ゴム組成物）
本発明の架橋性ゴム組成物は、上記ニトリル基含有高飽和共重合ゴムおよび架橋剤を必須成分とし、必要に応じて、その他の配合剤を含有してなるものである。
【００３５】
本発明で使用される架橋剤は、本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムを架橋できる限り、特に限定されないが、硫黄架橋剤または有機過酸化物架橋剤が好ましい。
【００３６】
硫黄架橋剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄などの硫黄；４，４’−ジチオモルホリンやテトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、高分子多硫化物など有機硫黄化合物；などが挙げられる。ニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００重量部に対する硫黄架橋剤の使用量の下限は、０．１重量部、好ましくは０．２重量部、より好ましくは０．３重量部、上限は１０重量部、好ましくは７重量部、より好ましくは５重量部である。硫黄架橋剤の使用量が少なすぎると、架橋密度が低下し、圧縮永久ひずみが大きくなり、多すぎると、耐屈曲疲労性が不十分となったり、動的発熱性が高くなる場合がある。
【００３７】
有機過酸化物架橋剤としては、ジアルキルパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類などが挙げられる。ジアルキルパーオキサイドとしては、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３−ヘキシン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどが挙げられる。ジアシルパーオキサイドとして、ベンゾイルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイドなどが挙げられる。パーオキシエステルとして、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートなど）などが挙げられる。ニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００重量部当たりの有機過酸化物架橋剤の使用量の下限は、０．５重量部であり、上限は、８重量部、好ましくは７量部、より好ましくは５重量部である。有機過酸化物架橋剤の使用量が少なすぎると、架橋密度が低下し、圧縮永久ひずみが大きくなる。有機過酸化物架橋剤の使用量が多すぎると、架橋物のゴム弾性が不十分となる場合がある。
【００３８】
架橋剤は単独で使用しても、複数を併用しても良い。またクレー、炭酸カルシウム、シリカなどに分散させ、加工性を改良したものを使用してもよい。
【００３９】
架橋助剤は、特に限定されない。硫黄架橋剤と組み合わせて用いられる架橋助剤としては、亜鉛華、チウラム系架橋促進剤、グアニジン系架橋促進剤、スルフェンアミド系架橋促進剤、チアゾール系架橋促進剤、ジチオカルバメート系架橋促進剤などが挙げられる。チウラム系架橋促進剤としては、テトラメチルチウラムダイサルファイド、テトラエチルチウラムダイサルファイド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラムダイサルファイドなどが挙げられる。グアニジン系架橋促進剤としては、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニドなどが挙げられる。スルフェンアミド系架橋促進剤としては、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ−第三−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミドなどが挙げられる。チアゾール系架橋促進剤としては、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィドなどが挙げられる。ジチオカルバメート系架橋促進剤としては、ジメチルジチオカルバミン酸テルル、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛などが挙げられる。
【００４０】
また、有機過酸化物架橋剤と組み合わせて用いられる架橋助剤としては、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド、トリアリスイソシアヌレート、多官能メタクリレートモノマー、アクリル酸金属塩、メタクリル酸金属塩などが挙げられる。これらは目的に応じて複数使用しても良い。
【００４１】
本発明のゴム組成物には、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、補強材、充填剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、スコーチ防止剤、架橋遅延剤、可塑剤、加工助剤、滑剤、粘着剤、潤滑剤、難燃剤、防黴剤、帯電防止剤、着色剤などの添加剤をさらに配合することができる。
【００４２】
また、本発明のゴム組成物の特性を損なわない限り、他のゴム、エラストマーあるいは樹脂成分、例えば、アクリルゴム、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリシロキサン系エラストマー、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどを配合することもできる。
【００４３】
他のゴム、エラストマーあるいは樹脂成分を配合する場合は、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、本発明のゴム組成物には、これらのゴム、エラストマーあるいは樹脂成分を架橋させるための架橋剤、架橋助剤などの配合量を追加してもよい。
【００４４】
本発明のゴム組成物は、ゴム、架橋剤および必要に応じて配合する配合剤をロール混合、バンバリー混合、スクリュー混合、溶液混合などの適宜の混合方法により配合することによって調製することができる。各成分の混合の順序については、特に限定されない。ゴムに充填剤などの熱で分解しにくい成分を充分に混合した後、熱で分解しやすいものである架橋剤、架橋促進剤などの架橋反応を起こす配合剤は、架橋開始温度以下でなるべく短時間に混合することが好ましい。
【００４５】
（架橋物）
本発明の架橋物は、上記架橋性ゴム組成物を架橋したものである。
【００４６】
本発明の架橋物の製造方法は、特に限定されない。架橋物の形状などの必要に応じて、成形と架橋を同時に行うか、成形後に架橋すればよい。例えば、成形と架橋を同時に行う方法としては、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形などが例示される。成形後に架橋する方法としては、例えば、押出成形で成形し、加硫釜などで架橋する方法がある。
【００４７】
また、本発明のゴム組成物は、加熱することにより架橋しうるものであるが、その際の温度の下限は、好ましくは１３０℃、より好ましくは１４０℃であり、上限が好ましくは２１０℃である。温度が低すぎると架橋時間が長時間必要となったり、架橋密度が低くなる場合がある。温度が高すぎる場合は、架橋が短時間で進行し目的とする形状にならない成形不良になる場合がある。
【００４８】
一度架橋（一次架橋）した後で、架橋物を加熱して二次架橋させてもよい。この場合の全架橋時間は、架橋方法、架橋温度、形状などにより異なるが、１分以上、２０時間以下の範囲が架橋密度と生産効率の面から好ましい。
【００４９】
加熱方法としては、プレス加熱、蒸気加熱、オーブン加熱、熱風加熱などのゴムの架橋に用いられる方法を適宜選択すればよい。
【００５０】
［用途］
本発明のゴム組成物の架橋物は、例えば自動車などの輸送機械、一般機器・装置、電子・電気、建築などの幅広い分野において、シール材、緩衝・保護材、電線被覆材、工業用ベルト類、ホース類、シール類、ダイヤフラム類、ブーツ類、ロール類などとして有用である。
【００５１】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、各特性は次のようにして測定した。以下、特に明記しない限り、部および％は、重量基準である。
【００５２】
（引張強さ、破断時伸び）
ゴム架橋物の破断強度、破断時伸びは、厚さ２ｍｍのシート状架橋物から打ち抜いたダンベル状３号形の試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、引張速度５００ｍｍ／分で測定した。引張強さが小さく、破断時伸びが小さいほど、製品の取り付けにて不具合が生じやすい。
【００５３】
（硬さ）
架橋ゴム組成物の硬さは、厚さ２ｍｍのシート状架橋物から打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準じて、ＩＲＨＤマイクロ硬さ計を用いて測定した。
【００５４】
（体積変化率）
架橋ゴム組成物の体積変化率は、厚さ２ｍｍのシート状架橋物から打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を用い、試験油Ｆｕｅｌ Ｄ（イソオクタンとトルエンとを容積比３：２で混合したもの）に４０℃、１４０時間浸せきした後、ＪＩＳ Ｋ６２５８に準じて測定した。
【００５５】
（硬化現象確認）
硬化現象の確認は、以下の手順によって行った。
試験油Ｆｕｅｌ Ｄに、縮合芳香族化合物であるアントラセンとフェナントレンとの重量比１：１の混合物を加えた縮合芳香族化合物濃度２％の添加油を調製する。この添加油と縮合芳香族の添加されていないＦｕｅｌ Ｄ（以下、無添加油という）のそれぞれに、厚さ２ｍｍのシート状架橋物より打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を４０℃の雰囲気下で１０日浸せきする。その後、４８時間真空乾燥を行い、試験片の硬さを測定した。添加油に浸せき後の試験片硬さと無添加油に浸せき後の硬さの差を硬化の程度の指標として示した。一般には、この硬さの差が5ポイント以上の場合に、硬化現象が発生したものと判断される。
【００５６】
（耐酸敗ガソリン性試験）
Ｆｕｅｌ Ｃ（イソオクタンとトルエンとを容積比１：１で混合したもの）に濃度が３％になるよう過酸化ラウロイルを添加した試験油に、厚さ２ｍｍのシート状架橋物より打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を４０℃で２４０時間浸せきする。その後、試験片を取り出し、２３℃にて２４時間真空乾燥し、試験片を１８０°折り曲げ、外側表面に亀裂の発生の有無を目視にて確認した。一般には、亀裂発生が見られた場合は、酸敗ガソリンに対する耐久性が無いと判断する。
【００５７】
実施例１〜７、比較例１〜７
表１に示す単量体単位を含有するニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００部に、カーボンブラックＮ７６２（旭カーボン社製、旭＃５０、粒径約８０ｎｍ、比表面積約２３ｍ2／ｇ）３０部およびステアリン酸１部をジャケット温度を５０℃に調整した密閉式混合機を用いて混練し、表面温度を５０℃に調節されたオープンロールでテトラエチルチウラムダイサルファイド（大内新興社製、ノクセラーＴＥＴ）１．５部およびＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（大内新興社製、ノクセラーＣＺ）１．５部を同時に、次いで、硫黄（細井化学工業社製、３２５メッシュ）０．５部、酸化亜鉛（正同化学工業社製、酸化亜鉛２種、純度９９．５％以上）５部の順序で添加した。得られた組成物を、１６０℃、２０分、９ＭＰａでプレス成型し、試験片を得て、物性を測定した。
結果を表１に示す。
【００５８】
実施例８
表１に示す単量体単位を含有するニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００部に、カーボンブラックＮ５５０（旭カーボン社製、旭＃６０、粒径約４５ｎｍ、比表面積約４０ｍ2／ｇ）５０部、置換ジフェニルアミン（ユニロイヤル・ケミカルズ社製、Ｎａｕｇａｒｄ ４４５）１部および２−メルカプトメンゾチアゾールの亜鉛塩（大内新興社製、ノクラックＭＢＺ）１部をジャケット温度を５０℃に調整した密閉式混合機を用いて混練し、表面温度を５０℃に調節されたオープンロールで１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン（ハーキュレス社製、Ｖｕｌｃｕｐ ４０ＫＥ）を添加した。得られた組成物を、１７０℃、２０分、４ＭＰａでプレス成型し、試験片を得て、物性を測定した。結果を表１に示す。
【００５９】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの単量体単位含有割合は、1Ｈ−ＮＭＲ、よう素価測定、セミミクロケルダール法による窒素含有量測定に基づいて求めた値であるが、重合において用いられた単量体の量と残存した単量体の量との差に矛盾しないことを確認した。
【００６０】
【表１】
【００６１】
なお、表中のイソプレン単位含有割合は、飽和化イソプレン単位も含めた含有割合である。飽和化共役ジエン単位である飽和化１，３−ブタジエン単位と飽和化イソプレン単位は、1Ｈ−ＮＭＲでその量比を求め、残存する主鎖の不飽和結合量に基づいて、それぞれの含有割合を求めた。
【００６２】
単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）の合計含有割合が多く、単量体単位（ｄ）を含有しないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例１）、単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）の合計含有割合が多く、単量体単位（ｄ）の含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例２）、単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）の合計含有割合が多めで、単量体単位（ｄ）の含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例３）、単量体単位（ｄ）の含有割合が重量％では十分であるが、モル％では不足であるニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例６）では、伸びが大きく、油中で硬化してしまう問題がある。
【００６３】
単量体単位（ｃ）の含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例４）では、伸びが大きく、油中での体積変化率が大きいという問題がある。
【００６４】
単量体単位（ｃ）と単量体単位（ｄ）の合計含有割合が多めで、単量体単位（ｃ）と単量体単位（ｄ）の合計含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例５）では、引張強さに劣るという問題がある。
【００６５】
このような比較例に対し、本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムは、適度の引張強さ、伸びおよび硬さを有し、油中での体積変化も小さく、油中での硬化現象も認められず、さらに、耐酸敗ガソリン性にも優れる。
【００６６】
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムは、耐酸敗ガソリン性を有し、油中での体積変化も小さく、縮合芳香族化合物が含まれた油中であっても硬化しないという優れた耐油性を有し、常態物性にも優れる。
【発明が属する技術分野】
本発明は、耐油性に優れたゴム架橋物の材料となるニトリル基含有高飽和共重合ゴム、該ゴムを含有する架橋性ゴム組成物および該架橋性ゴム組成物を架橋した架橋物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の高耐久性化、メンテナンスフリー化が要求されているが、それに伴い、自動車部品についても高耐久性化が要求されるようになっている。特に、ゴム部品については、ガソリン、潤滑油などの油と接触する部分の体積変化が小さいことが求められていた。
【０００３】
油による体積変化が小さいゴムとしては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムのようなニトリル基含有炭化水素ゴムを水素添加することによって、構造中の炭素−炭素二重結合量を減らしたニトリル基含有高飽和共重合ゴムが提案されている（特開昭５４−１３２６４７号公報など）。ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物は、耐酸敗ガソリン性、耐オゾン性が極めて優れていることから、自動車用シール、ホースを中心に広く使用されている。しかし、二元共重合体を水素添加して得たニトリル基含有高飽和共重合ゴムでは、潤滑油やガソリンなどと接触させると硬化する場合があり、ゴム弾性を長期間維持できないという問題があった。また、第三モノマーを共重合させて水素添加した場合でも、油に接触させても硬化しない単量体単位の組成比は知られていなかった。
【０００４】
潤滑油、ガソリンなどには、原油からの精製段階で高沸点物である縮合芳香族化合物、例えば、α−ナフトール、アントラセン、フェナントレンなどが微量残存していることがあり、これらの縮合芳香族化合物がゴムの高分子鎖の運動性を阻害するため、ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの油中硬化現象が生じると考えられている。しかし、微量の縮合芳香族化合物を除去し、ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの硬化を抑制するという原油精製品の改良は困難である。そのため、原油精製品中でも硬化しにくくするというニトリル基含有高飽和共重合ゴムの改良が望まれていた。
【０００５】
また、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体、共役ジエン系単量体および不飽和カルボン酸系単量体を共重合し、水素添加して、耐寒性を改良した高飽和共重合ゴムが提案されている（特開昭６３−９５２４２号公報など）。しかし、このゴムの架橋物は、ゴムのニトリル系単量体単位含有量が低いため、油、特にガソリンに接触させると、大きく体積変化するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐酸敗ガソリン性を維持したまま、縮合芳香族化合物が含まれた油中であっても硬化せず、また体積変化の小さいゴム架橋物の材料となるニトリル基含有高飽和共重合ゴム、該ゴムを含有する架橋性ゴム組成物および該架橋性ゴム組成物を架橋した架橋物を提供することにある。
【０００７】
本発明者らは、上記目的達成のために、鋭意努力した結果、特定の単量体単位組成を有するニトリル基含有高飽和共重合ゴムを架橋させることにより、耐油中膨潤性、耐酸敗ガソリン性および耐油中硬化性に優れた架橋物が得られることを見出し、この知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、１，３−ブタジエン単位（ａ）０〜２０重量％、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）０〜５０重量％、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）４０〜５０重量％およびこれら以外の単量体単位（ｄ）１０〜３５重量％かつ８モル％以上からなり、該単量体単位（ｄ）を構成する単量体が、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、または芳香族ビニル系単量体であって、かつ、該１，３−ブタジエン単位（ａ）と該飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）との合計含有割合が２０〜５０重量％であるニトリル基含有高飽和共重合ゴムが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、該ゴムおよび架橋剤を含有する架橋性ゴム組成物が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、該架橋性ゴム組成物を架橋した架橋物が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（ニトリル基含有高飽和共重合ゴム）
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムは、１，３−ブタジエン単位（ａ）（以下、「単量体単位（ａ）」という）０〜２０重量％、飽和化１，３−ブタジエン（ｂ）（以下、「単量体単位（ｂ）」という）０〜５０重量％、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）４０〜５０重量％およびこれら以外の単量体単位（ｄ）１０〜３５重量％かつ８モル％以上を含有し、該単量体単位（ｄ）を構成する単量体が、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、または芳香族ビニル系単量体であって、単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）との合計含有割合が２０〜５０重量％のものである。
【００１２】
［１，３−ブタジエン単位（ａ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムの構造中の１，３−ブタジエン単位（ａ）の含有割合の上限は、２０重量％、好ましくは１５重量％、より好ましくは１０重量％である。１，３−ブタジエン単位（ａ）の含有割合が多すぎると、本発明の架橋物が耐酸敗ガソリン性、耐オゾン性に劣り、油による体積変化率が大きい。
【００１３】
［飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）］
本発明において、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）は、１，３−ブタジエン単位（ａ）が有している炭素−炭素二重結合が水素添加により飽和された構造を有するものである。飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を含有させた重合体は、１，３−ブタジエン単位（ａ）を含有する重合体を水素添加し、１，３−ブタジエン単位（ａ）の一部または全部を飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）にすることにより得ることができる。また、１−ブテンを共重合することにより重合体中に飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を含有させてもよい。さらに、エチレンを共重合させることにより、重合体中にエチレン単位が２つ連続した部分ができた場合、２つのエチレン単位で１つの飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を構成する。
【００１４】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの構造中の飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）の含有割合の下限は、０重量％、好ましくは１０重量％、より好ましくは１５重量％であり、上限は、５０重量％、好ましくは４５重量％、より好ましくは４０重量％である。飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）の含有割合は、多い方が耐酸敗ガソリン性に優れるが、多すぎると架橋物の油による体積変化が大きい。
【００１５】
［１，３−ブタジエン単位（ａ）と飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の１，３−ブタジエン単位（ａ）と飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）の合計含有割合の下限は、２０重量％、好ましくは２３重量％、より好ましくは２５重量％であり、上限は、５０重量％、好ましくは４７重量％、より好ましくは４５重量％である。１，３−ブタジエン単位（ａ）と飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）との合計含有割合が少なすぎると、架橋物がゴム弾性などに劣り、脆くなり、多すぎると架橋物の油による体積変化が大きい。
【００１６】
［α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）］
α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）を構成するためのα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体としては、アクリロニトリル；α−クロロアクリロニトリル、α−ブロモアクリロニトリルなどのα−ハロゲノアクリロニトリル；メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどのα−アルキルアクリロニトリルなどが挙げられ、アクリロニトリルが好ましい。α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体は複数種を併用してもよい。
【００１７】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの構造中のα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）の含有割合の下限は、４０重量％、好ましくは４１重量％であり、上限は、５０重量％、好ましくは４８重量％、より好ましくは４６重量％である。α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）の含有割合が少なすぎると、架橋物の油による体積変化率が大きく、多すぎると架橋物のゴム弾性が劣る。
【００１８】
［１，３−ブタジエン単位（ａ）、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）およびα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）以外の単量体単位（ｄ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｄ）は、１，３−ブタジエン単位（ａ）、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）およびα，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）のいずれでもない単量体単位である。単量体単位（ｄ）を構成する単量体は、１，３−ブタジエン、１−ブテンおよび不飽和ニトリル系単量体と共重合可能な単量体を重合することにより、ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中に導入された単位である。
【００１９】
共重合可能な単量体としては、１−ブテン以外のα−オレフィン、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、非共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、芳香族ビニル系単量体、フッ素含有ビニル系単量体、不飽和モノカルボン酸、不飽和多価カルボン酸、その無水物などが挙げられる。
【００２０】
１−ブテン以外のα−オレフィンは、炭素数が３以上であり、好ましくは１２以下のものである。プロピレン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンなどが挙げられる。１−ブテンを除くのは、１−ブテンを共重合すると、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を構成し、単量体単位（ｄ）とはならないためである。
【００２１】
１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体としては、炭素数が５以上であり、好ましくは炭素数が１２以下のものである。イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエンなどが挙げられる。
【００２２】
非共役ジエン系単量体としては、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエンなどが挙げられる。
【００２３】
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ｎ−ドデシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなどの炭素数１〜１８のアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；メトキシメチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のアルコキシアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；α−シアノエチルアクリレート、β−シアノエチルアクリレート、シアノブチルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のシアノアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；２−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のヒドロキシアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；ジメチルアミノメチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどの炭素数１〜１８のアルキル基を有するアミノアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；トリフルオロエチルアクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレートなどの炭素数２〜１８のフルオロアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート；フルオロベンジルアクリレート、フルオロベンジルメタクリレートなどのフッ素置換ベンジルアクリレートまたはフッ素置換ベンジルメタクリレート；マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ｎ−ブチル、イタコン酸ジエチルなどの炭素数１〜４のアルキル基を有する不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルまたは不飽和ジカルボン酸ジアルキルエステル；などが挙げられる。
【００２４】
芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルピリジンなどが挙げられる。
【００２５】
フッ素含有ビニル系単量体としては、フルオロエチルビニルエーテル、フルオロプロピルビニルエーテル、トリフルオロメチルビニルエーテル、トリフルオロエチルビニルエーテル、パーフルオロプロピルビニルエーテル、パーフルオロヘキシルビニルエーテルなどの炭素数２〜１０のフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルビニルエーテル；ｏ−トリフルオロメチルスチレン、ｐ−トリフルオロメチルスチレン、ペンタフルオロ安息香酸ビニル、ジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンなどのフルオロ基を有するビニル芳香族置換体が挙げられる。
【００２６】
不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
【００２７】
不飽和多価カルボン酸としては、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸などが挙げられ、不飽和多価カルボン酸の無水物としては、無水イタコン酸、無水フマル酸、無水マレイン酸などが挙げられる。
【００２８】
なお、エチレンも共重合可能な単量体であるが、前述のように、エチレンは偶数分子が連続して重合する場合、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）を構成する。連続せずに重合した場合、または奇数分子が連続して重合すると、単量体単位（ｄ）を構成する。
【００２９】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｄ）の含有割合の下限は、１０重量％、好ましくは１１重量％、より好ましくは１２重量％であり、上限は３５重量％、好ましくは３３重量％、より好ましくは３０重量％である。さらに、ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｄ）の含有割合の下限は、８モル％、好ましくは９モル％、上限は、好ましくは３０モル％である。単量体単位（ｄ）の含有割合が少なすぎると架橋物の油中硬化現象を抑制できず、多すぎると架橋物の機械的強度が著しく低下してしまう場合がある。
【００３０】
後述のように、単量体単位（ａ）、単量体単位（ｃ）および単量体単位（ｄ）を含有する共重合体を水素化などの方法により飽和化する場合に、１，３−ブタジエン単位（ａ）が水素化して少なくとも一部を飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）になるのと同様に、単量体単位（ｄ）の中には、不飽和結合の一部が水素添加されて構造が変わることもあるが、この飽和化された単量体単位も単量体単位（ｄ）に含める。本発明では、単量体単位（ｄ）は、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、または芳香族ビニル系単量体である。
【００３１】
［単量体単位（ｃ）および単量体単位（ｄ）］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ｃ）と共重合可能な単量体単位（ｄ）との合計含有割合の下限は、５０重量％、好ましくは５３重量％以上、より好ましくは５５重量％であり、上限は、８０重量％、好ましくは７７重量％、より好ましくは７５重量％である。単量体単位（ｃ）と単量体単位（ｄ）との合計含有割合が少なすぎるとニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物の油による体積変化が大きく、多すぎるとニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物がゴム弾性などに劣り、脆くなる。
【００３２】
なお、ニトリル基含有高飽和共重合ゴム中の単量体単位（ａ）、単量体単位（ｂ）、単量体単位（ｃ）および単量体単位（ｄ）の各含有割合は、セミミクロケルダール法による窒素含有量測定、赤外吸収スペクトル分析やヨウ素価測定による不飽和結合量の測定、赤外吸収スペクトル分析、1Ｈ−ＮＭＲ、13Ｃ−ＮＭＲ、熱分解ガスクロマトグラフィなどによる部分構造の同定、量比の測定などの複数の測定法を組み合わせることにより、各単量体単位の含有割合を求めることができる。一般的には、1Ｈ−ＮＭＲによる部分構造の同定、量比の測定が最も信頼性の高いが、1Ｈ−ＮＭＲのチャートのみでは複数のピークが重なるなどの原因で解析できない場合があり、他の方法と併用して解析することが望ましい。
【００３３】
［ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの製造方法］
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムの製造方法は、特に限定されないが、一般には、１，３−ブタジエン、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体およびこれらと共重合可能な単量体を共重合して得た共重合体を、必要に応じて水素添加などにより主鎖構造中の不飽和結合を飽和化する方法が簡便であり、好ましい。例えば、特開平８−１０００２５号公報などで公知の方法、すなわち、乳化重合にて共重合ゴムを得、必要に応じて水素添加する方法などに準じればよい。
【００３４】
（架橋性ゴム組成物）
本発明の架橋性ゴム組成物は、上記ニトリル基含有高飽和共重合ゴムおよび架橋剤を必須成分とし、必要に応じて、その他の配合剤を含有してなるものである。
【００３５】
本発明で使用される架橋剤は、本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムを架橋できる限り、特に限定されないが、硫黄架橋剤または有機過酸化物架橋剤が好ましい。
【００３６】
硫黄架橋剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄などの硫黄；４，４’−ジチオモルホリンやテトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、高分子多硫化物など有機硫黄化合物；などが挙げられる。ニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００重量部に対する硫黄架橋剤の使用量の下限は、０．１重量部、好ましくは０．２重量部、より好ましくは０．３重量部、上限は１０重量部、好ましくは７重量部、より好ましくは５重量部である。硫黄架橋剤の使用量が少なすぎると、架橋密度が低下し、圧縮永久ひずみが大きくなり、多すぎると、耐屈曲疲労性が不十分となったり、動的発熱性が高くなる場合がある。
【００３７】
有機過酸化物架橋剤としては、ジアルキルパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類などが挙げられる。ジアルキルパーオキサイドとしては、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３−ヘキシン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどが挙げられる。ジアシルパーオキサイドとして、ベンゾイルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイドなどが挙げられる。パーオキシエステルとして、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートなど）などが挙げられる。ニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００重量部当たりの有機過酸化物架橋剤の使用量の下限は、０．５重量部であり、上限は、８重量部、好ましくは７量部、より好ましくは５重量部である。有機過酸化物架橋剤の使用量が少なすぎると、架橋密度が低下し、圧縮永久ひずみが大きくなる。有機過酸化物架橋剤の使用量が多すぎると、架橋物のゴム弾性が不十分となる場合がある。
【００３８】
架橋剤は単独で使用しても、複数を併用しても良い。またクレー、炭酸カルシウム、シリカなどに分散させ、加工性を改良したものを使用してもよい。
【００３９】
架橋助剤は、特に限定されない。硫黄架橋剤と組み合わせて用いられる架橋助剤としては、亜鉛華、チウラム系架橋促進剤、グアニジン系架橋促進剤、スルフェンアミド系架橋促進剤、チアゾール系架橋促進剤、ジチオカルバメート系架橋促進剤などが挙げられる。チウラム系架橋促進剤としては、テトラメチルチウラムダイサルファイド、テトラエチルチウラムダイサルファイド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラムダイサルファイドなどが挙げられる。グアニジン系架橋促進剤としては、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニドなどが挙げられる。スルフェンアミド系架橋促進剤としては、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ−第三−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミドなどが挙げられる。チアゾール系架橋促進剤としては、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィドなどが挙げられる。ジチオカルバメート系架橋促進剤としては、ジメチルジチオカルバミン酸テルル、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛などが挙げられる。
【００４０】
また、有機過酸化物架橋剤と組み合わせて用いられる架橋助剤としては、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド、トリアリスイソシアヌレート、多官能メタクリレートモノマー、アクリル酸金属塩、メタクリル酸金属塩などが挙げられる。これらは目的に応じて複数使用しても良い。
【００４１】
本発明のゴム組成物には、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、補強材、充填剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、スコーチ防止剤、架橋遅延剤、可塑剤、加工助剤、滑剤、粘着剤、潤滑剤、難燃剤、防黴剤、帯電防止剤、着色剤などの添加剤をさらに配合することができる。
【００４２】
また、本発明のゴム組成物の特性を損なわない限り、他のゴム、エラストマーあるいは樹脂成分、例えば、アクリルゴム、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリシロキサン系エラストマー、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどを配合することもできる。
【００４３】
他のゴム、エラストマーあるいは樹脂成分を配合する場合は、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、本発明のゴム組成物には、これらのゴム、エラストマーあるいは樹脂成分を架橋させるための架橋剤、架橋助剤などの配合量を追加してもよい。
【００４４】
本発明のゴム組成物は、ゴム、架橋剤および必要に応じて配合する配合剤をロール混合、バンバリー混合、スクリュー混合、溶液混合などの適宜の混合方法により配合することによって調製することができる。各成分の混合の順序については、特に限定されない。ゴムに充填剤などの熱で分解しにくい成分を充分に混合した後、熱で分解しやすいものである架橋剤、架橋促進剤などの架橋反応を起こす配合剤は、架橋開始温度以下でなるべく短時間に混合することが好ましい。
【００４５】
（架橋物）
本発明の架橋物は、上記架橋性ゴム組成物を架橋したものである。
【００４６】
本発明の架橋物の製造方法は、特に限定されない。架橋物の形状などの必要に応じて、成形と架橋を同時に行うか、成形後に架橋すればよい。例えば、成形と架橋を同時に行う方法としては、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形などが例示される。成形後に架橋する方法としては、例えば、押出成形で成形し、加硫釜などで架橋する方法がある。
【００４７】
また、本発明のゴム組成物は、加熱することにより架橋しうるものであるが、その際の温度の下限は、好ましくは１３０℃、より好ましくは１４０℃であり、上限が好ましくは２１０℃である。温度が低すぎると架橋時間が長時間必要となったり、架橋密度が低くなる場合がある。温度が高すぎる場合は、架橋が短時間で進行し目的とする形状にならない成形不良になる場合がある。
【００４８】
一度架橋（一次架橋）した後で、架橋物を加熱して二次架橋させてもよい。この場合の全架橋時間は、架橋方法、架橋温度、形状などにより異なるが、１分以上、２０時間以下の範囲が架橋密度と生産効率の面から好ましい。
【００４９】
加熱方法としては、プレス加熱、蒸気加熱、オーブン加熱、熱風加熱などのゴムの架橋に用いられる方法を適宜選択すればよい。
【００５０】
［用途］
本発明のゴム組成物の架橋物は、例えば自動車などの輸送機械、一般機器・装置、電子・電気、建築などの幅広い分野において、シール材、緩衝・保護材、電線被覆材、工業用ベルト類、ホース類、シール類、ダイヤフラム類、ブーツ類、ロール類などとして有用である。
【００５１】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、各特性は次のようにして測定した。以下、特に明記しない限り、部および％は、重量基準である。
【００５２】
（引張強さ、破断時伸び）
ゴム架橋物の破断強度、破断時伸びは、厚さ２ｍｍのシート状架橋物から打ち抜いたダンベル状３号形の試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、引張速度５００ｍｍ／分で測定した。引張強さが小さく、破断時伸びが小さいほど、製品の取り付けにて不具合が生じやすい。
【００５３】
（硬さ）
架橋ゴム組成物の硬さは、厚さ２ｍｍのシート状架橋物から打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準じて、ＩＲＨＤマイクロ硬さ計を用いて測定した。
【００５４】
（体積変化率）
架橋ゴム組成物の体積変化率は、厚さ２ｍｍのシート状架橋物から打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を用い、試験油Ｆｕｅｌ Ｄ（イソオクタンとトルエンとを容積比３：２で混合したもの）に４０℃、１４０時間浸せきした後、ＪＩＳ Ｋ６２５８に準じて測定した。
【００５５】
（硬化現象確認）
硬化現象の確認は、以下の手順によって行った。
試験油Ｆｕｅｌ Ｄに、縮合芳香族化合物であるアントラセンとフェナントレンとの重量比１：１の混合物を加えた縮合芳香族化合物濃度２％の添加油を調製する。この添加油と縮合芳香族の添加されていないＦｕｅｌ Ｄ（以下、無添加油という）のそれぞれに、厚さ２ｍｍのシート状架橋物より打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を４０℃の雰囲気下で１０日浸せきする。その後、４８時間真空乾燥を行い、試験片の硬さを測定した。添加油に浸せき後の試験片硬さと無添加油に浸せき後の硬さの差を硬化の程度の指標として示した。一般には、この硬さの差が5ポイント以上の場合に、硬化現象が発生したものと判断される。
【００５６】
（耐酸敗ガソリン性試験）
Ｆｕｅｌ Ｃ（イソオクタンとトルエンとを容積比１：１で混合したもの）に濃度が３％になるよう過酸化ラウロイルを添加した試験油に、厚さ２ｍｍのシート状架橋物より打ち抜いた２５ｍｍ×１５ｍｍ角の試験片を４０℃で２４０時間浸せきする。その後、試験片を取り出し、２３℃にて２４時間真空乾燥し、試験片を１８０°折り曲げ、外側表面に亀裂の発生の有無を目視にて確認した。一般には、亀裂発生が見られた場合は、酸敗ガソリンに対する耐久性が無いと判断する。
【００５７】
実施例１〜７、比較例１〜７
表１に示す単量体単位を含有するニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００部に、カーボンブラックＮ７６２（旭カーボン社製、旭＃５０、粒径約８０ｎｍ、比表面積約２３ｍ2／ｇ）３０部およびステアリン酸１部をジャケット温度を５０℃に調整した密閉式混合機を用いて混練し、表面温度を５０℃に調節されたオープンロールでテトラエチルチウラムダイサルファイド（大内新興社製、ノクセラーＴＥＴ）１．５部およびＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（大内新興社製、ノクセラーＣＺ）１．５部を同時に、次いで、硫黄（細井化学工業社製、３２５メッシュ）０．５部、酸化亜鉛（正同化学工業社製、酸化亜鉛２種、純度９９．５％以上）５部の順序で添加した。得られた組成物を、１６０℃、２０分、９ＭＰａでプレス成型し、試験片を得て、物性を測定した。
結果を表１に示す。
【００５８】
実施例８
表１に示す単量体単位を含有するニトリル基含有高飽和共重合ゴム１００部に、カーボンブラックＮ５５０（旭カーボン社製、旭＃６０、粒径約４５ｎｍ、比表面積約４０ｍ2／ｇ）５０部、置換ジフェニルアミン（ユニロイヤル・ケミカルズ社製、Ｎａｕｇａｒｄ ４４５）１部および２−メルカプトメンゾチアゾールの亜鉛塩（大内新興社製、ノクラックＭＢＺ）１部をジャケット温度を５０℃に調整した密閉式混合機を用いて混練し、表面温度を５０℃に調節されたオープンロールで１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン（ハーキュレス社製、Ｖｕｌｃｕｐ ４０ＫＥ）を添加した。得られた組成物を、１７０℃、２０分、４ＭＰａでプレス成型し、試験片を得て、物性を測定した。結果を表１に示す。
【００５９】
ニトリル基含有高飽和共重合ゴムの単量体単位含有割合は、1Ｈ−ＮＭＲ、よう素価測定、セミミクロケルダール法による窒素含有量測定に基づいて求めた値であるが、重合において用いられた単量体の量と残存した単量体の量との差に矛盾しないことを確認した。
【００６０】
【表１】
なお、表中のイソプレン単位含有割合は、飽和化イソプレン単位も含めた含有割合である。飽和化共役ジエン単位である飽和化１，３−ブタジエン単位と飽和化イソプレン単位は、1Ｈ−ＮＭＲでその量比を求め、残存する主鎖の不飽和結合量に基づいて、それぞれの含有割合を求めた。
【００６２】
単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）の合計含有割合が多く、単量体単位（ｄ）を含有しないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例１）、単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）の合計含有割合が多く、単量体単位（ｄ）の含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例２）、単量体単位（ａ）と単量体単位（ｂ）の合計含有割合が多めで、単量体単位（ｄ）の含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例３）、単量体単位（ｄ）の含有割合が重量％では十分であるが、モル％では不足であるニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例６）では、伸びが大きく、油中で硬化してしまう問題がある。
【００６３】
単量体単位（ｃ）の含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例４）では、伸びが大きく、油中での体積変化率が大きいという問題がある。
【００６４】
単量体単位（ｃ）と単量体単位（ｄ）の合計含有割合が多めで、単量体単位（ｃ）と単量体単位（ｄ）の合計含有割合が少ないニトリル基含有高飽和共重合ゴムの架橋物（比較例５）では、引張強さに劣るという問題がある。
【００６５】
このような比較例に対し、本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムは、適度の引張強さ、伸びおよび硬さを有し、油中での体積変化も小さく、油中での硬化現象も認められず、さらに、耐酸敗ガソリン性にも優れる。
【００６６】
本発明のニトリル基含有高飽和共重合ゴムは、耐酸敗ガソリン性を有し、油中での体積変化も小さく、縮合芳香族化合物が含まれた油中であっても硬化しないという優れた耐油性を有し、常態物性にも優れる。
Claims (3)
- １，３−ブタジエン単位（ａ）０〜２０重量％、飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）０〜５０重量％、α，β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体単位（ｃ）４０〜５０重量％およびこれら以外の単量体単位（ｄ）１０〜３５重量％かつ８モル％以上からなり、該単量体単位（ｄ）を構成する単量体が、１，３−ブタジエン以外の共役ジエン系単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル類、または芳香族ビニル系単量体であって、かつ、該１，３−ブタジエン単位（ａ）と該飽和化１，３−ブタジエン単位（ｂ）との合計含有割合が２０〜５０重量％であるニトリル基含有高飽和共重合ゴム。
- 請求項１記載のゴムおよび架橋剤を含有する架橋性ゴム組成物。
- 請求項２記載の架橋性ゴム組成物を架橋した架橋物。
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