JP5527657B2 - Ester-crosslinked rubber and method for producing the same, curable rubber composition and modified copolymer for producing ester-crosslinked rubber, and molded article containing ester-crosslinked rubber - Google Patents
Ester-crosslinked rubber and method for producing the same, curable rubber composition and modified copolymer for producing ester-crosslinked rubber, and molded article containing ester-crosslinked rubber Download PDFInfo
- Publication number
- JP5527657B2 JP5527657B2 JP2010084067A JP2010084067A JP5527657B2 JP 5527657 B2 JP5527657 B2 JP 5527657B2 JP 2010084067 A JP2010084067 A JP 2010084067A JP 2010084067 A JP2010084067 A JP 2010084067A JP 5527657 B2 JP5527657 B2 JP 5527657B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ester
- carbon
- rubber
- crosslinked rubber
- copolymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Description
本発明は、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィンと4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエンとを共重合させたゴム状共重合体がエステル結合を介して架橋したエステル架橋ゴム及びその製造方法に関する。本発明はさらに、上記エステル架橋ゴムを製造するために使用可能な硬化性ゴム組成物及び変性共重合体、さらには上記エステル架橋ゴムを含有する成形体に関する。 The present invention relates to a rubbery copolymer obtained by copolymerizing at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms. The present invention relates to an ester crosslinked rubber crosslinked through a bond and a method for producing the same. The present invention further relates to a curable rubber composition and a modified copolymer that can be used for producing the ester-crosslinked rubber, and further to a molded article containing the ester-crosslinked rubber.
イソブテン、イソペンテンなどの4〜7個の炭素原子を有するイソモノオレフィンと少量のイソプレン、ブタジエンなどの4〜14個の炭素原子を有する脂肪族ジエンとを共重合させたゴム状共重合体(以下、単に「ゴム状共重合体」と表す。)は、「ブチルゴム類」とも言われ、その架橋ゴムは、衝撃吸収能が高く、気体透過性が極めて低く、酸、アルカリ、オゾンなどにも安定であるため、防振材、自動車のタイヤのチューブ、医薬用ゴム製品、コンデンサや電池の封口体、ベルト、ホース等の幅広い用途に使用されている。 A rubbery copolymer obtained by copolymerizing an isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms such as isobutene or isopentene and a small amount of an aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms such as isoprene or butadiene Is simply referred to as “rubber-like copolymer”), and is also referred to as “butyl rubbers”, and its crosslinked rubber has high impact absorption capacity, extremely low gas permeability, and is stable to acids, alkalis, ozone, etc. Therefore, they are used in a wide range of applications such as vibration-proof materials, automobile tire tubes, pharmaceutical rubber products, capacitor and battery sealing bodies, belts, hoses and the like.
このゴム状共重合体の架橋方法として、従来からイオウ架橋、キノイド架橋、樹脂架橋が知られている。 Conventionally, sulfur crosslinking, quinoid crosslinking, and resin crosslinking are known as methods for crosslinking the rubbery copolymer.
イオウ架橋は、イオウ或いはイオウ供与体をチアゾール類、ジチオカーバメート類、チウラム類などの架橋促進剤と併用することにより行われる。しかしながら、高温で長時間の加熱が必要であるため生産効率の点から好ましくなく、ブリードやブルームが生じやすいという問題も有している。p−キノンジオキシム、p,p´−ジベンゾイルキノンジオキシムのようなキノンジオキシム類を用いたキノイド架橋では、キノイドを活性化させるための酸化剤として鉛丹や二酸化鉛が用いられるが、これらの鉛化合物は人体に有害であるため、環境衛生上の問題がある。また、キノイド架橋により得られた架橋ゴムは十分な耐熱性を有していない。さらに、ハロゲン化したアルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、或いはフェノール・ホルムアルデヒド樹脂と二塩化スズのような無機ハロゲン化物、クロロプレンのようなハロゲン含有エラストマーとを使用した樹脂架橋は、架橋速度が著しく遅く、高温で長時間の加熱が必要であるため、生産効率の点から好ましくない。また、樹脂架橋により得られるゴム製品は架橋が完了していない状態で製品化されるため、ゴム製品の使用中に架橋反応が進行してその物性が大きく変化するという問題もある。 Sulfur crosslinking is performed by using sulfur or a sulfur donor in combination with a crosslinking accelerator such as thiazoles, dithiocarbamates, or thiurams. However, since heating at a high temperature for a long time is necessary, it is not preferable from the viewpoint of production efficiency, and there is a problem that bleed and bloom are likely to occur. In quinoid crosslinking using quinonedioximes such as p-quinonedioxime and p, p′-dibenzoylquinonedioxime, lead tan or lead dioxide is used as an oxidizing agent for activating the quinoid. Since these lead compounds are harmful to the human body, they have environmental health problems. Moreover, the crosslinked rubber obtained by quinoid crosslinking does not have sufficient heat resistance. Furthermore, resin crosslinking using halogenated alkylphenol-formaldehyde resins, or phenol-formaldehyde resins and inorganic halides such as tin dichloride, or halogen-containing elastomers such as chloroprene, has a significantly slow crosslinking rate and is long at high temperatures. Since heating of time is required, it is not preferable from the viewpoint of production efficiency. Moreover, since the rubber product obtained by resin crosslinking is commercialized in a state where the crosslinking is not completed, there is a problem that the physical properties of the rubber product change greatly due to the progress of the crosslinking reaction during the use of the rubber product.
一方、ジエン系ゴム等の架橋方法として好適であるベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物を用いた架橋は、ゴム状共重合体の架橋のためには通常用いられない。ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合に起因する脱水素反応が生じるため、共重合体が分解、低分子化してしまい、架橋が進行しないからである。しかしながら、有機過酸化物による架橋は、架橋速度が非常に速く、得られる架橋ゴムがイオウのような不純物を含まない点で有利であるため、有機過酸化物単独での架橋が可能な特殊なゴム状共重合体が検討されてきた。 On the other hand, crosslinking using an organic peroxide such as benzoyl peroxide or dicumyl peroxide, which is suitable as a crosslinking method for diene rubbers, is not usually used for crosslinking rubbery copolymers. This is because a dehydrogenation reaction caused by the carbon-carbon double bond of the rubber-like copolymer occurs, so that the copolymer is decomposed and reduced in molecular weight and crosslinking does not proceed. However, crosslinking with an organic peroxide is advantageous in that the crosslinking speed is very fast and the resulting crosslinked rubber does not contain impurities such as sulfur. Rubbery copolymers have been investigated.
例えば、特許文献1(米国特許明細書第3584080号)は、イソブテンのような4〜7個の炭素原子を有するイソモノオレフィンと、イソプレンのような4〜14個の炭素原子を有する脂肪族ジエンと、ジビニルベンゼンのような芳香族ジビニル化合物とを共重合させた、有機過酸化物単独での架橋が可能な部分架橋ゴムを記載している。また、このような部分架橋ゴムとして、イソブテン97モル%−イソプレン1.7モル%−ジビニルベンゼン1.3モル%の部分架橋ゴムが、バイエル社から「XL−10000」の名称で市販されている。これらの部分架橋ゴムにおけるビニル基が有機過酸化物により架橋される。 For example, US Pat. No. 3,584,080 describes an isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms such as isobutene and an aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms such as isoprene. And a partially crosslinked rubber obtained by copolymerizing an aromatic divinyl compound such as divinylbenzene and capable of crosslinking with an organic peroxide alone. Further, as such partially crosslinked rubber, a partially crosslinked rubber of 97 mol% of isobutene-1.7 mol% of isoprene-1.3 mol% of divinylbenzene is commercially available from Bayer under the name “XL-10000”. . The vinyl groups in these partially crosslinked rubbers are crosslinked with an organic peroxide.
この部分架橋ゴムの有機過酸化物による架橋は迅速に進行し、得られた架橋ゴムは耐熱性の点で上述のイオウ架橋等による架橋ゴムより優れている。例えば、特許文献2(特開2003−109880号公報)は、電解コンデンサにおいて、XL−10000にジクミルパーオキサイド、充填材、加工助剤、老化防止剤及び架橋助剤を添加した硬化性ゴム組成物を硬化させた架橋ゴムを封口体として使用し、さらにスルホラン、γ−ブチルラクトン、フタル酸1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウムを含む電解液を駆動用電解液として使用することにより、電解コンデンサの150℃の使用温度においても封口体の劣化が抑制されることを開示している。 Crosslinking of this partially crosslinked rubber with an organic peroxide proceeds rapidly, and the obtained crosslinked rubber is superior to the above-described crosslinked rubber by sulfur crosslinking in terms of heat resistance. For example, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-109880) discloses a curable rubber composition obtained by adding dicumyl peroxide, a filler, a processing aid, an antiaging agent, and a crosslinking aid to XL-10000 in an electrolytic capacitor. By using a crosslinked rubber obtained by curing a product as a sealing body, and further using an electrolyte containing sulfolane, γ-butyllactone, and 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolinium phthalate as a driving electrolyte. Further, it is disclosed that the deterioration of the sealing body is suppressed even at the use temperature of 150 ° C. of the electrolytic capacitor.
また、出願人は、本出願時には未だ未公開である特願2008−319342号において、有機過酸化物による架橋とは異なる架橋方法を提案している。この方法では、ゴム状共重合体を溶媒に溶解し、ヒドロホウ素化し、さらに酸化、加水分解することにより、ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合の一方の炭素にヒドロキシル基が付加されたヒドロキシル変性共重合体を得、ヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤と上記ヒドロキシル変性共重合体とを反応させることにより、ゴム状共重合体がエステル結合を介して架橋されたエステル架橋ゴムを得ている。 In addition, the applicant has proposed a crosslinking method different from the crosslinking with an organic peroxide in Japanese Patent Application No. 2008-319342, which has not yet been published at the time of this application. In this method, a hydroxyl group was added to one carbon of the carbon-carbon double bond of the rubber-like copolymer by dissolving the rubber-like copolymer in a solvent, hydroborating, further oxidizing and hydrolyzing. By obtaining a hydroxyl-modified copolymer and reacting the hydroxyl-modified copolymer with a crosslinking agent having at least two functional groups capable of forming an ester bond by reaction with a hydroxyl group, the rubber-like copolymer is esterified. An ester cross-linked rubber cross-linked through a bond is obtained.
しかしながら、上述の部分架橋ブチルゴムは、ムーニー粘度が高く、かつゲル含有量が非常に高いので、加工性に極めて乏しい。また、有機過酸化物架橋により得られた架橋ゴムの硬度及び引裂強度が十分であるとはいえず、架橋ゴム製品が変形或いは割れてしまうことがあり、したがって架橋ゴム製品の耐熱性にもばらつきが生じる。 However, the partially crosslinked butyl rubber described above has a high Mooney viscosity and a very high gel content, so that the processability is extremely poor. Also, the hardness and tear strength of the crosslinked rubber obtained by organic peroxide crosslinking cannot be said to be sufficient, and the crosslinked rubber product may be deformed or cracked, and thus the heat resistance of the crosslinked rubber product also varies. Occurs.
また、近年の自動車や電子機器における部品に対する高性能化、高信頼性化の要請に伴い、自動車部品や電気部品などに用いられる架橋ゴムにも、高い耐熱性が要求されるようになっており、上述の部分架橋ゴムの有機過酸化物架橋によって得られた架橋ゴムを超える耐熱性を有する架橋ゴムの開発が望まれる。 In addition, with recent demands for higher performance and higher reliability for parts in automobiles and electronic equipment, high heat resistance is also required for crosslinked rubber used in automobile parts and electrical parts. Development of a crosslinked rubber having heat resistance exceeding that of a crosslinked rubber obtained by organic peroxide crosslinking of the above partially crosslinked rubber is desired.
出願人が特願2008−319342号において開示したエステル架橋ゴムは、加工性に優れた硬化性ゴム組成物から得ることができ、架橋性に優れ、その上耐熱性にも優れている。しかしながら、ゴム状共重合体におけるほぼ全ての炭素炭素二重結合にヒドロキシル基を付加し、架橋度が高い架橋ゴムを得るためには、ゴム状共重合体の濃度が1w/v%(溶媒の体積に対するゴム状共重合体の重量%)以下の溶液を使用してヒドロホウ素化反応を行い、反応溶液のゲル化を防止するのが好ましく、したがってエステル架橋ゴムの生産量に制約がある。 The ester-crosslinked rubber disclosed by the applicant in Japanese Patent Application No. 2008-319342 can be obtained from a curable rubber composition having excellent processability, has excellent crosslinkability, and is excellent in heat resistance. However, in order to obtain a crosslinked rubber having a high degree of crosslinking by adding hydroxyl groups to almost all carbon-carbon double bonds in the rubber-like copolymer, the concentration of the rubber-like copolymer is 1 w / v% (of the solvent It is preferred to carry out the hydroboration reaction using a solution of less than (% by weight of rubber-like copolymer relative to the volume) to prevent gelation of the reaction solution, and thus there is a limitation on the amount of ester-crosslinked rubber produced.
そこで、本発明の課題は、生産量を増加させることが可能な耐熱性に優れたエステル架橋ゴム及びその製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an ester-crosslinked rubber excellent in heat resistance capable of increasing the production amount and a method for producing the same.
上述の課題は、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィン90〜99.5モル%と4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエン0.5〜10モル%とを共重合させたゴム状共重合体の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化された変性共重合体が、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤とのエステル化反応により架橋された、エステル結合を介して架橋されたエステル架橋ゴムによって達成される。 The above-mentioned problems are addressed by 90 to 99.5 mol% of at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms 0.5 to 10 A modified copolymer obtained by epoxidizing and / or glycolating a carbon-carbon double bond of a rubbery copolymer copolymerized with mol% forms an ester bond by reaction with an epoxy group and / or a hydroxyl group. This is achieved by an ester-crosslinked rubber crosslinked via an ester bond, crosslinked by an esterification reaction with a crosslinking agent having at least two possible functional groups.
本発明において、「エポキシ化」とは、以下の式(I)に示すように、脂肪族ジエンに由来する炭素炭素二重結合がエポキシ基に変性されることを意味し、「グリコール化」とは、以下の式(II)に示すように、脂肪族ジエンに由来する炭素炭素二重結合のそれぞれの炭素にヒドロキシル基が1個ずつ付加されることを意味する。グリコール化は、エポキシ基の開環加水分解に相当する。本発明において、上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化された変性共重合体は、エポキシ基のみを有していても良く、ヒドロキシル基のみを有していても良く、エポキシ基とヒドロキシル基の両方を有していても良い。以後、主としてエポキシ基を含む変性共重合体を「エポキシ化変性共重合体」と表し、主としてヒドロキシル基を含む変性共重合体を「グリコール化変性共重合体」と表す。
上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化された変性共重合体は、エステル化反応のための官能基となるエポキシ基及び/又はヒドロキシル基を有し、また炭素炭素二重結合が飽和化しているため耐熱性に優れる。そして、上記変性共重合体のエポキシ基及び/又はヒドロキシル基と上記架橋剤の官能基とのエステル化反応により、エステル結合を介して架橋したエステル架橋ゴムが得られるが、架橋後のエステル架橋ゴムは、従来の部分架橋ゴムを架橋したゴムより耐熱性に優れている。 The modified copolymer in which the carbon-carbon double bond of the rubber-like copolymer is epoxidized and / or glycolized has an epoxy group and / or a hydroxyl group that becomes a functional group for the esterification reaction, and Excellent heat resistance due to saturation of carbon-carbon double bond. Then, an ester-crosslinked rubber crosslinked through an ester bond is obtained by an esterification reaction between the epoxy group and / or hydroxyl group of the modified copolymer and the functional group of the crosslinking agent. Is superior in heat resistance to a rubber obtained by crosslinking a conventional partially crosslinked rubber.
本発明のエステル架橋ゴムにおいて、上記ゴム状共重合体における結合脂肪族ジエン量は、一般的には0.5〜10.0モル%の範囲である。結合脂肪族ジエン量が10.0モル%より多いと、エステル架橋ゴムのゴム弾性が低下し、0.5モル%未満であると十分な本発明の効果が得られにくい。上記ゴム状共重合体における結合脂肪族ジエン量は、0.6〜2.5モル%の範囲であるのが特に好ましい。 In the ester crosslinked rubber of the present invention, the amount of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer is generally in the range of 0.5 to 10.0 mol%. When the amount of bonded aliphatic diene is more than 10.0 mol%, the rubber elasticity of the ester-crosslinked rubber is lowered, and when it is less than 0.5 mol%, it is difficult to obtain sufficient effects of the present invention. The amount of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer is particularly preferably in the range of 0.6 to 2.5 mol%.
気体透過性が極めて低く、耐薬品性にも優れた望ましい架橋ゴムはブチルゴム、すなわち、イソブテン−イソプレン共重合体を架橋した架橋ゴムである。本発明においても、上記ゴム状共重合体におけるイソモノオレフィンをイソブテンとし、脂肪族ジエンをイソプレンとすることによって、気体透過性が極めて低く、耐薬品性にも優れた望ましいエステル架橋ゴムを得ることができる。 A desirable crosslinked rubber having extremely low gas permeability and excellent chemical resistance is butyl rubber, that is, a crosslinked rubber obtained by crosslinking an isobutene-isoprene copolymer. Also in the present invention, by using isobutene as the isomonoolefin in the rubbery copolymer and isoprene as the aliphatic diene, it is possible to obtain a desirable ester-crosslinked rubber having extremely low gas permeability and excellent chemical resistance. Can do.
実質的に全ての炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化されており、炭素炭素二重結合を実質的に有していない変性共重合体が架橋されていると、得られたエステル架橋ゴムの主鎖に炭素炭素二重結合が存在せず、耐熱性に優れるため、特に好ましい。しかしながら、変性共重合体に炭素炭素二重結合が一部残っていても、本発明の効果を得ることができる。 When substantially all of the carbon-carbon double bonds are epoxidized and / or glycolated, and the modified copolymer substantially free of carbon-carbon double bonds is crosslinked, the resulting ester A carbon-carbon double bond does not exist in the main chain of the crosslinked rubber and is excellent in heat resistance. However, even if some carbon-carbon double bonds remain in the modified copolymer, the effects of the present invention can be obtained.
なお、「炭素炭素二重結合が実質的に存在しない」とは、変性共重合体の1H−NMR測定において、炭素炭素二重結合由来のシグナルが消失していること、すなわち、炭素炭素二重結合由来のシグナルが無いことを意味する。 Note that the "carbon-carbon double bond is not substantially present", in the 1 H-NMR measurement of the modified copolymer, that a signal derived from the carbon-carbon double bond is lost, i.e., the carbon carbon double It means that there is no signal derived from a heavy bond .
例えば、以下の式(III)
本発明のエステル架橋ゴムは、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィン90〜99.5モル%と4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエン0.5〜10モル%とを共重合させたゴム状共重合体を溶媒に溶解した後、酸化により上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合をエポキシ化することによって、或いは、酸化に続く加水分解によりエポキシ基の少なくとも一部をグリコール化することによって、上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化された変性共重合体を得る変性工程、上記変性共重合体と、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤とを混合することによって、硬化性ゴム組成物を得る調製工程、及び、上記硬化性ゴム組成物中の上記変性共重合体のエポキシ基及び/又はヒドロキシル基と上記架橋剤の官能基とをエステル化反応させることによって、エステル結合を介して架橋されたエステル架橋ゴムを得る架橋工程を含むエステル架橋ゴムの製造方法によって、好適に得ることができる。したがって、本発明はまた、このエステル架橋ゴムの製造方法に関する。 The ester-crosslinked rubber of the present invention comprises 90 to 99.5 mol% of at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms. A rubbery copolymer copolymerized with 5 to 10 mol% is dissolved in a solvent, and then the carbon-carbon double bond of the rubbery copolymer is epoxidized by oxidation, or hydrolyzed following oxidation. A modification step of obtaining a modified copolymer in which the carbon-carbon double bond of the rubbery copolymer is epoxidized and / or glycolized by glycolating at least a part of the epoxy group by decomposition, the modified copolymer A curable rubber by mixing the combination with a crosslinking agent having at least two functional groups capable of forming an ester bond by reaction with an epoxy group and / or a hydroxyl group Through an ester bond by an esterification reaction between the epoxy group and / or hydroxyl group of the modified copolymer in the curable rubber composition and the functional group of the crosslinking agent It can be suitably obtained by a method for producing an ester-crosslinked rubber comprising a crosslinking step for obtaining a crosslinked ester-crosslinked rubber. Accordingly, the present invention also relates to a method for producing this ester-crosslinked rubber.
上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合をエポキシ化及び/又はグリコール化することによって、炭素炭素二重結合が飽和化すると共に、エステル化反応のための官能基が導入される。この工程で炭素炭素二重結合が飽和化するため、耐熱性が向上する。また、本発明の方法では、特願2008−319342号のヒドロホウ素化を利用する方法において認められた溶液のゲル化を回避することができるため、変性共重合体の生産量を増加させることができ、したがってまたエステル架橋ゴムの生産量を増加させることができる。さらに、この変性共重合体は架橋構造を有していないため、この変性共重合体を上記架橋剤と混合した硬化性ゴム組成物を所望の形状に成形する際にも、良好な加工性を示す。そして、上記変性共重合体の官能基としてのエポキシ基及び/又はヒドロキシル基と上記架橋剤の官能基とのエステル化反応によりエステル結合を介して架橋したエステル架橋ゴムが得られるが、得られたエステル架橋ゴムは、従来の部分架橋ゴムを架橋したゴムより良好な耐熱性を示す。 Epoxylation and / or glycolation of the carbon-carbon double bond of the rubbery copolymer saturates the carbon-carbon double bond and introduces a functional group for esterification reaction. Since the carbon-carbon double bond is saturated in this step, the heat resistance is improved. Further, in the method of the present invention, the gelation of the solution observed in the method using hydroboration of Japanese Patent Application No. 2008-319342 can be avoided, so that the production amount of the modified copolymer can be increased. Can therefore also increase the production of ester-crosslinked rubber. Further, since this modified copolymer does not have a cross-linked structure, good processability can be obtained even when a curable rubber composition obtained by mixing this modified copolymer with the above cross-linking agent is molded into a desired shape. Show. Then, an ester crosslinked rubber crosslinked through an ester bond by an esterification reaction between an epoxy group and / or a hydroxyl group as a functional group of the modified copolymer and a functional group of the crosslinking agent is obtained. Ester crosslinked rubber exhibits better heat resistance than rubber obtained by crosslinking conventional partially crosslinked rubber.
本発明のエステル架橋ゴムの製造方法において、上記ゴム状共重合体における結合脂肪族ジエン量は、0.6〜2.5モル%であるのが特に好ましい。また、上記イソモノオレフィンがイソブテンであり、上記脂肪族ジエンがイソプレンであるのが好ましい。 In the method for producing an ester-crosslinked rubber according to the present invention, the amount of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer is particularly preferably 0.6 to 2.5 mol%. The isomonoolefin is preferably isobutene and the aliphatic diene is preferably isoprene.
上記変性共重合体において、上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合の全てがエポキシ化及び/又はグリコール化されていると、最終的に得られるエステル架橋ゴムの主鎖に炭素炭素二重結合が存在せず、耐熱性に優れたエステル架橋ゴムが得られるため好ましい。しかしながら、上記変性共重合体に炭素炭素二重結合が一部残っていても本発明の効果を得ることができる。 In the modified copolymer, when all of the carbon-carbon double bonds of the rubber-like copolymer are epoxidized and / or glycolated, a carbon-carbon double chain is added to the main chain of the ester-crosslinked rubber finally obtained. This is preferable because an ester-crosslinked rubber having no bond and excellent heat resistance can be obtained. However, even if some carbon-carbon double bonds remain in the modified copolymer, the effects of the present invention can be obtained.
本発明のエステル架橋ゴムにおいて使用する架橋剤としては、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基と反応してエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する化合物であれば、特に制限無く使用することができるが、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸無水物、テトラカルボン酸ハロゲン化物及びテトラカルボン酸エステルの中から架橋剤を選択すると、ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合を構成していた2個の炭素が同一の架橋剤分子と結合する架橋構造が達成される確率が高まり、架橋が効率的に進むため好ましい。 The crosslinking agent used in the ester crosslinked rubber of the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having at least two functional groups capable of reacting with an epoxy group and / or a hydroxyl group to form an ester bond. However, when the cross-linking agent is selected from tetracarboxylic acid, tetracarboxylic acid anhydride, tetracarboxylic acid halide and tetracarboxylic acid ester, the two carbon-carbon double bonds of the rubbery copolymer were formed. The probability that a cross-linked structure in which the carbon atoms of the carbon atoms are bonded to the same cross-linking agent molecule is increased, and the cross-linking proceeds efficiently, is preferable.
上述の本発明のエステル架橋ゴムの製造方法における調製工程において得ることができる硬化性ゴム組成物は、予め架橋構造を有する共重合体を含有しないため、架橋ゴム製品を得るために所望の形状に成形する際には良好な加工性を示し、引裂強度に優れた架橋ゴムを与えることができる。したがって、本発明はさらに、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィン90〜99.5モル%と4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエン0.5〜10モル%とを共重合させたゴム状共重合体の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化された変性共重合体と、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤とを含有する硬化性ゴム組成物に関する。 The curable rubber composition that can be obtained in the preparation step in the production method of the ester-crosslinked rubber of the present invention does not contain a copolymer having a crosslinked structure in advance, so that it has a desired shape for obtaining a crosslinked rubber product. When molding, a cross-linked rubber that exhibits good processability and excellent tear strength can be provided. Accordingly, the present invention further relates to 90-99.5 mol% of at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms. Ester bond by reaction of a modified copolymer obtained by epoxidizing and / or glycolating a carbon-carbon double bond of a rubbery copolymer copolymerized with 10 mol% with an epoxy group and / or a hydroxyl group And a crosslinker having at least two functional groups capable of forming a curable rubber composition.
上述の本発明のエステル架橋ゴムの製造方法における変性工程において得ることができる炭素炭素二重結合が実質的に存在しない変性共重合体は、耐熱性が高く、官能基としてのエポキシ基及び/又はヒドロキシル基が導入されているため、耐熱性を有するエステル架橋ゴムを製造するために特に好適である。したがって、本発明はさらに、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィン90〜99.5モル%と4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエン0.5〜10モル%とを共重合させたゴム状共重合体の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化されており、炭素炭素二重結合が実質的に存在しない変性共重合体に関する。 The modified copolymer substantially free of carbon-carbon double bonds that can be obtained in the modification step in the method for producing the ester-crosslinked rubber of the present invention described above has high heat resistance, and has an epoxy group and / or a functional group. Since a hydroxyl group is introduced, it is particularly suitable for producing ester-crosslinked rubber having heat resistance. Accordingly, the present invention further relates to 90-99.5 mol% of at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms. The present invention relates to a modified copolymer in which a carbon-carbon double bond of a rubbery copolymer copolymerized with 10 mol% is epoxidized and / or glycolated and substantially free of carbon-carbon double bonds.
上記エステル架橋ゴムは、架橋性に優れる上に耐熱性にも優れ、このエステル架橋ゴムを製造するための組成物は加工性に優れるため、本発明のエステル架橋ゴムはさまざまな形状及び用途の成形体、特に耐熱老化性や長寿命性が要求される成形体を得るために好適に使用することができる。したがって、本発明はさらに、上記エステル架橋ゴムを含有する成形体に関する。 The ester-crosslinked rubber is excellent in crosslinkability and heat resistance. Since the composition for producing the ester-crosslinked rubber is excellent in processability, the ester-crosslinked rubber of the present invention is molded in various shapes and uses. It can be suitably used to obtain a molded body, particularly a molded body that is required to have heat aging resistance and long life. Therefore, the present invention further relates to a molded article containing the ester crosslinked rubber.
本発明のエステル架橋ゴムの製造方法によると、上記変性工程において、炭素炭素二重結合が飽和化すると共に、炭素炭素二重結合1個あたり1個のエポキシ基又は2個のヒドロキシル基が導入された変性共重合体が得られる。この変性工程において、炭素炭素二重結合が飽和化するため、耐熱性が向上し、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基がエステル化反応のための官能基となる。そして、本発明の製造方法によると、上記変性工程において、溶液がゲル化する過程を回避することができるため、変性共重合体の生産量を増加させることができ、したがってエステル架橋ゴムの生産量を増加させることができる。また、上記変性共重合体は架橋構造を有していないため、上記変性共重合体を上記架橋剤と混合した硬化性ゴム組成物を所望の形状に成形する際に、良好な加工性を示す。そして、上記変性共重合体の官能基としてのエポキシ基及び/又はヒドロキシル基と上記架橋剤の官能基とのエステル化反応によりエステル結合を介して架橋したエステル架橋ゴムを得ることができるが、得られた本発明のエステル架橋ゴムは、従来の部分架橋ゴムを架橋したゴムより良好な耐熱性を示す。したがって、所望形状を有する極めて安定な成形体を容易に得ることができる。 According to the method for producing an ester-crosslinked rubber of the present invention, in the modification step, the carbon-carbon double bond is saturated and one epoxy group or two hydroxyl groups are introduced per one carbon-carbon double bond. A modified copolymer is obtained. In this modification step, the carbon-carbon double bond is saturated, so that the heat resistance is improved, and the epoxy group and / or hydroxyl group becomes a functional group for the esterification reaction. And according to the production method of the present invention, in the modification step, the process of gelation of the solution can be avoided, so the production amount of the modified copolymer can be increased, and thus the production amount of the ester crosslinked rubber. Can be increased. In addition, since the modified copolymer does not have a crosslinked structure, it exhibits good processability when a curable rubber composition obtained by mixing the modified copolymer with the crosslinking agent is molded into a desired shape. . Then, an ester-crosslinked rubber crosslinked through an ester bond can be obtained by an esterification reaction between an epoxy group and / or a hydroxyl group as a functional group of the modified copolymer and a functional group of the crosslinking agent. The obtained ester-crosslinked rubber of the present invention exhibits better heat resistance than a rubber obtained by crosslinking a conventional partially crosslinked rubber. Therefore, it is possible to easily obtain a very stable molded body having a desired shape.
本発明の架橋ゴムは、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィン90〜99.5モル%と4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエン0.5〜10モル%とを共重合させたゴム状共重合体(該ゴム状共重合体におけるイソモノオレフィンと脂肪族ジエンとの合計量は100モル%である)の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化された変性共重合体が、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤とのエステル化反応により架橋されていることを特徴とし、エステル結合を介して架橋されたエステル架橋ゴムである。このエステル架橋ゴムは、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィン90〜99.5モル%と4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエン0.5〜10モル%とを共重合させたゴム状共重合体を溶媒に溶解した後、酸化により上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合をエポキシ化することによって、或いは、酸化に続く加水分解によりエポキシ基の少なくとも一部をグリコール化することによって、上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合がエポキシ化及び/又はグリコール化された変性共重合体を得る変性工程、上記変性共重合体と、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤とを混合することによって、硬化性ゴム組成物を得る調製工程、及び、上記硬化性ゴム組成物中の上記変性共重合体のエポキシ基及び/又はヒドロキシル基と上記架橋剤の官能基とをエステル化反応させることによって、エステル結合を介して架橋されたエステル架橋ゴムを得る架橋工程を含む方法によって、好適に得ることができる。以下、各工程について詳細に説明する。 The crosslinked rubber of the present invention comprises 90-99.5 mol% of at least one isomonoolefin having 4-7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4-14 carbon atoms. The carbon-carbon double bond of a rubbery copolymer copolymerized with 10 mol% (the total amount of isomonoolefin and aliphatic diene in the rubbery copolymer is 100 mol%) is epoxidized. And / or the glycolated modified copolymer is crosslinked by an esterification reaction with a crosslinking agent having at least two functional groups capable of forming an ester bond by reaction with an epoxy group and / or a hydroxyl group. And an ester-crosslinked rubber crosslinked via an ester bond. This ester-crosslinked rubber comprises 90-99.5 mol% of at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms of 0.5 to After dissolving a rubbery copolymer copolymerized with 10 mol% in a solvent, the carbon-carbon double bond of the rubbery copolymer is epoxidized by oxidation, or by hydrolysis following oxidation. A modification step of obtaining a modified copolymer in which the carbon-carbon double bond of the rubbery copolymer is epoxidized and / or glycolated by glycolating at least a part of the epoxy group, the modified copolymer, and A curable rubber composition by mixing with a crosslinking agent having at least two functional groups capable of forming an ester bond by reaction with an epoxy group and / or a hydroxyl group And a crosslinking step through an ester bond by an esterification reaction between the epoxy group and / or hydroxyl group of the modified copolymer in the curable rubber composition and the functional group of the crosslinking agent. It can be suitably obtained by a method including a crosslinking step for obtaining a crosslinked ester crosslinked rubber. Hereinafter, each step will be described in detail.
(1)変性工程
本発明の製造方法では、4〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のイソモノオレフィンと4〜14個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジエンとを共重合させたゴム状共重合体を出発材料とする。
(1) Modification step In the production method of the present invention, at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms are copolymerized. A rubbery copolymer is used as a starting material.
4〜7個の炭素原子を有するイソモノオレフィンの例としては、イソブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、2−メチル−2−ブテン、4−メチル−1−ペンテン及びそれらの混合物が挙げられる。イソモノオレフィンとしては、イソブテンが好ましい。 Examples of isomonoolefins having 4 to 7 carbon atoms include isobutene, 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butene, 2-methyl-2-butene, 4-methyl-1-pentene And mixtures thereof. As the isomonoolefin, isobutene is preferable.
4〜14個の炭素原子を有する脂肪族ジエンの例としては、イソプレン、ブタジエン、1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、2,4−ヘキサジエン、2−ネオペンチルブタジエンのような共役ジエン、1,4−ペンタジエン、2−メチル−1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、2−メチル−1,6−ヘプタジエンのような非共役ジエンが挙げられる。これらの2種以上を使用しても良い。脂肪族ジエンとしては、イソプレンが好ましい。 Examples of aliphatic dienes having 4 to 14 carbon atoms include isoprene, butadiene, 1,3-pentadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, 2,4-hexadiene, and 2-neopentylbutadiene. Conjugated dienes, 1,4-pentadiene, 2-methyl-1,4-pentadiene, 1,5-hexadiene, 2-methyl-1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, 2-methyl-1,6- Non-conjugated dienes such as heptadiene are mentioned. Two or more of these may be used. As the aliphatic diene, isoprene is preferred.
これらのゴム状共重合体は、公知の溶液重合及び懸濁重合によって製造可能である。不活性溶媒中のモノマー混合物を、フリーデルクラフツ触媒の存在下、低温で重合させることにより製造することができ、例えば、好適なイソブテン−イソプレン共重合体(未架橋ブチルゴム)は、塩化メチル中、無水塩化アルミニウム触媒の存在下で、モノマー混合物を−100℃程度の低温で重合させることにより得ることができる。また、市販のゴム状共重合体、例えば市販の未架橋ブチルゴムを使用することもできる。これらのゴム状共重合体の重合度には厳密な制限が無いが、分子量が50000〜1000000の範囲が好ましい。 These rubbery copolymers can be produced by known solution polymerization and suspension polymerization. A monomer mixture in an inert solvent can be produced by polymerizing at a low temperature in the presence of a Friedel-Crafts catalyst, for example, a suitable isobutene-isoprene copolymer (uncrosslinked butyl rubber) is obtained in methyl chloride, It can be obtained by polymerizing the monomer mixture at a low temperature of about −100 ° C. in the presence of an anhydrous aluminum chloride catalyst. Commercially available rubbery copolymers such as commercially available uncrosslinked butyl rubber can also be used. Although the degree of polymerization of these rubbery copolymers is not strictly limited, the molecular weight is preferably in the range of 50,000 to 1,000,000.
本発明において使用するゴム状共重合体における結合脂肪族ジエン量は、一般的には0.5〜10.0モル%の範囲である。結合脂肪族ジエン量が10.0モル%より多いと、最終的に得られるエステル架橋ゴムのゴム弾性が低下し、0.5モル%未満であると十分な本発明の効果が得られにくい。上記ゴム状共重合体における結合脂肪族ジエン量は、0.5〜4.0モル%の範囲であるのが好ましく、0.6〜2.5モル%の範囲であるのが特に好ましい。 The amount of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer used in the present invention is generally in the range of 0.5 to 10.0 mol%. When the amount of bonded aliphatic diene is more than 10.0 mol%, the rubber elasticity of the finally obtained ester-crosslinked rubber is lowered, and when it is less than 0.5 mol%, sufficient effects of the present invention are hardly obtained. The amount of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer is preferably in the range of 0.5 to 4.0 mol%, particularly preferably in the range of 0.6 to 2.5 mol%.
(a)エポキシ化変性共重合体への変性
出発材料の上記ゴム状共重合体を、必要に応じて加熱しながら溶媒に溶解させた後、酸化により上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合をエポキシ化することによってエポキシ化変性共重合体とする。なお、炭素炭素二重結合をエポキシ化する反応自体は公知であり、本発明においても、公知の方法によりエポキシ化変性共重合体を得ることができる。
(A) Modification to an epoxidation-modified copolymer The rubbery copolymer as a starting material is dissolved in a solvent while heating as necessary, and then the carbon-carbon double of the rubbery copolymer is obtained by oxidation. An epoxidized modified copolymer is obtained by epoxidizing the bond. In addition, the reaction itself for epoxidizing a carbon-carbon double bond is known, and in the present invention, an epoxidized modified copolymer can be obtained by a known method.
上記ゴム状共重合体の溶解のために使用可能な溶媒には、反応を損なわない不活性溶媒であれば特に限定は無いが、好適には非極性溶媒、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、或いはこれらの混合溶媒が使用される。 The solvent that can be used for dissolving the rubbery copolymer is not particularly limited as long as it is an inert solvent that does not impair the reaction, but is preferably a nonpolar solvent such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride. 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene and other halogenated hydrocarbons, benzene, toluene, ethylbenzene and other aromatic hydrocarbons, hexane, heptane and other aliphatic hydrocarbons, or a mixed solvent thereof.
炭素炭素二重結合をエポキシ基に酸化するためのエポキシ化剤として、過ギ酸、過酢酸、過プロピオン酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸、モノパーオキシフタル酸、パーオキシトリフロロ酢酸などの有機過酸;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、m−クロロ安息香酸、フタル酸等のカルボン酸又はその無水物と過酸化水素との混合物;を好ましく使用することができる。 As an epoxidizing agent for oxidizing a carbon-carbon double bond to an epoxy group, performic acid, peracetic acid, perpropionic acid, perbenzoic acid, m-chloroperbenzoic acid, monoperoxyphthalic acid, peroxytrifluoroacetic acid An organic peracid such as formic acid, acetic acid, propionic acid, benzoic acid, m-chlorobenzoic acid, phthalic acid and the like, or a mixture of an anhydride thereof and hydrogen peroxide can be preferably used.
エポキシ化剤として有機過酸を使用するのが特に好ましく、中でもm−クロロ過安息香酸は取り扱いやすいため好ましい。有機過酸の添加量は、基本的には、上記ゴム状共重合体中の全ての炭素炭素二重結合がエポキシ化されるように選択される。全ての炭素炭素二重結合がエポキシ化されると、得られるエステル架橋ゴムの耐熱性が向上する。しかしながら、上記変性共重合体に炭素炭素二重結合が残るように有機過酸の量を選択しても良い。特に、上記ゴム状共重合体における結合脂肪族ジエン量が比較的多くなると、炭素炭素二重結合の全てがエポキシ化されると、最終的に得られるエステル架橋ゴムのゴム弾性が低下する傾向があるため、耐熱性の点ではわずかに不利になるものの、炭素炭素二重結合が残るように有機過酸の量を選択しても良い。上記変性共重合体における残留炭素炭素二重結合量は、一般的には上記ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合量の80%以下、好ましくは70%以下である。炭素炭素二重結合が実質的に存在しないエポキシ化変性共重合体を得るためには、上記ゴム状共重合体の結合脂肪族ジエン1モルあたり1〜2モル、好ましくは1.5〜2モルの有機過酸が使用される。これより多くの有機過酸の使用は、エポキシ化変性共重合体を回収する際の洗浄等の後処理が面倒になり、経済的に不利である。 It is particularly preferred to use an organic peracid as the epoxidizing agent, and m-chloroperbenzoic acid is particularly preferred because it is easy to handle. The amount of organic peracid added is basically selected so that all carbon-carbon double bonds in the rubbery copolymer are epoxidized. When all the carbon-carbon double bonds are epoxidized, the heat resistance of the resulting ester crosslinked rubber is improved. However, the amount of organic peracid may be selected so that the carbon-carbon double bond remains in the modified copolymer. In particular, when the amount of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer is relatively large, when all of the carbon-carbon double bonds are epoxidized, the rubber elasticity of the finally obtained ester-crosslinked rubber tends to decrease. Therefore, although it is slightly disadvantageous in terms of heat resistance, the amount of organic peracid may be selected so that a carbon-carbon double bond remains. The amount of residual carbon-carbon double bonds in the modified copolymer is generally 80% or less, preferably 70% or less, of the amount of carbon-carbon double bonds in the rubbery copolymer. In order to obtain an epoxidized modified copolymer substantially free of carbon-carbon double bonds, it is 1 to 2 mol, preferably 1.5 to 2 mol, per mol of the bonded aliphatic diene of the rubbery copolymer. Of organic peracids are used. Use of more organic peracids is economically disadvantageous because post-treatment such as washing when recovering the epoxidized modified copolymer becomes troublesome.
例えば、以下の式(V)
エポキシ化の過程で反応溶液がゲル化することがないため、溶媒に対するゴム状共重合体の溶解量を増やし、エポキシ化変性共重合体の生産量を増加させることができる。ゴム状共重合体の濃度は、一般的には2〜100w/v%、好適には3〜50w/v%の範囲である。エポキシ化は、一般的には20〜80℃の反応温度で行われる。反応時間は、通常は3時間以上、好適には10時間以上である。 Since the reaction solution does not gel in the process of epoxidation, the amount of the rubbery copolymer dissolved in the solvent can be increased, and the production amount of the epoxidized modified copolymer can be increased. The concentration of the rubbery copolymer is generally in the range of 2 to 100 w / v%, preferably 3 to 50 w / v%. Epoxidation is generally carried out at a reaction temperature of 20-80 ° C. The reaction time is usually 3 hours or longer, preferably 10 hours or longer.
得られたエポキシ化変性共重合体の回収は、メタノール等の貧溶媒に反応後の溶液を投入してエポキシ化変性共重合体を析出させ、十分洗浄した後、ろ過することにより容易に行うことができる。ろ過したエポキシ化変性共重合体を乾燥して溶媒を除去後、以下に示す調製工程において使用する。また、回収後のエポキシ化変性共重合体は、次に示すエポキシ基の開環加水分解のために用いることができる。 The obtained epoxidized modified copolymer can be easily recovered by adding the solution after reaction to a poor solvent such as methanol to precipitate the epoxidized modified copolymer, washing thoroughly, and then filtering. Can do. The filtered epoxidized modified copolymer is dried to remove the solvent, and then used in the preparation step shown below. Further, the recovered epoxidized modified copolymer can be used for the following ring-opening hydrolysis of epoxy groups.
エポキシ化変性共重合体のエポキシ化度(したがって炭素炭素二重結合残留度)は、1H−NMRにより確認することができる。この工程で得ることができる炭素炭素二重結合を実質的に有していないエポキシ化変性共重合体は、二重結合の全てが実質的に飽和化されているため、極めて熱安定性に優れ、エステル架橋ゴムを製造するための材料として極めて好適である。 The degree of epoxidation of the epoxidized modified copolymer (and hence the carbon-carbon double bond residual degree) can be confirmed by 1 H-NMR. The epoxidation-modified copolymer substantially free of carbon-carbon double bonds that can be obtained in this step is extremely excellent in thermal stability because all of the double bonds are substantially saturated. It is extremely suitable as a material for producing ester crosslinked rubber.
(b)エポキシ基の開環加水分解
エポキシ化変性共重合体におけるエポキシ基を開環加水分解することにより、エポキシ基の少なくとも一部をグリコールに変性することができる。なお、エポキシ基の開環加水分解反応自体は公知であり、本発明においても、公知の方法により反応を行うことができる。
(B) Ring-opening hydrolysis of epoxy group At least a part of the epoxy group can be modified to glycol by ring-opening hydrolysis of the epoxy group in the epoxidation-modified copolymer. In addition, the ring-opening hydrolysis reaction of the epoxy group is known per se, and in the present invention, the reaction can be performed by a known method.
エポキシ化変性共重合体を溶媒に溶解した後、酸触媒と水又はアルカリ水溶液とを用いてエポキシ基を開環加水分解することができる。また、この反応のために、上述のエポキシ化反応終了後の反応液をそのまま使用することもできる。 After the epoxidized modified copolymer is dissolved in a solvent, the epoxy group can be subjected to ring-opening hydrolysis using an acid catalyst and water or an aqueous alkali solution. Moreover, the reaction liquid after completion | finish of the above-mentioned epoxidation reaction can also be used for this reaction as it is.
エポキシ化変性共重合体の溶解のために使用可能な溶媒には、反応を損なわない不活性溶媒であれば特に限定は無いが、例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、クロロベンゼン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素、或いはこれらの混合溶媒が使用される。 The solvent that can be used for dissolving the epoxidized modified copolymer is not particularly limited as long as it is an inert solvent that does not impair the reaction. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and ethylbenzene, hexane, Aliphatic hydrocarbons such as heptane, diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and other ethers, chlorobenzene, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, etc. A halogenated hydrocarbon or a mixed solvent thereof is used.
酸触媒としては、硫酸等の無機酸の希薄溶液、硫酸水素ナトリウム・一水和物、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等を使用することができる。エポキシ基どうしの自己重合を防止するためには、反応性が弱い酸触媒を使用するのが好ましく、硫酸水素ナトリウム・一水和物を好ましく使用することができる。硫酸水素ナトリウム・一水和物は、好ましくは上記ゴム状共重合体の結合脂肪族ジエン1モルあたり1モルの量で使用される。また、アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の水溶液を使用することができる。 As the acid catalyst, a dilute solution of an inorganic acid such as sulfuric acid, sodium hydrogen sulfate monohydrate, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, or the like can be used. In order to prevent self-polymerization between epoxy groups, it is preferable to use an acid catalyst having low reactivity, and sodium hydrogen sulfate monohydrate can be preferably used. Sodium bisulfate monohydrate is preferably used in an amount of 1 mole per mole of bound aliphatic diene of the rubbery copolymer. Moreover, as aqueous alkali solution, aqueous solution, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, can be used.
エポキシ化変性共重合体の濃度は、一般的には2〜100w/v%、好適には2〜50w/v%の範囲である。反応は、一般的には20〜80℃の温度で行われる。反応時間は、通常は5時間以上、好適には15時間以上である。エポキシ基からグリコールへの変性度は、酸触媒の種類や量、反応温度や反応時間等の反応条件を変更することにより、調整することができる。 The concentration of the epoxidized modified copolymer is generally in the range of 2 to 100 w / v%, preferably 2 to 50 w / v%. The reaction is generally carried out at a temperature of 20-80 ° C. The reaction time is usually 5 hours or longer, preferably 15 hours or longer. The degree of modification from an epoxy group to glycol can be adjusted by changing the reaction conditions such as the type and amount of the acid catalyst, the reaction temperature and the reaction time.
例えば、上記式(VI)で表されるエポキシ化変性共重合体を有機溶媒に溶解させた後、硫酸水素ナトリウム・一水和物を添加し、さらにアルカリ水溶液を添加して反応させることにより、以下の式(VII)
エポキシ基の少なくとも一部を開環加水分解した変性共重合体の回収は、メタノール等の貧溶媒に反応後の溶液を投入して変性共重合体を析出させ、十分洗浄した後、ろ過することにより容易に行うことができる。ろ過した変性共重合体を乾燥して溶媒を除去後、以下に示す調製工程において使用する。 Recovery of the modified copolymer obtained by ring-opening hydrolysis of at least a part of the epoxy group is carried out by depositing the solution after reaction in a poor solvent such as methanol, precipitating the modified copolymer, washing thoroughly, and then filtering. Can be easily performed. The filtered modified copolymer is dried to remove the solvent, and then used in the preparation step shown below.
(2)調製工程
次に、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤と上記変性工程において得られた変性共重合体とを混合し、硬化性ゴム組成物を得る。
(2) Preparation Step Next, a crosslinking agent having at least two functional groups capable of forming an ester bond by reaction with an epoxy group and / or a hydroxyl group and the modified copolymer obtained in the above-mentioned modification step are mixed. A curable rubber composition is obtained.
本発明では、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤であれば、特に制限無く使用することができる。エポキシ基及び/又はヒドロキシル基と反応してカルボン酸エステルを形成可能な架橋剤、例えば、ジカルボン酸、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、シクロヘキサ−4−エン−1,2−ジカルボン酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプタ−5−エン−2,3−ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、4,5−メトキシフタル酸、ビフェニル−2,2´−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸;トリカルボン酸、例えば、エタン−1,1,2−トリカルボン酸、ブタン−1,2,4−トリカルボン酸、ヘキサン−2,3,5−トリカルボン酸、ベンゼン−1,2,3−トリカルボン酸、ベンゼン−1,2,4−トリカルボン酸、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸、ナフタレン−1,2,4−トリカルボン酸;テトラカルボン酸、例えば、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、ベンゼン−1,2,3,5−テトラカルボン酸、ベンゼン−1,2,4,5−テトラカルボン酸、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸;ペンタカルボン酸、例えばベンゼンペンタカルボン酸;ヘキサカルボン酸、例えば、ベンゼンヘキサカルボン酸、及び、これらの誘導体、例えば、これらの酸ハロゲン化物、酸無水物及びエステルを使用することができる。誘導体は、1分子中に例えばカルボキシル基と酸無水物基のように2種以上の異なる種類の官能基を有していても良い。これらの架橋剤は、単独で使用しても2種以上の架橋剤を混合して使用しても良い。テトラカルボン酸及びその誘導体から選択された架橋剤を使用すると、ゴム状共重合体の炭素炭素二重結合を構成していた2個の炭素が同一の架橋剤分子と結合する架橋構造が達成される確率が高まり、架橋が効率的に進むため好ましい。また、脂肪族カルボン酸を使用する場合には、炭素炭素二重結合を含まないものを使用するのが好ましい。 In the present invention, any crosslinking agent having at least two functional groups capable of forming an ester bond by reaction with an epoxy group and / or a hydroxyl group can be used without particular limitation. Crosslinkers capable of reacting with epoxy groups and / or hydroxyl groups to form carboxylic acid esters, for example dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelain Acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, cyclohex-4-ene-1,2-dicarboxylic acid, bicyclo [2,2,1] hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 4,5-methoxyphthalic acid, biphenyl-2,2'-dicarboxylic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid; tricarboxylic acid such as ethane- 1,1,2-tricarboxylic acid, butane-1,2,4-tricarboxylic acid, hexane-2,3,5-tricarboxylic acid, Zen-1,2,3-tricarboxylic acid, benzene-1,2,4-tricarboxylic acid, benzene-1,3,5-tricarboxylic acid, naphthalene-1,2,4-tricarboxylic acid; tetracarboxylic acid, for example, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic acid, benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic acid, benzene-1,2,3,5 Tetracarboxylic acid, benzene-1,2,4,5-tetracarboxylic acid, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid; pentacarboxylic acid such as benzene pentacarboxylic acid; hexacarboxylic acid such as benzene Hexacarboxylic acids and their derivatives such as their acid halides, acid anhydrides and esters can be used. The derivative may have two or more different types of functional groups such as a carboxyl group and an acid anhydride group in one molecule. These crosslinking agents may be used alone or as a mixture of two or more crosslinking agents. When a cross-linking agent selected from tetracarboxylic acids and derivatives thereof is used, a cross-linking structure in which the two carbons constituting the carbon-carbon double bond of the rubbery copolymer are bonded to the same cross-linking agent molecule is achieved. This is preferable since the cross-linking proceeds efficiently. Moreover, when using aliphatic carboxylic acid, it is preferable to use what does not contain a carbon-carbon double bond.
また、ヒドロキシル基と反応してリン酸エステルを形成可能な架橋剤、例えば、オキシ塩化リン、五酸化リン、三塩化リン、五塩化リン、オルトリン酸、リン酸エステル、及びこれらの混合物を使用することができる。 Also use crosslinkers that can react with hydroxyl groups to form phosphate esters, such as phosphorus oxychloride, phosphorus pentoxide, phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride, orthophosphoric acid, phosphate esters, and mixtures thereof. be able to.
架橋剤は、上記変性共重合体のほとんどのエポキシ基及び/又はヒドロキシル基をエステル化するため、出発材料のゴム状共重合体における結合脂肪族ジエン1モルあたり、好ましくは1〜2モルの量で使用される。 Since the crosslinking agent esterifies most of the epoxy groups and / or hydroxyl groups of the modified copolymer, it is preferably in an amount of 1 to 2 moles per mole of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer of the starting material. Used in.
硬化性ゴム組成物は、溶媒を添加して液状組成物としても良く、溶媒を使用せずに固相組成物としても良い。成形体製造用の組成物は、固相組成物とするのが好ましい。 The curable rubber composition may be a liquid composition by adding a solvent, or may be a solid phase composition without using a solvent. The composition for producing a molded body is preferably a solid phase composition.
液状組成物において使用可能な溶媒には、反応を損なわない不活性溶媒であれば特に限定は無いが、例えば、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、クロロベンゼン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素、或いはこれらの混合溶媒が使用される。 The solvent that can be used in the liquid composition is not particularly limited as long as it is an inert solvent that does not impair the reaction. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane, diethyl Ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene and chloroform, or a mixed solvent thereof is used.
硬化性ゴム組成物には、さらに、エステル化反応を促進するための塩酸、トルエンスルホン酸、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ヘテロポリ酸のようなプロトン酸触媒或いは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ピリジン、ピペリジン、トリメチルアミン、トリブチルアミンのような塩基、珪酸塩化合物のような吸着剤の他、カーボンブラック、タルク、クレー、マイカのような充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、熱安定剤、光安定剤、オゾン安定剤、加工助剤、染料、顔料などの慣用の添加剤を必要に応じて添加しても良い。 The curable rubber composition further includes a protonic acid catalyst such as hydrochloric acid, toluenesulfonic acid, silica, alumina, zeolite, heteropolyacid or sodium hydroxide, potassium hydroxide, pyridine, piperidine for accelerating the esterification reaction. , Bases such as trimethylamine and tributylamine, adsorbents such as silicate compounds, fillers such as carbon black, talc, clay and mica, antioxidants, anti-aging agents, heat stabilizers, light stabilizers Conventional additives such as ozone stabilizers, processing aids, dyes and pigments may be added as necessary.
変性工程において得られた変性共重合体及び架橋剤の他、必要に応じて、溶媒、プロトン酸触媒或いは塩基、慣用の添加剤を、好適な混合手段を使用して混合することにより、硬化性ゴム組成物を得ることができる。固相組成物を得る場合には、混合手段として密閉式ミキナー、オープンロールミル等を好適に使用することができる。 In addition to the modified copolymer and the crosslinking agent obtained in the modification step, if necessary, a solvent, a protonic acid catalyst or a base, and a conventional additive are mixed using a suitable mixing means to be curable. A rubber composition can be obtained. When obtaining a solid phase composition, a closed mikiner, an open roll mill, or the like can be suitably used as a mixing means.
この工程で得ることができる本発明の硬化性ゴム組成物は、予め架橋構造を有する共重合体を含有していないため、所定形状に加工する際の加工性に優れ、良好な引裂強度を有するエステル架橋ゴムを得るために好適に使用することができる。 Since the curable rubber composition of the present invention that can be obtained in this step does not contain a copolymer having a crosslinked structure in advance, it has excellent processability when processed into a predetermined shape and has good tear strength. It can be suitably used to obtain an ester crosslinked rubber.
(3)架橋工程
上述の調製工程で得られた硬化性ゴム組成物を加温することにより、上記変性共重合体と上記架橋剤とを反応させ、エステル結合を介して架橋したエステル架橋ゴムを得る。
(3) Crosslinking step By heating the curable rubber composition obtained in the above preparation step, the modified copolymer and the crosslinking agent are reacted to form an ester crosslinked rubber crosslinked via an ester bond. obtain.
例えば、上の式(VI)で表されるエポキシル化変性共重合体、及び/又は、式(VII)で表わされるグリコール化変性共重合体と、架橋剤としてのピロメリット酸二無水物(ベンゼン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物)とを含有する硬化性ゴム組成物を使用すると、エステル化反応により、主として以下の式(VIII)、(IX)で表されるエステル架橋ゴムを含む混合物が得られる。特に、式(VIII)で表されるエステル架橋ゴムは、異なるポリマー鎖における隣接する炭素どうしが同時に架橋されているため、エステル架橋ゴムの優れた熱安定性に大きく寄与していると考えられる。 For example, the epoxidized modified copolymer represented by the above formula (VI) and / or the glycolated modified copolymer represented by the formula (VII) and pyromellitic dianhydride (benzene) as a crosslinking agent -1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride), the ester represented mainly by the following formulas (VIII) and (IX) by esterification reaction A mixture containing a crosslinked rubber is obtained. In particular, the ester-crosslinked rubber represented by the formula (VIII) is considered to greatly contribute to the excellent thermal stability of the ester-crosslinked rubber because adjacent carbons in different polymer chains are simultaneously crosslinked.
硬化性ゴム組成物が液状組成物の場合には、そのまま、或いは所定の基体上に塗布後、加温してエステル化反応を進める。溶媒量が多い組成物の場合には、一般的には還流下でエステル化反応を進める。反応時間は、一般には1時間、好適には5時間以上である。反応後の組成物をメタノールなどの貧溶媒に投入してエステル架橋ゴムを析出させ、十分洗浄した後、ろ過することにより容易にエステル架橋ゴムを得ることができる。 When the curable rubber composition is a liquid composition, it is heated as it is or after coating on a predetermined substrate, and the esterification reaction proceeds. In the case of a composition having a large amount of solvent, the esterification reaction is generally carried out under reflux. The reaction time is generally 1 hour, preferably 5 hours or longer. The ester-crosslinked rubber can be easily obtained by adding the composition after the reaction to a poor solvent such as methanol to precipitate the ester-crosslinked rubber, washing it thoroughly, and filtering.
固相組成物は、押出法、成型法等により所望の形状にした後、必要に応じて加圧しながら加温することによりエステル化反応を進める。温度、圧力、反応時間は、使用する架橋剤の種類、成形体の形状、使用金型等により異なり、厳密な制限は無いが、温度は、一般には50〜200℃、好適には150〜200℃の範囲であり、圧力は、一般的には0.1〜30MPa、好ましくは3〜20MPaの範囲であり、反応時間は、一般的には30分〜10時間、好ましくは30分〜2時間の範囲である。得られたエステル架橋ゴムは、必要に応じて二次加硫を行うことができる。また、得られたエステル架橋ゴムを、必要に応じて後加工し、所定形状の成形体を得ることができる。 The solid phase composition is formed into a desired shape by an extrusion method, a molding method, or the like, and then the esterification reaction proceeds by heating while applying pressure as necessary. The temperature, pressure, and reaction time vary depending on the type of crosslinking agent used, the shape of the molded body, the mold used, and the like, and are not strictly limited, but the temperature is generally 50 to 200 ° C., preferably 150 to 200. The pressure is generally in the range of 0.1 to 30 MPa, preferably 3 to 20 MPa, and the reaction time is generally 30 minutes to 10 hours, preferably 30 minutes to 2 hours. Range. The obtained ester crosslinked rubber can be subjected to secondary vulcanization as necessary. Further, the obtained ester-crosslinked rubber can be post-processed as necessary to obtain a molded article having a predetermined shape.
上述のエステル架橋ゴムによって製造することができる本発明のエステル架橋ゴムは、従来のXL−10000のような部分架橋ゴムを架橋したゴムより良好な耐熱性を示す。また、低い気体透過性を有するブチルゴム類を出発材料としているため、同様に低い気体透過性を示す。さらに、硬化性ゴム組成物が予め架橋構造を有する共重合体を含有していないため、所定形状に加工する際の加工性に優れ、良好な引裂強度を有する架橋ゴムが得られる。したがって、自動車・自転車のタイヤのチューブ、自動車部品、キュアリングバック類、医薬用ゴム製品、電気部品、コンデンサや電池等の封口体、電線被覆、ベルト、ホース、制振材等の幅広い用途の製品を得るために好適に用いることができる。特に、本発明のエステル架橋ゴムは、気体遮断性が要求される成形体、或いは耐熱老化性、長寿命性が要求される成形体、特に150℃程度の高い温度での耐熱老化性が要求される用途の製品のために極めて好適である。 The ester crosslinked rubber of the present invention that can be produced by the above ester crosslinked rubber exhibits better heat resistance than a rubber obtained by crosslinking a partially crosslinked rubber such as conventional XL-10000. Moreover, since the butyl rubber which has low gas permeability is used as a starting material, low gas permeability is shown similarly. Furthermore, since the curable rubber composition does not contain a copolymer having a crosslinked structure in advance, a crosslinked rubber having excellent processability when processed into a predetermined shape and having good tear strength can be obtained. Therefore, products for a wide range of applications such as automobile and bicycle tire tubes, automobile parts, curing bags, pharmaceutical rubber products, electrical parts, sealing bodies such as capacitors and batteries, wire coverings, belts, hoses, vibration damping materials, etc. It can be suitably used to obtain In particular, the ester-crosslinked rubber of the present invention is required to have a molded product requiring gas barrier properties, or a molded product required to have heat aging resistance and long life, particularly heat aging resistance at a high temperature of about 150 ° C. It is very suitable for products for various applications.
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されない。 Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to the following examples.
1.変性共重合体の製造
実施例1
未架橋ブチルゴム(結合イソプレン含有量;2モル%、分子量;約400000)を細片にし、その5gを容量500mLのナス型フラスコに攪拌子と共に導入した。次にこのフラスコにクロロホルム160mLを導入し、攪拌しながら未架橋ブチルゴムをクロロホルムに溶解させた。
1. Example 1 Production of Modified Copolymer
Uncrosslinked butyl rubber (bound isoprene content; 2 mol%, molecular weight; about 400,000) was cut into small pieces, and 5 g thereof was introduced into a 500 mL eggplant type flask together with a stirrer. Next, 160 mL of chloroform was introduced into the flask, and uncrosslinked butyl rubber was dissolved in chloroform while stirring.
次いで、フラスコ内にm−クロロ過安息香酸(関東化学)の0.6g(結合イソプレン1モルあたり2モル)を添加した。温度30℃の水浴で温度を保ちながら、15時間酸化(エポキシ化)反応を行った。溶液はゲル化しなかった。 Subsequently, 0.6 g (2 mol per mol of bound isoprene) of m-chloroperbenzoic acid (Kanto Chemical) was added into the flask. While maintaining the temperature in a water bath at a temperature of 30 ° C., an oxidation (epoxidation) reaction was performed for 15 hours. The solution did not gel.
次いで、得られた反応液をメタノール中に攪拌しながら滴下した。沈殿を回収し、乾燥させて溶媒を除去し、エポキシ化変性共重合体を得た。 Subsequently, the obtained reaction liquid was dripped in methanol, stirring. The precipitate was collected and dried to remove the solvent to obtain an epoxidized modified copolymer.
図1に、実施例1で得られたエポキシ化変性共重合体と出発材料の未架橋ブチルゴムの1H−NMRデータを示す。日本電子(株)製AL−400MHz−NMRスペクトロメータを使用し、溶媒としての重クロロホルム1mLに10〜50mgのエポキシ化変性共重合体又は出発材料を溶解し、24℃で測定した。ケミカルシフトδ5.05ppmのシグナルが式(III)の未架橋ブチルゴムにおけるHaのシグナルに相当し、ケミカルシフトδ2.64ppmのシグナルが式(IV)のエポキシ化変性共重合体におけるHbのシグナルに相当する。 FIG. 1 shows 1 H-NMR data of the epoxidized modified copolymer obtained in Example 1 and the starting material, uncrosslinked butyl rubber. Using an AL-400 MHz-NMR spectrometer manufactured by JEOL Ltd., 10 to 50 mg of an epoxidized modified copolymer or starting material was dissolved in 1 mL of deuterated chloroform as a solvent, and measurement was performed at 24 ° C. Signal chemical shift δ5.05ppm corresponds to the signal of the H a in uncrosslinked butyl rubber of the formula (III), the signal of chemical shift δ2.64ppm within signal H b in the epoxy-modified copolymer of the formula (IV) Equivalent to.
図1から明らかなように、実施例1のエポキシ化変性共重合体の1H−NMRデータにはケミカルシフトδ5.05ppmのシグナルが存在せず、エポキシ化変性共重合体が炭素炭素二重結合を実質的に有していないことが分かる。 As is clear from FIG. 1, the 1 H-NMR data of the epoxidized modified copolymer of Example 1 does not have a signal with a chemical shift of δ5.05 ppm, and the epoxidized modified copolymer is a carbon-carbon double bond. It can be seen that substantially no.
実施例2
実施例1で得られたエポキシ化変性共重合体を細片にし、その5gを容量500mLのナス型フラスコに攪拌子と共に導入した。次にこのフラスコにテトラヒドロフラン200mLを導入し、攪拌しながらエポキシ化変性共重合体をテトラヒドロフランに溶解させた。
Example 2
The epoxidized modified copolymer obtained in Example 1 was cut into small pieces, and 5 g thereof was introduced into a 500 mL eggplant type flask together with a stirrer. Next, 200 mL of tetrahydrofuran was introduced into the flask, and the epoxidized modified copolymer was dissolved in tetrahydrofuran while stirring.
次いで、フラスコ内に硫酸水素ナトリウム・一水和物(関東化学)の0.25g(結合イソプレン1モルあたり1モル)を添加した。温度60℃のオイルバス上で19時間保持した。この過程で溶液はゲル化しなかった。次いで、得られた反応液に5規定の水酸化ナトリウム水溶液の20mL(0.1mol)(純正化学)を滴下し、温度60℃のオイルバス上で5時間保持した。この過程においても溶液はゲル化しなかった。 Next, 0.25 g (1 mole per mole of bound isoprene) of sodium hydrogen sulfate monohydrate (Kanto Chemical) was added into the flask. It was kept on an oil bath at a temperature of 60 ° C. for 19 hours. During this process, the solution did not gel. Next, 20 mL (0.1 mol) of 5N aqueous sodium hydroxide solution (Pure Chemical) was added dropwise to the resulting reaction solution, and kept on an oil bath at a temperature of 60 ° C. for 5 hours. The solution did not gel during this process.
得られた反応液にテトラヒドロフラン200mLを添加して反応溶液を希釈し、この希釈液をメタノール中に攪拌しながら滴下した。沈殿を回収し、乾燥させて溶媒を除去した。得られた変性共重合体の1H−NMRの測定の結果、ケミカルシフトδ2.64ppmに現れる式(IV)のエポキシ化変性共重合体におけるHbのシグナルが消失しており、グリコール化変性重合体の生成が確認された。 Tetrahydrofuran (200 mL) was added to the resulting reaction solution to dilute the reaction solution, and this diluted solution was added dropwise to methanol with stirring. The precipitate was collected and dried to remove the solvent. Results of the measurement of 1 H-NMR of the obtained modified copolymer, and signal H b disappears in the epoxidation modified copolymer of formula (IV) appearing at a chemical shift Deruta2.64Ppm, glycol-modified heavy Formation of coalescence was confirmed.
2.硬化性ゴム組成物の調製と架橋
実施例3
実施例1で得られたエポキシ化変性共重合体と、架橋剤としてのピロメリット酸二無水物、及びトリブチルアミンを2本ロールミルにより混練し、固相組成物を得た。エポキシ化変性共重合体におけるエポキシ基1モルあたり(したがって未架橋ブチルゴムにおける結合イソプレン1モルあたり)、ピロメリット酸二無水物1モル、トリブチルアミン0.5モルとした。
2. Preparation and cross-linking of curable rubber composition Example 3
The epoxidized modified copolymer obtained in Example 1, pyromellitic dianhydride as a crosslinking agent, and tributylamine were kneaded by a two-roll mill to obtain a solid phase composition. The amount was 1 mol of epoxy group in the epoxidized modified copolymer (and hence 1 mol of bonded isoprene in the uncrosslinked butyl rubber), 1 mol of pyromellitic dianhydride, and 0.5 mol of tributylamine.
得られた固相組成物について、ALPHA TECHNOLOGIES製Rheometer MDR2000を使用し、195℃、測定圧力0.35MPaの条件下でレオメーター曲線(時間−トルク)の測定を行った。 About the obtained solid-phase composition, the rheometer curve (time-torque) was measured on condition of 195 degreeC and measurement pressure 0.35 MPa using ALPHA TECHNOLOGIES Rheometer MDR2000.
さらに、レオメーター曲線測定後のエステル架橋ゴム成形体について、SHIMAZU CORPORATION製FT−IR8400S赤外分光計を用いてART法によりFT−IRスペクトルを測定した。また、成形体を150℃に保持し、ショアーA硬度(Hs)の変化及び重量損失を測定した。 Furthermore, about the ester crosslinked rubber molding after rheometer curve measurement, FT-IR spectrum was measured by ART method using FT-IR8400S infrared spectrometer made from SHIMAZU CORPORATION. Moreover, the molded object was hold | maintained at 150 degreeC and the change of the Shore A hardness (Hs) and the weight loss were measured.
実施例4
実施例1で得られたエポキシ化変性共重合体の代わりに、実施例2で得られたグリコール化変性共重合体を使用し、実施例3の手順を繰り返した。
Example 4
Instead of the epoxidation-modified copolymer obtained in Example 1, the glycolation-modified copolymer obtained in Example 2 was used, and the procedure of Example 3 was repeated.
比較例1
バイエル社製部分架橋ゴムXL−10000の100gにジクミルパーオキサイド(40%希釈品)2gを添加し、混練して固相組成物を得た。実施例3,4と同様に、ALPHA TECHNOLOGIES製Rheometer MDR2000を使用し、得られた固相組成物について、170℃、測定圧力0.35MPaの条件下でレオメーター曲線(時間−トルク)の測定を行った。また、実施例3,4と同様に、レオメーター曲線測定後の架橋ゴム成形体を150℃に保持し、ショアーA硬度(Hs)の変化及び重量損失を測定した。
Comparative Example 1
To 100 g of Bayer's partially crosslinked rubber XL-10000, 2 g of dicumyl peroxide (40% diluted product) was added and kneaded to obtain a solid phase composition. In the same manner as in Examples 3 and 4, rheometer MDR2000 manufactured by ALPHA TECHNOLOGIES was used, and the obtained solid phase composition was measured for a rheometer curve (time-torque) under the conditions of 170 ° C. and measurement pressure of 0.35 MPa. went. Moreover, the crosslinked rubber molding after rheometer curve measurement was hold | maintained at 150 degreeC similarly to Example 3, 4, and the change of Shore A hardness (Hs) and the weight loss were measured.
図2には、実施例1のエポキシ化変性共重合体と実施例3のエステル架橋ゴム(以下、実施例3のエステル架橋ゴムを「エポキシ誘導ゴム」と表す)のFT−IRスペクトルデータを、架橋剤であるピロメリット酸二無水物及び架橋反応前のエポキシ化変性共重合体とピロメリット酸二無水物との混合物のFT−IRスペクトルデータと比較して示した。エポキシ誘導ゴムのスペクトルには、1714±10cm−1に、エポキシ化変性共重合体のスペクトルには存在しない、エステル結合したピロメリット酸(式(VIII)、式(IX)参照)のC=O伸縮振動バンドが認められる。一方、ピロメリット酸二無水物におけるC=O伸縮振動バンドは1766cm±5cm−1に認められ、この振動バンドは架橋反応前のエポキシ化変性共重合体とピロメリット酸二無水物との混合物のスペクトルにも認められる。このバンドはエポキシ誘導ゴムのスペクトルには存在せず、ピロメリット酸二無水物の全てが実質的に架橋反応したことがわかる。 FIG. 2 shows FT-IR spectrum data of the epoxidized modified copolymer of Example 1 and the ester-crosslinked rubber of Example 3 (hereinafter, the ester-crosslinked rubber of Example 3 is referred to as “epoxy-derived rubber”). The results are shown in comparison with FT-IR spectrum data of pyromellitic dianhydride as a crosslinking agent and a mixture of an epoxidized modified copolymer and pyromellitic dianhydride before the crosslinking reaction. In the spectrum of epoxy-derived rubber, C = O of ester-bonded pyromellitic acid (see formula (VIII), formula (IX)), which is not present in the spectrum of epoxidized modified copolymer, is 1714 ± 10 cm −1. A stretching vibration band is observed. On the other hand, a C═O stretching vibration band in pyromellitic dianhydride is observed at 1766 cm ± 5 cm −1 , and this vibration band is a mixture of the epoxidized modified copolymer and pyromellitic dianhydride before the crosslinking reaction. Also visible in the spectrum. This band does not exist in the spectrum of the epoxy-derived rubber, and it can be seen that all of pyromellitic dianhydride has undergone a cross-linking reaction.
図3には、実施例2のグリコール化変性共重合体と実施例4のエステル架橋ゴム(以下、実施例4のエステル架橋ゴムを「グリコール誘導ゴム」と表す)のFT−IRスペクトルデータを示した。図3に示すエポキシ誘導ゴムのスペクトルと同様に、1712±10cm−1に、エステル結合したピロメリット酸のC=O伸縮振動バンドが認められ、やはりエステル架橋が生じていることが分かる。しかしながら、グリコール誘導ゴムのスペクトル中には、1766cm±5cm−1に、ピロメリット酸二無水物のC=O伸縮振動バンドがわずかに認められる。このことは、ピロメリット酸二無水物の一部が、未反応のまま残留しているか或いは2つの酸無水物基のうちの一方のみが開環してポリマー鎖のヒドロキシル基と反応したことを示していると思われる。すなわち、グリコール誘導ゴム中にはポリマー鎖間の架橋に寄与しないピロメリット酸二無水物が含まれていると思われる。 FIG. 3 shows FT-IR spectrum data of the glycolated modified copolymer of Example 2 and the ester-crosslinked rubber of Example 4 (hereinafter, the ester-crosslinked rubber of Example 4 is referred to as “glycol-derived rubber”). It was. Similar to the spectrum of the epoxy-derived rubber shown in FIG. 3, an ester-bonded pyromellitic acid C═O stretching vibration band is observed at 1712 ± 10 cm −1 , and it can be seen that ester crosslinking occurs. However, in the spectrum of glycol derived rubber, a slight C═O stretching vibration band of pyromellitic dianhydride is observed at 1766 cm ± 5 cm −1 . This means that some of the pyromellitic dianhydride remained unreacted or only one of the two acid anhydride groups opened and reacted with the hydroxyl groups of the polymer chain. It seems to have shown. That is, it is considered that pyromellitic dianhydride that does not contribute to crosslinking between polymer chains is contained in the glycol-derived rubber.
図4には、実施例3,4の本発明のエステル架橋ゴム及び比較例1の従来の架橋ゴムに関するレオメーター曲線を示す。ライン1はエポキシ誘導ゴムのデータを、ライン2はグリコール誘導ゴムのデータを、ライン3は従来の部分架橋ゴムXL−10000を架橋したゴムのデータを示している。架橋が進行するほど、トルク値は大きくなる。架橋開始時には、実施例3,4におけるトルク値が比較例1におけるトルク値より小さく、本発明の硬化性ゴム組成物の加工性が従来の部分架橋ゴムを使用した硬化性ゴム組成物より良好であることが分かる。
FIG. 4 shows rheometer curves for the inventive ester-crosslinked rubbers of Examples 3 and 4 and the conventional crosslinked rubber of Comparative Example 1.
比較例1では、Maxトルク値に達するまでの時間が約2分であるのに対し、実施例3,4では、Maxトルク値に達するまで約30分の時間を要し、本発明のエステル架橋ゴムの架橋速度が従来のゴムの架橋速度に及ばなかった。特に、実施例3のエポキシ誘導ゴムにおける架橋速度が遅いが、これは架橋反応がエポキシ基の開環を含むことによると思われる。しかしながら、比較例1においてはMaxトルク値が約3.0dNmであるのに対し、実施例3においてはMaxトルク値が4.0dNmに達し、エポキシ誘導ゴムが従来の部分架橋ゴムを架橋したゴムより架橋性に優れていることが分かる。実施例4のグリコール誘導ゴムにおけるMaxトルク値は実施例3のエポキシ誘導ゴムにおけるMaxトルク値に及ばなかったが、これはポリマー鎖間の架橋に寄与しないピロメリット酸二無水物が含まれているためであると思われる。 In Comparative Example 1, it takes about 2 minutes to reach the Max torque value, whereas in Examples 3 and 4, it takes about 30 minutes to reach the Max torque value. The crosslinking rate of rubber did not reach the crosslinking rate of conventional rubber. In particular, the crosslinking rate in the epoxy-derived rubber of Example 3 is slow, which is believed to be due to the crosslinking reaction involving ring opening of the epoxy group. However, in Comparative Example 1, the Max torque value is about 3.0 dNm, whereas in Example 3, the Max torque value reaches 4.0 dNm, and the epoxy-derived rubber is more than the rubber obtained by crosslinking the conventional partially crosslinked rubber. It turns out that it is excellent in crosslinkability. The Max torque value in the glycol-derived rubber of Example 4 did not reach the Max torque value in the epoxy-derived rubber of Example 3, but this contained pyromellitic dianhydride that did not contribute to cross-linking between polymer chains. It seems to be because.
図5は、実施例3,4の本発明のエステル架橋ゴムと比較例1の従来の架橋ゴムの150℃雰囲気中での老化試験における硬度変化を示す図である。ライン1はエポキシ誘導ゴムのデータを、ライン2はグリコール誘導ゴムのデータを、ライン3は従来の部分架橋ゴムXL−10000を架橋したゴムのデータを示している。初期のショアーA硬度は、実施例3において28Hs、実施例4において26Hs、比較例1において25Hsであり、実施例3,4の本発明のエステル架橋ゴムの方が比較例1の従来の架橋ゴムよりも大きな値を示した。また、実施例3,4の本発明のエステル架橋ゴムは、150℃で12時間経過しても、ショアーA硬度が低下せず、約22Hs以上の値を維持していた。これに対し、比較例1の従来の架橋ゴムは、150℃で1時間経過しただけでショアーA硬度が大幅に低下し、その後はゴムの軟化劣化のため測定不能であった。
FIG. 5 is a graph showing changes in hardness in an aging test in an atmosphere of 150 ° C. of the ester crosslinked rubber of the present invention of Examples 3 and 4 and the conventional crosslinked rubber of Comparative Example 1.
図6は、実施例3,4の本発明のエステル架橋ゴムと比較例1の従来の架橋ゴムの150℃雰囲気中での老化試験における重量変化を示す図である。ライン1はエポキシ誘導ゴムのデータを、ライン2はグリコール誘導ゴムのデータを、ライン3は従来の部分架橋ゴムXL−10000を架橋したゴムのデータを示している。150℃で24時間経過後に、比較例1の従来の架橋ゴムは実施例3,4の本発明のエステル架橋ゴムより大きな重量損失を示した。
FIG. 6 is a graph showing weight changes in an aging test in an atmosphere of 150 ° C. of the ester crosslinked rubber of the present invention of Examples 3 and 4 and the conventional crosslinked rubber of Comparative Example 1.
図5、図6から理解されるように、本発明のエステル架橋ゴムは、従来の部分架橋ゴムを有機過酸化物で架橋した架橋ゴムより耐熱性及び硬度において優れている。 As understood from FIGS. 5 and 6, the ester crosslinked rubber of the present invention is superior in heat resistance and hardness to a crosslinked rubber obtained by crosslinking a conventional partially crosslinked rubber with an organic peroxide.
本発明のエステル架橋ゴムは、耐熱性に優れるため、さまざまな形状及び用途のゴム製品を得るために有用であり、特に、気体遮断性が要求される成形体、或いは耐熱老化性、長寿命性が要求される成形体、特に150℃程度の高い温度での耐熱老化性が要求される用途の製品のために極めて有用である。 The ester-crosslinked rubber of the present invention is excellent in heat resistance, and is useful for obtaining rubber products of various shapes and uses. In particular, molded articles that require gas barrier properties, heat aging resistance, and long life. Is particularly useful for molded products requiring high heat aging resistance at a high temperature of about 150 ° C.
Claims (10)
前記変性共重合体と、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基との反応によりエステル結合を形成可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤とを混合することによって、硬化性ゴム組成物を得る調製工程、及び、
前記硬化性ゴム組成物中の前記変性共重合体のエポキシ基及び/又はヒドロキシル基と前記架橋剤の官能基とをエステル化反応させることによって、エステル結合を介して架橋されたエステル架橋ゴムを得る架橋工程
を含むことを特徴とするエステル架橋ゴムの製造方法。 90 to 99.5 mol% of at least one isomonoolefin having 4 to 7 carbon atoms and 0.5 to 10 mol% of at least one aliphatic diene having 4 to 14 carbon atoms After the polymerized rubbery copolymer is dissolved in a solvent, the carbonaceous carbon of the rubbery copolymer is oxidized by oxidation with 2 moles of organic peracid per mole of bonded aliphatic diene in the rubbery copolymer. The carbon-carbon double bond of the rubbery copolymer is epoxidized and / or glycolated by epoxidizing a heavy bond or by glycolating at least part of the epoxy group by hydrolysis following oxidation. Modified step for obtaining a modified copolymer substantially free of carbon-carbon double bonds ,
A preparation step of obtaining a curable rubber composition by mixing the modified copolymer with a crosslinking agent having at least two functional groups capable of forming an ester bond by reaction with an epoxy group and / or a hydroxyl group; as well as,
By esterifying the epoxy group and / or hydroxyl group of the modified copolymer in the curable rubber composition and the functional group of the crosslinking agent, an ester crosslinked rubber crosslinked via an ester bond is obtained. A method for producing an ester-crosslinked rubber, comprising a crosslinking step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010084067A JP5527657B2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Ester-crosslinked rubber and method for producing the same, curable rubber composition and modified copolymer for producing ester-crosslinked rubber, and molded article containing ester-crosslinked rubber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010084067A JP5527657B2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Ester-crosslinked rubber and method for producing the same, curable rubber composition and modified copolymer for producing ester-crosslinked rubber, and molded article containing ester-crosslinked rubber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011213892A JP2011213892A (en) | 2011-10-27 |
JP5527657B2 true JP5527657B2 (en) | 2014-06-18 |
Family
ID=44943970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010084067A Active JP5527657B2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Ester-crosslinked rubber and method for producing the same, curable rubber composition and modified copolymer for producing ester-crosslinked rubber, and molded article containing ester-crosslinked rubber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5527657B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114015170A (en) * | 2021-11-15 | 2022-02-08 | 北京化工大学 | High-performance butyl rubber and preparation method and application thereof |
CN115353597B (en) * | 2022-09-26 | 2024-06-21 | 四川大学 | High-strength creep-resistant recyclable modified isoprene rubber and preparation method thereof |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5314280B2 (en) * | 1974-04-05 | 1978-05-16 | ||
JP2004331821A (en) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Modified decomposed rubber and preparation process of the same |
JP4315866B2 (en) * | 2004-06-29 | 2009-08-19 | 横浜ゴム株式会社 | Curable epoxy resin composition |
-
2010
- 2010-03-31 JP JP2010084067A patent/JP5527657B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011213892A (en) | 2011-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109843942B (en) | Rubber composition containing improved tread reinforcing additives and use thereof | |
KR101872550B1 (en) | Vegetable oil derivatives as extender oils for elastomer compositions | |
JPH10195114A (en) | Polymer stopped with novel amine compound containing side-chain organic halide part exhibiting reactivity, and elastomer compound and product thereof | |
WO2003102053A1 (en) | Conjugated diene rubber, process for producing the same, and rubber composition | |
US11015042B2 (en) | Tread enhancement additives for tires | |
JP2017186533A (en) | Conjugated diene-based rubber production process | |
JP5527657B2 (en) | Ester-crosslinked rubber and method for producing the same, curable rubber composition and modified copolymer for producing ester-crosslinked rubber, and molded article containing ester-crosslinked rubber | |
JP5716850B1 (en) | Modified polymer, rubber composition and tire using the same | |
JP5467278B2 (en) | Ester-crosslinked rubber and method for producing the same, curable rubber composition for producing ester-crosslinked rubber, and molded article containing ester-crosslinked rubber | |
US20120283387A1 (en) | Method for making functionalized polymer | |
JPH09328533A (en) | Epoxidized block copolymer, production thereof, and composition containing the same | |
WO1996016091A1 (en) | Curable resin and composition | |
JP2020070329A (en) | Rubber composition and pneumatic tire using the same | |
JP3729831B2 (en) | Rubber composition comprising a polymer bonded to fullerene | |
JP5761443B1 (en) | Rubber composition and pneumatic tire | |
JP7065671B2 (en) | Conjugated diene polymer | |
JP6907598B2 (en) | Rubber composition for tires and pneumatic tires | |
WO2020090665A1 (en) | Rubber composition and pneumatic tire using same | |
JP4029004B2 (en) | Method for producing epoxidized organic polymer having excellent storage stability | |
JP4442259B2 (en) | Modified diene polymer rubber and process for producing the same | |
JP2016175987A (en) | Rubber composition for tire tread and pneumatic tire | |
JP7168201B2 (en) | Functionalized cycloolefin polymer | |
JP2018145236A (en) | Rubber composition for tire and pneumatic tire | |
JP2010275427A (en) | Rubber composition and pneumatic tire using the same | |
JPH09100314A (en) | Curable resin and composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130311 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130311 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140107 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140307 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140328 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140403 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5527657 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |