JPH10204041A - フェニレンジアミン誘導体、その製造法およびそれを有効成分とするゴム用酸化防止剤 - Google Patents

フェニレンジアミン誘導体、その製造法およびそれを有効成分とするゴム用酸化防止剤

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JPH10204041A
JPH10204041A JP2446097A JP2446097A JPH10204041A JP H10204041 A JPH10204041 A JP H10204041A JP 2446097 A JP2446097 A JP 2446097A JP 2446097 A JP2446097 A JP 2446097A JP H10204041 A JPH10204041 A JP H10204041A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 150℃を超えるような高温条件下においても
揮発による消失や熱変性が殆んどみられない酸化防止剤
として有効に使用されるフェニレンジアミン誘導体を提
供する。 【解決手段】 一般式 [R1,R2:水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ
ル基、R3:水素原子、メチル基、R4:メチル基、エチル
基、n,m:1、2または3]で表わされるフェニレンジアミ
ン誘導体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フェニレンジアミ
ン誘導体、その製造法およびそれを有効成分とするゴム
用酸化防止剤に関する。更に詳しくは、150℃以上の高
温においても安定なフェニレンジアミン誘導体、その製
造法およびそれを有効成分とするゴム用酸化防止剤に関
する。
【0002】
【従来の技術】特に自動車産業などでは、材料の使用環
境の高温化や長寿命化の要求が大きく、ゴム製材料にお
いても適当な酸化防止剤を添加し、耐熱性を向上させる
ことでこれに対応してきている。しかしながら、現在上
市されている酸化防止剤は、主としてSBR製タイヤや各
種プラスチック製品への添加を目的として開発されたも
のが殆んどであり、これら製品の耐熱使用温度が約100
〜150℃程度であるため、これらに添加される酸化防止
剤としても、約150℃程度迄その能力が発揮されれば十
分であり、これ以上の使用温度を想定した酸化防止剤と
いうものは殆んど存在していない。従って、このような
従来の酸化防止剤を使用した場合には、約150℃より高
い使用温度条件下では、酸化防止剤自体の材料表面から
の揮発による消失がみられるため、材料の長寿命化を困
難とさせている。
【0003】このような欠点を避け、酸化防止剤を難揮
発性にするために、それの分子量を大きくすることが行
われている。そして、現在上市されている酸化防止剤の
中にも、かなり難揮発性のものもある。しかるに、この
ような難揮発性の酸化防止剤にあっては、高分子量化し
たためにゴムへの分散性の低下がみられる。また、低揮
発性を実現させるために、酸化防止剤分子をポリマーに
化学的に結合させて利用する試みや多孔質体に保持させ
る試みも行われているが、これらの方法は実用化の上で
の課題も多く、未だ実用とはなっていないのが現状であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、150
℃を超えるような高温条件下においても揮発による消失
や熱変性が殆んどみられない酸化防止剤として有効に使
用されるフェニレンジアミン誘導体を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
一般式 [ここで、R1およびR2はそれぞれ水素原子、低級アルキ
ル基または低級アルコキシル基であり、R3は水素原子ま
たはメチル基であり、R4はメチル基またはエチル基であ
り、nおよびmは1、2または3である]で表わされるフェニ
レンジアミン誘導体によって達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】上記フェニレンジアミン誘導体
は、N,N´-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミンと一般
(ここで、R1およびR2はそれぞれ水素原子、低級アルキ
ル基または低級アルコキシル基であり、R3およびR5はそ
れぞれ水素原子またはメチル基である)で表わされるス
チレン(誘導体)とをプロトン酸触媒の存在下で反応させ
ることによって製造される。
【0007】上記一般式で表わされるスチレン(誘導体)
としては、4-(1-プロペニル)-1,2-ジメトキシベンゼ
ン、4-(1-プロペニル)メトキシベンゼン、第3ブチルス
チレン、α-メチルスチレン、スチレン等が挙げられ、
これらは混合物としても用いることができる。
【0008】これら両者間の反応は、N,N´-ジフェニル
-1,4-フェニレンジアミンに対して2倍モル量以上のスチ
レン(誘導体)を用い、濃硫酸、リン酸等のプロトン酸触
媒の存在下で、約100〜200℃、好ましくは約130〜160℃
の反応温度で、好ましくはベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素またはベンジンの如き脂肪族炭化
水素を反応溶媒に用いて行われるが、無溶媒下でも反応
させることができる。この反応は、一種のフリーデル・
クラフト反応であるので、その反応触媒として当然に用
いられる塩化アルミニウム触媒の存在下での反応が考え
られるが、この場合には未反応原料(N,N´-ジフェニル-
1,4-フェニレンジアミン)の有効な分離を行うことがで
きなかった。
【0009】得られた反応生成物は、微量のモノ置換体
を含有しているが、その殆んどは目的とするジ置換体ま
たはポリ置換体である。スチレン誘導体として、2種類
以上の混合物を用いた場合には、ジ置換体またはポリ置
換体の置換基R1〜R4はそれぞれ異なり得る。また、その
置換位置は、n,mが1の場合には、-NH-基に対して一般
にp-位であり、n,mが2(または3)の場合には、-NH-基に
対してのp-位に加えて、o-位(およびo´-位)である。
【0010】このようなジ置換体またはポリ置換体より
なるフェニレンジアミン誘導体は、約150℃以上の高温
条件下で用いられるゴム用酸化防止剤として有効に使用
される。このフェニレンジアミン誘導体は、約400以上
の数平均分子量Mnを有し、175℃の加熱空気中に40時間
放置したときの重量損失量が約30%以下、好ましくは約1
0%以下であるという特徴を有している。また、オイルシ
ール、Oリング、パッキン等のエンジンオイルに接触す
るシール材料に添加されて用いられたとき、それの耐オ
イル抽出性においてもすぐれているという特徴を有して
いる。
【0011】従って、本発明にかかるフェニレンジアミ
ン誘導体は、各種架橋性基を有するアクリルゴム、NB
R、SBR、EPDM等の種々のゴムの酸化防止剤として有効に
使用することができる。その添加割合は、ゴム100重量
部当り約0.1〜10重量部、好ましくは約0.3〜5重量部程
度であり、また他の酸化防止剤との併用も勿論可能であ
る。
【0012】
【発明の効果】本発明によって、高温条件下において使
用された場合においても熱的安定性にすぐれ、しかもゴ
ムへの分散性においてもすぐれていて、従ってゴムへの
酸化防止剤などとして有効に使用されるフェニレンジア
ミン誘導体が提供される。
【0013】このフェニレンジアミン誘導体は、エンジ
ンオイルに接触するシール材料に添加されて用いられた
とき、耐オイル抽出性の点でもすぐれているので、オイ
ルシール、Oリング、パッキン等のシール材料にも有効
に添加されて用いられる。
【0014】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【0015】実施例1(酸化防止剤Aの製造) 容量500mlの三口フラスコ内に、N,N´-ジフェニル-1,4-
フェニレンジアミン(大内新興化学製品ノクラックDP)5
2.0gおよび4-(1-プロペニル)-1,2-ジメトキシベンゼン7
4.9gを仕込み、攪拌しながら窒素ガス置換を十分に行っ
た後、油浴温度を140℃とした。その後、濃硫酸5gを約3
0分間かけて滴下ロートより滴下し、滴下終了後も約15
時間反応を継続すると、時間と共に溶液粘度は上昇す
る。反応終了後、反応混合物にトルエンを加えてトルエ
ン溶液とした後、過剰量の水酸化ナトリウム水溶液中に
投入して攪拌し、分液ロートを用いて下層(水溶液層)を
分離した。トルエン溶液層を液が中性になる迄数回水洗
し、最後に上澄液をエバポレーションして、黒褐色の目
的物質92.5g(収率75%)を得た。
【0016】得られた物質の一定量をとり、175℃の空
気循環式オーブン中に40時間放置したが、そのときの重
量損失量は5%以下(3.2%)であった。また、TLC法(シリカ
ゲルプレート使用、展開溶媒:n-ヘキサン/トルエン容
量比=1/2)によって得られた物質を分析したところ、原
料成分は確認できず、モノ置換体と考えられる不純物の
スポットおよび構造不明のスポットが微量存在していた
が、大部分は目的物質であった。 Mn(テトラヒドロフランを溶媒とするGPC法による):860 FI-IR(KRS-5結晶板上にキャストして測定):図11 H-NMR(CDCl3、25℃):0.9ppm付近(CH3基) 3.8ppm付近(OCH3基) 6.7〜7.2ppm付近(芳香族H) 推定構造:
【0017】実施例2(酸化防止剤Bの製造) 実施例1において、N,N´-ジフェニル-1,4-フェニレン
ジアミン量を78.0gに変更し、また4-(1-プロペニル)-1,
2-ジメトキシベンゼンの代わりに99.5gの4-第3ブチルス
チレンを用いて同様の反応を行い、黒褐色の目的物質13
9.0g(収率80%)を得た。
【0018】この物質の175℃、40時間における重量損
失量は10%以下(6.2%)であり、またTLC法による挙動も実
施例1と同様であった。 Mn(テトラヒドロフランを溶媒とするGPC法による):700 FI-IR(KRS-5結晶板上にキャストして測定):図21 H-NMR(CDCl3、25℃):1.22ppm付近(CH3基) 7.1ppm付近(芳香族H) 推定構造:
【0019】実施例3(酸化防止剤Cの製造) 実施例1において、4-(1-プロペニル)-1,2-ジメトキシ
ベンゼンの代わりにアネトール(p-メトキシプロペニル
ベンゼン)62.2gを用いて同様の反応を行い、黒褐色の目
的物質94.6g(収率85%)を得た。
【0020】この物質の175℃、40時間における重量損
失量は10%以下(8.6%)であり、またTLC法による挙動も実
施例1と同様であった。 Mn(テトラヒドロフランを溶媒とするGPC法による):704 FI-IR(KRS-5結晶板上にキャストして測定):図31 H-NMR(CDCl3、25℃):0.88ppm付近(CH3基) 3.8ppm付近(OCH3基) 6.8〜7.2ppm付近(芳香族H) 推定構造:
【0021】実施例4(酸化防止剤Dの製造) 実施例1において、4-(1-プロペニル)-1,2-ジメトキシ
ベンゼンの代わりにα-メチルスチレン76.0gを用いて同
様の反応を行い、黒褐色の目的物質126.0g(収率85%)を
得た。
【0022】この物質の175℃、40時間における重量損
失量は10%以下(8.2%)であり、またTLC法による挙動も実
施例1と同様であった。 Mn(テトラヒドロフランを溶媒とするGPC法による):500 FI-IR(KRS-5結晶板上にキャストして測定):図41 H-NMR(CDCl3、25℃):1.6ppm付近(CH3基) 6.7〜7.3ppm付近(芳香族H) 推定構造:
【0023】比較例1 実施例4において、濃硫酸触媒の代わりに塩化アルミニ
ウム触媒を用いると、反応混合物中に原料のN,N´-ジフ
ェニル-1,4-フェニレンジアミンが30%以上残っており、
この未反応原料を精製法によって分離除去することは困
難であった。
【0024】実施例5〜8、比較例2〜3 塩素含有アクリルゴム 100重量部 (日本メクトロン製品ノックスタイトPA404K) HAFカーボンブラック 60 〃 ステアリン酸 1 〃 酸化防止剤A 2 〃 (実施例5) 〃 B 2 〃 (実施例6) 〃 C 2 〃 (実施例7) 〃 D 2 〃 (実施例8) 〃 E 2 〃 (比較例2) 〃 F 2 〃 (比較例3) ステアリン酸ナトリウム(花王製品NSソープ) 0.25 〃 ステアリン酸カリウム(日本油脂製品ノンサールSK-1) 0.25 〃 イオウ 0.2 〃 注)酸化防止剤E:大内新興化学製品ノクラックCD 175℃、40時間における重量損失量 約35% 酸化防止剤F:ノクラックDP 175℃、40時間における重量損失量 約70% 上記各配合成分をロール混練して得られたアクリルゴム
組成物について、180℃、8分間のプレス加硫(一次加硫)
を行った後、175℃の熱風循環オーブン中で4時間の二次
加硫を行い、120×220×2mmのシート状に加硫成形し
た。
【0025】このテストピースについて、常態物性(JIS
K-6301準拠)および圧縮永久歪(150℃、70時間、25%圧
縮)の測定を行うと共に、耐熱老化性試験(175℃、70時
間後の常態値変化として測定)を行った。得られた結果
は、次の表に示される。 実施例 比較例 [常態物性] 硬さ (JIS A) 65 64 66 65 64 65 引張強さ (MPa) 14.6 14.3 14.8 14.3 14.2 14.4 100%モジュラス(MPa) 4.9 4.6 5.0 4.9 4.7 4.8 伸び (%) 230 240 240 225 230 240 [耐熱老化性試験] 硬さ変化 (ポイント) +4 +4 +5 +6 +8 +11 引張強さ変化率 (%) -10 -10 -15 -16 -23 -20 伸び変化率 (%) +2 +4 +6 +8 +11 -2 [圧縮永久歪] 150℃、70時間 (%) 22 24 25 27 29 32 上記耐熱老化性試験の結果から、本発明に係る酸化防止
剤を用いた場合には、常態物性を損なうことなく、耐熱
老化性や耐圧縮永久歪特性を改善させることができ、即
ちそこに有効な酸化防止効果が示されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】酸化防止剤Aの赤外線吸収スペクトルである。
【図2】酸化防止剤Bの赤外線吸収スペクトルである。
【図3】酸化防止剤Cの赤外線吸収スペクトルである。
【図4】酸化防止剤Dの赤外線吸収スペクトルである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年2月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 21/00 C08L 21/00 C09K 15/18 C09K 15/18 15/20 15/20 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 [ここで、R1およびR2はそれぞれ水素原子、低級アルキ
    ル基または低級アルコキシル基であり、R3は水素原子ま
    たはメチル基であり、R4はメチル基またはエチル基であ
    り、nおよびmは1、2または3である]で表わされるフェニ
    レンジアミン誘導体。
  2. 【請求項2】 数平均分子量Mnが約400以上であり、175
    ℃の加熱空気中に40時間放置したときの重量損失量が約
    30%以下である請求項1記載のフェニレンジアミン誘導
    体。
  3. 【請求項3】 N,N´-ジフェニル-1,4-フェニレンジア
    ミンと一般式 (ここで、R1およびR2はそれぞれ水素原子、低級アルキ
    ル基(R)、OR基、COR基またはCOOR基であり、R3およびR5
    はそれぞれ水素原子またはメチル基である)で表わされ
    るスチレン誘導体とをプロトン酸触媒の存在下で反応さ
    せることを特徴とする請求項1記載のフェニレンジアミ
    ン誘導体の製造法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のフェニレンジアミン誘導
    体よりなるゴム用酸化防止剤。
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