JP5319114B2 - ニトリル基含有共重合ゴム及び加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記α、β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位(b)を形成する単量体が、ブチルアクリレートおよび/または2−エチルヘキシルアクリレートである。
好ましくは、前記共役ジエン単位(c)を形成する単量体が、1,3−ブタジエンである。
好ましくは、前記飽和化共役ジエン単位(d)が、前記1,3−ブタジエンを水素化することにより形成される単量体単位である。
本発明の加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物において、好ましくは、前記ニトリル基含有共重合ゴム100重量部に対する、前記加硫剤の含有量が0.1〜10重量部である。
好ましくは、前記加硫剤が有機過酸化物である。
また、本発明の加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物は、該ニトリル基含有共重合ゴムと、加硫剤と、を含有してなるものである。
以下、本発明のニトリル基含有共重合ゴム、および加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物について詳細に説明する。
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単位(a)を構成するためのα,β−エチレン性不飽和ニトリルは、ニトリル基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物であれば限定されない。かかるα,β−エチレン性不飽和ニトリルの例としては、たとえば、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などのα−アルキルアクリロニトリル;などが挙げられる。これらのなかでも、アクリロニトリル、メタ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はこれらの複数種を併用してもよい。
このようなその他の単量体としては、非共役ジエン、α−オレフィン、芳香族ビニル、フッ素含有ビニル、α,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸、α,β−エチレン性不飽和多価カルボン酸、架橋性単量体、共重合性老化防止剤などが挙げられる。
α−オレフィンは、炭素数が2〜12のものが好ましく、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどが例示される。
芳香族ビニルとしては、例えば、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。
フッ素含有ビニルとしては、例えば、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、o−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が挙げられる。
α、β−エチレン性不飽和多価カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
また、共重合して得られた共重合体について水素添加反応を行う際に、共役ジエン単位だけでなく、ニトリル基まで水素化すると、得られる加硫物の耐油性が低下する。そのため、炭素−炭素不飽和結合のみを選択的に水素化する必要がある。かかる選択的に水素化を行う水素添加方法は特に限定されず、公知の方法を採用すればよい。
本発明の加硫性ニトリル基含有ゴム組成物は、上記ニトリル基含有共重合ゴムに、加硫剤を必須成分として加えてなるものである。
本発明で使用される加硫剤は、本発明のニトリル基含有共重合ゴムを架橋できる限り特に限定されないが、有機化過酸化物が好ましい。
ジアルキルパーオキサイド類としては、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類として、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類としては、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が挙げられる。
本発明の加硫物は、本発明の加硫性ニトリル基含有ゴム組成物を成形、加硫することにより得ることができる。
具体的には、所望の形状に対応した成形機、例えば押出機、射出成形機、圧縮機、ロールなどにより、上記した加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物を成形し、形状を固定化するために加硫物とする。この際には、予め成形した後に加硫しても、成形と加硫を同時に行ってもよい。成形温度は、通常、10〜200℃、好ましくは25〜120℃である。加硫温度は、通常、100〜200℃、好ましくは130〜190℃であり、加硫時間は、通常、1分〜24時間、好ましくは2分〜1時間である。
また、ゴム加硫物の形状、大きさなどによっては、表面が加硫していても、内部まで十分に加硫していない場合があるので、さらに加熱して二次加硫を行ってもよい。
試験、評価は下記によった。
加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物を縦15cm、横15cm、厚さ0.2cmの金型に入れ、加圧しながら、170℃で20分間プレス成形し、シート状ゴム加硫物を得た。得られたシート状ゴム加硫物を3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。得られた試験片を用いて、JIS K 6251に従い、ゴム加硫物の引張強さおよび伸びを測定した。
上記(1)と同様にして得たシート状ゴム加硫物につき、JIS K 6253に従い、デュロメータ硬さ試験機タイプAを用いて加硫物の硬さを測定した。
上記(1)と同様にして作製した試験片を、JIS K 6257のノーマルオーブン法に従って、150℃に504時間置いてから取り出して上記(1)と同様にして伸びを測定し、上記(1)の常態物性の伸びからの変化率を求め、耐熱老化性を評価した。
JIS K 6258に規定された体積、厚さの試験片をダンベルで打ち抜いて作製し、JIS K 6258に従い、150℃の市販のエンジンオイル(本田技研工業(株)製 HONDA ULTRA MILD SL)に試験片を504時間浸漬した後、上記(1)常態物性と同様に伸びを測定し、上記(1)常態物性の伸びからの変化率を求め、耐油性を評価した。
JIS K 6261に従い、ゲーマンねじり試験により評価し、ねじれ角が低温時(23℃)ねじれ角の10倍になる時の温度(T10)を示した。T10の温度が低いほど耐寒性に優れると判断される。
加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物を160℃、20分間のプレスによって成形、一次架橋して厚み2mm、縦150mm、横150mmのシートを得、試験片(試験シート)を得た。
そして、得られた試験片を用い、JIS K6259に準じて、40℃、オゾン濃度50pphm、15%伸長で、24時間後の状態を10倍の拡大鏡で観察し、亀裂の発生の有無で評価した。
1,3−ブタジエン、アクリロニトリル、必要に応じてブチルアクリレートまたは2−エチルヘキシルアクリレートを用い、反応器内にて通常の乳化重合により、2種類のブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、9種類のブタジエン−アクリロニトリル−ブチルアクリレート三元共重合ゴム及び1種類のブタジエン−アクリロニトリル−2−エチルヘキシルアクリレート三元共重合ゴムを調製した。尚、前記各ゴムは各単量体の共重合組成(1,3−ブタジエンについては、飽和化物と未飽和化物との合計割合)が、表1に記載の割合になるように各単量体の仕込量を調整した。
そして、得られた各ゴムを個別にメチルイソブチルケトンに溶解し、パラジウム−シリカ触媒を用いて、耐圧容器内で各ゴム中のブタジエン単位部分を部分水素化し、高飽和共重合ゴムを得た。水素化触媒量、反応時間を変えて水素化反応の際の水素化度を制御することにより各単位(a)、(b)、(c)および(d)の含有率、並びに、x[すなわち(c)/〔(c)+(d)〕]およびx・A〔Aは、単位(a)の含有率〕の数価を調整した。これら各単位の含有率および数値x、x・Aを表1に示す。
表1に示すニトリル基含有共重合ゴム100部、SRFカーボンブラック(シーストS、東海カーボン社製)60部、酸化亜鉛(亜鉛華1号)10部、可塑剤としてのトリメリット酸トリ(2−エチルヘキシル)8部、並びに老化防止剤としての4,4−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン1.5部および2−メルカプトベンズイミダゾール亜鉛塩1.5部を、バンバリーミキサにて50℃で混合した後、オープンロールに移して有機過酸化物としての1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン40%品(バルカップ40KE、GEO Specialty Chemicals Inc.製)6部を加えて50℃にて10分間混練して加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物を得た。得られた組成物を用いて各試験用の加硫試験片を作製し、常態物性、耐熱老化性、耐油性、耐寒性および耐オゾン性を試験、評価した。結果を表1に示す。
一方、α、β−エチレン性不飽和ニトリル単位(a)の含有率Aが大きすぎるゴムの加硫物は、常態の引張強さが低下し、空気加熱老化試験およびエンジンオイル浸漬による伸びの低下が大きく(耐熱老化性及び耐油性が悪化)、耐寒性に劣った(比較例5)。逆に、α、β−エチレン性不飽和ニトリル単位(a)の含有率Aが小さすぎるゴムの加硫物は、耐熱老化性、耐油性および耐オゾン性に劣った(比較例6)。
α、β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位(b)を有しないゴムの加硫物は、耐熱老化性、耐油性および耐寒性に劣った(比較例1、3)。共役ジエン単位(c)および飽和化共役ジエン単位(d)の合計の含有率が大きすぎるゴムの加硫物は、耐熱老化性および耐油性に劣った(比較例7)。
共役ジエン単位(c)および飽和化共役ジエン単位(d)の合計の含有量に対する、共役ジエン単位(c)の含有割合xが大きすぎると、得られた加硫物は、耐熱老化性、耐油性および耐オゾン性に劣った(比較例4)。x・Aの値が大きすぎると、得られた加硫物は、耐熱老化性、耐油性および耐寒性の低いものとなった(比較例2)。
Claims (8)
- α、β−エチレン性不飽和ニトリル単位(a)10〜40重量%、α、β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位(b)10〜60重量%、並びに、共役ジエン単位(c)および飽和化共役ジエン単位(d)の合計20〜70重量%からなるニトリル基含有共重合ゴムであって、
前記共役ジエン単位(c)および前記飽和化共役ジエン単位(d)の合計の含有量に対する、共役ジエン単位(c)の含有量の割合xが0.08以下であり、かつ、
前記割合xと、前記α、β−エチレン性不飽和ニトリル単位(a)の含有率A〔%〕と、の積x・Aが1.5以下であるニトリル基含有共重合ゴム。 - 前記α、β−エチレン性不飽和ニトリル単位(a)を形成する単量体が、アクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリルである請求項1に記載のニトリル基含有共重合ゴム。
- 前記α、β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位(b)を形成する単量体が、ブチルアクリレートおよび/または2−エチルヘキシルアクリレートである請求項1または2に記載のニトリル基含有共重合ゴム。
- 前記共役ジエン単位(c)を形成する単量体が、1,3−ブタジエンである請求項1〜3のいずれかに記載のニトリル基含有共重合ゴム。
- 前記飽和化共役ジエン単位(d)が、前記1,3−ブタジエンを水素化することにより形成される単量体単位である請求項4に記載のニトリル基含有共重合ゴム。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のニトリル基含有共重合ゴム100重量部に対し、加硫剤0.1〜10重量部を含有してなる加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物。
- 前記加硫剤が有機過酸化物である請求項6に記載の加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物。
- 請求項6または7に記載の加硫性ニトリル基含有共重合ゴム組成物を加硫してなるゴム加硫物。
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