JPH04266946A - 加硫ゴム中のニトロサミン含量の減少方法 - Google Patents

加硫ゴム中のニトロサミン含量の減少方法

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JPH04266946A
JPH04266946A JP29958291A JP29958291A JPH04266946A JP H04266946 A JPH04266946 A JP H04266946A JP 29958291 A JP29958291 A JP 29958291A JP 29958291 A JP29958291 A JP 29958291A JP H04266946 A JPH04266946 A JP H04266946A
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rubber
sulfur
vulcanization
acid half
half ester
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JP29958291A
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Joachim Thoermer
ヨアヒム・テルマー
Thomas Scholl
トーマス・シヨール
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Bayer AG
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、マレイン酸半エステル及びフマ
ル酸半エステル並びにこれらの塩、特に亜鉛塩の、硫黄
加硫によって製造されるゴム加硫物のニトロサミン含量
を減ずるための使用法に関する。
【0002】ゴムを、化学的に結合した窒素を有する化
合物(例えばチウラミン酸化合物から選択される硫黄供
与体又は促進剤、或いはチアゾール化合物から選択され
る加硫促進剤)を含む加硫系と混合した時、望ましくな
いニトロサミンの生成の危険があり、この危険はこれら
のゴム物体を加硫させた場合に更に大きくなる。ニトロ
サミン類は発ガン性物質であるが故に、殆んど及び全然
ニトロサミンを含まないゴム物質及び加硫物を製造する
ことは望ましいであろう。
【0003】例えば硫黄供与体はしばしば容易に元素状
硫黄で代替しうるけれど、今までに使用されている物質
と同程度に有効である窒素を含まない加硫促進剤は未だ
に発見されていない。
【0004】そのような非常に効果的である窒素を含ま
ない加硫促進剤が存在しない限りにおいて、ニトロサミ
ンの生成を抑制する或いはニトロサミンを化学反応によ
って吸収する添加剤を発見することも有益である。記述
されている1つのそのような化合物はα−トコフェロー
ルである[カウトシュク(Kautschuk)+グン
ミ(Gummi)−クンストストッフェ(Kunsts
toffe)、43、95〜106(1990)]。し
かしながらα−トコフェロールの高価格は、ゴム工業の
大規模での使用に逆行する。
【0005】今回驚くことにマレイン酸半エステル及び
その塩がこの目的に非常に適していることが発見された
【0006】従って本発明は、式
【0007】
【化2】 [式中、Rは炭素数1〜22、好ましくは4〜18の有
機基を示す]に相当するマレイン酸半エステル及びフマ
ル酸半エステル並びにこれらの塩を、硫黄加硫によって
製造されるゴム加硫物のニトロサミン含量を減ずるため
に使用する方法に関する。
【0008】好適なマレイン酸半エステル及びフマル酸
半エステルは、C1〜C22、好ましくはC4〜C18
アルコールの半エステルである。半エステルのアルコー
ル成分は脂肪族、脂環族又は芳香族であってよく、それ
らは(シクロ)オレフィン性C=C二重結合及びハロゲ
ン置換基例えば塩素置換基を含むことができ、またそれ
らは直鎖又は分岐鎖であってよい。好適なアルコール成
分はメタノール、イソプロパノール、n−イソ及びte
rt−ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ステ
アリルアルコール、アリルアルコール、シクロヘキサノ
ール、ベンジルアルコール及びフェノールを含み、マレ
イン酸のモノ−n−ブチル、オクチル、エチルヘキシル
及びアリルエステルは特に好適である。
【0009】本発明に従って使用しうる半エステルの塩
のカチオンは好ましくはアルカリ及びアルカリ土類金属
及び亜鉛に由来し、亜鉛の塩はそれがムーニー粘度、コ
ンプレッション・セット(compression  
set)、熱空気に対する耐老化性及び加硫物の強度に
正の影響を及ぼすから特に好適である。
【0010】本発明で使用しうるマレイン酸半エステル
及びフマル酸半エステルはゴムに基づいて0.5〜8、
好ましくは1〜6、特に1.5〜4重量%の量で工程に
導入しうる。
【0011】本発明で使用するのに適当なゴムは合成ゴ
ム並びに天然ゴムである。好適な合成ゴムは例えばW.
ホフマン(Hofmann)、カウトシュク−テクノロ
ジー(Kautschuk−Technologie)
、ゲントナー出版(Gentner  Verlag,
Stuttgart)、1980年に記述されている。 それらは中でも次のものを含む: EPDM−エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー
IIR−ブチルゴム BR−ポリブタジエン ABR−アクリルエステル含量が5〜60、好ましくは
15〜50重量%であるブタジエン/アクリル酸C1〜
C4アルキルエステル共重合体 CR−ポリクロロプレン IR−ポリイソプレン SBR−スチレン含量が1〜60、好ましくは20〜5
0重量%であるスチレン/ブタジエン共重合体NBR−
アクリロニトリル含量が5〜60、好ましくは10〜5
0重量%であるブタジエン/アクリロニトリル共重合体 HNBR−NBRの水素化生成物。
【0012】ゴムは一般に5〜140、好ましくは10
〜120、特に50〜80(ML1+4)100℃のム
ーニー粘度(DIN53523による)及びDIN53
445によるねじり振動試験で決定して20℃以下、好
ましくは0℃以下のガラス温度を有する。
【0013】EPDMはエチレンとプロピレンの重量比
が40:60〜65:35の範囲にあり且つ炭素原子1
000当り1〜20のC=C二重結合を含有していてよ
いゴムを含む。次のものはEPDM中の適当なジエン単
量体の例である:共役ジエン例えばイソプレン及びブタ
ジエン−1,3、及び炭素数5〜25の非共役ジエン例
えば1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1
,5−ヘキサジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキ
サジエン及び1,4−オクタジエン、環式ジエン例えば
シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオク
タジエン及びジシクロペンタジエン、アルキリデン及び
アルケニルノルボルネン例えば5−エチリデン−2−ノ
ルボルネン、5−ブチリデン−2−ノルボルネン、2−
メタリル−5−ノルボルネン、2−イソプロペニル−5
−ルボルネン及びトリシクロジエン。
【0014】非共役ジエン例えばヘキサジエン−(1,
5)、エチリデンノルボルネン及びジシクロペンタジエ
ンは好適である。EPDM中のジエン含量はEPDMに
基づいて好ましくは0.5〜10重量%である。
【0015】そのようなEPDMゴムは例えば独国公開
特許第2,808,709号に記述されている。
【0016】本発明の関連において使用される「ブチル
ゴム」は、イソブテン95〜99.5重量%、好ましく
は97.5〜99.5重量%と共重合しうるジエン例え
ばブタジエン、ジメチルブタジエン、ペンタジエン−(
1,3)、特にイソプレン0.5〜5重量%、好ましく
は0.5〜2.5重量%のイソブテン共重合体を含む。 ブチルゴムは殆んど専らイソブテン/イソプレン共重合
体として、低温でのカチオン溶液重合により大きい工業
的規模で製造される。例えばカーク(Kirk)−オス
マー(Othmer)、「化学技術辞典」、第2版、第
7巻、688頁、インターサイエンス出版(Inter
science  Publishers,New  
York−London−Sydney)、1965年
、及びウィンナッカー(Winnacker)−キュヒ
ラー(Kuechler)、「化学技術」、第4版、第
6巻、550〜555頁、カリ・ハンザー出版(Car
l−Hanser  Verlag,Munich−V
ienna)、1962年、を参照。
【0017】ポリブタジエンは、例えばリチウム、ニッ
ケル、チタン、コバルト、希土類又はウランに基づく触
媒の助けを借りたブタジエン重合によって製造しうるシ
ス−1,4−構造を20〜100%、好ましくは30〜
100%含有するポリブタジエンゴムを含む。ポリクロ
ルプレンは、重合した2−クロルプレン単位を含むほか
、他のエチレン性不飽和単量体の共重合した単位を、ク
ロロプレン重合体に基づいて30重量%まで、好ましく
は20重量%まで含有しうるクロルプレン重合体、言い
かえると例えばフーベン(Houben)−ワイル(W
eyl)、「有機化学法」、第E20/2巻、842〜
859頁、ゴルグ・シーメ出版(Georg  Thi
eme  Verlag,Stuttgart−New
  York)、1987年に記述されているものであ
る。
【0018】クロロプレンと共重合しうる好適なエチレ
ン性不飽和の「他の単量体」は、分子当りの炭素数が3
〜12及び共重合しうるC=C二重結合が1又は2つの
化合物を含む。次のものは好適な「他の単量体」の例で
ある:スチレン、2,3−ジクロルブタジエン、1−ク
ロルブタジエン、ブタジエン、イソプレン、アクリル酸
、メタクリル酸、アクリロニトリル、及びメタクリロニ
トリル。最も重要な共単量体は2,3−ジクロルブタジ
エン及び1−クロルブタジエンである。
【0019】好適なスチレン/ブタジエン共重合体は、
重合によって導入されたスチレンを18〜60重量%、
好ましくは20〜50重量%含有するものである。溶液
及び乳化重合体は特に好適である。
【0020】ニトリルゴム及び水素化ニトリルゴムは、
例えばウルマン(Ullmann)、「技術化学辞典」
、第13巻、化学出版(Verlag  Chemie
,Weinheim−New  York)、1977
年、611〜614頁に記述されているもののようなニ
トリルゴム、及び例えばアンゲバンテ・マクロモレクラ
レ・ヘミー(Die  Angewandte  Ma
kromolekulareChemie)、145/
146(1986)、161〜179に記述されている
もののようなニトリルゴムを含む。
【0021】「ニトリルゴム」という術語は、共重合し
たアクリロニトリル含量が5〜60重量%、好ましくは
10〜50重量%のブタジエン/アクリロニトリル共重
合体を示すために使用される。「水素化された」とは、
本明細書の場合、水素化しうるC=C二重結合の90〜
98.5%、好ましくは94〜98%が水素化され、一
方ニトリル基のC≡N三重結合が水素化されないという
ことを意味する。ニトリルゴムの水素化は公知である:
米国特許第3,700,637号;独国公開特許第25
39132号、第3046008号、第3046251
号、第3227650号、第3329974号;ヨーロ
ッパ特許第111,412号及び仏国特許第2,540
,503号。
【0022】硫黄加硫系の詳細な記述は、W.ホフマン
(Hofmann)、「加硫と加硫助剤」、フェアラグ
−ベルリナー・ユニオンGmbH(VerlagBer
liner  Union  GmbH,Stuttg
art)、1965年に及びアリガー(Alliger
)及びスジョサン(Sjothun)、「弾性体の加硫
」、リインホールド出版(Reinhold  Pub
.Corp.,New  York)、1964年に見
出される。適当な硫黄供与体の例は、チオウラミック・
ポリスルフィド例えばジペンタメチレン・チウラミック
・テトラ及びヘキサスルフィド、及びテトラメチル・チ
ウラミック・ジスルフィド;アミンジスルフィド例えば
ジモルフォリルジスルフィド;ナトリウムポリスルフィ
ド及びチオプラストを含む。
【0023】好適な硫黄加硫系は、 a)硫黄又は硫黄供与体、 b)随時加硫促進剤及び c)1種又はそれ以上の活性化剤、 を含有する。
【0024】成分(a)は、ゴムに基づいて硫黄(硫黄
供与体の場合には遊離する硫黄の量として計算して)0
.2〜3.0重量%に相当する量で一般に使用される。 硫黄改変ポリクロルプレンも硫黄供与体として機能しう
る。
【0025】加硫促進剤b)は一般にゴムに基づいて1
〜3.5重量%の量で使用される。好適な加硫促進剤は
、チアゾール促進剤、例えば2−メルカプトベンゾチア
ゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、ベンゾチアジ
ル−2−シクロヘキシルスルフェンアミド(CBS)、
ベンゾチアジル−2−tert−ブチルスルフェンアミ
ド(TBBS)、N−モルフォリノチオ−2−ベンゾチ
アゾール(MBS)、ベンゾチアジル−2−ジイソプロ
ピルスルフェンアミド(DIBS)、ベンゾチアジル−
2−tert−アミルスルフェンアミド(AMZ)、ベ
ンゾチアジル−ジシクロヘキシルスルフェンアミド(D
CBS)及びモルフォリノ−チオカルボニル−スルフェ
ンモルフォリド(OTOS)を含む。
【0026】好適な加硫促進剤b)の更なる例は、ジフ
ェニルグアニジン(DPG)及びジ−o−トリルグアニ
ジン(DOTG);チウラム例えばチウラミック・モノ
及びジスルフィド;ジチオカーバメート及びチオホスフ
ェート並びにこれらの誘導体及び塩、例えばその亜鉛塩
を含む。
【0027】最も重要な活性化剤c)は金属酸化物、特
に酸化亜鉛である。酸化マグネシウム又は水酸化カルシ
ウムもいくつかの場合に使用される。
【0028】充填剤例えばカーボンブラック、可塑剤、
耐老化剤及び/又は加工助剤は、加硫前に普通の量でゴ
ムに添加することができる。
【0029】使用される加工助剤は例えば脂肪酸、例え
ばステアリン酸であってよい。
【0030】各成分の混合は通常の混合装置で行いうる
【0031】好適な混合装置は、ゴム工業で通常使用さ
れているもの、例えば一般に1〜1000秒−1、好ま
しくは1〜200秒−1の剪断速度で運転する混練機、
ローラー、内部混合機及び混合押出し機である。
【0032】加硫は随時10〜200バールの圧力下に
100〜200℃、好ましくは130〜180℃の温度
で行うことができる。加硫物は加硫した後昇温度で貯蔵
することにより調整しうる。
【0033】本発明の関連における「加硫」とは、ソッ
クスレー装置によりトルエンで10時間抽出した後、ゴ
ムに基づいて10重量%以下、好ましくは5重量%以下
でしか抽出できないことを意味する。
【0034】
【実施例】試験法のリストと略号:加硫計  加熱1分
間、測定範囲3/20mV、150℃での運転時間30
分、供給速度600mm/時のフランク(Frank)
加硫計システムバイエル ts/120℃又は  120及び130℃での加硫計
測定からの予備加硫時間 130℃(分)  剪断係数曲線が最小から15mmだ
け上昇するまでの時間 t90(分)  加熱時間、剪断係数(バイエル−加硫
計)の90%が操作時間の終りに達成されるのに必要と
される時間 t90−t5(分)  反応時間、同一温度例えば15
0℃で測定された加熱時間t90と予備加硫時間t5と
の差剪断係数  加硫計試験からの剪断係数の最終値−
初期値△F(N) 段階的加熱  4mmのクラプス(claps)、数段
階でプレス加熱 M300(MPa)  300%伸張での張力、DIN
53504 F(MPa)  引裂き耐性、DIN53504、標準
リングRI D(%)  破断伸張、DIN53504、標準リング
RI H(ショアA)  ショアA硬度、DIN53505E
(%)  反撥弾性、DIN53512W(N)  ポ
ール(Pohle)によるリング構造[インハウス(i
nhouse)法] コンプレッション・セット(%)  DIN53517
による、一定変形、高さ10mm、直径10mmの円柱
ニトロサミン  含量の定量は、フランク(Franc
k)、クンストストッフェ(Kunststoffe)
−33  Lfg.,1984年8月、37頁以降に従
って行った。
【0035】A.HNBRゴム物 用いたゴムは、アクリロニトリル含量33.7重量%、
元々存在するC−C二重結合に基づく水素化度96.4
%、及びムーニー粘度67(ML1+4)100℃[バ
イエル社のサーバン(TherbanR)1707S]
を有する水素化されたアクリロニトリル/ブタジエン共
重合体であった。
【0036】このゴムを、実験室用混練機中50℃で0
.5分間砕いてどろどろにし、次いで硫黄、ステアリン
酸、酸化亜鉛[バイエル社の活性酸化亜鉛(zink 
 oxide  aktivR)]、亜鉛−メチルメル
カプトベンズイミダゾール[バイエル社のブルカノクス
(VulkanoxR)ZMB2]、カーボンブラック
[デグッサ(Degussa,Wesseling)の
コーラクス(Corax)N550]及びマレイン酸エ
チルヘキシル亜鉛(量に関しては表1を参照)を添加し
、そして均質になるまで各成分を混練した(4.5分間
)。
【0037】ゴム物をローラー上で約100℃まで冷却
した後、テトラメチルチウラミックジスルフィド[バイ
エル社のブルカシト・チウラム(Vulkacit  
ThiuramR)C]及びベンゾチアジル−2−シク
ロヘキシルスルフェンアミド(バイエル社のブルカシト
CZ/MG)からなる促進剤系を添加した。
【0038】得られた混合物及びその加硫物の性質を表
2に示す。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】 B.NBRゴム物 用いたゴムはアクリロニトリル含量28重量%及びムー
ニー粘度45(ML4)100℃[バイエル社のパーブ
ナン(PerbunanR)N2807NS]を有する
アクリロニトリル/ブタジエン共重合体であった。
【0041】このゴムを実験室用混練機中50℃で0.
5分間砕いてどろどろにし、次いで50重量%硫黄ペー
スト[シル・ウント・サイラヒャー(Schill  
&  Seilacher,Hamburg)のストル
クトール(StruktolR)SU105]、カーボ
ンブラック[デグッサのコーラクスN326又はデュレ
クス(DurexR)0]、スチレン化ジフェニルアミ
ン(バイエル社のブルカノクスDDA)、重合2,2,
4−トリメチル−1,2−ジヒドロキシノリン(バイエ
ル社のブルカノクスHS)、可塑剤(エーテルチオエー
テル:バイエル社のブルカノールOT)、高活性シリカ
[ラインヘミー・ライナウ社(Rheinchemie
  Rheinau  GmbH,Mannheim)
のアフルクス(AfluxR)S]に基づく加工助剤、
酸化亜鉛[チンクワイス−フォルシュングスゲゼルシャ
フト(Zinkweiss−Forschungsge
sellschaft,Oberhausen)の亜鉛
白RS]、ステアリン酸及びマレイン酸n−オクチル亜
鉛を添加し、そして均質になるまで各成分を混練した(
4.5分間)。
【0042】ゴム物をローラー上で約100℃まで冷却
した後、テトラメチルチウラミックジスルフィド(バイ
エル社のブルカシト・チウラムC)を添加した。組成及
び実験測定値を下表3及び4に示す。
【0043】
【表3】
【0044】
【表4】 C.EPDMゴム物 用いたゴムはEPDM[エチリデンノルボルネンをター
ポリマーとして含有し、ムーニー粘度が70(ML1+
4)100℃であるブナ(BunaR)AP131、ヒ
ュルス社(Huels  AG,Marl)の製品]で
あった。
【0045】このゴムを実験室用混練機中50℃で0.
5分間砕いてどろどろにし、次いで硫黄、ステアリン酸
、酸化亜鉛[バイエル社のチンコキシド(Zinkox
ydR)]、スチレン化ジフェニルアミン(バイエル社
のブルカノクスDDA)、亜鉛メチルメルカプトベンズ
イミダゾール(バイエル社のブルカノクスZMB2)、
カーボンブラック(デグッサのコーラクスN550)及
びマレイン酸モノ−n−オクチル亜鉛を添加し、そして
均質になるまで混練した。
【0046】ゴム物をローラー上で100℃まで冷却し
た後、テトラメチルチウラミックジスルフィド(バイエ
ル社のブルカシト・チウラムC)及びベンゾチアジル−
2−シクロヘキシル−スルフェンアミド(バイエル社の
ブルカシトCZ/MG)及び随時N−トリクロルメチル
スルフェニル−ベンゼンスルファニリド[バイエル社の
ブルカレント(VulkalentR)E]からなる促
進剤系を添加した。
【0047】組成及び加硫物の性質を下表5及び6に示
す。
【0048】
【表5】
【0049】
【表6】 *WW=引裂き伝播耐性 本発明の特徴及び態様は以下の通りである:1.式
【0050】
【化3】 [式中、Rは炭素数1〜22の有機基を示す]に相当す
るマレイン酸半エステル及びフマル酸半エステル並びに
これらの塩を、硫黄加硫によって製造されるゴム加硫物
のニトロサミン含量を減ずるために使用する方法。
【0051】2.Rが炭素数4〜18の有機基を示す上
記1の使用法。
【0052】3.半エステルがマレイン酸のn−オクチ
ルエステル、エチルヘキシルエステル、アリルエステル
又はシクロヘキシルエステルである上記1及び2の使用
法。 4.半エステル塩が亜鉛塩である上記1〜3の使用法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  式 【化1】 [式中、Rは炭素数1〜22の有機基を示す]に相当す
    るマレイン酸半エステル及びフマル酸半エステル並びに
    これらの塩を、硫黄加硫によって製造されるゴム加硫物
    のニトロサミン含量を減ずるために使用する方法。
JP29958291A 1990-10-25 1991-10-21 加硫ゴム中のニトロサミン含量の減少方法 Pending JPH04266946A (ja)

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