JP5861698B2 - 高飽和ニトリルゴム組成物およびゴム架橋物 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)のα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位が、マレイン酸のモノアルキルエステル単位である。
好ましくは、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と前記高飽和ニトリルゴム(A2)との合計量に対する、前記ポリアミド樹脂(B)の含有量が、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と前記高飽和ニトリルゴム(A2)との合計量:ポリアミド樹脂(B)の含有量」の重量比で、95:5〜50:50である。
好ましくは、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、前記高飽和ニトリルゴム(A2)および前記ポリアミド樹脂(B)を、200℃以上の温度で混練して得られたものであり、より好ましくは、これらを、200℃以上の温度で、二軸押出機で混練して得られたものである。
本発明の高飽和ニトリルゴム組成物は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位15〜60重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位1〜60重量%を含有し、ヨウ素価が120以下であるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下である高飽和ニトリルゴム(A2)と、ポリアミド樹脂(B)とを含有する。
本発明で用いるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位15〜60重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位1〜60重量%を含有し、ヨウ素価が120以下のゴムである。本発明で用いるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体、および必要に応じて加えられる共重合可能なその他の単量体を共重合することにより得られる。
本発明で用いる高飽和ニトリルゴム(A2)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下のゴムである。本発明で用いる高飽和ニトリルゴム(A2)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体、および必要に応じて加えられる共重合可能なその他の単量体を共重合することにより得られる。
なお、高飽和ニトリルゴム(A2)を全く使用しない場合には、耐圧縮永久歪み性および高温下における引張強度が、かなり悪化する。
本発明の高飽和ニトリルゴム組成物は、上述したカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、および高飽和ニトリルゴム(A2)に加えて、ポリアミド樹脂(B)を含有する。本発明においては、高飽和ニトリルゴムとして、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が所定範囲にあるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が所定量以下である高飽和ニトリルゴム(A2)との2種類のゴムを併用し、これに、ポリアミド樹脂(B)を配合することにより、ゴム組成物をロール加工性に優れたものとすることができ、さらには、架橋後のゴム架橋物を、常態物性、耐油性、耐燃料油性および高温下における引張強度に優れたものとすることができるものである。
これに対して、本発明では、上述したカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と、高飽和ニトリルゴム(A2)とを併用し、これらに、ポリアミド樹脂(B)を配合することにより、ロール加工性を向上させることができるとともに、ゴム架橋物とした際における耐油性、耐燃料油性、常態物性および高温下での引張強度を向上させることができ、また硬さが高くなりすぎることを抑制できるものである。
本発明の架橋性ニトリルゴム組成物は、上述したカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、高飽和ニトリルゴム(A2)およびポリアミド樹脂(B)を含む高飽和ニトリルゴム組成物と、有機過酸化物架橋剤(C)とを含有してなるものである。発明の架橋性ニトリルゴム組成物において、架橋剤として、有機過酸化物架橋剤(C)を用いることにより、架橋性ニトリルゴム組成物の加工性が向上し、また、得られるゴム架橋物が、常態物性および高温下での引張強度に優れる。
本発明の高飽和ニトリルゴム組成物の製造方法は、上述したカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、高飽和ニトリルゴム(A2)およびポリアミド樹脂(B)を、好ましくは200℃以上の温度で混練する。
これらを混練する方法としては、特に限定されないが、一軸押出機、二軸押出機などの押出機;ニーダー、バンバリーミキサ、ブラベンダーミキサ、インターナルミキサなどの密閉型混練機;ロール混練機;などの混練機で混合する方法などが挙げられる。これらのなかでも、特に、生産効率および分散効率が高いという理由より、二軸押出機で混練する方法が好ましい。
本発明の架橋性ニトリルゴム組成物の調製方法は、特に限定されないが、上記のようにして得られる本発明の高飽和ニトリルゴム組成物に、架橋剤および熱に不安定な成分を除いた各成分を、好ましくは、10〜200℃、より好ましくは20〜170℃で、バンバリーミキサ、ブラベンダーミキサ、インターミキサ、ニーダーなどの混合機で混練し、ロールなどに移して架橋剤や熱に不安定な架橋助剤などを加えて、好ましくは10〜80℃の条件で、二次混練することにより調製できる。
本発明のゴム架橋物は、上述した本発明の架橋性ニトリルゴム組成物を架橋してなるものである。
本発明のゴム架橋物は、本発明の架橋性ニトリルゴム組成物を用い、たとえば、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、ロールなどにより成形を行い、加熱することにより架橋反応を行い、ゴム架橋物として形状を固定化することにより製造することができる。この場合においては、予め成形した後に架橋しても、成形と同時に架橋を行ってもよい。成形温度は、通常、10〜200℃、好ましくは25〜120℃である。架橋温度は、通常、100〜200℃、好ましくは130〜190℃であり、架橋時間は、通常、1分〜24時間、好ましくは2分〜6時間である。
高飽和ニトリルゴムを構成する各単量体単位の含有割合は、以下の方法により測定した。
すなわち、マレイン酸モノn−ブチル単位およびメタクリル酸単位の含有割合は、2mm角の高飽和ニトリルゴム0.2gに、2−ブタノン100mlを加えて16時間攪拌した後、エタノール20mlおよび水10mlを加え、攪拌しながら水酸化カリウムの0.02N含水エタノール溶液を用いて、室温でチモールフタレインを指示薬とする滴定により、高飽和ニトリルゴム100gに対するカルボキシル基のモル数を求め、求めたモル数をマレイン酸モノn−ブチル単位またはメタクリル酸単位の量に換算することにより算出した。
1,3−ブタジエン単位および飽和化ブタジエン単位の含有割合は、高飽和ニトリルゴムを用いて、水素添加反応前と水素添加反応後のヨウ素価(JIS K 6235による)を測定することにより算出した。
アクリロニトリル単位の含有割合は、JIS K6383に従い、ケルダール法により、高飽和ニトリルゴム中の窒素含量を測定することにより算出した。
高飽和ニトリルゴムのヨウ素価は、JIS K 6235に準じて測定した。
2mm角の高飽和ニトリルゴム0.2gに、2−ブタノン100mlを加えて16時間攪拌した後、エタノール20mlおよび水10mlを加え、攪拌しながら水酸化カリウムの0.02N含水エタノール溶液を用いて、室温でチモールフタレインを指示薬とする滴定により、高飽和ニトリルゴム100gに対するカルボキシル基のモル数として求めた(単位はephr)。
高飽和ニトリルゴムのムーニー粘度(ポリマー・ムーニー)は、JIS K6300−1に従って測定した(単位は〔ML1+4、100℃〕)。
ゴム組成物をオープンロールで混練する際の、ロール加工性を以下の方法によって評価した。
6インチオープンロールを用い、回転比1:1.4、ロール間隙1.4mm、ロール温度50℃で、バックロールにてゴム組成物を混練し、以下の評価基準にて5点満点にて実施した。点数が高いほどロールへの巻き付き性がよく、ロール加工性に優れる。なお、以下において「バギング」とはロール加工時にゴムがロールにしっかりと巻き付かず、垂れ下がった状態となる現象のことである。
(評価基準)
点数5:バギングが全くなく、ロール巻き付き性が抜群に良好。
点数4:バギングがほとんどなく、ロール巻き付き性が良好。
点数3:若干のバギングはあるが、ロール巻き付き性はやや良好。
点数2:ロールに巻き付けることは何とか可能だが、すぐにバギングが発生してしまうか、あるいは、ゴムがロールから外れてしまうため、ロール加工性は悪い。
点数1:ロールに巻き付けるのはほぼ困難で、ロール加工性は非常に悪い。
架橋性ニトリルゴム組成物を、縦15cm、横15cm、深さ0.2cmの金型に入れ、プレス圧10MPaで加圧しながら170℃で20分間プレス成形してシート状のゴム架橋物を得た。得られたシート状のゴム架橋物を3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。そして、得られた試験片を用いて、JIS K6251に従い、ゴム架橋物の引張強度、および伸びを、また、JIS K6253に従い、デュロメータ硬さ試験機(タイプA)を用いてゴム架橋物の硬さをそれぞれ測定した。
上記常態物性の評価と同様にしてシート状のゴム架橋物を得た後、得られたシート状のゴム架橋物を3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。そして、得られた試験片を用いて、JIS K6251およびに準じ、恒温槽付き引張試験機を用いて、100℃において引張試験を実施し、高温環境下における、ゴム架橋物の引張強度、および伸びを測定した。
上記常態物性の評価と同様にして、シート状のゴム架橋物を得た後、JIS K6258に従い、該ゴム架橋物を、温度40℃、72時間の条件で、イソオクタン/トルエン=50/50(体積比)の試験燃料油(Fuel−C)中に浸漬することにより耐燃料油試験を行った。そして、試験燃料油に浸漬前後のゴム架橋物の体積を測定し、浸漬後の体積変化率△V(単位:%)を「体積変化率△V=([浸漬後の体積−浸漬前の体積]/浸漬前の体積)×100」にしたがって算出することで、耐燃料油性の評価を行った。体積変化率△Vの値が小さいほど、燃料油による膨潤の度合いが小さく、耐燃料油性に優れると判断できる。
上記常態物性の評価と同様にして、シート状のゴム架橋物を得た後、JIS K6258に従い、該架橋物を、温度150℃、72時間の条件で、試験油(IRM903)に、72時間浸漬することにより、耐油試験を行った。具体的には、試験油に浸漬前後のゴム架橋物の体積を測定し、浸漬後の体積変化率△V(単位:%)を「体積変化率△V=([油浸漬後の体積−油浸漬前の体積]/油浸漬前の体積)×100」にしたがって算出することで、耐油性の評価を行った。体積変化率△Vの値が小さいほど、油による膨潤の度合いが小さく、耐油性に優れると判断できる。
架橋性ニトリルゴム組成物を、金型を用いて、温度170℃で25分間プレスすることにより一次架橋し、直径29mm、高さ12.5mmの円柱型のゴム架橋物を得た。そして、得られたゴム架橋物を用いて、JIS K6262に従い、ゴム架橋物を25%圧縮させた状態で、150℃の環境下に72時間置いた後、圧縮永久歪みを測定した。この値が小さいほど、耐圧縮永久歪み性に優れる。
反応器に、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル37部、マレイン酸モノn−ブチル6部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部を、この順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン57部を仕込んだ。反応器を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら16時間重合反応を継続した。次いで、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した後、水温60℃のロータリーエバポレータを用いて残留単量体を除去し、カルボキシル基含有ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
反応器内でイオン交換水200部に、炭酸ナトリウム0.2部を溶解し、それに脂肪酸カリウム石鹸(脂肪酸のカリウム塩)2.25部を添加して石鹸水溶液を調製した。そして、この石鹸水溶液に、アクリロニトリル42部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.45部をこの順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン58部を仕込んだ。次いで、反応器内を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部、還元剤、およびキレート剤適量を仕込み、温度を5℃に保ちながら16時間重合反応を行なった。次いで、濃度10%のハイドロキノン(重合停止剤)水溶液0.1部を加えて重合反応を停止し、水温60℃のロータリーエバポレ−タを用いて残留単量体を除去して、ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度約25重量%)を得た。
反応器に、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル37部、メタクリル酸4部、およびt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部をこの順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン59部を仕込んだ。反応器を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら16時間重合反応を継続した。次いで、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した後、水温60℃のロータリーエバポレータを用いて残留単量体を除去し、メタクリル酸単位含有ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
合成例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)21部、合成例2で得られた高飽和ニトリルゴム(a2)49部、およびナイロン12(商品名「UBESTA 3014U」、宇部興産社製、融点180℃、なおポリアミド樹脂の融点とは、JIS K7121にて定義される、示差走査熱量分析(DSC)によって測定される融解ピーク温度である。)30部を、二軸押出機を用いて220℃にて混練することで、高飽和ニトリルゴム組成物を得た。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、二軸押出機を用いて、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)、高飽和ニトリルゴム(a2)、およびナイロン12を混練する際の温度を、220℃から320℃に変更した以外は、実施例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、ナイロン12の代わりに、同量のナイロン6(商品名「UBEナイロン P1011U」、宇部興産社製、融点220℃)を配合した以外は、実施例2と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)の配合量を21部から10.5部に、高飽和ニトリルゴム(a2)の配合量を49部から59.5部に、それぞれ変更した以外は、実施例2と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)の配合量を21部から24部に、高飽和ニトリルゴム(a2)の配合量を49部から56部に、ナイロン12の配合量を30部から20部に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)を配合せず、高飽和ニトリルゴム(a2)の配合量を49部から70部に変更した以外は、実施例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際における混練温度を、220℃から320℃に変更した以外は、比較例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、ナイロン12の代わりに、同量のナイロン6を配合した以外は、比較例2と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)の代わりに、合成例3で得られたメタクリル酸単位含有高飽和ニトリルゴムを同量使用した以外は、実施例2と同様にして架橋性ゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)を配合せず、高飽和ニトリルゴム(a2)の配合量を49部から80部に、ナイロン12の配合量を30部から20部に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
架橋性ニトリルゴム組成物を調製する際に、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)およびナイロン12を使用せず、高飽和ニトリルゴム(a2)100部をバンバリーミキサに直接供給した以外は、実施例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。すなわち、比較例6においては、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)およびナイロン12を使用していないために、二軸押出機による高飽和ニトリルゴムとポリアミド樹脂(ナイロン12)の混練は行わなかった。
架橋性ニトリルゴム組成物を調製する際に、ナイロン12を使用せず、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)30部および高飽和ニトリルゴム(a2)70部をバンバリーミキサに直接供給した以外は、実施例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。すなわち、比較例7においては、ナイロン12を使用していないために、二軸押出機による高飽和ニトリルゴムとポリアミド樹脂(ナイロン12)の混練は行わなかった。
高飽和ニトリルゴム組成物を得る際に、高飽和ニトリルゴム(a2)を配合せず、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)の配合量を21部から70部に変更した以外は、実施例1と同様にして架橋性ニトリルゴム組成物を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
また、カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(a1)の代わりに、メタクリル酸単位含有高飽和ニトリルゴムを使用した場合には、ロール加工性が劣り、得られるゴム架橋物は、硬さが高くなってしまい、引張強度、および高温下での引張強度に劣る結果となった(比較例4)。
さらに、ポリアミド樹脂を配合しなかった場合には、得られるゴム架橋物は、高温下における引張強さ、耐油性および耐燃料油性に劣る結果となった(比較例6、7)。
そして、高飽和ニトリルゴム(a2)を配合しなかった場合には、高温下における引張強さ、および、耐圧縮永久歪み性が劣る結果となった(比較例8)。
Claims (11)
- α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位15〜60重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位1〜60重量%を含有し、ヨウ素価が120以下であるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と、
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下である高飽和ニトリルゴム(A2)と、
融点が、100〜300℃であるポリアミド樹脂(B)とを含有し、
前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と前記高飽和ニトリルゴム(A2)との含有割合が、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1):高飽和ニトリルゴム(A2)」の重量比で、2:98〜98:2である高飽和ニトリルゴム組成物。 - 前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)のα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位が、マレイン酸のモノアルキルエステル単位である請求項1に記載の高飽和ニトリルゴム組成物。
- 前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と前記高飽和ニトリルゴム(A2)との合計量に対する、前記ポリアミド樹脂(B)の含有量が、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と前記高飽和ニトリルゴム(A2)との合計量:ポリアミド樹脂(B)の含有量」の重量比で、95:5〜50:50である請求項1または2に記載の高飽和ニトリルゴム組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の高飽和ニトリルゴム組成物に、有機過酸化物架橋剤(C)を配合してなる架橋性ニトリルゴム組成物。
- 請求項4に記載の架橋性ニトリルゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
- シール材、ガスケット、ベルトまたはホースである請求項5に記載のゴム架橋物。
- α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位15〜60重量%、およびα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位1〜60重量%を含有し、ヨウ素価が120以下であるカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と、
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位を15〜60重量%含有し、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位の含有量が0.9重量%以下であり、ヨウ素価が120以下である高飽和ニトリルゴム(A2)と、
融点が、100〜300℃であるポリアミド樹脂(B)とを含有し、
前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)と前記高飽和ニトリルゴム(A2)との含有割合が、「カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1):高飽和ニトリルゴム(A2)」の重量比で、2:98〜98:2である高飽和ニトリルゴム組成物の製造方法であって、
前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、前記高飽和ニトリルゴム(A2)および前記ポリアミド樹脂(B)を、200℃以上の温度で混練する工程を備える高飽和ニトリルゴム組成物の製造方法。 - 前記混練する工程において、前記カルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A1)、前記高飽和ニトリルゴム(A2)および前記ポリアミド樹脂(B)を、200℃以上の温度で、二軸押出機を用いて混練する請求項7に記載の高飽和ニトリルゴム組成物の製造方法。
- 請求項7または8に記載の高飽和ニトリルゴム組成物の製造方法によって得られる高飽和ニトリルゴム組成物に、有機過酸化物架橋剤(C)を配合する工程を有する架橋性ニトリルゴム組成物の製造方法。
- 請求項9に記載の架橋性ニトリルゴム組成物の製造方法によって得られる架橋性ニトリルゴム組成物を架橋する工程を有するゴム架橋物の製造方法。
- 前記ゴム架橋物が、シール材、ガスケット、ベルトまたはホースである請求項10に記載のゴム架橋物の製造方法。
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