KR102024891B1 - Preparation method nitrile butadiene rubber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알킬 티올계 분자량 조절제를 분할 투입하여 니트릴-부타디엔 고무의 분자량을 조절하여 카본블랙의 니트릴-부타디엔 고무 매트릭스에 대한 분산성 및 상용성이 개선되어, 가황 공정 이후 얻어지는 최종 고무 성형품의 물성을 개선함과 동시에 가공성을 향상시킬 수 있는 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing nitrile-butadiene rubber, and more particularly, to dispersing and commercializing carbon black nitrile-butadiene rubber matrix by controlling the molecular weight of nitrile-butadiene rubber by separately adding alkyl thiol-based molecular weight regulator. It relates to a method for producing nitrile-butadiene rubber which can improve the properties, and at the same time improve the physical properties of the final rubber molded article obtained after the vulcanization process.

Description

니트릴-부타디엔 고무의 제조방법{Preparation method nitrile butadiene rubber}Preparation method of nitrile-butadiene rubber {Preparation method nitrile butadiene rubber}

본 발명은 카본블랙에 대한 높은 분산성을 가지며 물성이 향상되는 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing nitrile-butadiene rubber having high dispersibility to carbon black and improving physical properties.

최근 국내외 자동차 산업 및 기계산업이 비약적으로 발전함에 따라 내유성을 요구하는 고무제품의 수요가 계속 증가하고 있다. Recently, as the domestic and overseas automobile and machinery industries have developed rapidly, the demand for rubber products that require oil resistance is continuously increasing.

현재 가장 범용적으로 사용하는 내유성 고무로는 니트릴-부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber: NBR), 에피클로로히드린 고무(epichlorohydrin rubber: ECO), 및 염화고무(chlorinated rubber: CR) 등이 있다.Currently, most commonly used oil-resistant rubbers include nitrile butadiene rubber (NBR), epichlorohydrin rubber (ECO), and chlorinated rubber (CR).

그 중 니트릴-부타디엔 고무는 아크릴로니트릴과 부타디엔을 배치식 혹은 연속식 저온 유화중합으로 공중합시켜 제조된 고무로서, 극성이 강한 니트릴기를 가지며 용해 파라미터(solubility parameter)가 9 이상으로 석유계 용매에 대해 내용제성을 가짐에 따라 가장 대표적인 내유성 고무로 일컫는다. Among them, nitrile-butadiene rubber is a rubber produced by copolymerizing acrylonitrile and butadiene by batch or continuous low temperature emulsion polymerization, and has a strong nitrile group and a solubility parameter of 9 or more for petroleum solvent. As it has solvent resistance, it is referred to as the most representative oil-resistant rubber.

이에 더하여 니트릴-부타디엔 고무는 내마모성 및 내노화성이 좋으며 가스투과율이 낮고 응집력이 강한 장점도 가지고 있으며, 염화비닐수지, 니트로셀룰로오즈 및 페놀수지 등과 상용성이 우수한 이점이 있다.In addition, nitrile-butadiene rubber has the advantages of good wear resistance and aging resistance, low gas permeability and strong cohesion, and excellent compatibility with vinyl chloride resin, nitrocellulose and phenol resin.

이에 니트릴-부타디엔 고무는 산업기계, 건설기계, 이화학기기, 자동차, 항공기, 주방용품 등 모든 분야에 적용되고 있으며, 그 중에서도 내유성 호스, 벨트, 로울러, 탱크라이닝, 접착제, 구두바닥, 튜브, 씰링 물품, 또는 패킹제 등에 널리 사용되고 있다.Nitrile-butadiene rubber is applied to all fields such as industrial machinery, construction machinery, chemical and chemical equipment, automobiles, aircraft, kitchenware, among others, oil-resistant hoses, belts, rollers, tank linings, adhesives, shoe soles, tubes, sealing articles. Or widely used in packing agents.

한편, 니트릴-부타디엔 고무를 포함하는 합성고무와 천연고무는 가황(또는 가류)을 통한 성형 공정을 통해 제품화하며, 이러한 성형 공정시 물성 향상을 위해 다양한 고무용 배합약품을 사용한다. 상기 고무용 배합약품은 고무 종류, 사용 목적 및 환경에 따라 여러 가지 형태로 설계되어 혼합되는 것이 일반적이며, 대표적으로는 충진제(필러, filler)를 사용한다.Meanwhile, synthetic rubber and natural rubber, including nitrile-butadiene rubber, are commercialized through a molding process through vulcanization (or vulcanization), and various rubber compounding agents are used to improve physical properties during the molding process. The compound for rubber is generally designed and mixed in various forms according to the type of rubber, purpose of use and environment, Typically, fillers are used.

충진제는 고무 재료의 물성을 보강뿐만 아니라 원료 고무보다 단가가 낮은 충전제의 배합으로 증량되어 고무 배합물의 단가를 인하하고, 가공성을 개선하며 치수 안정화, 인장강도, 인열강도, 내마모성 등의 기계적 강도를 향상시킬 목적으로 사용한다.Filler is not only reinforcing the physical properties of rubber materials but also increased by the combination of fillers which are lower in cost than raw rubber, thereby reducing the unit cost of rubber compound, improving processability, and improving mechanical strength such as dimensional stabilization, tensile strength, tear strength, abrasion resistance, etc. Use for the purpose of improvement.

대표적인 충진제로는 찬넬 블랙, 퍼니스 블랙, 써멀블랙, 아세틸렌 블랙 등의 카본블랙이 사용되고 있다. 그러나 카본블랙은 입자끼리의 상호작용이 강하고 고무와 혼합시 카본블랙 응집체를 형성하는 경향이 있어 고무 매트릭스 내 분산성이 불량할 뿐만 아니라 상용성이 낮아 최종 얻어지는 고무 성형품의 물성 저하를 야기한다.Typical fillers include carbon blacks such as channel black, furnace black, thermal black, and acetylene black. However, carbon black has a strong interaction between particles and tends to form carbon black agglomerates when mixed with rubber, which results in poor dispersibility in the rubber matrix and low compatibility, leading to deterioration of physical properties of the final rubber molded product.

이에 카본블랙의 분산성을 높이기 위해 상용화제 또는 분산제와 같은 첨가제를 첨가하거나, 카본블랙의 표면을 개질하는 기술이 제안되었다.In order to increase the dispersibility of carbon black, an additive such as a compatibilizer or a dispersing agent is added or a technique of modifying the surface of the carbon black has been proposed.

대한민국 공개특허 제2006-0102202호, 및 제2002-0019835호에서는 타이어용 고무 조성물로서 카본블랙을 사용하는 경우 통상 실리카 분산제를 사용하는 경우의 문제점을 해결하기 위해 금속 지방족 유기산염을 첨가하는 방법을 제안하고 있다.Korean Patent Laid-Open Nos. 2006-0102202 and 2002-0019835 propose a method of adding a metal aliphatic organic acid salt to solve the problem of using a silica dispersant when carbon black is used as a rubber composition for tires. Doing.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0642205호는 화학적 처리를 통해 카본블랙의 표면에 산성 또는 염기성 관능기를 도입하여 카본블랙과 고무 간의 상호 작용을 향상킬 수 있다고 개시하고 있다.In addition, the Republic of Korea Patent No. 10-0642205 discloses that it is possible to improve the interaction between the carbon black and rubber by introducing an acidic or basic functional group on the surface of the carbon black through chemical treatment.

이러한 방법들로 인해 카본블랙의 고무에 대한 분산성이 어느 정도 개선되었으나 추가 첨가제의 사용이나 화학적 개질 방법은 결과적으로 비용 상승을 가져온다.These methods resulted in some improvement in the dispersibility of the carbon black in rubber, but the use of additional additives or chemical modifications resulted in higher costs.

대한민국 공개특허 제2006-0102202호, "분산성이 향상된 타이어용 고무조성물"Republic of Korea Patent Publication No. 2006-0102202, "Rubber composition for tires with improved dispersion" 대한민국 공개특허 제2002-0019835호, "분산성이 향상된 고무조성물"Republic of Korea Patent Publication No. 2002-0019835, "Dispersion improved rubber composition" 대한민국 등록특허 제10-0642205호, "화학적 처리에 의해 표면이 개질된 카본블랙의 제조방법"Republic of Korea Patent No. 10-0642205, "Method for producing carbon black surface modified by chemical treatment"

본 출원인은 추가 첨가제의 사용이나 화학적 개질 없이 카본블랙의 분산성을 높이기 위해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 상기 니트릴-부타디엔 고무 라텍스 제조 시 특정 분자량 조절제를 분할 투입할 경우 일괄 투입한 경우와 비교하여 분자량이 낮으면서도 무니점도가 높은 니트릴-부타디엔 고무를 제조하였고, 상기 니트릴-부타디엔 고무를 카본블랙과 혼합하여 가공한 결과 상기 고무에 대한 카본블랙의 분산성이 개선될뿐만 아니라 가공된 고무 성형품의 물성이 향상됨을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Applicants have conducted various studies to increase the dispersibility of carbon black without the use of additional additives or chemical modifications. As a result, when a specific molecular weight modifier is separately added in the preparation of the nitrile-butadiene rubber latex, Nitrile-butadiene rubber having a low molecular weight and high Mooney viscosity was prepared, and the nitrile-butadiene rubber was mixed with carbon black to improve the dispersibility of the carbon black to the rubber as well as the properties of the processed rubber molded article. The present invention was completed by confirming this improvement.

따라서, 본 발명의 목적은 고무 성형품의 물성 및 가공성이 향상된 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing nitrile-butadiene rubber having improved physical properties and processability of rubber molded articles.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 니트릴-부타디엔 고무 제조시 알킬 티올계 분자량 조절제를 분할 투입하여 제조하는 것을 특징으로 하는 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for preparing nitrile-butadiene rubber, characterized in that the production of nitrile-butadiene rubber by dividing the alkyl thiol-based molecular weight regulator.

상기 분할 투입은 중합 전에 1차 투입한 후, 중합 전환율 20% 이후에 2차 투입을 수행하는 것을 특징으로 한다. The divisional input is characterized in that the first injection before the polymerization, the second injection after 20% polymerization conversion rate.

이때 상기 2차 분할 투입은 중합 전환율이 50% 이전에 완료한다.In this case, the second split injection is completed before the polymerization conversion rate is 50%.

또한, 전체 분자량 조절제의 함량 100 중량% 내에서 1차 투입 시에는 50 내지 80 중량%를 투입하고, 2차 투입 시에는 20 내지 50 중량%로 투입하는 것을 특징으로 한다.In addition, 50 to 80% by weight at the time of the first input in the content of 100% by weight of the total molecular weight regulator, characterized in that 20 to 50% by weight at the time of the second input.

이때 상기 알킬 티올계 분자량 조절제는 C8∼C18의 선형 또는 가지형 알킬기 함유 티올 화합물인 것을 특징으로 한다.At this time, the alkyl thiol-based molecular weight modifier is characterized in that the C8 to C18 linear or branched alkyl group-containing thiol compound.

본 발명에 의해 알킬 티올계 분자량 조절제의 분할 투입을 통해 니트릴-부타디엔 고무의 분자량을 용이하게 조절할 수 있다.According to the present invention, the molecular weight of the nitrile-butadiene rubber can be easily controlled through the divided input of the alkyl thiol-based molecular weight regulator.

이러한 니트릴-부타디엔 고무는 카본블랙과 같은 충진제의 사용시 니트릴-부타디엔 고무 매트릭스에 대한 분산성이 개선될 뿐만 아니라 가공 공정에서의 가공성 및 최종 제조된 고무 성형품의 물성을 개선한다.These nitrile-butadiene rubbers not only improve the dispersibility to the nitrile-butadiene rubber matrix when using fillers such as carbon black, but also improve the processability in the processing process and the properties of the final manufactured rubber molded article.

본 발명에서는 물성 및 가공성이 향상된 고무 성형품의 제조를 가능케 하는 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법을 제시한다.The present invention provides a method for producing nitrile-butadiene rubber which enables the production of rubber molded articles having improved physical properties and processability.

니트릴-부타디엔 고무를 제품화하기 위해선 성형 공정을 수행하는데 이 공정에서 카본블랙 등의 첨가제가 니트릴-부타디엔 고무와 잘 혼합되어야 한다. 상기 혼합은 고무 매트릭스 내 카본블랙의 분산성이 우수할수록 유리하다. 이러한 분산성은 니트릴-부타디엔 고무의 분자량 및 점도 특성과 관련이 있으며, 분자량이 낮을수록, 분자량 분포도가 좁을수록, 점도가 낮을수록 유리하다. 더불어, 상기 분자량 및 점도는 가공시 고무의 흐름성과 관련되며, 흐름성이 좋을수록 가공성이 향상된다.In order to commercialize the nitrile-butadiene rubber, a molding process is performed, in which additives such as carbon black must be well mixed with the nitrile-butadiene rubber. The mixing is advantageous as the dispersibility of the carbon black in the rubber matrix is excellent. This dispersibility is related to the molecular weight and viscosity properties of the nitrile-butadiene rubber, the lower the molecular weight, the narrower the molecular weight distribution, and the lower the viscosity. In addition, the molecular weight and viscosity are related to the flowability of the rubber during processing, and the better the flowability, the better the processability.

고무의 경우 점도와 관련하여 무니점도(Mooney viscosity)를 사용한다. 상기 무니점도는 무니점도계에 의하여 측정된 미가황 고무의 점도로서, 100에서 큰로우터를 사용, 예열 1분에서 로우터 시동 후 4분 후의 값을 측정 판독하여 ML1+4(100)로 표시한다. 상기 무니점도는 민반죽 등 고무의 가공조건을 규정하는 점성의 점도를 일컬으며, 가공 공정에서 고무의 흐름성을 나타내는 척도이다. 이러한 무니점도의 값은 고무의 분자량과 밀접한 관계가 있으며, 통상 고무의 분자량이 높으면 물성은 향상되나 무니점도가 높아져 고무의 생산 공정 중 가공성 측면에서 까다롭다.For rubber, Mooney viscosity is used in relation to the viscosity. The Mooney viscosity is the viscosity of the unvulcanized rubber measured by the Mooney viscometer, using a large rotor at 100, and measuring and reading the value 4 minutes after the start of the rotor at 1 minute of preheating and displaying it as ML1 + 4 (100). The Mooney viscosity refers to the viscosity of the rubber defining the processing conditions of rubber such as mink dough, and is a measure of the flowability of rubber in the processing process. The value of the Mooney viscosity is closely related to the molecular weight of the rubber. In general, when the molecular weight of the rubber is high, physical properties are improved, but the Mooney viscosity is high, which is difficult in terms of processability during the production process of the rubber.

상기 무니점도와 관련된 파라미터로 무니 응력 완화 속도(Mooney stress-relaxation rate, MSR)가 있다. A parameter related to the Mooney viscosity is Mooney stress-relaxation rate (MSR).

이에 본 발명에서는 분자량 조절제의 첨가 방식을 변경하여 고분자의 분자량을 제어함에 따라, 종래 분자량 조절제를 일괄 투입한 경우와 비교하여 분자량을 낮추면서도 무니점도를 높여 흐름성을 개선하여 필러 분산성 및 탄성 물성을 개선할 수 있는 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법을 제시한다.In the present invention, by controlling the molecular weight of the polymer by changing the addition method of the molecular weight modifier, compared to the case where the conventional molecular weight modifier is added in a batch, while improving the flow properties by increasing the Mooney viscosity while lowering the molecular weight filler fillers and elastic properties It provides a method for preparing nitrile-butadiene rubber that can improve the.

구체적으로 본 발명은 유화 중합을 이용하여 니트릴-부타디엔 고무의 제조에 있어서 분자량 조절제를 분할 투입하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the present invention is characterized by dividing a molecular weight regulator in the production of nitrile-butadiene rubber using emulsion polymerization.

분자량 조절제는 중합 반응 속도를 조절하기 위해 첨가하는 것으로, 중합을 통한 고분자의 사슬 연장을 제어할 목적으로 사용한다. The molecular weight regulator is added to control the polymerization reaction rate, and is used for the purpose of controlling the chain extension of the polymer through polymerization.

분자량 조절제를 투입하면 중합 반응 속도의 조절을 통해 니트릴-부타디렌 고무의 분자 사슬이 일정 속도로 성장(즉, 중합)하나 반응 시간이 지날수록 상기 속도가 일정하지 못해 최종 얻어지는 고무의 분자량은 넓은 범위의 분자량을 갖는다. When the molecular weight regulator is added, the molecular chain of the nitrile-butadiene rubber grows at a constant rate (ie, polymerization) by controlling the polymerization reaction rate, but as the reaction time passes, the rate is not constant. It has a molecular weight of

이에 본 발명에서는 분자량 조절제를 초기에 1차 투입하여 고무의 분자량을 조절하고, 1차 투입된 분자량 조절제가 어느 정도 소진된 중합 전환율 20% 이후에 2차 투입을 통해 고무에 연결되는 사슬의 성장 속도를 다시 한번 조절한다. 상기 중합 전환율 20% 이후의 2차 투입은 원하는 수준의 분자량 및 분자량 분포도를 확보하기 위한 것으로, 이때 중합 전환율이 20% 이전에 분자량 조절제를 투입하게 되면 원하는 분할 투입의 효과가 저하되고, 너무 늦게 투입하게 되면 투입한 분자량 조절제가 반응에 참여하기 전에 반응이 종료되는 문제가 발생하므로, 분자량 조절제의 투입은 중합 전환율이 20% 이후에 투입하여 50% 이전에 완료되도록 한다. Thus, in the present invention, the molecular weight regulator is initially added to control the molecular weight of the rubber, and the rate of growth of the chain connected to the rubber is added through the second addition after 20% of the polymerization conversion rate in which the firstly charged molecular weight regulator is exhausted to some extent. Adjust again. The second input after the polymerization conversion rate of 20% is to ensure the desired level of molecular weight and molecular weight distribution, wherein if the molecular weight control agent is added before the polymerization conversion rate is 20%, the effect of the desired divided input is lowered and added too late. If this problem occurs because the reaction is terminated before the added molecular weight regulator participates in the reaction, the addition of the molecular weight regulator is to be completed after 50% by the polymerization conversion rate after 20%.

상기 투입하는 분자량 조절제는 니트릴-부타디엔 고무를 구성하는 단량체의 총합 100 중량부에 대해 0.01 내지 10 중량부, 바람직하기로 0.5 내지 3 중량부로 사용한다. 이때 분자량 조절제의 1차 투입 및 2차 투입시 함량은 서로 동일하게 투입하거나 1차 투입 시 좀더 과량으로 투입하는 것이 분자량 조절에 좀더 유리하다. 바람직하기로, 1차 투입은 전체 분자량 조절제의 함량 50 내지 80 중량%로 투입하고, 나머지는 2차 투입에서는 20 내지 50%를 투입한다. The molecular weight regulator to be added is used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total monomers constituting the nitrile-butadiene rubber. In this case, it is more advantageous to control the molecular weight of the first and second doses of the molecular weight regulator to be added in the same amount or at an excessive amount during the first dose. Preferably, the first dose is added in an amount of 50 to 80% by weight of the total molecular weight regulator, and the remainder is added in an amount of 20 to 50% in the second dose.

상기 분할 투입과 함께 니트릴-부타디엔 고무의 제조와 관련하여 분자량 조절제의 조성 또한 중요한 인자 중 하나이다.The composition of the molecular weight regulator is also one of the important factors with regard to the preparation of nitrile-butadiene rubber with the split dosing.

본 발명에서 분자량 조절제로는 알킬 티올계 분자량 조절제를 사용한다.As the molecular weight regulator in the present invention, an alkyl thiol-based molecular weight regulator is used.

알킬 티올은 C8∼C18의 선형 또는 가지형 알킬기 함유 티올 화합물이 가능하다. 바람직하기로, C8 내지 C14의 선형 알킬기 함유 티올 화합물 또는 C12 내지 C18의 가지형 알킬기 함유 티올 화합물이 가능하다.The alkyl thiol may be a C8-C18 linear or branched alkyl group-containing thiol compound. Preferably, linear alkyl group-containing thiol compounds of C8 to C14 or branched alkyl group-containing thiol compounds of C12 to C18 are possible.

상기 선형 알킬기 함유 티올 화합물은 n-옥틸 머캅탄, n-도데실 머캅탄, n-데실 머캅탄, t-도데실 머캅탄, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.The linear alkyl group-containing thiol compound may be one selected from the group consisting of n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, n-decyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, and combinations thereof.

또한, 상기 가지형 알킬기 함유 타올 화합물은 분자 구조 내에 3급 탄소가 3∼5개 존재하고, 이때 티올(SH)기가 상기 3급 탄소에 연결된 구조의 화합물을 의미한다. 일례로, 2,2,4,6,6-펜타메틸헵탄-4-티올, 2,2,4,6,6,8,8-헵타메틸노난-4-티올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하고, 바람직하기로 2,2,4,6,6-펜타메틸헵탄-4-티올을 사용한다.In addition, the branched alkyl group-containing towel compound refers to a compound having a structure in which 3 to 5 tertiary carbons are present in the molecular structure, wherein a thiol (SH) group is connected to the tertiary carbon. For example, in the group consisting of 2,2,4,6,6-pentamethylheptan-4-thiol, 2,2,4,6,6,8,8-heptamethylnonan-4-thiol and combinations thereof One selected is possible and preferably 2,2,4,6,6-pentamethylheptan-4-thiol is used.

전술한 바의 알킬 티올계 분자량 조절제의 분할 투입 방식을 도입한 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법을 하기에서 좀더 자세히 설명한다.A method for preparing nitrile-butadiene rubber incorporating a split injection method of the alkyl thiol-based molecular weight regulator as described above will be described in more detail below.

먼저, 중합 반응기에 단량체, 유화제, 중합개시제, 알킬 티올계 분자량 조절제 및 탈이온수를 첨가한다.First, a monomer, an emulsifier, a polymerization initiator, an alkyl thiol molecular weight regulator and deionized water are added to the polymerization reactor.

본 발명에서 니트릴-부타디엔 고무를 제조하기 위한 단량체는 비닐 시안화 단량체와 공액 디엔계 단량체로 구성된다.In the present invention, the monomer for preparing nitrile-butadiene rubber is composed of a vinyl cyanide monomer and a conjugated diene monomer.

비닐 시안화 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 후마로니트릴, α-클로로니트릴, α-시아노에틸 아크릴로니트릴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 바람직하기로 아크릴로니트릴을 사용한다.The vinyl cyanide monomer may be one selected from the group consisting of acrylonitrile, methacrylonitrile, fumaronitrile, α-chloronitrile, α-cyanoethyl acrylonitrile and combinations thereof, and preferably acrylonitrile Use

이러한 비닐 시안화 단량체는 니트릴-부타디엔 고무를 구성하는 전체 단량체 중 15 내지 50 중량%, 바람직하기로 20 내지 45 중량%, 더욱 바람직하기로 25∼40 중량%로 포함된다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 고무 성형품의 내유성이 저하될 뿐만 아니라 인장강도가 저하되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 고무 성형품이 딱딱해지고 착용감이 불량해지는 등의 문제가 발생한다.Such vinyl cyanated monomers comprise 15 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight, more preferably 25 to 40% by weight of the total monomers constituting the nitrile-butadiene rubber. If the content is less than the above range, not only the oil resistance of the rubber molded article is lowered, but also the tensile strength is lowered. On the contrary, if the content exceeds the above range, the rubber molded article becomes hard and the wearability is poor.

공액 디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 이소프렌, 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 바람직하기로 1,3-부타디엔을 사용한다.The conjugated diene monomer is selected from the group consisting of 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-ethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, isoprene, and combinations thereof 1 type is possible and, preferably, 1, 3- butadiene is used.

상기 공액디엔계 단량체는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 구성하는 전체 단량체 중 50∼85 중량%, 바람직하기로는 45∼80 중량%, 더욱 바람직하기로 50∼75 중량%로 포함된다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 고무 성형품이 딱딱해지고 착용감이 나빠지며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 고무 성형품의 내유성이 나빠지고 인장강도가 저하된다.The conjugated diene monomer is 50 to 85% by weight, preferably 45 to 80% by weight, more preferably 50 to 75% by weight of the total monomer constituting the carboxylic acid-modified nitrile copolymer. If the content is less than the above range, the rubber molded article becomes hard and the wear feeling worsens. On the contrary, if the content exceeds the above range, the oil resistance of the rubber molded article deteriorates and the tensile strength decreases.

상기 니트릴-부타디엔 고무를 구성하는 단량체 혼합물의 투입 방법은 단량체 혼합물을 중합 반응기에 한꺼번에 투입하는 방법, 단량체 혼합물을 중합 반응기에 연속적으로 투입하는 방법, 단량체 혼합물의 일부를 중합 반응기에 투입하고, 나머지 단량체를 중합 반응기에 연속적으로 공급하는 방법 중 어느 방법을 사용해도 무방하다.In the method of adding the monomer mixture constituting the nitrile-butadiene rubber, a method of introducing the monomer mixture into the polymerization reactor at once, a method of continuously introducing the monomer mixture into the polymerization reactor, a part of the monomer mixture into the polymerization reactor, and the remaining monomers Any method of continuously supplying to the polymerization reactor may be used.

본 니트릴-부타디엔 고무의 제조에서는 유화제로서 지방족 유기산을 사용한다. In the production of this nitrile-butadiene rubber, an aliphatic organic acid is used as an emulsifier.

상기 지방족 유기산은 일례로 탄소수 12 내지 18의 지방족 유기산일 수 있고, 혹은 탄소수 14 내지 18 혹은 탄소수 16 내지 18의 지방족 유기산일 수 있다. The aliphatic organic acid may be, for example, an aliphatic organic acid having 12 to 18 carbon atoms, or an aliphatic organic acid having 14 to 18 carbon atoms or 16 to 18 carbon atoms.

구체적인 예로, 올레인산(oleic acid), 로진산(rosin acid), 라우르산(lauric acid), 미리스틴산(myristic acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 나프탈렌 설포닉산 및 에이코산산(eicosanoic acid) 중에서 1종 이상 선택된 것을 사용할 수 있다. Specific examples include oleic acid, rosin acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, naphthalene sulfonic acid And eicosanoic acid may be used.

이러한 유화제는 상기 니트릴-부타디엔 고무는 지방족 유기산을 니트릴-부타디엔 고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부, 바람직하기로는 0.8∼8 중량부, 더욱 바람직하기로는 1.5∼5 중량부로 사용된다. 만약, 그 함량이 상기 범위 미만이면 중합시 안정성이 저하되며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 거품 발생이 많아지는 문제점이 있다.The emulsifier is used in the nitrile-butadiene rubber is 0.5 to 10 parts by weight, preferably 0.8 to 8 parts by weight, more preferably 1.5 to 5 parts by weight of aliphatic organic acid based on 100 parts by weight of nitrile-butadiene rubber. If the content is less than the above range, the stability during polymerization is lowered. On the contrary, if the content exceeds the above range, foaming increases.

중합개시제로서는 특별히 한정되진 않지만, 라디칼 개시제가 사용될 수 있다. 상기 라디칼 개시제로서는 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과인산칼륨, 과산화수소 등의 무기과산화물; t-부틸 퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, p-멘탄하이드로 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥산올 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 이소부틸레이트 등의 유기 과산화물; 아조비스 이소부티로니트릴, 아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산 카르보니트릴, 및 아조비스 이소 낙산(부틸산)메틸로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것이며, 이러한 라디칼 개시제 중에서 무기 과산화물이 보다 바람직하고, 이중에서도 과황산염이 바람직하게 사용될 수 있다.Although it does not specifically limit as a polymerization initiator, A radical initiator can be used. As said radical initiator, Inorganic peroxides, such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, potassium perphosphate, hydrogen peroxide; t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, p-mentanehydro peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, acetyl peroxide, isobutyl peroxide, octanoyl peroxide, dibenzoyl peroxide Organic peroxides such as oxides, 3,5,5-trimethylhexanol peroxide and t-butyl peroxy isobutylate; At least one selected from the group consisting of azobis isobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscyclohexane carbonitrile, and azobis isobutyric acid (butyl acid) methyl, and among these radical initiators Inorganic peroxide is more preferable, and persulfate can be used preferably.

상기 중합개시제의 사용량은 니트릴-부타디엔 고무를 구성하는 전체 단량체 100 중량부에 대하여 0.01∼2 중량부, 바람직하기로는 0.02∼1.5 중량부로 포함된다. 만약, 그 함량이 상기 범위 미만이면 중합 속도가 저하되어 최종 제품을 제조하기 어렵고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 중합 속도가 너무 빨라져 중합 조절을 할 수 없다.The amount of the polymerization initiator used is 0.01 to 2 parts by weight, preferably 0.02 to 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomers constituting the nitrile-butadiene rubber. If the content is less than the above range, the polymerization rate is lowered, making it difficult to manufacture the final product. On the contrary, if the content exceeds the above range, the polymerization rate is too fast to control the polymerization.

알킬 티올계 분자량 조절제의 조성 및 함량은 전술한 바를 따른다.The composition and content of the alkyl thiol-based molecular weight modifier are as described above.

이때 상기 조성 이외에 필요에 따라 활성화제, 킬레이트제, 분산제, pH 조절제, 탈산소제, 입경조정제, 노화방지제, 산소포착제(oxygen scavenger) 등의 부재료를 첨가할 수 있음은 물론이다.At this time, in addition to the above composition, if necessary, an additive such as an activator, a chelating agent, a dispersant, a pH adjusting agent, an oxygen scavenger, a particle size adjusting agent, an anti-aging agent, an oxygen scavenger, and the like can be added.

다음으로, 유화중합을 수행하고, 중합 전환율 20% 이상에서 알킬 티올계 분자량 조절제를 2차 투입하고, 50% 이내에 투입을 완료한다.Next, the emulsion polymerization is carried out, and the second alkyl thiol-based molecular weight regulator is added at a polymerization conversion rate of 20% or more, and the addition is completed within 50%.

유화 중합 시 중합 온도는 10 내지 90℃, 바람직하게는 20 내지 80℃, 더욱 바람직하게는 25 내지 75℃일 수 있으나, 이 범위에 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 온도 범위에서 중합 전환율 80%에 도달하는 소요 시간이 7 내지 8 시간이 되도록 수행될 수 있다.In the emulsion polymerization, the polymerization temperature may be 10 to 90 ° C, preferably 20 to 80 ° C, more preferably 25 to 75 ° C, but is not particularly limited thereto. In the above temperature range, the time required for reaching the polymerization conversion rate of 80% may be performed to be 7 to 8 hours.

알킬 티올계 분자량 조절제의 2차 투입은 일괄적으로 투입하거나 연속적으로 투입하는 방식이 사용될 수 있다.The second input of the alkyl thiol-based molecular weight regulator may be a batch or a continuous method.

다음으로, 중합을 완료하여 니트릴-부타디엔 고무 라텍스를 제조한다.Next, the polymerization is completed to prepare nitrile-butadiene rubber latex.

중합 완료는 통상 중합 전환율 80%에서 중합을 종료하며 라텍스 형태의 니트릴-부타디엔 고무를 얻는다.The completion of the polymerization usually terminates the polymerization at a polymerization conversion rate of 80% to obtain nitrile-butadiene rubber in latex form.

상기 니트릴-부타디엔 고무 라텍스는 응고 및 세척 등의 통상의 후처리 절차를 수행하여 니트릴-부타디엔 고무를 얻는다.The nitrile-butadiene rubber latex is subjected to conventional post-treatment procedures such as coagulation and washing to obtain nitrile-butadiene rubber.

응고는 응고제의 첨가를 통해 수행하며, 이때 응고제는 바륨 클로라이드, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화아연 및 염화알루미늄 등과 같음 금속 염화물(halide); 질산바륨, 질산칼슘트 및 질산아연과 같은 질산염; 바륨 아세테이트, 칼슘 아세테이트 및 징크 아세테이트와 같은 아세트산염; 황산칼슘, 황산마그네슘 및 황산알루미늄과 같은 황산염 등이 있다. 이들 중 염화칼슘과 황산마그네슘이 바람직하다. 상기 응고는 50 내지 100℃에서 응고시키고, 응고시 응고에 사용되는 전체 염의 총량을 기준으로 5 중량% 이하의 응고제가 잔류하는 것일 수 있다.Coagulation is carried out through the addition of coagulants, wherein coagulants are such as barium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, zinc chloride and aluminum chloride; metal chlorides; Nitrates such as barium nitrate, calcium nitrate and zinc nitrate; Acetates such as barium acetate, calcium acetate and zinc acetate; Sulfates such as calcium sulfate, magnesium sulfate, and aluminum sulfate. Of these, calcium chloride and magnesium sulfate are preferred. The coagulation may be coagulation at 50 to 100 ° C., and coagulation agent may be 5 wt% or less based on the total amount of the total salt used for coagulation.

세척은 증류수 등의 사용을 통해 50 내지 90에서 수행할 수 있다.The washing can be carried out at 50 to 90 through the use of distilled water or the like.

본 발명에 따르면, 상술한 방법에 따라 수득된 니트릴-부타디엔 고무는 무니(Mooney) 점도 (ML (1+4 @ 100 ))가 30 내지 150 무니 단위를 갖는다.According to the invention, the nitrile-butadiene rubbers obtained according to the process described above have a Mooney viscosity (ML (1 + 4 @ 100)) of 30 to 150 Mooney units.

상기 본 발명에 따라 제조된 니트릴-부타디엔 고무는 뛰어난 내유성, 내마모성 및 내노화성을 나타내어 가황 반응 하에 성형 공정을 수행하여 다양한 제품으로 적용이 가능하다. The nitrile-butadiene rubber prepared according to the present invention exhibits excellent oil resistance, abrasion resistance, and aging resistance, and can be applied to various products by performing a molding process under a vulcanization reaction.

니트릴-부타디엔 고무의 성형은 본 발명에서 특별히 한정하지 않고, 이 분야에서 공지된 바의 방법을 따른다. 일례로, 니트릴-부타디엔 고무에 가황제, 가황 촉진제, 및 각종 첨가제를 첨가하여 혼련한 후 가황 반응 하에 성형 공정을 통해 일정 형상으로 성형한다.Molding of the nitrile-butadiene rubber is not particularly limited in the present invention, and follows the method known in the art. In one example, the nitrile-butadiene rubber is kneaded by adding a vulcanizing agent, a vulcanizing accelerator, and various additives, and then molded into a predetermined shape through a molding process under a vulcanization reaction.

가황제는 황(sulfur)이 사용되며, 이외에 퍼옥사이드(peroxide)계 화합물이 사용될 수 있으나 일반적으로 황 가교 시스템이 널리 사용된다.Sulfur is used as a vulcanizing agent, and peroxide-based compounds may be used in addition, but sulfur crosslinking systems are generally used.

가황 촉진제는 가황 반응이 고무 반응 자리에서 균일하게 일어나도록 하여, 가황 효율과 반응속도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 가황 촉진제로는 티아졸(thiazole)계, 티우람(thiuram)계, 티오우레아(thiourea)계, 구아닌(guanine)계 및 티오카르바메이트 (thiocarbamate)계 활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 티아졸계의 구체적인 예로는 N-t-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide: TBBS)가 있다.The vulcanization accelerator serves to improve the vulcanization efficiency and reaction rate by allowing the vulcanization reaction to occur uniformly at the rubber reaction site. The vulcanizing accelerator may be at least one selected from the group consisting of thiazole-based, thiuram-based, thiourea-based, guanine-based and thiocarbamate-based activators. have. Specific examples of the thiazole type include N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide (TBBS).

이때 첨가제는 충전제, 열 안정제(노화방지제, 산화방지제, 고무 안정제), 오존 차단제, 가공 조제, 증량제 오일, 가소제, 기포방지제, 연화제, 난연제, 대전방지제, 지연제, 이형제 등이 가능하다. At this time, the additives may be fillers, heat stabilizers (antiaging agents, antioxidants, rubber stabilizers), ozone blockers, processing aids, extender oils, plasticizers, antifoaming agents, softeners, flame retardants, antistatic agents, retardants, release agents and the like.

특히, 니트릴-부타디엔 고무는 충진제로서 카본블랙을 사용할 경우에 상기 카본블랙이 고무 내 균일하게 분산되어 최종 얻어지는 고무 성형품의 물성이 개선된다.In particular, when nitrile-butadiene rubber uses carbon black as a filler, the carbon black is uniformly dispersed in the rubber to improve physical properties of the final rubber molded product.

카본블랙의 사용을 통해 고무 배합 시 증량시켜 고무 배합물의 단가를 인하하고, 가공성을 개선하며 치수 안정화, 인장강도, 인열강도, 내마모성 등의 기계적 강도의 향상을 가져온다. 사용 가능한 카본블랙은 통상의 고무 관련 기술 분야에서 사용하는 것이면 본 발명에서 한정하지 않으며, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 써멀 블랙, 아세틸렌 블랙 등이 가능하다.The use of carbon black increases the rubber compounding cost, lowers the cost of rubber compounding, improves processability, and improves mechanical strength such as dimensional stabilization, tensile strength, tear strength, and abrasion resistance. Carbon black that can be used is not limited in the present invention as long as it is used in the general rubber related art, channel black, furnace black, thermal black, acetylene black and the like.

노화방지제는 니트릴 부타디엔계 고무에 존재하는 이중 결합의 노화를 방지하는 역할을 하는데, 통상적으로 고무의 혼련에 사용되는 것이면 제한되지 않으나, 아민계 또는 페놀계 노화방지제 등을 사용하는 것이 바람직하다.The anti-aging agent serves to prevent the aging of the double bonds present in the nitrile butadiene-based rubber, but is not particularly limited as long as it is used for kneading of the rubber, it is preferable to use an amine-based or phenol-based antioxidant.

상기 징크옥사이드(ZnO)는 스테아린산과 가공 중에 착체를 형성하여 가황 촉진제(promoter) 역할을 수행한다. 이때 스테아린산은 가공 보조제(processing aid)로서 고무가공을 원할하게 할뿐만 아니라, 징크옥사이드(ZnO)와 착체를 형성하여 가황 촉진제(promoter) 역할을 수행한다.The zinc oxide (ZnO) forms a complex during processing with stearic acid to serve as a vulcanization promoter. In this case, stearic acid not only facilitates rubber processing as a processing aid, but also forms a complex with zinc oxide (ZnO) to serve as a vulcanization promoter.

또한, 금속비누(Metal soap)를 가공 보조제(processing aid) 및 가황 촉진제로서 사용하며, 일례로 소디움 스테아레이트, 포타슘 스테아레이트 등이 사용될 수 있다.In addition, metal soap is used as a processing aid and a vulcanization accelerator, and sodium stearate, potassium stearate, and the like may be used as an example.

본 발명에서 제조된 고무 성형품은 인장강도가 200 내지 300 kgf/cm2 범위 내이고, 신율이 400 내지 500% 범위 내이고, 300% 모듈러스가 120 내지 200 범위 내이며, 여기서 상기 인장강도, 신율, 300% 모듈러스는 DIN 53 504에 따라 가황물 상에서 측정한 것일 수 있다.The rubber molded article produced in the present invention has a tensile strength in the range of 200 to 300 kgf / cm 2 , elongation in the range of 400 to 500%, 300% modulus in the range of 120 to 200, wherein the tensile strength, elongation, 300% modulus may be measured on vulcanizates according to DIN 53 504.

이에 상기 고무 성형품은 일례로, 산업기계, 건설기계, 이화학기기, 자동차, 항공기, 주방용품 등 모든 분야에 적용되고 있으며, 그 중 밀봉, 캡, 호스 또는 격막, O-링 밀봉, 편평 밀봉, 주름형 밀봉 링, 밀봉 슬리브, 밀봉 캡, 먼지 차단 캡, 플러그 밀봉, 단열 호스, 오일 냉각기 호스, 흡기 호스, 서보(servo) 제어 호스, 펌프 격막, 벨트, 고무 로울러, 발포 단열재, 탱크 라이닝, 접착제, 구두 바닥, 튜브 등에 바람직하게 적용이 가능하다. Accordingly, the rubber molded article is applied to all fields such as industrial machinery, construction machinery, chemical equipment, automobiles, aircraft, kitchen appliances, and the like, among them, seals, caps, hoses or diaphragms, O-ring seals, flat seals, and wrinkles. Type sealing ring, sealing sleeve, sealing cap, dust blocking cap, plug sealing, insulation hose, oil cooler hose, intake hose, servo control hose, pump diaphragm, belt, rubber roller, foam insulation, tank lining, adhesive, It is preferably applicable to shoe soles, tubes and the like.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred examples are provided to help the understanding of the present invention, but the following examples are merely for exemplifying the present invention, and various changes and modifications within the scope and spirit of the present invention are apparent to those skilled in the art. It goes without saying that changes and modifications belong to the appended claims.

[실시예]EXAMPLE

실시예 1 : 니트릴-부타디엔계 고무 및 고무 성형품 제조Example 1 Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber and Rubber Molded Article

(1) 니트릴-부타디엔계 고무의 제조(1) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber

반응 용기에 1,4-부타디엔 72 중량부, 아크릴로니트릴 19 중량부를 넣고, 단량체 100 중량부에 대하여, 지방족 유기산(Fatty acid (회사명: ㈜ LG 생활 건강, 상품명: elofad TP 200) 3 중량부, 분자량 조절제 2,2,4,6,6-펜타메틸헵탄-4-티올 0.3 중량부, 물 200 중량부를 첨가하여 유화 중합을 진행하였다.72 parts by weight of 1,4-butadiene and 19 parts by weight of acrylonitrile were added to the reaction vessel, and 3 parts by weight of an aliphatic organic acid (Fatty acid (Company: LG Life Health Co., Ltd., product name: elofad TP 200) based on 100 parts by weight of the monomer). 0.3 weight part of molecular weight regulator 2,2,4,6,6-pentamethylheptan-4-thiol, and 200 weight part of water were added, and emulsion polymerization was advanced.

이어 중합 전환율이 50%에 도달하였을 때 분자량 조절제 0.2 중량부 및 아크릴로니트릴 9 중량부를 추가 투입하였다.Then, when the polymerization conversion reached 50%, 0.2 parts by weight of the molecular weight regulator and 9 parts by weight of acrylonitrile were further added.

이에 중합을 계속한 후 중합 전환율이 80% 된 시점에서 반응을 종료하였고, 이때 반응 시간은 7시간 소요되었다.After the polymerization was continued, the reaction was terminated when the polymerization conversion rate reached 80%, and the reaction time was 7 hours.

얻어진 니트릴-부타디엔 고무 라텍스 100 중량부(고형분)에 염화칼슘 2 중량부를 첨가하여 70℃로 승온시키고 20분 동안 숙성 후 냉각하여 응고물을 얻고, 이온 교환수로 2 내지 3회 세척하여 잔류 모노머를 제거한 후, 이를 여과기를 사용하여 탈수시켰다. 이어서 롤 건조기를 이용하여 건조하여 니트릴-부타디엔 고무를 제조하였다.2 parts by weight of calcium chloride was added to 100 parts by weight (solid content) of the obtained nitrile-butadiene rubber latex, heated to 70 ° C., aged for 20 minutes, cooled to obtain a coagulated product, and washed with ion exchanged water 2 to 3 times to remove residual monomer. Then it was dehydrated using a filter. It was then dried using a roll dryer to produce nitrile-butadiene rubber.

(2) 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 제조(2) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber Molded Article

상기에서 제조된 니트릴-부타디엔 고무 응고물 140 중량부, 카본블랙 56 중량부, ZnO 4.2 중량부, 스테아린산 1.4 중량부, N-t-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide: TBBS) 0.98 중량부, 및 황 2.1 중량부를 하케 믹서(Haake mixer)를 사용하여 50℃ 및 50 rpm 조건에서 8분간 혼련 실시한 후, 50℃ 조건에서 2분간 롤밀을 수행하고, 150℃에서 50분간 프레싱하여 시편을 제조하였다.140 parts by weight of nitrile-butadiene rubber coagulum prepared above, 56 parts by weight of carbon black, 4.2 parts by weight of ZnO, 1.4 parts by weight of stearic acid, Nt-butyl-2-benzothiazole sulfenamide : TBBS) 0.98 parts by weight, and 2.1 parts by weight of sulfur were kneaded at 50 ° C. and 50 rpm conditions for 8 minutes using a Haake mixer, followed by a roll mill at 50 ° C. for 2 minutes, and 50 minutes at 150 ° C. The specimen was prepared by pressing.

실시예 2 : 니트릴-부타디엔계 고무 및 고무 성형품 제조Example 2 Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber and Rubber Molded Article

(1) 니트릴-부타디엔계 고무의 제조(1) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber

반응 용기에 1,4-부타디엔 66 중량부, 아크릴로니트릴 34 중량부를 넣고, 단량체 100 중량부에 대하여, 지방족 유기산(Fatty acid (회사명: ㈜ LG 생활 건강, 상품명: elofad TP 200) 3 중량부, 분자량 조절제로 t-도데실 머캅탄 0.3 중량부, 물 200 중량부를 첨가하여 유화 중합을 진행하였다.66 parts by weight of 1,4-butadiene and 34 parts by weight of acrylonitrile were added to the reaction vessel, and 3 parts by weight of an aliphatic organic acid (Fatty acid (company name: LG Life Health Co., Ltd., product name: elofad TP 200)) based on 100 parts by weight of the monomer. 0.3 weight part of t-dodecyl mercaptan and 200 weight part of water were added as a molecular weight modifier, and emulsion polymerization was performed.

이어 중합 전환율이 50%에 도달하였을 때 분자량 조절제 0.2 중량부를 추가 투입하였다.Then, when the polymerization conversion rate reached 50%, 0.2 parts by weight of the molecular weight regulator was further added.

이에 중합을 계속한 후 중합 전환율이 80% 된 시점에서 반응을 종료하였고, 이때 반응 시간은 7시간 소요되었다.After the polymerization was continued, the reaction was terminated when the polymerization conversion rate reached 80%, and the reaction time was 7 hours.

얻어진 니트릴-부타디엔 고무 라텍스 100 중량부(고형분)에 황산 마그네슘 2 중량부를 첨가하여 70℃로 승온시키고 20분 동안 숙성 후 냉각하여 응고물을 얻고, 이온 교환수로 2 내지 3회 세척하여 잔류 모노머를 제거한 후, 이를 여과기를 사용하여 탈수시켰다. 이어서 롤 건조기를 이용하여 건조하여 니트릴-부타디엔 고무를 제조하였다.2 parts by weight of magnesium sulfate was added to 100 parts by weight (solid content) of the obtained nitrile-butadiene rubber latex, and heated to 70 ° C., aged for 20 minutes, and cooled to obtain a coagulum. The remaining monomers were washed 2 to 3 times with ion exchanged water. After removal, it was dehydrated using a filter. It was then dried using a roll dryer to produce nitrile-butadiene rubber.

(2) 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 제조(2) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber Molded Article

상기에서 제조된 니트릴-부타디엔 고무 응고물 140 중량부, 카본블랙 56 중량부, ZnO 4.2 중량부, 스테아린산 1.4 중량부, N-t-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide: TBBS) 0.98 중량부, 및 황 2.1 중량부를 하케 믹서(Haake mixer)를 사용하여 50℃ 및 50 rpm 조건에서 8분간 혼련 실시한 후, 50℃ 조건에서 2분간 롤밀을 수행하고, 150℃에서 50분간 프레싱하여 시편을 제조하였다.140 parts by weight of nitrile-butadiene rubber coagulum prepared above, 56 parts by weight of carbon black, 4.2 parts by weight of ZnO, 1.4 parts by weight of stearic acid, Nt-butyl-2-benzothiazole sulfenamide : TBBS) 0.98 parts by weight, and 2.1 parts by weight of sulfur were kneaded at 50 ° C. and 50 rpm conditions for 8 minutes using a Haake mixer, followed by a roll mill at 50 ° C. for 2 minutes, and 50 minutes at 150 ° C. The specimen was prepared by pressing.

비교예 1 : 니트릴-부타디엔계 고무 및 고무 성형품 제조Comparative Example 1: Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber and Rubber Molded Article

(1) 니트릴-부타디엔계 고무의 제조(1) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber

반응 용기에 1,4-부타디엔 72 중량부, 아크릴로니트릴 19 중량부를 넣고, 단량체 100 중량부에 대하여, 지방족 유기산(Fatty acid (회사명: ㈜ LG 생활 건강, 상품명: elofad TP 200) 3 중량부, 분자량 조절제 2,2,4,6,6-펜타메틸헵탄-4-티올 0.5 중량부, 물 200 중량부를 첨가하여 유화 중합을 진행하였다.72 parts by weight of 1,4-butadiene and 19 parts by weight of acrylonitrile were added to the reaction vessel, and 3 parts by weight of an aliphatic organic acid (Fatty acid (Company: LG Life Health Co., Ltd., product name: elofad TP 200) based on 100 parts by weight of the monomer). , 0.5 weight part of molecular weight regulator 2,2,4,6,6-pentamethylheptan-4-thiol, and 200 weight part of water were added, and emulsion polymerization was advanced.

이어 중합 전환율이 50%에 도달하였을 때 아크릴로니트릴 9 중량부를 추가 투입하였다.Then, when the polymerization conversion reached 50%, 9 parts by weight of acrylonitrile was further added.

이에 중합을 계속한 후 중합 전환율이 80% 된 시점에서 반응을 종료하였고, 이때 반응 시간은 7시간 소요되었다.After the polymerization was continued, the reaction was terminated when the polymerization conversion rate reached 80%, and the reaction time was 7 hours.

얻어진 니트릴-부타디엔 고무 라텍스 100 중량부(고형분)에 염화칼슘 2 중량부를 첨가하여 70℃로 승온시키고 20분 동안 숙성 후 냉각하여 응고물을 얻고, 이온 교환수로 2 내지 3회 세척하여 잔류 모노머를 제거한 후, 이를 여과기를 사용하여 탈수시켰다. 이어서 롤 건조기를 이용하여 건조하여 니트릴-부타디엔 고무를 제조하였다.2 parts by weight of calcium chloride was added to 100 parts by weight (solid content) of the obtained nitrile-butadiene rubber latex, heated to 70 ° C., aged for 20 minutes, cooled to obtain a coagulated product, and washed with ion exchanged water 2 to 3 times to remove residual monomer. Then it was dehydrated using a filter. It was then dried using a roll dryer to produce nitrile-butadiene rubber.

(2) 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 제조(2) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber Molded Article

상기에서 제조된 니트릴-부타디엔 고무 응고물 140 중량부, 카본블랙 56 중량부, ZnO 4.2 중량부, 스테아린산 1.4 중량부, N-t-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide: TBBS) 0.98 중량부, 및 황 2.1 중량부를 하케 믹서(Haake mixer)를 사용하여 50℃ 및 50 rpm 조건에서 8분간 혼련 실시한 후, 50℃ 조건에서 2분간 롤밀을 수행하고, 150℃에서 50분간 프레싱하여 시편을 제조하였다.140 parts by weight of nitrile-butadiene rubber coagulum prepared above, 56 parts by weight of carbon black, 4.2 parts by weight of ZnO, 1.4 parts by weight of stearic acid, Nt-butyl-2-benzothiazole sulfenamide : TBBS) 0.98 parts by weight, and 2.1 parts by weight of sulfur were kneaded at 50 ° C. and 50 rpm conditions for 8 minutes using a Haake mixer, followed by a roll mill at 50 ° C. for 2 minutes, and 50 minutes at 150 ° C. The specimen was prepared by pressing.

비교예 2 : 니트릴-부타디엔계 고무 및 고무 성형품 제조Comparative Example 2: Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber and Rubber Molded Article

(1) 니트릴-부타디엔계 고무의 제조(1) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber

반응 용기에 1,4-부타디엔 66 중량부, 아크릴로니트릴 34 중량부를 넣고, 단량체 100 중량부에 대하여, 유화제로 지방족 유기산(Fatty acid (회사명: ㈜ LG 생활 건강, 상품명: elofad TP 200)과 로진산의 혼합물 3 중량부, 분자량 조절제로 t-도데실 머캅탄 0.5 중량부, 물 200 중량부를 첨가하여 유화 중합을 진행하였다.66 parts by weight of 1,4-butadiene and 34 parts by weight of acrylonitrile were added to the reaction vessel, and an aliphatic organic acid (Fatty acid (Company: LG Life Health Co., Ltd., product name: elofad TP 200)) was used as an emulsifier based on 100 parts by weight of monomer. Emulsion polymerization was carried out by adding 3 parts by weight of the mixture of rosin acid, 0.5 part by weight of t-dodecyl mercaptan and 200 parts by weight of water as the molecular weight regulator.

이에 중합을 계속한 후 중합 전환율이 80% 된 시점에서 반응을 종료하였고, 이때 반응 시간은 7시간 소요되었다.After the polymerization was continued, the reaction was terminated when the polymerization conversion rate reached 80%, and the reaction time was 7 hours.

얻어진 니트릴-부타디엔 고무 응고물 100 중량부(고형분)에 황산 마그네슘 2 중량부를 첨가하여 70℃로 승온시키고 20분 동안 숙성 후 냉각하여 응고물을 얻고, 이온 교환수로 2 내지 3회 세척하여 잔류 모노머를 제거한 후, 이를 여과기를 사용하여 탈수시켰다. 이어서 롤 건조기를 이용하여 건조하여 니트릴-부타디엔 고무를 제조하였다.2 parts by weight of magnesium sulfate was added to 100 parts by weight of the obtained nitrile-butadiene rubber coagulum (solid content), and the mixture was heated to 70 ° C., aged for 20 minutes, cooled to obtain a coagulum, and washed 2 to 3 times with ion-exchanged water. After removal, it was dehydrated using a filter. It was then dried using a roll dryer to produce nitrile-butadiene rubber.

(2) 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 제조(2) Preparation of Nitrile-Butadiene Rubber Molded Article

상기에서 제조된 니트릴-부타디엔 고무 응고물 140 중량부, 카본블랙 56 중량부, ZnO 4.2 중량부, 스테아린산 1.4 중량부, N-t-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide: TBBS) 0.98 중량부, 및 황 2.1 중량부를 하케 믹서(Haake mixer)를 사용하여 50℃ 및 50 rpm 조건에서 8분간 혼련 실시한 후, 50℃ 조건에서 2분간 롤밀을 수행하고, 150℃에서 50분간 프레싱하여 시편을 제조하였다. 140 parts by weight of nitrile-butadiene rubber coagulum prepared above, 56 parts by weight of carbon black, 4.2 parts by weight of ZnO, 1.4 parts by weight of stearic acid, Nt-butyl-2-benzothiazole sulfenamide : TBBS) 0.98 parts by weight, and 2.1 parts by weight of sulfur were kneaded at 50 ° C. and 50 rpm conditions for 8 minutes using a Haake mixer, followed by a roll mill at 50 ° C. for 2 minutes, and 50 minutes at 150 ° C. The specimen was prepared by pressing.

실험예 1: 니트릴-부타디엔 고무 특성 및 고무 성형품 물성 분석Experimental Example 1: Analysis of Nitrile-Butadiene Rubber and Physical Properties of Rubber Molded Article

(1) 니트릴-부타디엔 고무 특성 분석(1) Nitrile-Butadiene Rubber Characterization

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 물성을 다음과 같이 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 각 항목의 물성 측정은 다음과 같이 실시하였다.The physical properties of the nitrile-butadiene rubber molded article prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated as follows, and the results are shown in Table 1. The physical property measurement of each item was performed as follows.

- 분자량: 니트릴-부타디엔 고무 응고물을 DMF에 0.1 중량%로 24시간 동안 교반한 후 겔 투과 크로마토그래피 (GPC: Gel Permeation Chromatography)로 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)을 측정하였다.Molecular weight: The nitrile-butadiene rubber coagulum was stirred in DMF at 0.1% by weight for 24 hours, and then the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) were measured by gel permeation chromatography (GPC). .

- 다분산도(Polydispersity Index, PDI): Mw/Mn의 비를 계산하였다.Polydispersity Index (PDI): The ratio of Mw / Mn was calculated.

- MV(무니점도, Mooney viscosity): DIN 53523/3에 의거하여 측정하였다.MV (mooney viscosity): measured according to DIN 53523/3.

- MSR(무니 응력 완화속도, Mooney stress-relaxation rate): 100℃에서 ISO 289-4:2003E에 따라 전단 디스크 점도계를 사용하여 측정하였다. 이때 MSR 값이 높을수록 낮은 장쇄 분지 분율을 의미한다.Mooney stress-relaxation rate (MSR): measured at 100 ° C. using a shear disc viscometer according to ISO 289-4: 2003E. The higher the MSR value, the lower the long chain branching fraction.

(2) 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 물성 분석(2) Physical property analysis of nitrile-butadiene rubber molded article

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 니트릴-부타디엔 고무의 물성을 다음과 같이 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 각 항목의 물성 측정은 다음과 같이 실시하였다.The physical properties of the nitrile-butadiene rubber prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated as follows, and the results are shown in Table 1. The physical property measurement of each item was performed as follows.

(2-1) 가류특성: MDR2000E, 170℃, 30분(2-1) Vulcanization characteristics: MDR2000E, 170 ℃, 30 minutes

- ML, MH: 각각 최소/최대 토크(torque) 값을 측정하였다.ML, MH: Min / max torque values were measured respectively.

- Ts1: 1% 가류시까지의 소요 시간을 측정하였다.Ts1: The time required until 1% vulcanization was measured.

- Tc'90: 90% 가류되는 시간으로 측정하였으며, 이는 가류 속도를 의미한다.Tc'90: Measured with 90% cure time, which means the vulcanization rate.

(2-2) 기계적 물성(2-2) Mechanical Properties

- 인장강도(tensile strength, kg/cm2), 신율(elongation, %), 300% 모듈러스(modulus): 한국공업규격 KSM 6518 2-4에 의거하여 수행하였다.Tensile strength (kg / cm 2 ), elongation (%), 300% modulus: It was performed according to Korean Industrial Standard KSM 6518 2-4.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 단량체
(중량부)
Monomer
(Parts by weight)
1.4-부타디엔1.4-butadiene 7272 6666 7272 6666
아크릴로니트릴Acrylonitrile 28* 28 * 3434 28* 28 * 3434 유화제
(중량부)
Emulsifier
(Parts by weight)
지방족 유기산Aliphatic organic acid 33 -- 33
지방족 유기산+로진산Aliphatic Organic Acid + Rosin Acid -- 33 -- 33 분자량 조절제
(중량부)
Molecular weight regulator
(Parts by weight)
PMHT1) PMHT 1) 1차Primary 0.30.3 -- 0.50.5 --
2차Secondary 0.20.2 -- -- -- TDDM2) TDDM 2) 1차Primary -- 0.30.3 -- 0.50.5 2차Secondary -- 0.20.2 -- -- 응고제coagulant CaCl2 CaCl 2 MgSO4 MgSO 4 CaCl2 CaCl 2 MgSO4 MgSO 4 분자량 특성Molecular Weight Characteristics 수평균분자량(Mn)Number average molecular weight (Mn) 6.64 x 104 6.64 x 10 4 7.56 x 104 7.56 x 10 4 7.08 x 104 7.08 x 10 4 9.36 x 104 9.36 x 10 4 중량평균분자량(Mw)Weight average molecular weight (Mw) 4.18 x 105 4.18 x 10 5 5.46 x 105 5.46 x 10 5 3.41 x 105 3.41 x 10 5 4.78 x 105 4.78 x 10 5 다분산도(PDI)Polydispersity (PDI) 6.306.30 7.227.22 4.814.81 5.115.11 점도 특성Viscosity characteristics 무니점도(MV, ML1+4(100)Mooney Viscosity (MV, ML1 + 4 (100) 44.844.8 75.275.2 43.443.4 77.577.5 무니 응력 완화 속도(MSR)Mooney Stress Relief Rate (MSR) 0.4180.418 0.3590.359 0.4770.477 0.3710.371 가류특성Vulcanization Characteristics 최대 토크(MH-ML, kgf/cm)Torque (MH-ML, kgf / cm) 12.312.3 12.4612.46 12.512.5 14.6114.61 가류시간(Ts'1, min)Curing time (Ts'1, min) 1.051.05 0.890.89 1.071.07 1.021.02 가류시간(Tc'90, min)Curing time (Tc'90, min) 2.502.50 7.657.65 2.592.59 7.647.64 기계적 물성Mechanical properties 인장강도(kg/cm2)Tensile Strength (kg / cm 2 ) 251.3251.3 294.6294.6 242.7242.7 251.3251.3 신율(%)% Elongation 450.9450.9 425.2425.2 469.8469.8 444.9444.9 300% 모듈러스(Pa)300% Modulus (Pa) 148.5148.5 184.7184.7 134.7134.7 168.8168.8 * : 분할투입
1) PMHT: 2,2,4,6,6-펜타메틸헵탄-4-티올
2) TDDM: t-도데실 머캅탄
*: Split injection
1) PMHT: 2,2,4,6,6-pentamethylheptan-4-thiol
2) TDDM: t-dodecyl mercaptan

상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 분자량 조절제가 분할 투입된 실시예 1의 고무는 동일 조성의 비교예 1의 고무와 비교하여, 무니점도가 높고, 분자량이 낮음을 알 수 있다. 또한, 카본블랙과 혼합 후 가류 특성 및 기계적 물성을 비교한 결과 기계적 물성 또한 우수함을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the rubber of Example 1 in which the molecular weight modifier is separately added according to the present invention, compared to the rubber of Comparative Example 1 of the same composition, has a high Mooney viscosity and a low molecular weight. In addition, it can be seen that the mechanical properties are also excellent as a result of comparing vulcanization characteristics and mechanical properties after mixing with carbon black.

이러한 결과는 다른 분자량 조절제를 사용한 실시예 2 및 비교예 2에서도 동일한 경향을 보였다.These results showed the same tendency in Example 2 and Comparative Example 2 using other molecular weight modifiers.

따라서, 본 발명과 같이 분자량 조절제의 분할 투입을 통해 카본블랙과의 분산성을 향상시키고, 가공성을 좋게하고 최종 얻어지는 고무 성형품의 물성 또한 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the divided injection of the molecular weight modifier as in the present invention improves the dispersibility with carbon black, improves the workability and also improves the physical properties of the final rubber molded product.

본 발명에 따른 니트릴-부타디엔 고무의 제조방법은 고무 제품이 요구되는 산업기계, 건설기계, 이화학기기, 자동차, 항공기, 주방용품 등 모든 분야에 적용될 수 있다.The method for producing nitrile-butadiene rubber according to the present invention can be applied to all fields, such as industrial machinery, construction machinery, chemical and chemical equipment, automobiles, aircraft, kitchen appliances, etc., in which rubber products are required.

Claims (10)

(a) 비닐 시안화 화합물 및 1,4-부타디엔을 유화중합시켜서 니트릴-부타디엔 고무를 제조하는 단계; 및
(b) 상기에서 제조된 니트릴-부타디엔 고무와 카본블랙을 혼련하는 단계;를 포함하여 니트릴-부타디엔 고무 성형품을 제조하는 방법으로서,
상기 (a)단계는 2,2,4,6,6-펜타메틸헵탄-4-티올, 2,2,4,6,6,8,8-헵타메틸노난-4-티올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 알킬 티올계 분자량 조절제를 중합 전에 1차로 50 내지 80 중량%를 투입한 후, 중합 전환율 20% 이후에 2차로 20 내지 50 중량%로 투입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 제조방법.
(a) emulsion polymerizing a vinyl cyanide compound and 1,4-butadiene to prepare a nitrile-butadiene rubber; And
(b) kneading the nitrile-butadiene rubber prepared above with carbon black; a method for producing a nitrile-butadiene rubber molded article, including
Step (a) is 2,2,4,6,6-pentamethylheptan-4-thiol, 2,2,4,6,6,8,8-heptamethylnonan-4-thiol and combinations thereof Including 50 to 80% by weight of the first one or more alkyl thiol-based molecular weight regulator selected from the group consisting of before the polymerization, and 20 to 50% by weight after the polymerization conversion rate of 20% A method for producing a nitrile-butadiene rubber molded article.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 알킬 티올계 분자량 조절제는 니트릴-부타디엔 고무를 구성하는 단량체의 총합 100 중량부에 대해 0.01 내지 10 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 제조방법.
The method of claim 1,
The alkyl thiol-based molecular weight regulator is a method for producing a nitrile-butadiene rubber molded article, characterized in that it is used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomers constituting the nitrile-butadiene rubber.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비닐 시안화 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 후마로니트릴, α-클로로니트릴, α-시아노에틸 아크릴로니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 니트릴-부타디엔 고무 성형품의 제조방법.
The method of claim 1,
The vinyl cyanide compound is characterized in that it comprises one selected from the group consisting of acrylonitrile, methacrylonitrile, fumaronitrile, α-chloronitrile, α-cyanoethyl acrylonitrile, and combinations thereof. Method for producing nitrile-butadiene rubber molded article.
삭제delete
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