JP4894172B2 - 耐油耐候性ゴム組成物及びその成形体 - Google Patents
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(A)アクリル酸エステル系共重合体
本実施形態の耐油耐候性ゴム組成物に含有される(A)成分は、アクリル酸エステル系共重合体である。この(A)成分は、アクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルコキシアルキルエステル等のアクリル系単量体を共重合させることによって得られる、各単量体に由来する構造単位を有するアクリル系ゴムを一例として挙げることができる。
(A)成分に含まれる構造単位(a1)は、アクリル酸アルキルエステル及び/又はアクリル酸アルコキシアルキルエステルに由来する構造単位である。アクリル酸アルキルエステルとしては、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、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸2−メチルペンチル、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n−デシル、アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸n−オクタデシル等を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(A)成分に含まれる構造単位(a2)は、不飽和ニトリル単量体に由来する構造単位である。不飽和ニトリル単量体としては、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、α−クロロアクリロニトリル、α−フルオロアクリロニトリル等を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(A)成分に含まれる構造単位(a3)は、カルボキシル基含有単量体に由来する構造単位である。カルボキシル基含有単量体としては、不飽和カルボン酸(そのモノエステルを含む)等を挙げることができる。不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、テトラコン酸等の不飽和カルボン酸類;マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、フタル酸モノヒドロキシレンアクリレート、ヘキサヒドロフタル酸モノ−2−アクリロイルオキシエチル、ヘキサヒドロフタル酸モノ−2−メタクリロイルオキシエチル、フタル酸、こはく酸、アジピン酸等の非重合性多価カルボン酸とアリルアルコール、メタリルアルコール、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシル基含有不飽和化合物とのモノエステル等の遊離カルボキシル基含有エステル類等を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(A)成分に含まれる構造単位(a4)は、エポキシ基含有単量体に由来する構造単位である。エポキシ基含有単量体としては、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4−オキシシクロヘキシル、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、メタクリルグリシジルエーテル等を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(A)成分は、前記構造単位(a1)、(a2)、(a3)、及び(a4)に加え、アクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルコキシアルキルエステル、不飽和ニトリル単量体、カルボキシル基含有単量体、及びエポキシ基含有単量体と共重合可能な他の単量体に由来する構造単位を更に含んでいてもよい。
(A)成分は、構造単位(a1)、要すれば(a2)、(a3)、及び(a4)、並びに他の単量体に由来する構造単位を形成することとなるそれぞれの単量体を、好ましくはラジカル重合開始剤の存在下で共重合することにより製造することができる。
本実施形態の耐油耐候性ゴム組成物に含有される(B)成分は、少なくとも、アクリロニトリルを含むα,β−不飽和ニトリル単量体と、ブタジエンを含む共役ジエン単量体とを共重合させることにより得られる共重合体である。従って、(B)成分は、アクリロニトリルを含むα,β−不飽和ニトリル単量体に由来する構造単位と、ブタジエンを含む共役ジエン単量体に由来する構造単位を含んでなるものである。
アクリロニトリル以外のα,β−不飽和ニトリル単量体としては、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、α−フルオロアクリロニトリル等を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
ブタジエン以外の共役ジエン単量体としては、イソプレン(2−メチル−1,3−ブタジエン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、クロロプレン(2−クロロ−1,3−ブタジエン)等を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
アクリロニトリルブタジエンゴムに含まれる構造単位(b1)の割合は、5〜60質量%であることが好ましく、15〜55質量%であることが更に好ましく、15〜50質量%であることが特に好ましい。アクリロニトリルブタジエンゴムに占める構造単位(b1)の含有割合が5質量%未満であると、この耐油耐候性ゴム組成物を用いて得られる成形体の耐油性が低下する傾向にある。一方、アクリロニトリルブタジエンゴムに占める構造単位(b1)の含有割合が60質量%超であると、この耐油耐候性ゴム組成物を用いて得られる成形体の硬度が高くなり、ゴム弾性が劣る傾向にある。
アクリロニトリルブタジエンゴムに含まれる構造単位(b2)の割合は、40〜95質量%であることが好ましく、45〜85質量%であることが更に好ましく、50〜85質量%であることが特に好ましい。アクリロニトリルブタジエンゴムに占める構造単位(b2)の含有割合が40質量%未満であると、この耐油耐候性ゴム組成物を用いて得られる成形体の硬度が高くなり、ゴム弾性が劣る傾向にある。一方、アクリロニトリルブタジエンゴムに占める構造単位(b2)の含有割合が95質量%超であると、この耐油耐候性ゴム組成物を用いて得られる成形体の耐油性が低下する傾向にある。
アクリロニトリルブタジエンゴムに含まれる構造単位(b3)は、カルボキシル基含有単量体に由来する構造単位である。カルボキシル基含有単量体としては、不飽和カルボン酸(そのモノエステルを含む)等を挙げることができる。不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、テトラコン酸等の不飽和カルボン酸類;マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、フタル酸モノヒドロキシレンアクリレート、ヘキサヒドロフタル酸モノ−2−アクリロイルオキシエチル、ヘキサヒドロフタル酸モノ−2−メタクリロイルオキシエチル、フタル酸、こはく酸、アジピン酸等の非重合性多価カルボン酸とアリルアルコール、メタリルアルコール、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシル基含有不飽和化合物とのモノエステル等の遊離カルボキシル基含有エステル類等を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
アクリロニトリルブタジエンゴムは、前述の構造単位(b1)、(b2)、及び(b3)に加え、アクリロニトリル、ブタジエン、及びカルボキシル基含有単量体と共重合可能な他の単量体に由来する構造単位を更に含んでいてもよい。前記他の単量体としては、前述の(A)成分に含まれることのある「その他の構造単位」で例示した化合物を挙げることができる。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。なお、これらの化合物のうちの芳香族ビニル系単量体は、アミノ基、ヒドロキシル基等の官能基を有していてもよい。
(B)成分は、構造単位(b1)、(b2)、及び(b3)、並びに要すれば他の単量体に由来する構造単位を形成することとなるそれぞれの単量体を、好ましくはラジカル重合開始剤の存在下で共重合することにより製造することができる。なお、(B)成分は、前述の「(A)成分の製造方法」と同様の方法に従って製造することができる。
本実施形態の耐油耐候性ゴム組成物に含有される(C)成分は、マイカ及びタルクの少なくともいずれかである。この(C)成分の平均粒径は、0.01〜50μmであることが好ましく、0.1〜30μmであることが更に好ましい。0.01μm未満であると、(A)成分及び(B)成分の加工性が向上するという効果が十分に発揮され難くなる傾向にある。一方、50μm超であると、加硫ゴムの強度が低下する傾向にある。また、(C)成分のアスペクト比(長径/厚み)は、特に限定されるものではないが、60以下であることが好ましく、40以下であることが更に好ましい。マイカ又はタルクの形状が板状でないと、(A)成分及び(B)成分の加工性や耐オゾン性が向上するといった効果が発揮されない。なお、(C)成分のアスペクト比が60超であると、加硫ゴムの強度が低下する傾向にある。
本実施形態の耐油耐候性ゴム組成物は、(A)成分5〜95質量%、好ましくは10〜70質量%、更に好ましくは20〜70質量%と、(B)成分95〜5質量%、好ましくは90〜30質量%、更に好ましくは80〜30質量%(但し、(A)+(B)=100質量%)とを含有するものである。(A)成分の含有割合が5質量%未満であると、耐オゾン性(耐候性)が不十分となる傾向にある。一方、(B)成分の含有割合が95質量%超であると、このゴム組成物を用いて得られる成形体の強度が低下する傾向にある。
本発明の成形体の一実施形態は、これまで述べてきたいずれかの耐油耐候性ゴム組成物からなるものである。このため、非塩素系であるとともに押出生地の肌荒れが抑制されており、ガソリン透過性が低く、かつ耐オゾン性に優れた成形体である。
アクリル酸エチル65部、メタクリル酸グリシジル5部、アクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニルオキシエチル(DCPOEA)5部、アクリロニトリル25部、ラウリル硫酸ナトリウム4部、過硫酸カリウム0.2部、及び水200部を、窒素置換したステンレス製反応器に仕込み、50℃で共重合反応を開始した。重合転化率がほぼ100%に達したところで、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン0.5部を反応系に添加して共重合反応を停止させた。なお、反応時間は15時間であった。次いで、反応系(反応生成物を含むラテックス)に、0.25%塩化カルシウム水溶液を添加して共重合ゴムを凝固させた。凝固した共重合ゴムを十分に水洗した後、約90℃で3時間乾燥することにより、エポキシ基含有アクリルゴム(ANM−1)を得た。得られたエポキシ基含有アクリルゴム(ANM−1)のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は75、アクリロニトリルに由来する構造単位の含有割合は25%であった。
アクリル酸エチル70部、アクリル酸n−ブチル27部、メタクリル酸5部、ラウリル硫酸ナトリウム4部、過硫酸カリウム0.2部、及び水200部を、窒素置換したステンレス製反応器に仕込み、50℃で共重合反応を開始した。重合転化率がほぼ100%に達したところで、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン0.5部を反応系に添加して共重合反応を停止させた。なお、反応時間は15時間であった。次いで、反応系(反応生成物を含むラテックス)に、0.25%塩化カルシウム水溶液を添加して共重合ゴムを凝固させた。凝固した共重合ゴムを十分に水洗した後、約90℃で3時間乾燥することにより、カルボキシル基含有アクリルゴム(ACM−1)を得た。得られたカルボキシル基含有アクリルゴム(ACM−1)のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は40であった。
ACM−1(カルボキシル基含有ACM、ムーニー粘度(ML1+4,100℃):40、カルボキシル基の含有割合:0.6mmol/g)20部、NBR−1(未変性NBR、商品名「JSR N231H」、JSR社製、ムーニー粘度(ML1+4,100℃):75、アクリロニトリルに由来する構造単位の含有割合:34%)80部、マイカ(商品名「マイカA−21」、山口雲母工業所社製)30部、ステアリン酸(商品名「ルナックS−30」、花王社製)1.0部、カーボンブラック(商品名「シースト116」、東海カーボン社製)50部、可塑剤(アジピン酸エーテルエステル系可塑剤、商品名「RS107」、旭電化工業社製)20部、亜鉛華(商品名「酸化亜鉛2種」、正同化学社製)5.0部、及び硫黄(商品名「粉末硫黄」、鶴見化学社製)0.4部を、バンバリーミキサーを使用して70〜180℃で混練することにより混練物を得た。得られた混練物を冷却したものに、老化防止剤(N−フェニルーN’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、商品名「ノクラック810NA」、大内新興化学工業社製)1.0部、加硫促進剤−1(テトラエチルチウラムジスルフィド、(商品名「ノクセラーTET」、大内新興化学工業社製)1.0部、及び加硫促進剤−2(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、(商品名「ノクセラーCZ」、大内新興化学工業社製)2.0部をロールで練り込むことによりゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を170℃、20分プレス加硫することにより、2mm厚の加硫ゴムシートを作製した。押出試験(生地の肌)の評価結果は「○」、得られた加硫ゴムシートの引張破断強度(TB)は15MPa、引張破断伸び(EB)は550%、硬度(HA(デュロA))は67、耐オゾン性の評価は、20%伸張で「○」、30%伸張で「○」、40%伸張で「○」であった。ガソリン減少量は3500mgであった。
表1に示す配合処方としたこと以外は、前述の実施例1の場合と同様にして加硫ゴムシートを作製した。なお、表1の記載中、「NBR−2」は、カルボキシル基含有NBR(商品名「JSR N632S」、JSR社製、ムーニー粘度(ML1+4,100℃):60、アクリロニトリルに由来する構造単位の含有割合:33%)、「タルク」は、微粉タルク(商品名「ハイトロン」、竹原化学工業社製)である。押出試験(生地の肌)の評価結果、得られた加硫ゴムシートの各種物性値、ガソリン透過性、及び耐オゾン性の評価結果を表2に示す。なお、比較例5〜7については、明らかに耐オゾン性が劣るものであったため、ガソリン透過性の測定は行わなかった。
Claims (4)
- (a1)アクリル酸アルキルエステル及び/又はアクリル酸アルコキシアルキルエステルに由来する構造単位を40〜99.9質量%、(a2)不飽和ニトリル単量体に由来する構造単位を0〜50質量%、(a3)カルボキシル基含有単量体に由来する構造単位を0〜15質量%、及び(a4)エポキシ基含有単量体に由来する構造単位を0〜20質量%(但し、(a1)+(a2)+(a3)+(a4)=100質量%)含んでなるアクリルゴムである(A)アクリル酸エステル系共重合体を5〜95質量%、
(b1)アクリロニトリルを含むα,β−不飽和ニトリル単量体に由来する構造単位を5〜60質量%、(b2)ブタジエンを含む共役ジエン単量体に由来する構造単位を40〜95質量%、及び(b3)カルボキシル基含有単量体に由来する構造単位を0〜15質量%(但し、(b1)+(b2)+(b3)=100質量%)含んでなるアクリロニトリルブタジエンゴムである(B)α,β−不飽和ニトリル・共役ジエン系共重合体を95〜5質量%(但し、(A)+(B)=100質量%)、並びに
前記(A)アクリル酸エステル系共重合体と前記(B)α,β−不飽和ニトリル・共役ジエン系共重合体の合計100質量部に対して、(C)マイカ及びタルクの少なくともいずれかを3〜100質量部含有する耐油耐候性ゴム組成物。 - 補強剤、可塑剤、及び架橋剤からなる群より選択される少なくとも一種を更に含有する請求項1に記載の耐油耐候性ゴム組成物。
- 請求項1又は2に記載の耐油耐候性ゴム組成物からなる成形体。
- ホース、チューブ、又はパッキンである請求項3に記載の成形体。
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