JPS62253639A - アミノメルカプタン化合物 - Google Patents

アミノメルカプタン化合物

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JPS62253639A
JPS62253639A JP62000330A JP33087A JPS62253639A JP S62253639 A JPS62253639 A JP S62253639A JP 62000330 A JP62000330 A JP 62000330A JP 33087 A JP33087 A JP 33087A JP S62253639 A JPS62253639 A JP S62253639A
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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】 本発明は、耐老化性組成物に関する。
米国特許第3.658,769号〔クライン(K11n
e ) )開示のポリマーは、比較的低含量のある種の
N。
N’−2置換−p−フェニレンジアミy単位を含有して
おり、このジアミン単位はポリマー中に存在するアクリ
ルモノマ一単位の置換基としてポリマーに化学的に結合
して高温における老化に対し耐性を示す。かかる置換基
を含有しない同様のポリマーはこの耐性を有しない。耐
老化性基t−ポリマー中に尋人するには、かかる基を含
有するアクリルモノマーとビニルモノマーもしくはジエ
ンモノマーとを共重合してポリマー系を製造する。
メイヤー(Mayer〕、チュークスベリ−(Tewk
sbury )およびピアソン(Pierson )の
ハイ・ポリマーズ(Hlgh Polymerg )第
19巻、イー・エム・フィト#ス(E、 M、 Fef
les ) ili&、インクサイエンス(Inter
sciena J、ニューヨーク、1964年、第2章
掲載の概説は、ポリジエン中への脂肪族メルカプタ/の
導入に関し多くの研究者による少しずつ異なった方法を
教示し、その反応はポリマーの2重結合へのメルカプタ
ンの付加であるとしている。
得られる付加ポリマーとポリマー反応体との物性の差は
相互作用の程度に依存する。
さて、本発明は、個々のポリマーにモノスルフィド結合
によって結合したN、 N’ −2置換−p−フェニレ
ン−ジアミン基を有する自己耐老化性ポリマーに関する
。また、本発明は、ある櫨のアミノメルカプタン類すな
わちそれぞれメルカプトアルキル基を有するN、N/−
2置換−p−フェニレン−ジアミンを、フリーラジカル
重合によりポリマーラジカルと、または重合後の付加反
応により少くとも1個のオルフィン単位を有するポリマ
ーと反応させてかかるポリマー組成物を製造する方法に
;測する。本開明法に有用なアミノメルカプタン類につ
いては後記する。
N、 N’ −2置換−p−7二二Vン一ジアミン誘導
体をある種の被酸化性の油、脂肪もしくはポリマーに添
加物として少量使用するとこれらの物質の耐老化性もし
くは抗酸化性が著しく高まることは公知である。従って
、かかるジアミ装置ALk化学結合によってポリマー中
へ4人丁れは内S耐老化性のポリマーが得られることに
なる。かかる耐老化性は、抽出、昇華、デカンテーショ
ン、濾過もしくはポリマーから抗酸化性添加物を除去す
る他の通常の物理的手段によってはポリマーから分離し
得ない。
本発明においては、比較的少量の非モノマー性アミノ置
換メルカプタンを、(a)フリーラジカル重合において
七ツマ−および生長ポリマーラジカルの両者と反応する
連d移動剤として、(1))付加工程において少くとも
1個の2重結合を有する予め形成したポリマーと反応す
る反応体として、またはtc)ロール練りおよび硬化の
工程においてポリジエンホモポリマーもしくはコポリマ
ーと反応する反応体として相互作用させること釦より比
較的少量のアミノ系抗酸化性官能基をポリマー中に導入
する。全てかかる相互作用は、乳濁液、溶液、分数液も
しくは塊状媒体中で行なう。
本発明法で製造するポリマー組成物は、化学的に結合し
た老化防止剤を含有することなく常用の老化防止剤を含
有する同様のポリマー組成物よりも優れている。
従って、このように化学的に結合した耐老化性基を有す
るポリマーは、同様の構造を有するが常用の老化防止化
合物を添加して酸化防止しているポリマーに比しきわ立
った利点を有する。
耐老化性基金導入したポリマーは、通常、炭素原子数4
〜1oの共役ジエンモノマーのセグメント、又は炭素原
子数2〜2oの非共役環式もしくは非環式オレフィンモ
ノマーのセグメントもしく+!炭素原子a2〜1oのビ
ニルモノマーCハ島/Fjントより成る。
耐老化性基を導入した新規なポリマーから製造し得る製
品の例には、高温に曝露されおよび/lたは油もしくは
溶剤と接触するゴム製品例えばライナー、ガスケット、
ホースおよびベルトなど、ならびにドライクリーニング
するカーペット用の発泡ゴム製裏貼り材などがある。
耐老化性基を導入した製品は液体もしくはエラストマー
状固体である。これらの製品は使用するモノマーの性状
およびポリマーの分子量などに依存してエラストマーな
いし樹脂状物であり、分子量に関しては一切制限がない
。ニジストマー製品は、加硫剤を配合すれば加硫可能で
あり、ゴムを使用する一切の用途に使用し得る。これら
のあるものは加硫することなくガムとして使用される。
また、ポリマーの性状に応じて、木材、布地および金属
など被覆材料、コーキング材料ならびに成形物品として
も使用し得る。
一般に、ポリマーに結合した耐老化性基の量は、常用の
酸化防止剤もしくはオゾン亀裂防止剤の使用量と同程度
であり、ポリマー100!量部に対して0.10〜10
重量部であり、好ましくは0.5〜5重量部である。こ
の使用量は、個々のアミノメルカプタン、ポリマーの性
状および製品の用途に応じて変動する。例えば、熱帯地
方の設備では、寒冷地に設置する同様の設備に比して多
量の使用を必要とする。
本発明の一方法は連鎖移動反応であり、この反応におい
ては、Ns ” −2置換−p −フェニレン−ジアミ
ンの抗酸化性を有するある種のメルカプトアルキル誘導
体が重合モノマー系と相互作用して、モノスルフイビ結
合を介してポリマーと結合したこれらジアミノ置換基を
有するポリマーが生成する。この反応に関しては連鎖移
動反応として後記する。得られるポリマーは自己耐老化
性を有する。かかるポリマーを製造するには、上記のよ
うなジアミン誘導体の存在下でフリーラジカル機構によ
りホモ重合、共重合およびインタポリマー重合し得る任
意のモノマーもしくはモノマー混合物を重合させる。か
かるモノマーには、炭素原子数4〜6ないしはそれ以上
例えば10の共役ジエンおよびそのハロゲン誘導体例え
ばブタジェン−1,3,2−エチルブタジェン−1,3
,2,3−ジメチル−ブタジェン−1,3、イノプレン
、ピベリレ/、1.3−へキサジエン類、l、3−デカ
ジエン類および2−クロロブタジェンなど、ならびにビ
ニル系モ/Y−例tハスチレン、α−メチルスチレン、
ジビニルベンゼン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルピ
リジン類、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタク
リレートリル、エチルアクリレート、メチルメタクリレ
ート、アクリルば、メタクリル酸、マレイン酸、イタコ
ン酸および無水マレイン酸などがある。
本発明の他の方法は、上記と同様のメルカプタン類と、
ポリマー1分子当り少くとも1個の反応性2重結合を有
するポリマー基幹との他の717−ラジカル反応である
。この反応は付加反応であり、メルカプタン類は上記の
2重結合と反応する。この反応については7リ一ラジカ
ル付加反応として後記する。
かくして、使用するアミノメルカプタン類と反応し得る
2重結合を有する任意のインタクチツク、シンジオタク
チックもしくはアタクチックなホモポリマーもしくはコ
ポリマーを、この付加反応法の基幹ポリマーとして使用
し得る。
本発明のさらに他の方法では、ゴム添力ロ剤例えば補強
剤および顔料などの存在下でロール練りおよび硬化を行
なって前記した任意のポリジエンホモポリマーおよびコ
ポリマーを上記のメルカプタ/と相互作用させる。この
反応はロール練りおよび硬化工程中に起こるので、反応
の性質は必らずしも明らかではないが、自己耐老化性の
刀口硫製品が得られる。この反応についてはロール疎り
および硬化法として後記する。
この方法においては、少量のアミノメルカプタン例えば
0.10〜5重量部程置部使用する。温度は広範囲を変
動し得る。ロール練りを充分な高1で行なう場合には、
反応の一部もしくは全部が硬化前に完結する。従って、
硬化作業を任意の常温で行なうことができ、その所要時
間は4 +)マー系、温度および硬化剤に依存する。
次にアミノメルカプタン類について記す。
本発明の耐老化性ポリマーの製造に用いるアミノメルカ
プタン類は式I 〔式中、Rは(IL)フェニル、または炭素原子数1〜
4のアルキル基もしくはアルコキシ基または大数1〜4
のアルキル基もしくは水素を示す。〕の置換基で任意の
1ケ所もしくはそれ以上の位置において置換されたフェ
ニル基類、(b)炭素原子数5〜12のシクロアルキル
基、(C)炭素原子数1〜12の直鎖の各炭素原子を炭
素原子数1〜3の1〜2個のアルキル基で置換した分枝
鎖非環式基、および(d)炭素原子数7〜14の脂環式
アラルキル基もしくはアリール基より成る群より選ばれ
た置換基を示し;mは0もしくは1を示し;nはθ〜1
2を示し: ”t、 R2,R3,R4,R5,および
R6は各々水素および炭素原子数1〜5のアルキル基よ
り成る群から選ばれた互いに同一もしくは異なる置換基
全示す。)t−Nし、必要に応じて下記ではこれをZS
Hと略d己する。
アミノメルカプタンの調製法は種々ある。例えば、所望
のアリールもしくはアルキル置換基でN−置換したp−
フェニレンジアミンRNH−C6H4・NH21&:、
メルカプト酸例えばチオグリコール酸もしくはβ−メル
カプトプロピオン酸で直接アミド化してN−メルカプト
アルキルアシル誘導体RNH−0,H4−NHC−0(
OH2)nSH&t:転化する。
この種の調製法を実施例1に例示する。また、上記と同
様の置換p−7二二レンジアミンからそのN−メルカプ
トアルキル誘導体〔式■においてmがOの場合〕を調製
するに、は、置換p−フェニレンジアミンをエチレンス
ルフィrもしくはプロピレンスルフイビで処理するか、
または上記ジアミンをその0.5モル当量のジチオジア
ルデヒド例えばα、(t′−ジチオイノプチルアルデヒ
rで処理してジチオジイミンを形成し〔ジエー・ジエー
・ダミコ(J、 J、 D’Am1co )およびダブ
リュー・イー・ダール(L E、 Dahl)、ザ・ジ
ャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー(J、 
Org、 Ghem)第40巻第1224頁(1975
年)記載の操作法〕、次いで水素化リチウムアルミニウ
ムを用いてテトラヒドロフラン還流下でこのジアミンを
アミノメルカプタンに還元する〔ジエー・エル・コービ
/(J、 L、 Corbin )およびディー・イー
−’7−り(D。
E、 Work )、ザ・ジャーナル・オズ・オーガニ
ック・ケミストリー第41巻第489頁(1976年)
記載の操作法〕もしくは他の還元系を用いて還元する2
段処理法による。この桟の調製法を実施例3に例示する
本発明に使用するメルカプタンの調製法は本発明を実施
する上で本質的ではない。
本発明に使用し得る代表的なアミノメルカプタン類は下
記に列挙する通りである。なお、下記に付した番号は第
1弐の番号に対応している。
1ブドープロピオ/アミド 一寸−−−−−−−−−−−−−−−−−−化合物XI
Vとして実施例3記載のアミノメルカプタンは次の通り
である。
眉〒ゲ■ζ′、;Wフ7 本発明に使用するアミノメルカプタン類調製用として適
当なジアミン基幹の例は下記の通りである。但し、付し
た許号は第2表の番号に対応する。
これらのアミノメルカプタン類は、常法に従って酸化防
止剤としても使用し得る。
式■においてzS−基として示した一群のアミノスルフ
ィド基の5ちKは、工業的にオゾン亀裂防止剤と1.て
用いられるある檜のジアミン類に本質的な構造上の特徴
を有するアミノ基のグループがある。すなわち、p−フ
ェニレンジアミン基の窒素原子の少くとも1個が第一2
Mkもしくは第3級炭素原子を介し【アルキル基でN−
置換されており(式Iにおいて、mがOであり、R3お
よびR4の少くとも一方が水素ではなくアルキル基であ
る□場合)、このジアミン基の他方が嬉2級炭素原子も
しくは第3級炭素原子(すなわち、2個以上の水累原子
t−有しない炭素原子)を介してアルキル基、フェニル
基もしくは置換フェニル基に結合しているアミン基であ
る。このグループに属するアミノスルフィド基をポリマ
ーに結合させると、オゾン以外の形態の酸素に対する抵
抗性が高まるばかりでなく、オゾン亀裂に対する少なか
らぬ抵抗性をも得られる。
次に、連鎖移動反応について記す。
この反応においては、N、 N’ −2置換−ジアミン
のメルカプトアルキル誘導体を連鎖移動反応によりモノ
スルフィド結合を介してポリマー中へ化学的に導入する
。反応の各段階は下記の式によって表わし得る。
1、+M  ←→IM、      式II M−+ 
nM    I Mn+ t =Px、   式2Px
、  + ZSH−P H+ZS、    式3ZS、
+M  ←−ZSM、      式4ZSM−+ q
M    ZS4+t、=Py−式5Py、  + Z
SHPyH+ZS、    式6上式中、 工、は、活性化開始剤ラジカルを。
Mは、反応するモノマー(さきに連鎖移動反応として示
した通り)を、 nおよびqは、初期上ツマーラジカルと反応する七ツマ
ー分子の数を、 Px・は、初期に発生する比較的少数のポリマーラジカ
ルを、 Py・は、スルフイト9結合を介してアミノ基に化学的
に結合した多数のポリマーラジカ ルを。
ZSHは、用いたメルカプタン類の14:! (但し、
構造zSの詳細は式l中に示したアミノスルフィド基で
ある〕をそれぞれ示す。
アラルキルスルフィr基をポリマー中へ導入する方法と
してのかかる連鎖移動反応の例は2−メルカプトメチル
ナフタレンとベリスチレンラジカルとの相互作用に関す
る研究中に散見し、例えばピアソン、コスタンツア(C
oatanza )およびパインシュタイン(Wein
stθ1n〕によるジャーナル・オプ・ポリマー・ナイ
エy スCJ、 Polymer 5cience )
第17巻第221頁(1955年)の記事がある。
アミノ系抗酸化性基を化学的にポリマー中へ導入するの
にこの連鎖移動法を用いる場合には、フリーラジカルの
存在下で重合することが知られている1種もしくはそれ
以上のモノマーを、本発明に用いるメルカプタン類の1
種の低濃度存在下で重合させる。重合は、乳化系、懸濁
系、塊状系もしくは溶液系で行なう。満足すべき1合速
度および所望のポリマー分子量を得るためには、重合用
配合率および/または重合条件を若干調整する必要があ
る。本発明法を達成する上で本質的なパラメータは、ア
ミノメルカプタンの仕込址であり、これは重合禁止の程
度に影響するばかりでなく、ポリマーへ導入される耐老
化性基の蓋および得られるポリマーの平均分子量とには
っきりと影#を示す。かかる目的を達成するために他の
調整すべきことは、アミノメルカプタンを予備酸化して
重合7&:fL<遅延させたり妨害したりする物質を生
成するとどのない7リ一ラジカル開始剤系金選択するこ
と、ならびにアミノメルカプタンの重合反応系へのm解
を保証すべく選んだコモノマーを使用するなど可能な限
り溶媒もしくは希釈添加物を使用することである。乳化
重合系においては、ある種の溶媒例えばピリジンもしく
はトルエンなど、または少量のコモノマー例えばスチレ
ン、アクリロニトリルもしくはアクリル酸エステルを使
用し・  て上記の目的を達成し得る。
連鎖移動反応の実施に使用し得るフリーラジカル開始剤
系の例にはいわゆるしrツクス系がある。
かかる開始剤の一例では、例えばキレート化第1鉄塩、
ホルムアルデヒrスルホキシル酸ナトリウムと、有機ヒ
ト30ペルオキシド例えばクメンもしくはp−メンタン
のヒドロ投ルオキシドとの組合せを使用する。
熱解離性化合物もこの重合法の開始剤として使用し得る
。アミノメルカプタンat酸化しないこれらの熱解離性
化合物たとえばアゾ化合物例えばα、α′−アゾビスー
イソズチロニトリルおよびα。
α′−アゾビス(α、γ−ジメチル−バレロニトリル)
は熱解離性ペルオキシ開始剤例えば過硫酸アンモニウム
モジくはtert −フチルーペルオキシインブチレー
トよりも好ましく、後者は若干効果が劣る。
この反応は溶液中で行ない得る。乳化剤を使用する場合
には、適当な乳化剤を選ぶ。他の成分例えば緩衝剤(p
H調整用)も使用し得る。所)により懸濁剤を使用する
。これらの成分および他の成分例えば着色剤などの使用
量は任意である。
温度は使用する開始剤などによって決まる。レト1ツク
ス系においては、温度は通常O〜50℃である。熱解#
ili性開始剤を使用する場合には、温度は開始剤の半
減期2よび個々のモノマー系に応じて約30〜100な
いし120℃前後f::変動する。
次にフリーラジカル付加反応について記す。
この方法では付加反応によりポリマー中へ耐老化性基を
導入する。この反応は、アリールアミノアルキルメルカ
プタンと、1分子当り少くとも1個のビニル型2重結合
もしくは内部2重結合を有するポリマーとの相互作用で
ある。この相互作用は、メチルメルカプタン分子がポリ
ジエン類のオレフィン単位に付加して完全にもしくは部
分的に飽和し且つメチルスルフィド置換基を有する付加
物を形成する公知の付加反応に類似している。
〔メイヤー、チュークスイリーおよびピアソンのハイ・
ポリマーズ第19巻、イー・エム・7エトルスL (ン
ターサイエンス、ニューヨーク、 1964年、第2章
第133頁以下の記事を参照されたい。
また、この反応に関する米国以外の多くの特許がある〕
この付加反応に使用し得るポリマーの立体化学的性質は
種々様々であり、これらのポリマーは炭素原子数2〜2
0のモノマーから得られるポリマーである。これらのポ
リマーには、それぞれインタクチツク、シンジオタクチ
ックおよびアタクチックなポリジエンホモポリマーおよ
び、他の共役もしくは非共役ジエンまたはビニルモノマ
ーとのコポリマーがある。ポリマー1分子当り少くとも
1個の反応性オレフィン単位が存在する限りは、かかる
ポリマーの調製法自体はさして重要ではない。使用し得
るポリマーには、天然品ポリジエン類たとえば天然ゴム
、ゲッタイルカ、ノζラタおよびモノマーから合成され
たポリジエン類がある。
かかるポリマーの1iJ4製法は熱的に開始するか、放
射線で開始するか、または種々の触媒たとえばフリーラ
ジカル開始剤系、カチオン系、アニオン系もしくは配位
錯体系触媒たとえばチーグラー・ナツメ型触媒を用いて
開始する。
この方法において使用し得るポリマー基幹には、前記の
連鎖移動法用と同種のモノマーもしくはモノマー混合物
より調製したフリーラジカルポリマーがある。但し、こ
の7リーラジカルボリマーはポリマー1分子当り少くと
も1個の反応性オレフイ/単位を有しなければならない
。使用可能なポリマーには、更に共役もしくは非共役の
環式もしくは非環式のジエン類もしくはポリオレフィン
類例えばイソプレン、ブタジェン−1,3,1−ノルボ
ルネ/および1,5−シクロオクタジエンなどの少量の
セグメントヲ有するエチレン、プロピレンもしくはイソ
ブチレンのポリマーがある。
非フリーラジカル法で調製した有用なポリマー基幹には
、ジス型およびトランス型の1.2−ポリブタジェンも
しくは1.4−ポリブタジェン、ブタジェン−1,3か
ら調製されたシンジオタクチックもしくはアタクチック
なホモポリマーもしくはコポリマー、ジス型およびトラ
ンス型の3.4−ポリイソプレンもしくは1,4−ポリ
イソプレン、イソプレンから調製されたシンジオタクチ
ックもしくはアタクチックなホモポリマーもしくはコポ
リマー、同様にしてal裏された2−エチル−ブタジェ
ン−1,3、ピペリレン、2.3−ジメチループタジエ
/、2−クロロ−ブタジェン−1,3もしくは1゜3−
へキサジエン類のホモポリマーもしくはコポリマーがあ
る。
基幹として使用し得る他のポリマーには、シクロ−モノ
オレフィン類、シフ占−ジオレフィン類、ビシクロ−モ
ノオレフィン類およびシクロジオレフィン類およびこれ
らの混合物と、α−オレフィン類、上記したオレフィン
類とα−オレフィン類とのコポリマーもしくはノルボル
ネン、との複分解反応によって生成するポリマーがある
。用語「複分解反応」の意味するところは、−万のモノ
マー分子のオレフィン炭素原子上の置換基と他方のモノ
マー分子の同様の置換基との交換反応である。このよう
にして調製されたポリマーには、ポリベンテニレン、ポ
リオクテニレンもしくはポリオクタジエニレンがある。
ある種の環式オレフィン類たとえばノルボルネンを非複
分解触媒たとえばカチオン系もしくはチーグラー・ナツ
タ型触媒により開環反応させて調製したポリマーもまた
この方法においてポリマー基幹として使用し得る。
アミノメルカプタンと、ポリマー中既存の2!結合との
相互作用に関しては、この相互作用t一種々の方法で行
ない得る。ポリマー基幹はこれを乳濁液、懸濁液もしく
は溶液中に分散する。この付加反応の触媒は熱解離型も
しくはレト9ツクス型の、好ましくは前者の7リーラジ
カル開始剤であり、その例にはアゾ化合物たとえばビス
−アゾイソブチロニトリル、ならびにヒドロイルオキシ
ビ類たとえばクメンヒドロペルオキシドおよびp−メ/
り/ヒPロベルオキシPがある。本発明においてアミノ
メルカプタン類を効果的にポリマー基幹に付加させるに
必要な温度は、用いる個々の触媒の連続的分解に必要な
温度であり、約θ〜約100℃を変動する。反応所要時
間は、用いる触媒とその濃度、目的とするメルカプタン
付加量、特に立体規則性ポリジエン類に付加する場合に
はポリマーの立体配座の許容異性化量など多くの因子に
依存する。
この付加反応において、アミノメルカプタンの仕込量は
、ポリマー100部に対するt(p−h−p)弔01〜
100頷 心噛1?6中Oq〜ぢ畑でおり一触媒量は熱
解離型では0.05〜s p、 h、 p、好ましくは
0.05〜1. Op、 h、 p、である。熱解離型
の触媒を用いる場合に反応温度は20〜120℃、好ま
しくは30〜80℃である。所望のメルカプタン付加量
を合理的時間内に得るためには、ポリマー系が検知量の
反応性オレフィンモノマーおよびフリーラジカル禁止剤
を含んでいてはならない。かかる反応は、乳濁液、懸濁
液もしくは溶液などの媒体中で行ない得る。
次にロール練りおよび硬化法について記す。
この方法においては、2パーミル例えばバンバリーミキ
サ−で処理中に、ゴムの硬化もしくは加硫に常用する化
学添加剤の存在下、空気の存在下、通常のゴム練り温度
にて、補強顔料の存在下もしくは不存在下、アミノメル
カプタyをロール練り用ニジストマー状ジエンホモポリ
マーもしくはコポリマーに添加する。次いでこのゴム生
地を、加硫ゴムの製造に常用する温度たとえば250〜
350下にてオープンもしくはプレス中で硬化させる。
この方法に有用なポリマーおよびコポリマーの代表例に
は、ポリブタジェン、ポリインプレ/、インプレンース
チレ/コホリマー、ブタジェンースチレンコホリマー、
イソプレン−アクリロニトリルコポリマおよびブタジェ
ン−アクリ−ニトリルコポリマー〔ここではニジストマ
ーを意味する〕があり、これらの主要な部分はブタジェ
ンもしくはイソプレンである。得られた加硫ゴムを浴媒
たとえばアセトンもしくはメチルエチルケトンで抽出処
理してこれから非ゴム性添加剤を除去したものは、常用
の酸化防止剤たとえば2.6−シーtert−ブチル−
p−クレゾールの存在下で製造した加硫ゴムから酸化防
止剤を抽出除去したものより遥かに大きな耐酸化性およ
び耐老化性を有する。この方法によって行なう耐老化性
基の導入を実施例2に示す。かくの如く明らかに、用い
たアミノメルカプタンは、ロール練り/硬化組合せ法に
よってかかるポリマー加硫物中へ導入される。
次に、耐老化性ポリマーについて記す。
上記した数種類の方法によって得られる本発明の耐老化
性ポリマーは、式ZSPによって表わされる。式中、Z
Sは式Iのアミノスルフィド基すなわち前記に定義した を示し、除外したpは上記の耐老化性ポリマーのポリマ
ー基幹部を示す。従って、この耐老化性ポリマーは式 によって表わされる。
次に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例4.5.6および7は連鎖移動反応による耐老化
性ポリマーの調製法を例示する。
実施例8および9は付加反応による耐老化性ポリマーの
t!111m法の例である。
実施例10は、ロール練りおよび硬化法によるd +)
マー中への耐老化性アミノスルフィド基の導入を例示す
る。
実施例11は、本発明で使用するアミノメルカプタン類
の常用の老化防止剤としての使用を示す。
実施例1,2および3は、本発明に使用し得るアミノメ
ルカプタン類のあるものにつきその調製法と、その調製
に用いる中間体とを示す。
実施例 1゜ 本実施例はN−(4−アニリノフェニル)−,2−メル
カプト−プロピオンアミ1に関する。
18.4.!i’のN−フェニル−p−フェニレンジア
ミ/、10.6.9のβ−メルカプトプロピオン酸およ
び120−のキシレン(工業用)の混合物を硫素雰囲気
下攪拌しつつ還流温度(約140℃)まで加熱する。1
,6ゴの水(理論量の90チ)をディー/・スターク(
Dien −5tark ) )ラップ付きのビグリュ
ー(Vigrθux)カラムを用いて共沸蒸留によりこ
の混合物より13時間かけて除去した。反応混合物を冷
却し、ヘキサン中へ投入し、得られた結晶性生成物を濾
別し、粉砕した結晶性生成物を別のヘキサンで洗浄し、
蒸発乾固17で1&7gの固体生成物を単離した。この
生成物全熱トルエン中より再結晶して17.6.li’
(理論量の64.5チ)の融点98.3〜99.5℃の
白色板状結晶を得た。得られたこの新規な化合物N−(
4−アニリノ−7エ二ル)−β−メルカプト−プロピオ
ンアミドを以下MPDAと記す。このものを、アール・
エム・ピアノン、ニー・リュー・コスタンツアオヨヒ二
一・エッチ・バイ/シュタイン、ジャーナル・オプ・ポ
リマー・サイエンス第17巻第234頁(1955年)
記載の方法に従って、硝t’sのインプロピルアルコー
ル溶液を用いて電位差滴定をしたところ、理論量の93
.8%のメルカプタン分析fK’を得た。
上記と同様の方法により、適当なジアミンおよびメルカ
プト酸基幹を用いて一連のアミノメルカプタン類fr:
調製した。これらを第1表に示す。なお、各易に結晶化
しない生成物については、単離に先立ちそのベンゼン溶
液を炭酸ナトリウム水浴液で、次いで水で抽出してメル
カプト酸を除去した。
実施例 2 本実施例は、アルキルもしくはアリール置換−p−フェ
ニレンジアミ/基幹に関する。
第1表のアミノメルカプタフ類と、実施例3に調製法を
示すアミノメルカプタ/Wとの調製に用いるジアミノ基
幹は第2表の通りである。第2茨の例に関していえば、
あるものは遊離のアミン(VIDもしくは塩酸塩(XI
)として使用した。化合物■およびXは、アール・エッ
チ・り2イン(R,H。
K11ne 〕、ラバー・ ケミカル・テクノロジー(
Rubber Chem、 Technol、 )第4
6巻第96頁(197年)記載の方法に従ってp−ニト
ロクロロインゼンおよび適当なトルイジ/から調製した
。化合書店は、モリス・フライフエルダ−(Morri
s Frei−felaer )がプラクチカ0ル°・
キャタリチツク・ハイトロジネーショy (Pract
ical Catalytic Hyarogenat
ion )、ワイリー・インタサイエンス(Wtley
−Interacisnce ) ニューヨーク、19
71年、第17章第346頁で論じている一般的な手法
によりp−で還元アルキル化して調製した。
実施例 3゜ 本実施例は、N−(β−メルカプト−β、β−ジメチル
−エチル)、N/−フェニル−p−フェニレンジアミン
に関する。
−まず中間体化合物ビス−〔β−(4−アニリノ−フェ
ニル−イミノ)−α、α−ジメチルエチル〕ジスルフイ
rを下記の如く調製した。
リュー・リュー・ダミフおよびダブリュー・イー・I−
ルーダ・ジャーナル・オプ・オーガニック・ケミスドリ
ー第40巻第1224頁(1975年)記載の調製法に
従ってインブチルアルデヒド8および一塩化イオウより
p4製したα、α′−ジチオビスーイソブチルアルデヒ
トヲ、常温下メタノール溶媒中で2モル当量のN−フェ
ニル−p−フェニレンジアミン(14)と相互作用させ
た。反応混合物の水洗ベンゼン抽出液から収率89%で
得た生成物は、暗褐色の非結晶性半固形物を成すビス−
〔β−(4−アニリノ−フェニル−アミノ)−α、α−
ジメチルエチル〕シスルフイ1であった。
このジアミノジスルフィド全下記の通り還元してメルカ
プタンと成した。上記で得た化合物39.21の無水テ
トラヒドロフラン150−中溶液を、攪拌しつつ不活性
雰囲気下で、5609の水素化リチウムアルミニウムを
200 mlの同様の溶媒中に溶解した還流下の溶液中
に、40分間かけて滴下した。反応混合物を更に数時間
還流させた。この反応およびその生成物の後処理の条件
は、コービンおよびワーク、ザ・ジャーナル・オブ・オ
ーガニック・ケミストリー第41巻第489頁(197
6年)記載の同族化合物用調製法の条件に従った。過剰
のLIAIH4’cm石酸ナトリウムカジ酸ナトリウム
カリウム水溶液成物を水洗ジ玉チルエーテル抽出液から
真空乾燥により単離した。このようにして、47チのメ
ルカプタ/すなわちN−(β−メルカプト−β、β−ジ
メチル−エチル)、N’−フェニル−p−フェニレンジ
アミン(第2衆中の化合物W)を官有する粘稠な暗褐色
のシロップ状物′X、3γ21が得られた。このメルカ
プタンは理論分子f272を有する。
実施例 4゜ 本実施例は、連鎖移動反応によるポリスチレン中へのア
ミノメルカプタン類の導入に関する。
2種の各別の実験を行なった。第1表の化合物■もしく
はlIヲそれぞれ1.0OJi童部取って活性メルカプ
タン含量を調整し、100部のスチレン、0.10部の
ビス−アゾイノブチロニトリルおよび5.0部のピリジ
ン金装入した2個の試薬ビン中に仕込んだ。3番目の試
薬ビンにはアミノメルカプタンを欠くほかは他の成分全
同一割合で仕込んだ。
3個の試薬ビンを窒素雰囲気下で密封し、50’Cの水
浴中で16時間混転した。インゾロビルアルコール中で
凝固させることによって、三種の各溶液から低重合率の
ポリスチレン試料を単離した。
乾燥ポリスチレン試料のインゼ/溶液について内部粘度
測定を行なったところ、エフ・アール・−r El −
CF、 R,Mayo )、米国化学会誌第65巻第2
324頁(1943年)記載の式を用いて各試料につき
数平均分子量が得られた。
かぐして、化合物11(MPDA)の存在下で製造した
ポリマーは分子量17100を有し、一方対照4 リマ
ーは分子量266000 ’i有していた。これらの分
子量値を上記の著者の導いた式に代入して連鎖移動定数
(T、C,)すなわちスチレンモノマーとポリスチレン
ラジカルとの反応性に対する化合物■とポリスチレンラ
ジカルとの反応性の比を示す数値を算出した。かくして
50℃にて得た化合物■のT、 C,値がかなりの値す
なわち1.4oであることは、メルカプタン導入機構に
よりかなりの量の化合物■がポリマーと反応したことを
示している。同様にして、T、 C,[α27の化合物
I(MADA)は若干これに劣るもののポリスチレンに
結合するかなりの傾向を示した。
実施例 5、 本実施例は、連鎖移動反応によるインプレン/メチ1/
ンコポリマー中へのMPDAの導入に関する。
4オンス入りねじ込みキャップ付きボトルに20.0.
9の七ツマ−を含む下記に列挙した成分(モノマー10
0部当りのit部)を同じように装入して一連の乳化共
重合A−Ef行なった。
イソプレ/75.0 スチレン         25.0 ピリジン          5. OOステアリン酸
カリウム    5.00蒸留水         2
00 上記に加えて第3表に示す可変量成分(モノマー100
部当りの重量部)をもボトル中に仕込んだ。
ボトル内を窒素置換し、ボトルを密封して所定温度の水
浴中で17時間混転したのちに得られた重合率も同表に
示す。
第   3   表 注 a)  100チメルカブタン活性基準次に、イソ
プレン/スチレンコポリマー中へのMPDA導入の効率
について検討する。
実質的に75チのイソプレンおよび25チのスチレンよ
り成るコポリマーを、上記の配合例りと同様にして第4
表に示すMPDAその他可変成分を用いて、1lIl製
した。ポリマーをイソプロピルアルコール中で凝固させ
、熱イソプロピルアルコールで反復抽出して非、tr 
IJママ−分を除去し、次いで真空乾燥させた。
4−アニリノ−フェニル−カルバミル単位のポリマー1
00部当りの導入量(p−h−r−)の測定は、ポリマ
ーのクロロホルム溶液を過酸化はンゾイルで酸化して発
色するキノン−イミン発色団の青色で比色分析して行な
った。
ポリマーのベンゼンセメントを乾燥させて1〜1工5i
iio**既知のポリマー薄膜を、表面積1500m”
のit既知の多数のアルミニウムシート上に形成した。
これらのシートを代衆的な酸素吸収装置のチャンバ内に
挿入した。これらのポリマーの耐酸化性(0,R,)の
測定値は、ポリマー試料が所定温度(ここでは90℃)
にて酸素雰囲気中から1重量−の酸素を吸収するに要す
る時間(時間)によった。
アミノ基導入の効率およびこれらのポリマーの耐酸化性
に関するデータも第4表に示す。第4衆のデータによれ
ば、ポリマーに導入されたMPDAはポリマーの耐酸化
性を著しく高める効果を有する。
第 41表(重量部) llL)ポリマーのベン七ンへの溶解性を高めるために
6≦刀口。
b)MPDA什込i!:(部ン基準 実施例 6゜ 本災施例は、連鎖移動反応によるイソプレン/スチレン
コポリマー中への他のアミノメルカプタン類の導入に関
する。
一般的には実施例5の操作に従って、但しMPDAを第
1弐に示す他の7ミノメルカブタン類2.00部にかえ
、メルカプタン活性を調整して75.0部インプレン/
 25.0部スチレンの一連の混合物を70℃にて17
時間重合させた。次いで実施例5に示した方法でポリマ
ーを分離し、後処理し、試験に供した。重合およびポリ
マー特性に関連1パラメータを第5表に示す。
第5我 注 a)1.00部のメルカプタンしか仕込まず。
b)実施例6と同様に測定 実施例 2 本実施例は、連鎖移動反応によるブタジェンコポリマー
中への7ミノメルカプタ/Iおよび■の導入に(Aする
アクリロニトリルもしくは20.OFのメチルメタクリ
V−)とブタジェンとの混合物を各々4オンス入りねじ
込みキャップ付ボトル内で第6表に示すアミノメルカプ
タフ 160部の存在下、対照ポリマーと平行して重合
した。用いた配合中には第6表に示す還元酸化m(レド
ックス型)開始剤系を加えた。また、同氏には得られた
ポリマーの重合率および非ポリマー成分を抽出除去した
のちのその耐酸化性値金示す。
注 a) 100チメルカブタン活性までIJ[。
b)エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩とN、N−
ジ(α−ヒドロキシエチル)グリシンとの90/10混
合物の34%水溶液〔市販品パージy (Versen
e ) Fe 11N)の活性成分。
2種の成分すなわちクメンシトロペルオキシrとブタジ
ェンとは最後にボトル内へ仕込んだ。ボトルを予めo’
ctで冷却してからブタジェンを加え、この際過剰のブ
タジェンモノマーを通して空気を完全に追出し、各ボト
ルをセル7シールの!ムガ\ケットおよびテフロンガス
ケットを貼ったねじ込み式キャップで密封した。次いで
皮下注射針を用いてキャップごしにヒドロペルオキシド
を加えた。次いでボトルを10℃の水浴中で16蒔間混
転した。ポリマーラテックスをイソプロピルアルコール
中で凝固させ、得られた凝固物を熱インプロピルアルコ
ールで反復抽出して非ポリマー成分を除去した。コポリ
マーを真空乾燥し、実施例6と同様にして耐酸化性試験
に供した。但し、ニトリルコポリマーフィルムはメチル
エチルケトンから、アクリルエステルコポリマーフィル
ムはベンゼンよりそれぞれ成形した。本実施例では耐酸
化性値の測定を100℃にて崎なった。
第6衆に示す結果によれば、アミノメルカプタンi (
MADA)もしくはl (MPDA)を使用して耐酸化
性基を導入したブタジェン/アクリロニトリルコポリマ
ーは対照ポリマーに比し著しく高い耐酸化性を有し、ま
た、同様にしてMPDAを導入したブタジェン/メチル
メタクリレートコポリマーもその対照ポリマーに比し著
しく高い耐酸化性を呈する。
実施例 & 本実施例は、乳化付加反応によるポリブタジェン中への
アミノメルカプタン類の導入に関する。
8オンス入りねじ込み式キャップ付きボトル内で50℃
にて16時間第7茨の配合でブタジェンを重合してポリ
ブタジェンラテックスを調製した。
第  7  表 得られたラテックスを窒素雰囲気下で静かに蒸留しブタ
ジェンモノマーを追出し、泡が発生することなく水が数
滴凝結するまで続行した。
2本の8オンス入りねじ込みキャップ付きボトルに20
.OjIのゴムを含有するこのラテックス’171 (
固形分23.9%)t−それぞれ仕込んだ。
それぞれにゼム100部当り0.25部(p−h−r−
)のアゾビスインブチロニトリルを加えた。ボトルの一
万には2.00部のMADAを、他方には2.00部の
MPDAを装入し、両者とも100%メルカプタルし、
50℃の水浴中で16時間混転した。
これらの2テツクスおよび未処理のポリブタジェンラテ
ックスをインプロピルアルコール中で凝固させ、非ポリ
マー性添加物を抽出し、乾燥し、実施例6に記載のよう
にして90℃にて耐酸化性試験を行った。第8表に示す
結果によれば、この方法でMADAもしくはMPDAt
−用いたことにより、ポリブタジェン中に少なからぬ量
の内部耐酸化性基が導入されたことがわかる。
第  8  表 実施例 9゜ 本実施例は、不飽和炭化水素ポリマー中へのアミノメル
カプタン類の浴液付加反応に関する。
alしT噌、L AIlセx  ? yc g ;S 
J+  n、45.1文It イシlh−jJz  −
J −1.4−ポリブタジェン、eis −1,4−ポ
リイソプレンおよび1.5−ポリイソプレンの試料を(
ンゼン中に溶解し、アゾビス−イソブチロ−ニトリル(
AよりN)触媒の存在下、窒素雰囲気下70℃にて第9
表に示す条件下2.00部のアミノメルカプタンで処理
した。ポリマーをイソプロピルアルコール中で凝固させ
、非ポリマー成分を除去し、対照ポリマーと共に、実施
例7記戦のようにして90℃の耐酸化性試験に供した。
囲いたメルカプタ/は第1衆および第2表で特定した通
りである。
のヘキサンおよび585部のベンゼンの混合物中に溶解
したもの。
C)96%のcis −1,4構造を有するポリマーの
5.00係インゼン溶液。
d) この化合物4゜00部を使用。
e) シフローンタンを代衆的な複分解触媒を用いて重
合させて得たポリマーの5.0θ%ベンゼンI!辰。
f)実施例31e賊。
第9表に示した結果によれば、アミノメルカプタンと相
互作用させたことによりポリマー基幹の内部耐酸化性が
著しく高まっている。
実施例 10゜ ロール縁りおよび硬化処理時にブタジェン/スチレンコ
ポリマー中へMPDAを導入した。
1.25部の非汚染性フェノール系酸化防止剤ウィンゲ
スティT (Wingatay T、グツrイヤー・タ
イヤ令アンドII2バー壷カンパニー(Goodyer
arTire and Rubber Company
の製品〕で酸化防止した市販のブタジェン/スチレンコ
ポI) ? −5BR1502(結合したスチレン23
.5%を含有)t−ミルで第10表の成分と混練した。
第  10 我 ポリマーto、020インチのシートにプレスし、30
07にて45分間処理してモンサントレオメータのデー
タによる最適硬化の90%まで硬化させた。MPDA 
fi!:欠くほかは同様に配合した対照ポリマーを同様
のシートにプレスし、300?にて30分間硬化させて
同一硬化状態と成した。
各白色加硫ゴムから多数の1インチ幅ストリップを切取
った。ストリップのうちの一部は80/20のベンゼン
/エタノール混合物を用いて常温で2週間にわたり反復
抽出し、次いで乾燥した。抽出績ストリップが100℃
にて1チの酸素を吸収する時間を、未抽出ストリップの
所要時間と比較した。
第11表に示すデータから明らかなように、対照SBR
加硫物が酸化防止剤ウィンゲスティTの抽出によりその
耐酸化性を殆んど失なっている反面、MPDAの存在下
でロール練りおよび硬化を行なったSBR加硫物は抽出
後も始めの高い耐酸化性を保持している。これはMPD
Aの少なからぬ部分が加硫物中に化学的に結合している
ためである。
第 11 衆 実施例 11゜ 本実施例では、アミノメルカプタンを通常の酸化防止剤
としてブタジェン/スチレンコポリマーに用いる。
5BR−1006のall製法に従ってブタジェン/ス
チレンコポリマーを調製した。ラテックスの重合率は7
0%に止め、市販の酸化防止剤を用いなかった。このラ
テックスをインプロピルアルコール中で凝固させ、熱イ
ノプロビルアルコールテ非ポリマー成分を抽出除去し、
真空乾燥した。コポリマーの3%ベンゼン溶液を調製し
た。このセメントの各バッチに2.00%の種々のアミ
ノメルカプタンを加えた。これらのセメントバッチより
形成したフィルムの耐酸化性を100℃にて測定した。
これらの数値2第12表に対照列と共に示す。第12表
においては、第1姓もしくは第2表で特定したローマ数
字をもってアミノメルカプタン類の構造を示す。
第12表より明らかな通り、他の酸化防止剤を一切含有
しないSBR中に少量均一に分散させると、アミノメル
カプタンI、u、■およびWは何れもこのポリマーの耐
酸化性を著しく高める。これは同じように分散させた市
販の酸化防止剤ウィングステイーLと同様である。
第 1′2.  表 注a)グツダイヤ−・タイヤ・アンド・ラバー−カンパ
ニー製の立体障百性フェノール系歌化防止剤。
前記したアミノメルカプタン類の5ち、あるものは新規
化合物である。これらの化合物をポリマーセメントもし
くはラテックスに添加したり、固体ポリマーにミルもし
くはノミ/バリーミキサーでブレンドしたり、あるいは
液状ポリマーもしくは固体ポリマー粉末に混合したりす
るなど常法によってポリマー中に分布させると、ポリマ
ーを老化に対して安定化させる酸化防止剤として作用す
る。
これらのアミノメルカプタン類は、 N−(4−7ニリノーフエニル)−α−メルカプト−ア
セトアミド、 N−(4−7二l) / −フェニル)−β−メルカプ
ト〜プロピオンアミド、 N−(4−(α′、γ′−ジメチル−ブチルアミノ)−
フェニル〕−β−メルカプトープロピオ/アミrおよび N−(β−メルカプト−β、β−ジメチル−エチル)、
N/−フェニル−p−フェニレンジアミンである。
上記のうち前−考を除いて残りは全て新規化合物と考え
られる。これらは酸化防止特性fJ:Vする。
上記の5ち後−考はオゾン亀裂防止特性をも有している

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Rは(a)はフェニル基;または炭素原子数1
    〜4のアルキル基もしくはアルコキシ基または式▲数式
    、化学式、表等があります▼(式中、R_7およびR_
    8の両者は炭素原子数1〜4のアルキル基もしくは水素
    を示す)の置換基で任意の1ケ所もしくはそれ以上の位
    置において置換されたフェニル基、(b)炭素原子数5
    〜12のシクロアルキル基、(c)炭素原子数1〜12
    の直鎖の各炭素原子が炭素原子数1〜3の1〜2個のア
    ルキル基で置換されている分枝鎖非環式基および(d)
    炭素原子数7〜14の脂環式アラルキル基もしくはアリ
    ール基より成る群より選ばれる置換基を示し;mは0も
    しくは1を示し;nは0〜12を示し;R_1、R_2
    、R_3、R_4、R_5およびR_6は各々水素およ
    び炭素原子数1〜5のアルキル基より成る群から選ばれ
    る互いに同一もしくは異なる置換基を示す。〕を有する
    耐老化性組成物。
  2. (2)N−(アニリノ−フェニル)−α−メルカプトア
    セトアミドから成る耐老化性化合物。
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