JPS5996144A - 導電ゴム組成物 - Google Patents

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】 本発明は、電気伝導性に優れた導電コム組成物に関する
。

従来、ゴム弾性体としての性質をそなえて電気伝導性を
増加させるために、カーボンブラック、グラファイト粉
末、金属粉末などの充填剤をゴム中に分散混入させ、こ
れらの充填剤が基本的に有している良好な電導性をゴム
中で複合化させて電導性の向上をはかつている。しかし
、このような複合体は、充填剤の分散状態などにより電
気伝導性が変動するために、それを一定の値にコントロ
ールすることが原理的に問題がちシ、まだ、無機の充填
剤を比較的多量に含有せしめるために比重が高くなる等
の欠点があった。

ところで、最近、ポリアセチレン、ポリチアジル（（−
８−Ｎ＋ｎ）、ポリパラフェニレンなどの共役二重結合
を有する高分子物質の電導性の向上に関する研究が行な
われており、この高分子物質に電子受容体又は電子供与
体を拡散により添加すること、すなわちドーピングせし
めることにより電導性が増加するとの報告がある。また
、ポリ−ｐ−フェニレンサルファイドのように共役二重
結合が存在するわけではないが、電気陰性度が大きい硫
黄を介して、フェニル基が結合している高分子物質にお
いても、ドーピングすることにより電気伝導度が大幅に
増加することも見い出されている。

本発明は、このドーピング効果に着目してなされたもの
で、上述した問題点を有さない導電ゴムボｌ成物を提供
することを目的とする。

このため、本発明の導電ゴム組成物は、コム弾性を有す
る組成物に、（ａ＋電子受容体又は電子供与体と（ｂ）
アリール基、アルキル基、ナフチル基、又はそれらの誘
導体をＮ、Ｎ’部に有するＮ。

Ｎ′−パラフェニレンジアミンおよび／又はフェニール
ナフチルアミンとを含有せしめたことを特徴とする。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

本発明において用いるゴム弾性を有する組成物は、ゴム
と、ゴム組成物に一般に使用される充填剤、例えばカー
ボンブラック、炭酸カルシウム、亜鉛華、酸化マグネシ
ウム、ノリ力、および伸展油、老化防止剤、加硫；剤（
硫黄、硫黄ドナー）、加硫助剤（ステアリン酸）、加硫
促進剤、パーオキサイドなどからなるものである。

この場合のゴムとしては、主鎖中に二重結合を含有する
ゴムでも含有しないゴムでもよく、例えば、□天然ゴム
、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジェン共重合体
ゴム、インブチレン−エチレン・プロピレン共重合体ゴ
ム、エチレン・プロピレンとその他第３成分を含む共重
合体ゴム、ポリクロログレンゴム、アクリロニトリルΦ
ブタジェン共Ｍ　ｅ　体ゴム、シリコンゴム。

アクリルゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴムナトの単味の
ゴム、ならびにこれらのゴムを混ぜ合せたブレンドゴム
が挙けられる。なお、ゴム組成物は、一般に、ゴム分子
鎖間を結合して架橋を形成し、この化学反応操作により
形状を長時間一定に保つことがよく知られているが、本
発明において用いる組成物には、このように架橋された
コム弾性を廂する組成物と未架橋の流動可能でやわらか
いゴム組成物の両方か含まれる。

本発明において用いるドーピング剤、すなわち電子受容
体又Ｕ’ｉｈ子供与体は、そのもの単体では電導性が著
しく低く、絶縁体といってもよいものである。電子受容
律は一般には酸化剤であり、これには例えば、よう素、
臭素、三酸化硫黄、二酸化窒素、五ふつ化ひ素、塩化鉄
（Ｆｅ、ＣＩ！３　）　。

ルイス酸などが包含される。電子供与体としては、還元
剤で、例えばナトリウム、アンモニア。

ルイス塩基などが挙げられる。ドーピング剤の濃度は、
組成物中の原料ゴムに対して０．１重址係以上であれば
よい。これは０．１重量係より少ないと電導性を高める
ことができないためである。なお、ドーピング剤の濃度
の上限は、特定されるものではないが、１５重量係以上
になると電導性が飽和値に達してしまい、これ以上加え
てもドーピング効果が高まるものでもないので、１５重
量％程度が妥当である。

また、本発明で用いるアリール基、アルキル基、ナフチ
ル基、又はそ−れらの誘導体をＮ　、　Ｎ’部に有する
Ｎ　；　Ｎ’−パラフェニレンシアミンおよびフェニー
ルナフチルアミンは、／アミン又はモノアミン部分が置
換された化合物で、例えハ、Ｎ、Ｎ’−ジフェニルーｐ
−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロ
ピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ、Ｎ’−ジー２−ナ
フチル−ｐ−フエニレンノアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’
−１，３−シメチルブチルーｐ−フェニレンジアミン；
Ｎ−フェニル−Ｎ′−ナフチルアミン等のパフフェニレ
ンジアミン誘導体およびＮ−フェニル−２−ナフチルア
ミンなどである。なお、パラフェニレンジアミン誘導体
は、一般に、二重結合を多く含有するゴム組成物の酸化
又はオゾン劣化などを防１止する老化防止剤として使わ
れているが、１・−ピング剤を使用しないこのような使
用方法では、老化防止剤の添加の有無により電気伝導度
か変化せず、基本的にゴム・マトリックス中においてパ
ラフェニレンジアミン誘導体のみでは電気伝導度を増加
させる効果はあられれない。

本発明の導電ゴム組成物は、゛前述したゴム弾性を有す
る組成物に前記のドーピング剤と前記のパラフェニレン
ジアミン誘導体および／又はフェニールナフチルアミン
とを含有せしめたものである。

パラフェニレンジアミン誘導体および／又はフェニール
ナフチルアミンを含有せしめるには、通常の方法、例え
ば混合方法によればよい。なお、これらのパラフェニレ
ンジアミン誘導体お・よひ／又はフェニールナフチルア
ミンが前以てマトリックス・ゴムと化学的に結合したイ
）−合物となっている場合であってもよい。パラフェニ
レンジアミン誘導体および／又はフェニールナフチルア
ミンの濃度は、組成物中の原料ゴムに対して０．５〜２
０重量係であり、１〜１０重量係であることが好ましい
。０．５重量係より少ないと、本発明の効果が得られな
い。一方、２０’ｉ量係よりも多いとプルームしてしま
い、表面と内部とで濃度が異なり、濃度の均一なゴム組
成物が得られなくなる。

ドーピング剤を組成物に含有せしめるには、すなわち組
成物にドーピングせしめるには種々の方法、が考えられ
るが、いずれにしてもドーピング剤がゴム・マトリック
ス中で均一に分子状に分散していることが重要である。

この方法としては、例えば、ドーピング剤が蒸発しやす
い物質の□場合には、密閉された容器の中にパラフェニ
レンジアミン誘導体および、／又はフェニールナフチル
アミンを含有するゴム組成物を放置し、これを真空ポン
プにて減圧にして、この中にドーピング剤を導入すると
いう方法がとられる。この場合には雰囲気温度が高い程
、放置時間が長い程、ドーピング剤はゴム組成物中に拡
散し、濃度が増加する。また、ドーピング剤を拡散させ
る速度は急激に行なわない方が電導度が増加し、安定し
た電導度を示すようである。

したがって、出来る限すゆつくシとよく雰囲気を均一に
した方が望ましい。ドーピング剤が蒸気になりにくいも
のでは、ドーピング剤を有機溶媒に溶解シ、この中にパ
ラフェニレンジアミ△ ン誘導体および／又はフェニールナフチルアミンを含有
するゴム組成物を浸漬させること又は塗布することによ
り、時間と共にゴム中に次第に拡散させ、濃度を上昇さ
せることができる。

電子供与体としてナトリウムを使う場合には、ナトリウ
ムとナフタレンの１対１モルのコンプレックスを、はじ
めにテトラヒドロフラン（ＴＨＦ　）溶媒中で作成し、
約０．１〜０．０１モ／し％の濃度で浸漬し、ｌ約１０
重量係程度にドーピングする。ナトリウムの場合には雰
囲気中の水分によりナトリウム、・イオンにならないよ
うに注意する必要がある。

これらの種々の方法はドーピング剤の種類により適した
方法が選ばれるが、ドーピング剤により電気伝導性が増
加する効果が起るならば添加方法、すなわちドーピング
方法はここに述べた方法に限定されるものではない。な
お、ドーピング処理後において、しなやかなゴム組成物
特有な性質が失なわれていないと同時に電気伝導度が増
加していることからミ　ドーピング剤はゴムとは反応し
ているのではなく、ゴム・マトリックス中でパラフェニ
レンシアミン誘導体および／又はフェニールナフチルア
ミンとコンプレックスを形成し、その相互作用により本
発明の効果が発揮されるものと推定される。また、ドー
ピング剤の種類によっては一部のゴムの有している二重
結合と化学的に結合して硬化を次第に起す例もあるが、
このような場合であっても、十分にパラフェニレンジア
ミン誘導体および／又はフェニールナフチルアミンとド
ーピング剤とが独立に存在し、含有されているならば電
気伝導性を増加させる効果は失なわれるものではない。

さらに、カーボンブラック等の充填剤の濃度が低いほど
ゴム組成物は一般に電気伝導性が低いが、本発明の導電
ゴム組成物では、充填剤濃度が低い場合に電気伝導性の
増加が特に顕著になるという効果が認められた。

本発明の導電ゴム組成物−は、通常の導電ゴムとしての
用途のほか、帯電防止ゴムとしても用いられる。

以下に実施例を例示する。

実施例１ 下記の第１表に示したｐ゛ム組成物にドーピングを行な
った。　　　　　　　　　（本頁以下余白）第　　　１
　　　表 ポリイソプレンゴム’）　　　　　１．ｏｏ重ｉ！亜　
鉛　華　　　　　　　　　３重量部ステアリン酸　　　
　　　　　２重量部パラフェニレンジアミン誘導体２）
　変量（０および１重量部）カーボンブラック３）　　
　　　変量（０〜７０重量部）伸　展　油　　　　　　
　　　５重量部加硫促進剤４）０．８重量部 硫　　黄　　　　　　　　　　２０重量部註： １）日本ゼオン社製　Ｎ１ｐｏｌ　ＩＲ−２２００２）
　　Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレ
ンジアミン 第１表の加硫促進剤および硫黄以外の配合剤をゴム業界
での常法であるバンバリータイプ混合機（１，８Ｊ）を
用い、各配合剤が均一に分散すおよび硫黄を添加し、混
練混合し、・架橋可能な未加硫のゴム組成物を調製した
。このゴム組成物は、１４８°Ｃ９３０分でプレ７、架
橋し、２　ｒｔｕｎ厚さのゴムシー（・を作成した。

この試料より４０＋ａｍＸ８ｍｍの長方形状試料を切シ
出し、よう素によるドーピング処理を１０〜３０分実施
した。この結果を下記第２表に示す。

（本頁以下余白） 第２表から判るように、よう素をドーピングすることに
より、電気伝導性が著しく増加しておす、マタ、パラフ
ェニレンジアミン誘導体添加の場合には無添加の場合に
比べさらに電気伝導性が増加している。その増加効果は
、いずれもカーボンブランクを含む量が少ない程著しい
。

実施例２ 次に、各釉パラフエニレンンアミン誘導体およびフエニ
ニルナフチルアミンによるドーピング後の電導性増加効
果を確認した。下記の第３表に実験に用いたドーピング
前のポリイソプレンゴム組成物の配合および加硫条件を
示す。

第　　３　　表 ポリインプレンゴム’　　　　　　１００重量部亜　鉛
　華　　　　　　　　　　６重量部ステアリン酸　　　
　　　　　　０．５重量部加硫促進剤６）　　　　　　
　　０．５重量部硫　　黄　　　　　　　　　　　３．
５重量部加硫条件　　　　　　　　　１６０°Ｃ２３０
分５）パラフェニレンジアミン又ハフエニールナフチル
アミン誘導体としては、下記の囚〜０を使用した。且た
、比較のために下記の［Ｆ］を使用した。

囚　Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ′−フエニ゛ルー
ｐ−フエニレンヅアミン （Ｂ）　　Ｎ　、　Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレン
ジアミン （Ｃ）　　Ｎ−イングロビル＝Ｎ′−フェニル−ｐ−フ
ェニレンジアミン ０　Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミン■　トリメチル
−ジヒドロキノリンの重合体 実施例１と同様な方法で架橋ゴムシートを用い、よう素
をドーピングしたところ、下記の第４表に示す電気伝導
度が得られた。

実施例３ 実施例２におけると同様に、電導性増加効果を確認した
。下記の第５表に実験に用いたドーピング前のエチレン
プロピレンゴム組成物の配合および加硫条件を示す。

第　　５　　表 エチレンプロピレンゴム７）１００重量Ｔｆｌｉ亜鉛華
　　　　　５重量部 ステアリン酸　　　　　　　　　１重量部加硫促進剤６
）０．６重量部 加硫促進剤８）　　　　　　　　１．２重量部硫　　黄
　　　　　　　　　　　　１．８重量部加硫条件　　　
　　　　　　１６０°Ｃ５２０分註、 ７）　　ＥＰＴ　４０７０　（三井石油化学社製）８）
　テトラメチルチウラムジサルファイド実施例１と同様
にドーピングを行なったところ、下記の第６表に示す電
気伝導度が得られた。

第４表および第６表から明らかなように、ゴム組成物に
よう素をドーピングすることにより、二重結合濃度の異
なるゴム弾性体（ポリイソプレンゴムとエチレンプロピ
レンゴム）にかかわらず電導性増加効果が著しく現われ
、また、老化防止剤であるパラフェニレンジアミン誘導
体（Ａ、Ｂ、Ｃ）又はフェニールナフチルアミンΩ。

を添加したゴム組成物をよう素ドーピングしたものはさ
らに電導性が増加していることが判る。

一方、バラフエニレレジアミン誘導体（Ａ、Ｂ。

Ｃ）、　フェニールナフチルアミン０と同様に、一般に
老化防止剤として使われているトリメチル−ジヒドロキ
ノリンの重合体■は、添加しても電導性増加効果のない
ことも明らかである。

代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゴム弾性を有する組成物に、（ａｔ電子受容体又は電子
   供馬体と（ｂｌアリール基、アルキル基、ナフチル基、
   又はそれらの誘導体をＮ、Ｎ’部に有するＮ、Ｎ′−ハ
   ラフ匡ニレンジアミンおよび／又はフェニールナフチル
   アミンとを含有せしめた導電ゴム組成物。