JPS61200135A - 反応性可塑剤 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はゴム等に配合される反応性可塑剤に関し、更に
詳しくは末端水酸基が封鎖された末端封鎖ポリエンを主
成分とするゴム用反応性可塑剤に関する。

〈従来の技術〉 従来、ゴム用可塑剤として特開昭５６−８１３４６号公
報に水酸基を有する液状ジエン化合物の末端水酸基の一
部をアルキレンオキサイドまたはその他の環エーテルで
エーテル化した化合物をゴムに混合した後加硫して用い
る方法が紹介されている。

また水酸基等の置換基のない液状ジエン化合物もゴム用
可塑剤として使用が試みられている。例えば特公昭旧−
８４６２号公報、特開昭４９−１１５１３７号公報があ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 前記従来技術において、前者（特開昭５６−８１３４６
号公報）のエーテル化された液状ジエン化合物は分子中
でポリオキシアルキレン鎖の部分が大きな割合を占める
ためゴムとの相溶性が悪く満足し得るものではない。

更に従来技術における後者（特公昭４１−８４６２号公
報、特開昭４９−１１５１３７号公報）の場合は、液状
ジエン化合物に炭素間二重結合以外の官能基がないので
シリル基、アリル基等の基を導入することができず、使
用するゴムの種類や用途に合わせて相溶性や反応性を調
整することができない。

すなわち、従来のゴム用可塑剤に用いられている液状ジ
エン化合物はいずれも構造上の制約が大きく、ゴム等と
の相溶性が悪く可塑剤として十分な効果を発揮すること
ができない。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、末端に水酸基を有する液状ジエン化合物を基
本とし、末端水酸基を封鎖することにより前記従来のゴ
ム用可塑剤に使用されている液状ジエン化合物の構造を
変更しようとするものであって、ゴム等との相溶性を改
善し、未加硫時の加工性を向上させ、加硫ゴムのモジュ
ラス等の物性変化や経時変化を少なくさせ、更には加硫
ゴムの低温特性をも改善することができる優れたゴム用
反応性可塑剤の提供を目的とするものである。

即ち本発明は、末端に水酸基を有し、ポリエン構造を分
子内の主鎖とする重合体の該末端水酸基の少なくとも１
つを、シリル基、アリール基、アリル基、グリシジル基
から選ばれる基で封鎖することにより得られる分子量４
００〜６　、０００の末端封鎖ポリエンを主成分とする
ゴム用反応性可塑剤である。

本発明において、末端に水酸基を有するポリエン（以下
、単にポリエンともいう。）とは、炭素数４または５の
共役ジエンの単独重合体、または共役ジエンとエチレン
性不飽和単量体との共重合体であって、分子内に多数の
二重結合を有し、かつ末端に活性な水酸基を有するもの
をいう。ポリエン構造とは、上記ポリエンにおいて多数
の二重結合を有する骨格部分をいう。

共役ジエンとしては、１，３−ブタジェン、イソプレン
、クロロプレンが挙げられる。

共重合に用いられるエチレン性不飽和単量体としては、
下記のものが挙げられる。

（ａ）アクリル酸、メタクリル酸およびその誘導体：ア
クリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリル酸、
メタクリル酸およびそれらの塩、アクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチル、ジメチルアミンエチルメタクリレー
ト、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミドなど 山）芳香族ビニル単量体： スチレン、α−メチルスチレンなど （Ｃｌオレフィン系炭化水素単量体： エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソプレンなど （ｄ）ビニルエステル単量体： 酢酸ビニルなど （ｅ）塩化ビニル、塩化ビニリデンなど（ｆ）ビニルエ
ーテル単量体： ビニルメチルエーテルなど これらのうち好ましいエチレン性不飽和単量体はアクリ
ロニトリル、メタクリル酸メチル、スチレンであり、特
に好ましいものはアクリロニトリル、アクリロニトリル
とスチレンとの併用である。

共役ジエンの重合方法としては、末端に水酸基が生成す
る通常のラジカル重合方法でよい。本発明に使用される
ポリエンは、例えば過酸化水素等の水酸基を含むラジカ
ルを生成する重合開始剤を用いて一＃ｌ：８１−ジエン
を単独重合させるか、又は共役ジエンとスチレンやアク
リロニトリル等の上記エチレン性不飽和単量体とを共重
合させて得ることができる。このようにして得られるポ
リエンについては、例えば特公昭５０−３０１０３号公
報に詳しく説明されている。

本発明に使用されるポリエンとしては液状ポリエンが好
ましく、末端に活性な水酸基を有し、その水酸基価は通
常３５〜３００、好ましくは４０〜２００であり、１分
子当たりの水酸基の数は１．２〜２．７、好ましくは１
．５〜２．５であり、また分子量は通常４００〜６，０
００　、好ましくは５００〜５，０００である。

分子量が高いものほどゴムとの相溶性が上がり、練込み
の際にブリード・アウトしにくく、ゴムとの架橋が十分
に行われる。しかし、６，０００超では粘度が上昇し加
工性に劣り、可塑効果も減少する。

また、分子量が４００未満では反応性に劣る。更に、末
端水酸基価数が大きいほど置換基を多く入れることがで
きるので、ゴムの構造（種類、重合度）に合わせた相溶
性を有する本発明のポリエンを作ることが容易になる。

本発明の末端封鎖ポリエンは、ポリエンの末端水酸基を
シリル基、アリール基、アリル基またはグリシジル基で
封鎖することにより得られる。ポリエンの末端水酸基を
封鎖する具体的な方法は以下のようである。

シリル基で封鎖する方法としては、シリル化剤を使用す
ることができる。シリル化剤としては、例えばトリメチ
ルクロルシラン、ジメチルジクロルシラン、０−ビス（
トリメチルシリル）アセトアミド、ヘキサメチルジシラ
ザン、ビストリメチルシリルウレア、Ｎ−トリメチルシ
リルアセトアミド、ｔ−ブチルジメチルクロロシラン、
トリメチルシリルジメチルアミン、トリメチルシリルエ
チルアミン、トリメチルシリルイミダゾール、トリメチ
ルシリルジフェニルウレアなどが挙げられる。ポリエン
とトリメチルアミン、トリエチルアミンのような３級ア
ミンをトルエンで稀釈しておき、これにシリル化剤を滴
下すると生成した塩酸がアミンに１−ラップされ反応が
進行する。反応後、更にトルエンを加え静置するとアミ
ン塩が沈澱し上澄液に生成物が得られる。

アリル基で封鎖する方法としては、アリル（又はメタク
リル）クロライドを使用することができる。ポリエンと
金属ナトリウム、苛性ソーダ、苛性カリ、ナトリウムア
ルコラード、カリウムアルコラードのような触媒と、場
合によっては水とベンジルトリエチルアンモニウムクロ
ライド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロマイド、
トリカプロメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルト
リメチルアンモニウムブロマイド、トリブチルアミン、
トリイソアミルアミン、Ｎ−ブチルピペリジンのような
相間移動触媒とを混合しながらアリル（又はメタクリル
）クロライドを滴下する。熟成後、酸中和し塩を濾過す
るとアリル化物が得られる。

エポキシ基で封鎖す゛る方法としては、エピクロルヒド
リンを使用することができる。ポリエンに四塩化スズや
三フッ化ホウ素のようなルイス酸を触媒としてエピクロ
ルヒドリンを滴下し、熟成後アルカリやアルカリ金属ア
ルミネートなどとジオキサンのような溶剤を加えて脱塩
酸した後、減圧で脱溶剤するとエポキシ化物が得られる
。

アリール基で封鎖する方法としては、ベンジルクロライ
ドを使用することができる。ポリエンと水と苛性ソーダ
、苛性カリ、ナトリウムアルコラード、カリウムアルコ
ラードのような触媒とを混合しながらベンジルクロライ
ドを滴下する。熟成後、酸中和し塩を濾過するとアリー
ル化物が得られる。

ポリエンの末端水酸基が封鎖されているかどうかは、無
水酢酸−ピリジン法による水酸基価の測定によって判定
することができる。

ポリエン構造を分子内の主鎖とする末端封鎖ポリエンが
分子中の二重結合でゴムと架橋する場合における主鎖と
封鎖部分の重量比は、主鎖１　、０００に対して封鎖部
分１〜２００　（１０００：　１〜５：１）程度であり
、２００超ではゴムと架構する主鎖部分が少なくなって
十分な架橋が行われなくなり、好ましくない。しかし、
末端にアリル基、アクリル基を有する末端封鎖ポリエン
では過酸化物で架橋すればこのような制限は必要ないが
上記範囲程度が好ましい。

ポリエンの末端の水酸基がすべて未封鎖でそのままの場
合は、ゴムへの相溶性が劣り、混合しても暫くすると分
離したり、場合によっては１週間後に分離して来ること
がある。また、ゴム加硫においてはスコーチは速めるが
加硫を遅らせる場合も生ずる。そのため、ポリエンの末
端水酸基は少なくとも１つが封鎖されている必要があり
、末端封鎖ポリエンはポリエンの主鎖にある全末端水酸
基数に対して２５％以上、好ましくは４０％以上が封鎖
部分で構成されている必要がある。２５％未満では上記
の不都合が生ずる。

本発明は上記末端封鎖ポリエンを主成分とするゴム用の
反応性可塑剤であって、該末端封鎖ポリエン単独、また
はジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の可塑剤その他と
混合して用いられる。

本発明の反応性可塑剤をゴムに混合する方法は、原料ゴ
ムを二本ロールやバンバリーミキサ−で素線する際に混
合したり、また配合剤例えば充填剤、軟化剤、加硫剤、
老化防止剤などと同時に混合したりする等通常の方法で
よい。次いで、このような方法で得た配合ゴムを成型お
よび加硫することによってゴム製品を得る。加硫も通常
の条件でよく、例えば１６０“Ｃ１１５分、０．７ｋｇ
／ｃｏｔ加圧のような条件で行う。

本発明の反応性可塑剤のジエン構造はゴムに配合する場
合、用いる架橋系により結合様式がある程度選択される
。ゴム工業で通常使用される硫黄−加硫促進系において
は、１，４結合がかなり架橋効率の上から重要な因子で
ある。過酸化物架橋の場合（イソプレンの場合は３．４
結合も含む）であっても何ら差し支えない。

〈実施例〉 以下、本発明を製造例、実験例により更に詳細に説明す
る。

製造例１　（反応性可塑剤−１の製造）温度計と攪拌機
を取り付けた容量７００ｍ１の密閉可能な反応器にジエ
ンポリマーＰｏ１ｙ　ｂｄ　Ｒ−４５ＨＴ　（アーコ社
製、平均分子量約２７００、水酸基価４５．９．１分子
当たりの水酸基数２．２）　　１２０ｇとトリエチルア
ミン９．５ｇとトルエン８０ｇを仕込み、均一に攪拌し
た。別の容器中にトリメチルクロルシラン１０．５　ｇ
をトルエン３０ｇで稀釈した液を作製しておき、これを
上記反応器中に１時間かけて滴下した。

発熱により液温は室温から５０℃まで上昇した。工大終
了後、４０〜５０℃で４時間熟成した。その後トルエン
１９０ｇを加え稀釈し静置するとトリエチルアミンのＨ
Ｃｌ塩が沈澱した。

これを濾過し、減圧下８５℃でトルエンを除去すると黄
色粘稠な透明液状物が１００　ｇ得られた。生成物の分
子量２，９００、水酸基価１０．０であった。

製造例２（反応性可塑剤−２の製造） 温度計と攪拌機を取り付けた容量７００ｍ１の密閉可能
な反応器にジエンポリマーＰｏ１ｙ　ｂｄ　Ｒ−４５Ｈ
Ｔ　（製造例１で使用のものと同じ。以下同様）　　１
２０ｇと５０％苛性ソーダ水溶液７．０ｇとベンジルト
リエチルアンモニウムクロライド０．１７ｇを仕込み、
均一になるように強く攪拌した。僅かに発熱し反応器内
が２０〜４０℃に昇温した。０．５時間攪拌後、反応器
内を約−５０鰭Ｈｇに減圧し、アリルクロライド８．５
ｇを１時間かけて注入した。上記と同温度で攪拌しなが
ら８時間熟成した。その後、減圧下で未反応アリルクロ
ライドを除去した。

これにトルエン３６０ｇを加えてＨＣＬ中和し、濾過し
、減圧下８０℃以下でトルエンを除去すると黄色粘稠な
透明液状物１００ｇが得られた。生成物の分子量２，８
００、水酸基価１５．５であった。

製造例３　（反応性可塑剤−３の製造）温度計と攪拌機
を取り付けた容量７００ｍ１の密閉可能な反応器にジエ
ンポリマーＰｏ１ｙ　ｂｄ　Ｒ−４５ＨＴヲ１２０　ｇ
と４５％ＢＦ３エーテル溶液１ｍｌを仕込み攪拌し、反
応器内を７０〜９０°Ｃに昇温しでエピクロルヒドリン
９．０ｇを２時間かけて注入した。同温度で攪拌しなが
ら１時間熟成した。その後ジオキサン５３０ｍ　ｌ　、
ナトリウムアルミネート９．５ｇを加えて９時間熟成後
、最高温度２０５℃、２ＱｍｍＨｇ減圧下ジオキザンを
真空蒸溜で除去すると黄色液状物が１０５　ｇ得られた
。生成物の分子量２，８００、水酸基価１１．０、エポ
キシ当量１，３００であった。

製造例４（反応性可塑剤−４の製造） 温度計と攪拌機を取り付けた容量７００ｍ１の密閉可能
な反応器にジエンポリマーＰｏ１ｙ　ｂｄ　Ｒ−４５Ｈ
Ｔを１２０ｇと５０％苛性ソーダ水溶液７．５ｇとを仕
込み、均一になるように攪拌し、反応器内を６０〜８０
℃に昇温した。約−５０鶴Ｈｇに減圧し、ベンジルクロ
ライド１２．５　ｇを１時間かけて注入した。上記と同
温度で攪拌しながら８時間熟成した。その後、減圧下で
未反応ベンジルクロライドを除去した。

これにトルエン３６０　ｇを加えてＨＣＬ中和し、濾過
し、減圧下８０℃以下でトルエンを除去すると黄色粘稠
な透明液状物９０ｇが得られた。生成物の分・子量１，
８５０．水酸基価１７．０であった。

実験例１〜３ 第１表の配合で原料ゴムおよび各種配合剤を混合し、ゴ
ム組成物を調製した。このゴム組成物のムーニー粘度を
ＪＩＳ　Ｋ　６３００に準して測定し、結果を第１表に
示した。

このゴム組成物を１３８°Ｃで３０分加硫して得られた
加硫ゴムの可塑剤抽出率を第１表に示した。次に、この
加硫ゴムシートを他のオイルを含まないゴムシートに圧
着させ、７０゛Ｃ１２０Ｂ間接触させた後、可塑剤の移
行度合をアセトン抽出率にて測定し求めた。また、それ
ぞれの加硫ゴムの３００％モジュラス変化率および見掛
けのＴｇの変化も併せて第１表に示した。

本頁以下余白 第１表 第１表に示されるように、本発明の反応性可塑剤である
可塑剤−１（製造例１で作製のもの）を配合した実験例
２〜３のゴム組成物は、可塑剤あるいは加工助剤として
アロマ系オイルを用いた実験例１のゴム組成物に比較し
て、加硫後の可塑剤抽出率が低く、他のゴムシートとの
接触後における他のゴムシートのアセトン抽出率も低い
。マタアセトン抽出後の３００％モジュラスや見掛けＴ
ｇの変化も低い。さらに、可塑剤−１を２０重量部配合
した実験例３のゴム組成物は未加硫時のムーニー粘度が
低下し、未加硫時加工性を改良することが判る。

実験例４〜６ 第２表の配合で原料ゴムおよび各種配合剤を混合し、ゴ
ム組成物を調製した。このゴム組成物のムーニー粘度を
Ｊ（Ｓ　Ｋ　６３００に準じて測定し、結果を第２表に
示した。

このゴム組成物を１５３℃で３０分加硫して得られた加
硫ゴム２ｇ中のアセトン抽出を行い、結果を第２表に示
した。また、配合剤として加えたジオクチルフタレ−１
−（［１ＯＰ）の抽出量を測定し、結果を第２表に示し
た。さらに、これら加硫ゴムを８０℃、６０日間放置し
た後、低温脆化点をＪＩＳ　Ｋ　６３０１に準拠して測
定し、ブランクと共に第２表に示した。

本頁以下余白 第２表 第２表に示されるごと（、本発明の反応性可塑剤である
可塑剤−３（製造例３で作製のもの）を用いた実験例５
〜６のゴム組成物は、可塑剤ＤＯＰを多量に配合した実
験例４に比較して、アセトン抽出量が低い。また配合し
たＤＯＰはいずれも全量抽出していることから実験例５
〜６のゴム組成物中には可塑剤−３がかなりの量残存し
ていることが判る。また、８０℃、６０日加熱老化後の
低温脆化点の低下率が実験例５〜６の方が実験例４に比
べて大幅に低いことが判る。

実験例７〜９ 第３表の配合で原料ゴムおよび各種配合剤を混合し、ゴ
ム組成物を調製した。

このゴム組成物を１５３°Ｃで４０分加硫して得られた
加硫ゴムの硬さおよびアセトン抽出後の硬さを測定して
結果を第３表に示した。また、１２０’Ｃで７日間放置
後の低温脆化点をＪＩＳ　Ｋ　６３０１に＄拠して測定
し、その変化を第３表に示した。

第３表 第３表に示されるように、本発明の反応性可塑剤である
可塑剤−３を配合した実験例９のゴム組成物は、可塑剤
としてアロマ系プロセスオイルを配合した実験例７のゴ
ム配合物や、ジオオクチルアジペートを用いた実験例８
のゴム組成物に比較して、アセトン抽出後の硬さの変化
が小さく、また実験例９は老化後の低温脆化点は僅かし
か変わらない。これに対して、実験例７〜８は老化後の
低温脆化点が上昇している。このように、実験例７〜８
はアセトン抽出および加熱老化によって、芳香族オイル
やジオクチルアジペートが移行して、低温特性の変化や
経時による物性の変化が生じるが、本発明の反応性可塑
剤である可塑剤−３を用いた実験例９においては物性等
の変化が見られない。

〈発明の効果〉 本発明の反応性可塑剤は各種ゴムへの相溶性が良く、二
重結合を有するゴム、例えば天然ゴム（ＮＲ）　、ポリ
イソプレンゴム（ＩＲ）　、スチレン−ブタジェン共重
合体ゴム（ＳＢｌ’ｌ　）　、ポリブタジェンゴム（Ｂ
Ｒ）　、ニトリルゴム（ＮＢＲ）　、クロロプレンゴム
（ＣＲ）　、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴ
ム（ＥＰＤＭ）　、ブチルゴム（ＩＩＲ）に用いられる
と共に、これらのゴムと他の極性ゴムとをブレンドする
ときにも非常に相溶性を向上する効果があり、新しいポ
リマー−ブレンド物が得られる。勿論、二重結合を有し
なくとも過酸化物架橋ができるアクリルゴム、ウレタン
ゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム（ＣＩ
＋Ｒ）等にも使用することができる。

本発明の反応性可塑剤は未加硫ゴム等の粘度を低下させ
て未加硫時加工性を向上させる。ゴムに混合したのち加
硫した可塑化されたゴムは、加硫時に加硫剤を介してポ
リマー、補強剤等と反応するため溶剤非抽出性となり、
また加熱連敗を生じない。すなわち、本反応性可塑剤は
他のゴム部へ移行することが非常に少なく、他部位のゴ
ム材料の性質を変化させることもなく、また可塑化部分
自体の物性変化（例えば、モジュラスの変化）も小さい
という利点が挙げられる。更に、本反応性可塑剤は溶剤
抽出による移行が少ないため耐油性の点でも優れており
、従来の可塑剤のように汚染することも少ない。ＮＢＲ
にトリルゴム）に見られるように低温特性を改善すると
共に経時変化も少なく、物性をそのまま保持できること
は従来のエステル系可塑剤に見られない特徴である。本
発明品は通常のゴム製品一般に使用されると共に、タイ
ヤ、ホース、ベルト、パツキン、シール材、シーラント
、ゴム用型物製品、土木建築用ゴム材料、医用材料、履
物など、その利用は広範囲に通用可能である。

特許出願人　三洋化成工業株式会社 横浜ゴム株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、末端に水酸基を有し、ポリエン構造を分子内の主鎖
   とする重合体の該末端水酸基の少なくとも１つを、シリ
   ル基、アリール基、アリル基、グリシジル基から選ばれ
   る基で封鎖することにより得られる分子量４００〜６，
   ０００の末端封鎖ポリエンを主成分とするゴム用反応性
   可塑剤。 ２、前記末端封鎖ポリエンの主鎖の部分と封鎖した部分
   との重量比が１０００：１〜５：１である特許請求の範
   囲第１項記載の反応性可塑剤。 ３、前記末端封鎖ポリエンは、主鎖にある全末端水酸基
   の２５％以上が封鎖した部分で置換えられている特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の反応性可塑剤。