JPS62246955A - 有機ポリマ−架橋体の製造方法 - Google Patents

有機ポリマ−架橋体の製造方法

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JPS62246955A
JPS62246955A JP9098786A JP9098786A JPS62246955A JP S62246955 A JPS62246955 A JP S62246955A JP 9098786 A JP9098786 A JP 9098786A JP 9098786 A JP9098786 A JP 9098786A JP S62246955 A JPS62246955 A JP S62246955A
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邦雄 伊藤
Motoo Fukushima
基夫 福島
Hiroyuki Ohata
大畠 宏之
Tsutomu Matsuo
勉 松尾
Harukazu Okuda
治和 奥田
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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) 本発明は有機ポリマー架橋体の製造方法、特にはビニル
基含有オルガノシクロシロキシ基を含有する有機ポリマ
ーを有機過酸化物および/またはオルガノハイドロジエ
ンポリシロキチンの存在下に交叉させる有機ポリマー架
橋体の製造方法に関するものである。
(従来の技術] 有機高分子材料の改質を有機けい素基の導入で行なうこ
とは丁で(:各種のものが知られており、たとえば有機
高分子物質≦ニミ5iX(Xは卯水分解可能な基)で示
される有機けい素基を導入し、空気中の湿気によって分
子間架橋を行なわせる方法も提案されている(米国特許
第3.632,557号、同第3,563,943号、
同第3,471,440号、同第3,971,751号
明a書、特公昭4g−1711号公報参照]。
しかし、これらの方法で得られたシラン変性有機ポリマ
ーはその分子中C:含まれたけい素原子に結合した加水
分解性基(X)が水分により架橋する特性を利用したも
のであるため、空気中の湿分で架橋させる、いわゆる室
温硬化性のものとするという面では有用であるけれども
、完全硬化までに長時間を要するし、ポリマー自体がか
なりの透湿性をもったものでないと内部硬化速度が極端
に低下すること、さらには反応副生物が生じるという不
利があった。
(発明の構成] 本発明はこのような不利を解決した硬化特性のよい有機
ポリマー架橋体の製造方法に関するものであり、これは
分子中C二少なくとも2個の一般式(こ\にR%R%R
%Rは水素原子、同一または異種の非置換または置換1
価炭化水素基、水酸基、ハロゲン原子以外の加水分解可
能な基から選択される原子または基、a=1〜3)で示
されるオルガノシクロシロキシ基を含有する有機ポリマ
ーを有機過酸化物および/またはオルガノハイドロジエ
ンポリシロキサンの存在下C二交叉結合反応させること
を特徴とするものである。
これを説明すると、本発明者らは硬化特性のすぐれた有
機ポリマー架橋体の製造方法について種々検討した結果
、この有機ポリマー(ニ一般式で示されるビニル基を含
有するオルガノシグロシロキン基を導入すれば、この有
機ポリマーは有機過酸化物の存在下で加熱下(二短時間
で完全C硬化させることができるし、このものはまたけ
い素原子に結合した水素原子(=SiH結合)を有する
有機けい素化合物と白金系触媒の存在下での付加反応で
迅速に硬化させることができることを見出すと共≦二、
この加硫はりリカのようなけい酸充填剤を添加した系で
も容易に進行すること、またこれはボイドの発生するこ
ともない、艮好な成形品が容易(二得られることを確認
して本発明な完成させた。
本発明の方法において使用される有機ポリマーはエチレ
ン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、スチレン、エ
チレンアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタ
クリレート、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、シア
ン化ビニリデン、メタクリロニトリルなどのようなビニ
ル糸上ツマ−、ブタジェン、イソプレン、グロロブレン
のようなジエン系モノマーと、有機けい素化合物とを共
重合させること(二よって得られるが、このものはその
分子中に少なくとも2個の一般式 で示され、このR、R、R、Rは水素原子、メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、フ
ェニル基、トリル基などのアリール基、シクロヘキシル
基などのシグロアルキル基、ビニル基、アリル基などの
アルケニル基またはこれらの基の炭素原子に結合した水
素原子の一部または全部をハロゲン原子、シアノ基など
で置換した同一または異種の非置換または置換1価炭化
水素基、水酸基、またはハロゲン原子以外の加水分解可
能な基、例えばアルコキシ基、アセトキシ基、アミノキ
シ基などから選択される原子または基、aは1〜3とさ
れるビニル基含有オルガノシクロシロキシ基を含むもの
とする必要がある。
このビニル基含有オルガノシクロシロキシ基としては次
式 などが例示されるが、このようなけい素原子C二直結し
たビニル基の反応特異性は一般の有機ポリマーにおける
不飽和基とは反応性が著しく異なり、ビニルシロキシ基
を含有する通常のシリコーンゴムは有機系のゴムにおい
て常用されるイオウ、イオウ化合物によって加硫されず
、また特公昭55−41704号公報に開示されている
ビニル基含有オルガノポリシロキサン中にオレフィン糸
上ツマ−を遊離ラジカル開始剤で重合してもこれはグラ
フト化されず、単にビニル基含有オルガノポリシロキチ
ンと有機ポリマーとの混合物となってしまうということ
などから明らかなところである。
また、けい素原子に直結するビニル基の反応性は同じけ
い素原子(:結合する他の有機基、加水分解性の基によ
っても差が生じるが、最も基本的で重要なことは隣接す
るシロキチン結合の分極性≦二由来するものと考えられ
る。
このようなりロキチン結合の導入はまた分子間力を和ら
げ、これから得られる弾性体の耐寒性の改善にも大きく
寄与し、無機質充填剤を配合するときI:その分散性を
著しく向上させるという効果も与える。
このビニル基含有オルガノシクロシロキシ基ヲ導入した
有機ポリマーは次式 のような有機けい素化合物をエチレン、プロピレン、ブ
チレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレン、エチルア
クリレート、ブチルアクリレート、メチルメタグリレー
ト、塩化ビニリデン、メタクリロニトリルなどのような
ビニル糸上ツマ−、ブ二ン糸上ツマ−などと共重合させ
ることによって製造することができるが、この場合けい
素原子に直結したビニル基は重合反応が極めて起りt二
くくそのまま残存する。このときのラジカル重合の開始
は七ツマ−(:光や熱をあてたり、電子線、r線のよう
な高エネルギーの放射線を照射すること5二よって行な
わせること!J玉できるが、特にけい素原子(二結合し
たビニル基を反応させずに重合させるには過硫酸アンモ
ニウムのような過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル
のようなアゾ化合物を50〜150℃1:加熱して分解
させるか、酸化還元反応C二よるラジカル開始系を用い
るのが好ましい。この酸化還元系開始剤は乳化重合1:
おける公知の重合開始剤であるが、けい素原子に結合し
たビニル基を全く反応させないでおくためには特に有用
とされる。このとき区;併用する乳化剤はアニオン系、
ノニオン系、カチオン系のいずれであってもよし1力S
  −1i11)的Cニシゴアニナソ累窮イkm1六;
キノマーに対する選択性が少ないので、たいていの七ツ
マ−の乳化系を安定に進行させる。また、ノニオン系の
乳化剤は七ツマ−の選択性が大きく、アクリレート類や
酢酸ビニルのような親水性上ツマ−の場合(二は特に円
滑に乳化重合が進むが、この乳化剤は重合させるモノマ
ーの棟@C二よって選択すればよい。なお、この重合(
二ついてはこのほかにもpH2温度、共重合組成、攪拌
効率なども生成下るポリマーの物性に大きな影響を与え
るが、こ\C二生成するポリマーの本質同な架橋特性は
共重合するビニルオルガノシクロシロキシ基の量によっ
て決定される。
本発明の方法は上記のようにして得たビニル基ポリシロ
キチンの存在下で架橋させるものであり、この有機過酸
化物としては過酸化P−クロロベンゾイル、過酸化O−
グロロベンゾイル、過酸化ジ−オキサイド、ジ−t−ブ
チルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、1
.3−ビス(t−ブチルパーオキシイソブロピルフベン
ゼン、クミル−t−ブチルパーオキサイドなどが例示さ
れるが、この有機過酸化物による架橋は有機ポリマー1
00重量部に対し有機過酸化物を0.2〜10重量部添
加してよく混合してから120’C以上、型中の加熱で
は120〜200℃、押出し常圧熱気力ロ硫では120
〜350℃に即熱すればよく、これによれば丁ぐれた物
性をもつ弾性体をボイドの発生なしl二容易に得ること
ができるという有利性が与えられる。なお、この有機過
酸化物については特(二2.4−ジグロルベンゾイルパ
ーオキサイド、P−また○−クロロベンゾイルパーオキ
サイドを使用すると常圧熱気加硫が可能となるので連続
生産Cユよる大巾なコヌトダウンが達成される。
また、こ\に使用されるオルガノハイドロジエンポリシ
ロキサンとしてはけい素原子に結合した水素原子(:S
iH結合)を分子中に少7xくとも3個含有するポリシ
ロキサンとすればよく、コレハ例えば次式 (mは10以下の整数]、 ((CH3)2H8i Oo、、 )と(Sin2)と
の共重合体で示されるようなオルガノハイドロジエンポ
リシロキチンとすればよいが、このものは有機ポリマー
と相溶性のものとすることが好ましいので重合度が10
以下の比較的低重合度のものとすることがよく、この配
合量は有機ポリマー100重量部に対し0.01〜10
重量部とすればよいが、このオルガノハイドロジエンポ
リシロキサンを配合した有機ポリマーは塩化白金酸、塩
化白金酸のアルコール液、塩化白金酸とオレフィンまた
はビニルシロキチンとの錯塩などのような白金系化合物
の存在下での加熱、あるいは室温での放置によって容易
に架橋されて物性の丁ぐれた弾性体となる。
この架橋(二ついては有機過酸化物≦二よる架橋とオル
ガノハイドロジエンシロキサンとの付加反応g二よる架
橋とを併用することも可能である。
なお、本発明の方法に使用される上記した有機ポリマー
には必要に応じ各種のシリカ、炭酸カルシウム、クレー
、タルク、水酸化アルミニウム、アルミナ、窒化はう素
、酸化チタン、酸化鉄などのような無機質充填剤やカー
ボンブラック、グラファイト、各種繊維質物などを添加
してもよく、さらにはこれらの充填剤と有機ポリマーと
の結合を強固にするためのカーボンファンクショナルシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、メルカプトプロピル
トリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシ
ランなどや、公知の硬化促進剤、架橋剤、着色剤、酸化
防止剤、紫外線吸収剤などを配合してもよい。
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例1、比較例1 内容積300gの攪拌機付きフラスコに蒸留したてのメ
タクリル酸n−ブチル142Iと式で示される有機けい
素化合物0.89.9およびα。
α′−アゾビスイソブチロニトリル0.075.17を
仕込み、1101RxHまで減圧してから窒素ガスを吹
き込む操作を3回くり返して溶存している酸素を完全C
二除いた。
ついで十分攪拌しながらこれを即熱して内温を60℃に
保って25時間重合させたところ、軟化点が30℃で透
明な固体状のメタクリル酸n−ブチルと有機けい素化合
物との共重合体Iが得られた。また、比較のため(二上
記において有機けい素化合物を添加せずに上記と同様に
処理して重合体■を作った。
つぎにこの重合体■、■を窒素ガス気流下で35℃C二
加熱して軟化させてから、これにベンゾイルパーオキサ
イド2!iを練り込んでから、これをバッキングを挾ん
だ2枚のガラス板の間C二注ぎ込み120℃の乾燥機中
で15分間加熱したところ、共重合体■は熱軟化しない
透明なシートを与えたが、重合体■は30℃以上で熱軟
化した。
実施例2、比較例2 内容積11の攪拌機付きオートクレーブに酢酸ビニル2
15g、式 で示される有機けい素化合物4.3,9.t−ブチルア
ルコール100.9およびアゾビスイソブチロニトリル
0.5.!9を仕込み、約3分間窒素ガスを吹きこんで
溶存している空気を窒素ガスで置換除去してから、さら
L二窒素圧10KP/cnrで3回置換なくりかえし、
ついでエチレンガスで同様の置換を行なった。
ついで、このオートクレーブを攪拌しながら加熱して内
温な65℃に保ち、エチレン圧が40に2/cr1?と
なるよう≦ニエチレンを圧入してこの温度で3時間重合
させ、反応終了後に室温まで冷却し未反応のエチレンを
追出してから反応混合物を水中に投入して沈殿させ、ア
セトン−水系で再沈殿し精製したところ、1881の共
重合体−■が得られたが、これについては比較のために
上記において有機けい素化合物を添加しないほかは上記
と同様(二処理して共重合体−■ 178gを作った。
つぎζ二この共重合体I、■の各100fIに微粉末湿
式シリカ・ニブシル〔日本シリカ社製商品名〕35y、
酸化亜鉛5yおよびビニルトリス(β−メトキシエトキ
シ]シラン0.7yを加え、2本ロールを用いて均一に
混練りし、ついで100℃で30分間ロール上で加熱し
てシリカ中の水分を除去してからロール温度を20℃に
冷却し、2.2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン
(a度50%32.5!Jを添加して5分間均一に混合
しコンパウンドを作り、これらを160℃x70Kp/
。イの条件下に15分間熱圧して厚さ2Bのシートに成
形してその物性を測定したところ、第1表(二示したと
おりの結果が得られた。
第  1  表 実施例3〜5、比較例3 内部空気を窒素ガスで置換した1gの耐圧反応容器に、
スチレン332.1 、V、式ド・ハース社製商品名)
 44.1 y、ラウリル硫酸ソーダ7−3 、V 、
過硫酸カリウム34.2 、Vおよび水583.2.!
IIからなるエマルジョンを仕込み、ついでl0KP/
an?の窒素ガス吹き込み置換を3回くり返してから攪
拌しながら加熱し、70℃で2時間重合反応させたのち
室温まで冷却して共重合体−■のラテックスを作った。
つぎ(二この共重合体ラテックスを第2表ζ二示した量
で市販のSBRラテックスに混合し、これを高圧のホモ
ジナイザー(二連して共凝集させたのち、この100.
!/にジクミルパーオキサイド(濃度50%)2g、カ
ゼイン2.!i!、酸化亜鉛5I、および加硫促進剤・
5etsit # 5 (アール・ティ・パンダービル
ト社製商品名)3gを加え均−C二混合後、160℃X
7(llil/−の条件下で15分間熱圧して厚さ2皿
のシートに成形し、この物性をしろべたところ、第2表
に示したとおりの結果が得られた。
実施例6、比較例4 内部の空気を窒素ガスで置換したIIlの耐圧反応容器
に、ブタジェン70J/、アクリロニトリル30、V、
蒸留水1801式 で示される有機けい素化合物0.5.V、ソープフレイ
ク4.5I、ステアリン酸0.6y、第三ドデシルメル
カプタン0.2.V、100%過酸化水素o、35y、
第1硫酸鉄0.02&、ビロリン酸ナトリウム0.1M
および塩化カリウム0.:11からなるエマルジョンを
仕込み、ついで10Ky/、lの窒素ガス吹き込み置換
を3回くり返してから攪拌しながら加熱し、30℃で2
4時間重合反応させたのち室温まで冷却し、0.1!!
のヒドロキノンを加え、減圧減圧濃縮器に送って未反応
のアクリロニトリルを除去して共重合体−■のラテック
スを得たが、比較のために上記において有機けい素化合
物を添加しないほかは上記と同様≦;処理して共重合体
−■のラテックスを作った。
つキ(:この共重合体■、■のラテックス100Mにジ
グミルパーオキサイド(濃度50%〕3y、酸化亜鉛5
yおよび加硫促進剤・5etsit$5 (前出]3y
を加えて均一に混合し、25℃で8時間放置して水分を
除去してから、これを160℃で15分間加熱して厚さ
10のフィルムに成形し、この物性をしらべたところ、
第3表に示したとおりの結果が得られた。
第   3   表 実施例7 窒素置換した攪拌機付密閉型反応器に、水200gおよ
びラウリル硫酸ナトリウム2gを仕込んで反応器内を3
0℃に調節したのち過硫酸アンモニウムO,Lg、酸性
亜硫酸ナトリウム0.1gおよび硫酸第1鉄0.001
 gを添加し、ついでアクリル酸エチル96gおよび式 で示される有機けい素化合物4gを3時間要して添加し
た。反応器内を30℃に維持したままさらに1時間攪拌
を続は反応を完結させた。
」―配孔化重合により得られた乳白色エマルジョンをC
aCQ、水溶液にて塩析させ、水洗乾燥して99.5%
の収率で共重合生成物を得た。この共重合体についてム
ーニー粘度[M L 1.(100℃)〕を測定したと
ころ、値は54であった。
他方、上記共重合体について下記の配合処方(ただしパ
ーオキサイドのみ後で配合)により常温にて2本ロール
で均一に混練し、さらに110℃のロールで30分間混
練りしてシリカ中の水分を除き、冷却後膣パーオキサイ
ドペーストを均一に混合して混練シートを得た。
(配合処方) 共重合体            100g微粉末シリ
カ           40gステアリン酸    
         1g酸化亜鉛          
    5g50%2.4−ジクロロベンゾイル パーオキサイドペース1−2g この混練シートを熱オーブン中で250℃×73分間加
熱処理して加硫したところ、発泡をともなうことなく加
硫ゴムシートが得られた。このゴ11シートについてJ
IS  K6301に準じて諸物性を測定した。結果は
第4表に示すとおりであった。
第4表 実施例8 窒素置換した攪拌機付密閉型反応器に、水230gおよ
びメトローズ60S1(−4000(信越化学工業社製
、ヒドロキシプロピルメチルセルロース)0.04gを
仕込んだ後、アクリルゝ      酸ブチル86.5
 g、アクリロニトリル12.5 gおよび式 で示される有機けい素化合物1.0gの単量体混合物を
加えて分散させ1反応器内を45℃に調節後パーロイル
IPI)(日本油脂工業社製、ジイソプロピルペロキシ
ジカーボネート)を1.0g添加して重合を開始させた
反応器内を45℃に保持しながら3時間反応させ、さら
に50℃で1時間攪拌を続は反応を完結させた。得られ
たスラリーを濾過脱水後乾燥して96%の収率で直径0
.5〜2mの球状ゴム共重合体を得た。このもののムー
ニー粘度 (M I、 、+4(100℃)〕 は58であった。
この共重合体について、下記の配合処方により常温にて
2本ロールで均一に混練し、得られた混練シートを17
0℃XlS分プレス加硫し物性を測定した。結果は下記
の第5表に示すとおりであった・ (配合処方) 共重合体            100gFEFカー
ボンブラック      50gステアリン酸    
        1g酸化亜鉛           
   5gパーオキサイドペースト       2g
実施例9〜14 単量体の組成を変えて(第6表に示すとおり)実施例7
と同様の方法で共重合して得られたゴム共重合体を、実
施例9〜11.実施例12〜13゜および実施例14に
ついてそれぞれ下記の配合処方で混練シートを作成し、
加硫した。いずれも発泡のない良好な加硫シートが得ら
れ、物性はそれぞれ第6表に示すとおりであった。
(配合処方) 実施例 実施例 実施例 9〜11 12〜13   14 共重合体        100g   100g  
 100gFEFカーボンブラック 50g   so
g微粉末シリカ               sog
ステアリン酸       1g    1#C1g酸
化亜鉛         5g    5g    5
g65%し一ブチルクミル パーオキサイドペースト  2g 55%2,4−ジクロロベンゾイル パーオキサイドペースト       2g    2
g(加硫条件) 実施例 9〜11: 混練シートを170℃×15分プレそ加硫した。
実施例 12〜14; 混練シートを250℃×3分常圧熱気加硫した。
(有機けい素化合物) 第6表 比較例5および6 第7表に示す共重合組成で、アクリル酸エチル、エチリ
デンノルボルネンおよびアリルグリシジルエーテルを実
施例7に準じて乳化共重合し、得られたゴム共重合体を
下記の配合処方でロール混練した。
(配合処方) ル歓班互 1燵槽互 共重合体         100g   100gF
EFカーボンブラック   50g    50gステ
アリン酸          1g     ig酸化
亜鉛           5g     5gジメチ
ルジチオカルバ ミン酸亜鉛                2g65
%し一ブチルクミル パーオキサイドペースト    2g 得られた混練シートを170℃×15分プレス加硫した
もの、このものを引き続きギヤオーブン中で170℃×
3時間後加硫したものについて諸物性を測定したところ
、第7表に示すとおりの結果が得られた。
なお、混練シートを250℃×3分常圧熱気加硫したが
比較例5および6とも発泡の著しい半硬化状のシートし
か得られなかった(ただし比較例5の場合には加硫剤と
して50%2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド
ペーストを2g使用した)。
第  7  表 つぎに実施例7.9.11および比較例5,6の配合処
方での170℃における加硫曲線をJS!くキュラスト
メーターIII型により測定したところ。
それぞれ第1図に示すとおりであった。
以上の結果から明らかなとおり、従来のアクリル系ゴム
は加硫速度がおそいため所定の物性を得るには通常のプ
レス加硫の後、長時間の後加硫を必要とする。これに対
し、本発明の方法により製造されるゴム共重合体は加硫
速度が速く、特に初期のq上りが早く、短時間で加硫が
完結するため。
常圧熱気加硫が可能あり、その工業的利点はきわ ・め
で大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例7.9,11および比較例5゜6の配
合処方での170℃における加硫曲線を示したものであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、分子中に少なくとも2個の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (こゝにR^1、R^2、R^3、R^4は水素原子、
    同一または異種の非置換または置換1価炭化水素基、水
    酸基、ハロゲン原子以外の加水分解可能な基から選択さ
    れる原子または基、a=1〜3)で示されるオルガノシ
    クロシロキシ基を含有する有機ポリマーを、有機過酸化
    物および/またはオルガノハイドロジエンポリシロキサ
    ンの存在下に交叉結合反応させることを特徴とする有機
    ポリマー架橋体の製造方法。 2、オルガノシクロシロキシ基が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ または ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるものである特許請求の範囲第1項記載の有機
    ポリマー架橋体の製造方法。 3、オルガノシクロシロキシ基が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ または ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるものである特許請求の範囲第1項記載の有機
    ポリマー架橋体の製造方法。 4、オルガノシクロシロキシ基が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ または ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるものである特許請求の範囲第1項記載の有機
    ポリマー架橋体の製造方法。 5、オルガノシクロシロキシ基を含有する有機ポリマー
    を、1分子中に少なくとも3個のけい素原子に結合した
    水素原子(≡SiH結合)を含有するオルガノハイドロ
    ジエンポリシロキサンの共存下に交叉結合させる特許請
    求の範囲第1項記載の有機ポリマー架橋体の製造方法。 6、有機ポリマーがオレフィン系ポリマー、アクリル系
    ポリマー、スチレン系ポリマーから選択されたものであ
    る特許請求の範囲第1項記載または第4項記載の有機ポ
    リマー架橋体の製造方法。
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