JPH0714982B2 - エチレン共重合体ゴム - Google Patents

エチレン共重合体ゴム

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JPH0714982B2
JPH0714982B2 JP62010914A JP1091487A JPH0714982B2 JP H0714982 B2 JPH0714982 B2 JP H0714982B2 JP 62010914 A JP62010914 A JP 62010914A JP 1091487 A JP1091487 A JP 1091487A JP H0714982 B2 JPH0714982 B2 JP H0714982B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は,エチレン,プロピレンおよび非共役ポリエン
からなるエチレン共重合体,更に詳しくは,エチレン/
プロピレン比がモル比で86/14ないし96/4であり,強度
特性および耐寒性等に優れたエチレン共重合体ゴムに関
するものである。
<従来の技術> エチレン,α−オレフィン,および非共役ポリエンから
なるゴム状共重合体に関しては既に多数の提案がなされ
ている。工業的には,エチレン・プロピレン・非共役ポ
リエンからなるゴム状共重合体を中心に検討されてい
る。
従来の技術によれば,これらの共重合体のゴム状領域の
ものとして,エチレンとプロピレンとの比が85/15(モ
ル比)以下のものが主体であった。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら,これらのエチレン・プロピレン・非共役
ポリエン共重合体ゴムは,共重合体の強度や加硫ゴム強
度が充分に大きくなり,また硬度も充分に高くないため
に,硬度の性能(高強度)を要求される分野,高硬度を
要求される分野等には使用され難かった。
また,エチレン/プロピレン比(モル比)を85/15以上
の高エチレンにすると,重合中に溶剤に不溶なゲルの生
成を生じたり,またポリマーが得られても共重合体は硬
く,弾性的性質に乏しく,さらに強度特性も劣るとされ
ていた。(特開昭55−137112号および同55−137113号公
報等参照) 本発明は,かかる問題点を解決し,弾性的性質に富み,
かつ共重合体の強度および加硫ゴム強度が充分に高く,
高度の性能要求に応える,エチレン・プロピレン・非共
役ポリエン共重合体ゴムを与えるものである。
<問題点を解決するための手段> 本発明者らは,従来のエチレン・プロピレン・非共役ポ
リエン非重合体ゴムの強度特性を改善すべく鋭意検討し
た結果,エチレン/プロピレンの比(モル比)が,従来
主として検討されていた範囲よりさらに高く,かつ特定
の構造を有する共重合体ゴムにより,前記特性が著しく
改良されることを見い出し本発明に到達した。
即ち,本発明は,エチレン,プロピレンおよび非共役ポ
リエンとからなり, (a) エチレン/プロピレン比(モル比)が86/14な
いし97/3, (b) プロピレンおよび非共役ポリエンの合計が6な
いし17モル%で,式 において;A≧0.1, 〔ただし, は共重合体ゴム中のプロピレン含量, は非共役ポリエン含量, はエチレン含量(いずれもモル%)を示す。〕 (c) 70℃キシレン中で測定した極限粘度が0.8ない
し4.0dl/gでかつ, (d) DSCで測定した融解ピーク温度が70℃以下で融
解熱量が10cal/g以下 であり,上記非共役ポリエンが,5−エチリデン−2−ノ
ルボルネンおよび/またはジシクロペンタジエンである
エチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重合体ゴムに
関するものである。
本発明において,(a)エチレン/プロピレン比(モル
比)は86/14ないし97/3であるが,エチレン/プロピレ
ン比が前記範囲より低い場合には共重合体の強度が低
く,またエチレン/プロピレン比が前記範囲よりも高い
場合は共重合体は硬くなり,弾性的性質に劣る。好まし
くは,エチレン/プロピレン比は90/10ないし97/3であ
る。
また,本発明において,(b)プロピレンと非共役ポリ
エンの合計が6ないし17モル%で,次の式においてAの
値が,A≧0.1,好ましくはA≧0.12である事が必要であ
る。
ただし は各々,エチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重合
体ゴム中のプロピレン含量,非共役ポリエン含量,エチ
レン含量(いづれもモル%)を示す。
A<0.1であれば共重合体は硬く,弾性的性質が劣る。
A≧0.1である事により加硫速度も速くかつ加硫物の物
性も好適なものとなる。
また,本発明の共重合体は(c)70℃,キシレン中で測
定した極限粘度は0.8ないし4.0dl/g,好ましくは1.0ない
し3.0dl/gである。極限粘度がこの範囲にある事により
物性が良好でかつ加工も比較的容易である。極限粘度が
0.8dl/gよりも低いと物性が劣り,また極限粘度が4.0dl
/gよりも大きいと加工が困難となる。
本発明において,非共役ポリエンとしては,5−エチリデ
ン−2−ノルボルネンおよび/またはジシクロペンタジ
エンが用いられる。
本発明による共重合体は,JIS K6301に依って測定した破
断点強度が40kg/cm2以上,破断点伸びが200%ないし1,5
00%という極めて高い物性を有するものである。
この様なエチレン共重合体は,従来の通常の重合では工
業的生産が著しく困難であった。なぜなら,高エチレン
含量の共重合体の製造を行うためには,反応媒体中のエ
チレン濃度を高くすることが一般的に行なわれる。その
ような条件下では,溶媒に難溶性あるいは不溶性のポリ
マー(ゲル分)が多量に発生し反応器内の閉塞を生じ,
安定な運転が不可能となることが多かった。
本発明者らは,高エチレン含量で,しかもゴム弾性を示
し,かつ高強度の共重合体を,ゲム分の発生なく製造す
る方法について検討した結果,特定の触媒系と特定の重
合条件を組合せる事により前記目的を達成し得る事を見
出し本発明による共重合体ゴムを得ることができた。
即ち,3〜5価のバナジウム触媒,一般式,RmAlX3-m(0
<m≦3,RはC1〜C10のアルキル基,Xはハロゲン)で示さ
れる有機アルミニウム化合物及びハロゲン化有機酸のエ
ステルからなる触媒を,特定の比率で使用する事によ
り,本願発明のエチレン・プロピレン・非共役ポリエン
共重合体ゴムを得ることができるのである。
用いるバナジウム化合物の具体例としては,VOCl3,VO(O
CH33,VO(OCH32Cl,VO(OCH3)Cl2,VO(OC2H53,VO
(OC2H52Cl,VO(OC2H5)Cl2,VO(OC3H73,VO(OC
3H72Cl,VO(OC3H7)Cl2,VO(OC4H93,VO(OC4H92C
l,VO(OC4H9)Cl2,V(acac)(acac:アセチルアセト
ン),VCl4,VCl3・nROH(1<n≦3,RはC1〜C10のアルキ
ル基)等であり,これらは単独であるいは混合して使用
される。
また有機アルミニウム化合物は前記一般式で示される
が,具体例としては,(C2H51.5AlCl1.5,(C2H52A
lCl,(C4H93Al,(C4H92AlCl,(C4H91.5AlCl1.5
(C6H133Al,(C6H132AlCl等が挙げられる。これら
は単独で,もしくは混合して使用される。
更に,ハロゲン化有機酸のエステルとしては,トリクロ
ル酢酸メチル,トリクロル酢酸エチル,トリクロル酢酸
プロピル,パークロルクロトン酸メチル,パークロルク
ロトン酸エチル,パークロルクロトン酸ブチル等が挙げ
られる。
有機アルミニウム化合物/バナジウム化合物との比は10
00/1ないし3/1(モル比),有機アルミニウム化合物/
ハロゲン化有機酸のエステルとの比は100/1ないし3/1
(モル比)が好ましい。
本発明による共重合体を得るための共重合は,炭化水素
溶媒中,例えばペンタン,ヘキサン,ヘプタン,オクタ
ン,灯油の様な脂肪族炭化水素,シクロヘキサンのよう
な脂環炭化水素,ベンゼン,トルエン,キシレンの様な
芳香族炭化水素を単独で,あるいは混合溶媒中で行なわ
れる。
有機アルミニウム化合物と〔(バナジウム化合物)+
(ハロゲン化有機酸のエステル)〕との比は100/1ない
し3/1(モル比)の範囲,好ましくは,100/1ないし5/1の
範囲である。
なお,一般にエチレン含有量の高いエチレン・プロピレ
ン・非共役ポリエン共重合体は,いわゆる微結晶を有す
るが,本発明による共重合体においても,この様な微結
晶が存在する。この微結晶の存在はDSC(走査型示差熱
量計)測定により確認することができる。本発明による
共重合体中の微結晶は,DSC測定により次の様に定義され
る。
即ち,(d)DSCで測定した融解ピーク温度が70℃以
下,好ましくは65℃以下,更に好ましくは60℃以下で融
解熱量が10cal/g以下,好ましくは1.5〜10cal/gであ
る。
融解ピーク温度が70℃を超えると,共重合体は樹脂状と
なり,また,融解熱量が10cal/gを超えた場合も,共重
合体は硬く,樹脂状となる。一方,融解熱量が1.5cal/g
以下では生ゴム強度が低下する傾向にある。
なおDSCの測定条件は以下の通りである。
DSC:DSC−2型(パーキン・エルマー社製) 昇温速度,20℃/分 感 度,0.5mcal/秒 (He雰囲気下) 融解ピーク温度及び融解熱量はDSCの融解曲線の吸熱ピ
ークから求めた。その典型的な例を第1図に示す。
第1図は,後に述べる実施例1で得られた共重合体ゴム
のDSCによる融解曲線の例であるが,融解ピーク温度お
よび融解熱量は次の様にして求めた。
(1) 吸熱(溶解)ピークに2本の接線を引き,この
交点(A)を融解ピーク温度とする。
(2) 吸熱(溶解)の始まる点Bからベースラインを
引き,斜線部の面積を積分して溶解熱量とする。
本発明の共重合体は,通常のエチレン・プロピレン・非
共役ポリエン共重合体ゴムと同様にして加硫する事がで
きる。加硫剤としてはパーオキサイド,硫黄等が好適に
使用される。
硫黄加硫の場合,硫黄は共重合体100重量部に対して0.1
ないし10,好ましくは0.5ないし5重量部の割合で使用す
る。また必要に応じて加硫促進剤を使用すればよい。
パーオキサイド加硫の場合,加硫助剤として,硫黄,あ
るいはメタフェニレンビスマレイシドといった多官能モ
ノマー,p−キノンジオキシム等のオキシム化合物を用い
る事ができる。
また,加硫を行なうに際して通常のEPDMと同様に活性化
剤,分散剤,可塑剤,粘着付与剤,着色剤,発泡剤,老
化防止剤,その他の添加剤等を使用する事ができる。
またこの共重合体は単独で,あるいは他のゴム,例えば
天然ゴム,SBR,BR,NBR等とブレンドして使用できる。
<実施例> 以下,実施例によって本発明を具体的に説明する。
実施例 1 攪拌器を備えた10のステンレス製オートクレーブの下
部より,毎時,ヘキサンを10kg,エチレンを0.45kg,プロ
ピレンを0.50kg,および5−エチリデン−2−ノルボル
ネン(ENB)を0.15kgの速度で,また水素を0.162mol%
の割合で供給した。また触媒としてエチルアルミニウム
セスキクロライド,バナジルトリクロライドおよびパー
クロロクロトン酸ノルマルブチルを各々毎時0.5g,0.032
g,0.15gの速度で連続的に供給した。
重合温度は50℃で,重合は均一溶液状態で行なわれた。
反応液は連続的に抜き出し,重合停止剤を添加した後、
スチームストリッピングにより共重合体を析出させた後
乾燥した。
こうして毎時320gの共重合体を得た。
得られた共重合体のエチレン/プロピレン比は93/7(モ
ル比)であった。また,ENB含量は,4.5モル%で,A=0.24
8であった。また極限粘度は1.63dl/gであった。なおエ
チレン含量及びENB含量は赤外線吸収スペクトル分析に
より測定した。
またDSCで測定した融解ピーク温度は42℃で融解熱量は
5.6cal/gであった。
この共重合体のJIS K6301に依り測定した破断点強度お
よび破断点伸びは,各々150kg/cm2および630%であり,J
IS A硬度は64であった。
また,第1表に示す配合による共重合体配合物を160℃,
15分間プレス加硫し,得られた加硫物をJIS K6301に依
り物性測定を行なった。
物性測定結果を第2表に示す。
実施例 2 実施例1と同様に重合を行った。ただし,毎時,ヘキサ
ン7kg,エチレン,プロピレンを各々0.51kg0.41kg,ENBを
0.15kgの割合でフィードした。また水素を0.162モル%
の割合でフィードした。
触媒成分としてエチルアルミニウムセスキクロライド,
オキシミ塩化バナジウム,およびパークロロクロトン酸
ノルマルブチルを各々毎時0.4g,0.023g,0.11gの割合で
フィードした。なお重合温度は50℃であった。
こうして毎時350gの共重合体を得た。
得られた共重合体のエチレン/プロピレン比は97/3(モ
ル比),ENB含量は4.5モル%でA=0.203,極限粘度は1.6
4dl/gであった。
また,DSCによる溶解ピーク温度は41℃,溶解熱量は4.9c
al/gであった。
比較例 1 実施例1と同様に重合を行なった。ただし,毎時,ヘキ
サン10kg,エチレンを0.6kg,ENBを0.11kgの割合でフィー
ドした。また水素を0.09モル%の割合でフィードした。
触媒成分としてエチルアルミニウムセスキクロライド,
オキシミ塩化バナジウムおよびパークロロクロトン酸ノ
ルマルブチルを各々毎時0.30g,0.015g,0.05gの割合でフ
ィードした。重合温度は50℃であった。この場合重合槽
内に不溶物が多量に生成し,安定した重合を継続する事
ができなかった。
この時得られたエチレン・非共役ポリエン共重合体は樹
脂状であった。この共重合体のENB含量は4モル%であ
り,A値は0.14であった。またDSCの融解ピーク温度は88
℃であった。
比較例 2 実施例1と同様に行った。ただし毎時ヘキサン10kg,エ
チレン,プロピレンを各々4.7kg,8.9kg,ENBを0.18kgの
割合でフィードした。また水素を0.102モル%の割合で
フィードした。
触媒成分としてエチルアルミニウムセスキクロライド,
オキシミ塩化バナジウムおよびパークロロクロトン酸ノ
ルマルブチルを各々毎時,1.1g,0.05g,0.27gの割合でフ
ィードした。重合温度は50℃であった。
こうして毎時390gの共重合体を得た。
比較例 3 実施例1と同様に行った。ただし毎時ヘキサン7kg,エチ
レン,プロピレンを各々0.39kg,0.98kg,ENBを0.03kgの
割合でフィードした。また水素を0.05モル%の割合でフ
ィードした。
触媒成分としてエチルアルミニウムセスキクロライド,
オキシミ塩化バナジウム,およびパークロロクロトン酸
ノルマルブチルを各々1.2g,0.06g,0.3gの割合でフィー
ドした。重合温度は50℃であった。
こうして毎時490gの共重合体を得た。
これら実施例2および比較例2〜3について,実施例1
と同様に配合,加硫物性測定を行なった。
測定結果を第2表に示す。
<発明の効果> 以上述べたように,本発明によれば,弾性的性質に富
み,かつ共重合体の強度および加硫ゴム強度が充分に高
く,高度の性能要求に応える,エチレン・プロピレン・
非共役ポリエン共重合体ゴムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は,実施例1で得られた共重合体ゴムのDSCによ
る溶解曲線である。 Aは融解ピーク温度を,Bは融解開始温度をあらわす。 また,斜線部の面積は融解熱量に相当する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−141888(JP,A) 特開 昭55−137112(JP,A) 特開 昭55−137113(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレン,プロピレンおよび非共役ポリエ
    ンとからなり, (a) エチレン/プロピレン比(モル比)が86/14な
    いし97/3, (b) プロピレンおよび非共役ポリエンの合計が6な
    いし17モル%で,式 において;A≧0.1, 〔ただし, は共重合体ゴム中のプロピレン含量, は非共役ポリエン含量, はエチレン含量(いずれもモル%)を示す。〕 (c) 70℃キシレン中で測定した極限粘度が0.8ない
    し4.0dl/gでかつ, (d) DSCで測定した融解ピーク温度が70℃以下で融
    解熱量が10cal/g以下 であり,上記非共役ポリエンが,5−エチリデン−2−ノ
    ルボルネンおよび/またはジシクロペンタジエンである
    エチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重合体ゴム。
  2. 【請求項2】(d)DSCで測定した融解ピーク温度が65
    ℃以下で融解熱量が5cal/g以下である特許請求の範囲第
    1項記載のエチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重
    合体ゴム。
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