JPH0781036B2 - 強化ゴム複合体 - Google Patents

強化ゴム複合体

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JPH0781036B2
JPH0781036B2 JP62004242A JP424287A JPH0781036B2 JP H0781036 B2 JPH0781036 B2 JP H0781036B2 JP 62004242 A JP62004242 A JP 62004242A JP 424287 A JP424287 A JP 424287A JP H0781036 B2 JPH0781036 B2 JP H0781036B2
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ワード・トーマス・コリンズ
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ダウ・コ−ニング・コ−ポレ−シヨン
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C08K5/54Silicon-containing compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電気絶縁材料として使用される鉱物強化ゴムに
関し、さらに詳しくは鉱物充てん材がゴムと配合される
前に少なくとも2種のシランの混合物で処理された鉱物
強化ゴムに関する。
従来の技術 ゴムは電気絶縁材料として広く使用されている、そして
充てんゴムもこれらの目的に使用されてきた。充てんゴ
ムは硬化ゴムと硬化ゴム全体に混合された充てん材から
なる複合材料である。
一般に、ゴム強化または充てんのために2種類の充てん
材が使用されている。カーボンブラツクは補強剤として
広く使用され、それらが混合されているゴム複合体の強
度を著しく改善する。ノンブラツク充てん材はカーボン
ブラツク以外の充てん材である。典型的に、ノンブラツ
ク充てん材は、それらが混合されている複合体において
補強として作用するためにある形の処理を必要とする鉱
物充てん材である。鉱物充てん(または強化)ゴムは、
非充てんゴムより低コストおよび優れた電気および物質
的性質のために、しばしばゴム代りに使用される。
シランは鉱物充てんまたは強化ゴム材料の物質的性質を
改善するために長年の間使用されてきた。充てんゴムに
シランの使用によつて与えられる改良のいくつかには、
優れた硬さ、可とう性、弾性、および耐候性が含まれ
る。鉱物充てん、または強化ゴム系におけるシランの使
用は、積層体のような他の複合体におけるカツプリング
剤としてシランの使用に類似する。しかしながら、鉱物
充てんゴムの弾性のために、かかる系は、シラン・カツ
プリング剤の最適選択に関して、必ずしも他の複合物が
関与するように挙動しない。
例えば、Grotenhuisの米国特許第2,742,378号は「ビニ
ルシロキサン」で処理した充てん材は前記被処理充てん
材を充てんした重合体に高い曲げ強さを与える。Gottfu
rchtの米国特許第2,763,629号は、トリエトキシビニル
シランで処理したガラス繊維はポリエステル樹脂積層体
に組み込まれたとき優れた曲げ強さおよび曲げ強さの加
水分解劣化抵抗を与えることを教示している。Morganの
米国特許第3,013,915号は、処理されたガラス繊維を充
てんしたポリオレフインが優れた物理的性質および耐候
性を有するように、ビニルシランがガラス繊維を効果的
に処理することを教示している。
充てん電気絶縁材料にシランを使用することがBettsの
米国特許第3,533,348号に開示されている。特に、Betts
は架橋エチレン共重合体、塩素含有重合体(耐火性)、
およびアルコキシシランで処理した珪酸マグネシウム充
てん材からなるワイヤおよびケーブルのコーテイング用
電気絶縁組成物を開示している。特に教示されているア
ルコキシ・シランの1つはビニルトリス−(2−メトキ
シエトキシ)シランである。
別のシラン混合物がガラス強化積層体用カツプリング剤
として使用されている。例えば、Plueddemannの米国特
許第3,317,369号は、式RSiX3(式中のRはアクリルオキ
シアルキル基、Xは加水分解性基を示す)のアクリルオ
キシアルキル置換シランとメチルジメトキシフエニルシ
ランからなるシラン混合体がガラス繊維強化ポリエステ
ル積層物に優れた曲げ強さを与えることを教示してい
る。
Ashcraftの米国特許第4,144,202号は、非充てんシラン
に0.5〜2%のエポキシ官能性シランを添加することに
よつてエチレン重合体におけるウオータ・トリーイング
(Water treeing)を防止できることを教示している。M
aringerの米国特許第4,229,713号は非充てん重合体組成
物に抗トリーイング性添加物としてシラン混合物の使用
を開示している。特に、Maringerはポリエチレンに2重
量%のビニル−トリス−(メトキシエトキシ)シランの
添加が電気トリーイングを抑制することを教示してい
る。
発明が解決しようとする問題点 強化ゴムにおける鉱物充てん材は、材料の電気的および
物理的性質を改良するためにしばしばシラン・カツプリ
ング剤で処理される。一般に、シラン処理充てん材は高
品質強化ゴムを生成する。しかしながら、かかる強化ゴ
ムの電気絶縁特性は水や湿気にさらすと劣化することが
見出されている。電気部品が不利な天候および湿度条件
を受けるところの電気絶縁塗布に、標準の強化ゴムより
も優れた耐候性を示す鉱物強化ゴムが有用であると思わ
れる。
問題点を解決するための手段 本発明は、ゴム・マトリツクス材料100重量部;第1の
シラン(a)が次の一般式(式中のRはゴム・マトリツ
クス材料と化学的に反応できるビニルまたはアリル基を
示し、Xはアルコキシ、アシルオキシ、ハロ、ヒドロキ
シ、またはアルコキシアルコキシのような加水分解性基
を示す、そしてnは1または2である)を有し: RnSiX4-n 第2のシラン(b)が次の一般式(式中のR′はフエニ
ル、ベンジル、ナフチル、等を示し、Yはアルコキシ、
アシルオキシ、ハロ、ヒドロキシ、またはアルコキシア
ルコキシのような加水分解性基を示し、mは1または2
である)を有する: R′mSiY4-m ところの少なくとも2種のシランの混合物0.06〜6重量
部で処理されたゴム・マトリツクスに分散された鉱物充
てん材30〜200重量部からなる鉱物充てん材強化ゴム複
合物に関する。
本発明の鉱物充てん材強化ゴム複合物はワイヤのコーテ
イングおよび電子部品のカプセル封じに使用することが
できる。
本発明は、加硫または加硫性ゴム・マトリツクス材料、
該ゴム・マトリツクス材料に分散させた鉱物充てん材、
および第1のシラン(a)が少なくとも1つのアルケニ
ル基を含有し、第2のシラン(b)がフエニル基のよう
な芳香族の特性を有する少なくとも1つの基を含有する
ところの少なくとも2種のシランの混合体からなる強化
ゴムである。また、本発明は前記少なくとも2種のシラ
ンの混合体で処理した鉱物充てん材に関する。
作 用 本発明に包含される加硫または加硫性ゴム・マトリツク
ス材料はエチレン・プロピレン・ゴム(EPDM)、エチレ
ン−プロピレン・−ポリマーゴム(EPDM)、架橋ポリエ
チレン・ゴム、およびシリコーン・ゴムを含む。これら
の種類のゴムは市販されており、技術的に周知の種々の
方法で加硫することができる。本発明のシランはゴム・
マトリツクスの加硫中に最も効果的にゴム・マトリツク
スと相互作用する。ゴム・マトリツクス材料は鉱物充て
ん材およびゴム・マトリツクス材料とシランとの混合体
の混合の後に硬化することが望ましい。
本発明に包含される鉱物充てん材は、限定ではないが焼
成粘度、二酸化チタン、水和シリカ、水和珪酸ナトリウ
ム、炭酸マグネシウムカオリン、水酸化アルミニウム
(ポーキサイト)、塩基性硫酸アルミニウム、沈殿炭酸
カルシウム、珪酸アルミナ、含水珪酸アルミナ、および
他のノンブラツク充てん材を含む。ゴム・マトリツクス
材料と混和性であり、かつゴム・マトリツクス材料の補
強として作用するのに最適の粒度および構造を有する市
販の充てん材を使用することが望ましい。
本発明に使用されるシラン混合物は少なくとも2種のシ
ラン、すなわちアルケニル基を含有するシラン(a)と
芳香族基を含有するシラン(b)の混合体である。
本発明に包含されるアルケニルを含有するシラン(a)
は一般式 RnSiX4-n を有するものである。上式におけるRはマトリツクス材
料と化学的に反応できてSi原子に化学的結合したままの
ビニルまたはアリル基を表わす、Xは加水分解性基を表
わす、そしてnは1または2である。選ばれるR基は使
用するゴム・マトリツクス材料の特性に依存する。例え
ば、エチレン−プロピレン・ゴム(EPR)の場合に、そ
の高反応性および商的入手可能のためにビニルが望まし
い。Xは、必ずしも限定する必要はないけれも、炭素原
子1〜5を含有するアルコキシ基、炭素原子2〜5を有
するアシルオキシ基、ハロ、または炭素原子2〜10を含
有するアルコキシアルコキシ基を含む。
本発明の範囲内の特定のアルケニルシランはトリメトキ
シビニルシラン、トリアセトキシビニルシラン、トリス
−(2−メトキシエトキシ)ビニルシラン、アリルトリ
メトキシシラン、トリクロロビニルシラン、トリプロポ
キシビニルシラン、トリブトキシビニルシラン、アルキ
ルトリイソスバレリルオキシシラン、またはトリス(2
−エトキシプロポキシ)ビニルシランである。
芳香族の基を含有するシラン(b)は一般式 R′mSiY4-m を有するものである。但し上式におけるR′は芳香族基
を表わす。例えば、R′はフエニル、トリル、ナフチル
などの基にすることができる。R′はシランが商的に入
手できて一般にフエニルであるように選ぶことが望まし
い。Yはアルケニルシランに対して定義されるような加
水分解性基を表わす、すなわちYはアルコキシ、アシル
オキシ、アルコキシアルコキシ、ハロなどを表わす。m
は1または2である。mは1であることが望ましい。特
定のシランはフエニルトリメトキシシラン、ジメトキシ
ジフエニルシラン、トリクロロフエニルシラン、トリブ
トキシフエニルシラン、トリイソペントキシベンジルシ
ラン、フエニルトリプロピオニルオキシシラン、ナフチ
ルトリバレリルオキシシラン、およびトリス(2−メト
キシエトキシ)フエニルシランを含む。
(b)/(a)の比はゴム・マトリツクスの性質、カツ
プリング剤としてアルケニルを含有するシランの効果、
および鉱物充てん材の処理に使用されるシラン混合体の
量に左右される。芳香族基含有シランはシラン混合体の
25〜85重量%からなることが望ましい。芳香族基含有シ
ランはシラン混合体の少なくとも60重量%を提供するこ
とが望ましい。
シラン混合体は鉱物充てん材料の0.2〜3重量%の水準
で使用すべきである。
本発明の成分の割合は変えることができる。鉱物充てん
材はゴム・マトリツクス材料100重量部当り30〜200重量
部にすべきである。使用するシラン混合体の量は特定の
実施態様に使用される鉱物充てん材の重量によつて変わ
るが、典型的には強化ゴム複合体の1重量%以下からな
る。
本発明の鉱物強化ゴム複合体は種々の方法によつて作る
ことができる。充てん材はゴム・マトリツクス材料へ混
合する前にシラン混合体で処理することができる、ある
いはシラン混合体は充てん材がその場所で処理されるよ
うに未硬化ゴム・マトリツクス材料と鉱物充てん材の混
合体へ添加することができる。例えば、シラン混合物は
充てん材と直接混合できるし、あるいは別に、シラン混
合体は有機溶媒または水と混合して充てん材と添加混合
することができるスラリーを生成できる。
本発明の優れた電気的性質は芳香族基含有シランの電気
的負荷に耐える能力に帰すると考えられる。アルケニル
シランおよび芳香族基含有シランの両方が鉱物充てん材
の表面と相互作用するので、比較的高濃度の両シランが
強化ゴムの充てん材とマトリツクスとの間の界面領域に
存在する。本発明の芳香族基含有シランの電気的負荷に
耐える容量はアルケニルシランのカツプリング剤活性と
共に、強化ゴムの鉱物充てん材とゴム・マトリツクス材
料との間の界面部分における強化ゴムの電気的性質を改
良する。改良された電気的性質の正確な理由はわからな
い。そしてこの説明は特許請求の範囲に規定されている
発明の範囲を限定しようとするものではない。
次の実施例は本発明を説明するが、本発明の全範囲を完
全に描写しない。本発明の範囲外の例は比較例に含まれ
ている。
実施例1 焼成粘度は、フエニルトリメトキシシラン60重量%とト
リアセトキシビニル−シラン40重量%からなるシラン混
合体で処理した。シラン混合体を焼成粘土に1重量%適
切に添加し、その混合物を混合してシランを粘土全体に
分散させ、その混合物を乾燥させた。処理された粘土は
エチレン−プロピレン・ゴムと配合して、エチレン−プ
ロピレンゴム・ガム(アメリカ,ジヨージア州マコンに
あるHuber社販売のVistalon 404 EPR)100部と、被処理
粘土75部と、酸化亜鉛5部と、酸化防止剤Agerite樹脂
D(アメリカ.ニユーヨーク州.ニユーヨークにあるR.
T.Vanderbilt社販売)0.5部と、過酸化ジクミル(アメ
リカ.デエラウエア州.ウイルミングトンにあるThe He
rcules Powder社販売のDi Cup 40C)10部からなる混合
物を生成した。その混合物を混合して2つのスラブ(ス
ラブAとしてスラブA′)にした。スラブAは330℃で2
5分間加硫し、スラブA′は330℃で50分間加硫した。
シラン混合体を等重量のトリアセトキシビニルシランと
取り替えたこと以外は同じ方法でスラブBおよびB′を
作つた。スラブBは330℃で25分間加硫し、スラブB′
は50分間加硫した。スラブCおよびC′はシラン混合体
が70重量%のフエニルトリメトキシシランと30重量%の
トリアセトキシビニルシランからなつたことを除いて同
一の方法で作つた。
全てのスラブは標準のASTM試験法を用いてそれらの物理
的および電気的性質を確認した。特に、各スラブの硬
度、100%モジユラス、200%モジユラス、300%モジユ
ラス、引張強さ、および伸びを測定した。これらの結果
を下表に要約する。
スラブA、A′、CおよびC′の物理的性質はスラブB
およびB′の物理的性質に類似している、そしてこのこ
とは強化ゴムに使用する粘土の処理における技術の状態
を反映している。
50分間硬化したスラブA′、B′およびC′の電気的性
質は次の表に示す。比誘電率および誘電正接はASTM D 1
50に記載の方法を用いて決定した。体積抵抗率はASTM D
257の方法を用いて決定した。
上表における値は乾燥状態下の各スラブの測定値を示
す。シラン混合体で処理した焼成粘土で作つたスラブは
大体類似の乾燥電気的性質を示す。3つのスラブを水中
に1日浸漬してそれらの電気的性質を再測定した。
本発明のシラン混合物を使用したスラブは比較例B′よ
りも体積抵抗率の劣化が少い。3つのスラブをさらに6
日間浸漬して電気的性質を再測定した。
標準のゴム複合体B′はその体積抵抗率が乾燥測定値か
ら著しく劣化した。スラブB′では90%以上の全損失が
見られたが、本発明に包含されるスラブA′とC′はそ
れらの乾燥体積抵抗率から70%以下の体積抵抗率損失を
示した。水浸漬の劣化作用に対する同様の抵抗が102Hz
におけるスラブA′およびC′の誘電正接に見られた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(I)ゴム・マトリックス材料100重量
    部; (II)該ゴム・マトリックス材料に混合された鉱物充て
    ん材30〜200重量部;および (III)第1のシラン(a)が、一般式(式中のRはビ
    ニルまたはアリル基を示し、Xはアルコキシ、アシルオ
    キシ、ハロ、ヒドロキシ、またはアルコキシアルコキシ
    基を示し、nは1または2である) RnSiX4-n を有し;第2のシラン(b)が一般式(式中のR′はフ
    エニル、ベンジル、トリル、またはナフチル基を示し、
    Yはアルコキシ、アシルオキシ、ハロ、ヒドロキシ、ま
    たはアルコキシアルコキシ基を示し、mは1または2で
    ある) R′mSiY4-m を有するところの少なくとも2種のシランの混合物0.06
    〜6重量部からなることを特徴とする強化ゴム複合物。
JP62004242A 1986-01-13 1987-01-13 強化ゴム複合体 Expired - Lifetime JPH0781036B2 (ja)

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US81815186A 1986-01-13 1986-01-13
US818151 1986-01-13

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JPS62167335A JPS62167335A (ja) 1987-07-23
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EP0236674A3 (en) 1990-03-28
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