WO2014132840A1 - ゴム組成物 - Google Patents

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WO2014132840A1
WO2014132840A1 PCT/JP2014/053757 JP2014053757W WO2014132840A1 WO 2014132840 A1 WO2014132840 A1 WO 2014132840A1 JP 2014053757 W JP2014053757 W JP 2014053757W WO 2014132840 A1 WO2014132840 A1 WO 2014132840A1
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fluororubber
vdf
rubber
parts
group
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PCT/JP2014/053757
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Inventor
純平 寺田
昌二 福岡
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ダイキン工業株式会社
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    • C08L9/02Copolymers with acrylonitrile
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    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L91/00Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C08L91/06Waxes

Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition.
  • Fluorororubber is excellent in heat resistance, oil resistance, chemical resistance, and the like, and is therefore used in a wide range of fields such as automobiles, industrial machines, OA equipment, and electrical and electronic equipment. However, it is generally expensive. On the other hand, although general-purpose rubber (non-fluorine-containing rubber) is inexpensive, heat resistance, oil resistance, chemical resistance, and the like may not be sufficient depending on applications.
  • waste of crosslinked rubber such as burrs and scraps is generated, especially when the rubber is expensive fluororubber. It is desirable to reuse these wastes.
  • a rubber alloy composition that can be produced at a lower cost than fluororubber while improving the properties of the general-purpose rubber by adding a pre-vulcanized fluororubber to a specific general-purpose rubber such as acrylic rubber or hydrogenated nitrile rubber. It is disclosed that industrial waste such as burrs and scraps generated during molding can be used as fluororubber (see, for example, Patent Documents 1 to 5).
  • curable elastomer blend composition comprising a pre-vulcanized fluoroelastomer and a curable fluorine-free elastomer, whereby vulcanized fluoroelastomer waste generated during processing of the fluoroelastomer is disclosed. Can be recycled (for example, see Patent Document 6).
  • NBR Acrylonitrile-butadiene rubber
  • the present invention has been made in view of the above situation, and can improve oil resistance and chemical resistance at a relatively low cost while maintaining the mechanical properties of a molded product based on acrylonitrile-butadiene rubber (NBR).
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • the present invention is a rubber composition comprising acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) and a cross-linked fluororubber, wherein the fluororubber has an average particle size of 1000 ⁇ m or less. .
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • R f a is selected from the group consisting of perfluoroethylenically unsaturated compounds represented by —CF 3 or —OR f b (R f b is a C 1-5 perfluoroalkyl group). It is preferable to include a structural unit derived from at least one monomer.
  • the weight ratio of fluororubber to NBR is preferably 5/95 to 90/10.
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • the rubber composition of the present invention contains acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) and a crosslinked fluororubber.
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • the fluororubber in the present invention is usually composed of an amorphous polymer having fluorine atoms bonded to carbon atoms constituting the main chain and having rubber elasticity.
  • the fluororubber may be composed of one kind of polymer or may be composed of two or more kinds of polymers.
  • TFE tetrafluoroethylene
  • VdF vinylidene fluoride
  • the fluoro rubber is preferably non-perfluoro fluoro rubber or perfluoro fluoro rubber.
  • Non-perfluoro fluororubbers include vinylidene fluoride (VdF) fluororubber, tetrafluoroethylene (TFE) / propylene (Pr) fluororubber, tetrafluoroethylene (TFE) / propylene (Pr) / vinylidene fluoride (VdF).
  • VdF vinylidene fluoride
  • TFE tetrafluoroethylene
  • Pr propylene
  • VdF vinylidene fluoride
  • Use Rukoto can.
  • at least one selected from the group consisting of VdF-based fluororubber, TFE / Pr-based rubber, and TFE / Pr / VdF-based rubber is more preferable from the viewpoint of good heat aging resistance and oil resistance. is there.
  • the VdF repeating unit is preferably 20 mol% or more and 90 mol% or less of the total number of moles of the VdF repeating unit and the repeating unit derived from another comonomer, preferably 40 mol% or more, 85 More preferably, it is at most mol%.
  • a more preferred lower limit is 45 mol%, a particularly preferred lower limit is 50 mol%, and a more preferred upper limit is 80 mol%.
  • the comonomer in the VdF rubber is not particularly limited as long as it is copolymerizable with VdF.
  • TFE, HFP, PAVE, chlorotrifluoroethylene (CTFE), trifluoroethylene, trifluoropropylene, Tetrafluoropropylene, pentafluoropropylene, trifluorobutene, tetrafluoroisobutene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, iodine-containing fluorinated vinyl ether, and general formula (2) CH 2 CFR f (2) (Wherein R f is a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms) fluorine-containing monomers such as fluorine-containing monomers; ethylene (Et), propylene (Pr), alkyl Non-fluorine-containing monomers such as vinyl ether, monomers that give a crosslinkable group (cure site); and reactive emulsifiers, etc.
  • PMVE perfluoro (methyl vinyl ether)
  • PPVE perfluoro (propyl vinyl ether)
  • the fluorine-containing monomer represented by the above formula (2) is preferably a monomer in which R f is a linear fluoroalkyl group, and a monomer in which R f is a linear perfluoroalkyl group. More preferred. R f preferably has 1 to 6 carbon atoms.
  • R f preferably has 1 to 6 carbon atoms.
  • VdF rubber examples include VdF / HFP copolymer, VdF / TFE / HFP copolymer, VdF / CTFE copolymer, VdF / CTFE / TFE copolymer, VdF / PAVE copolymer, VdF / TFE / PAVE copolymer, VdF / HFP / PAVE copolymer, VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer, VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer, VdF / TFE / propylene (Pr) copolymer, and VdF / ethylene (Et) / HFP copolymer, VdF / At least one copolymer selected from the group consisting of copolymers of fluorine-containing monomers represented by the formula (2) is preferred, and as other comonomer other than VdF, TFE , HFP, and / or PAVE
  • VdF / HFP copolymer, VdF / TFE / HFP copolymer, VdF / copolymer of fluorine-containing monomer represented by formula (2) VdF / PAVE copolymer, VdF / TFE / PAVE copolymer, VdF / HFP / PAVE copolymer, and at least one copolymer selected from the group consisting of VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer is preferable, VdF / HFP copolymer, VdF / HFP / TFE copolymer, VdF / copolymer of fluorine-containing monomer represented by formula (2), and at least one copolymer selected from the group consisting of VdF / PAVE copolymer More preferred.
  • the VdF / HFP copolymer preferably has a VdF / HFP composition of (45 to 85) / (55 to 15) (mol%), more preferably (50 to 80) / (50 to 20). (Mol%), more preferably (60-80) / (40-20) (mol%).
  • the VdF / TFE / HFP copolymer preferably has a VdF / TFE / HFP composition of (30 to 80) / (4 to 35) / (10 to 35) (mol%).
  • the VdF / PAVE copolymer preferably has a VdF / PAVE composition of (65 to 90) / (35 to 10) (mol%).
  • the VdF / TFE / PAVE copolymer preferably has a VdF / TFE / PAVE composition of (40-80) / (3-40) / (15-35) (mol%).
  • the VdF / HFP / PAVE copolymer preferably has a VdF / HFP / PAVE composition of (65 to 90) / (3 to 25) / (3 to 25) (mol%).
  • the composition of VdF / HFP / TFE / PAVE is (40 to 90) / (0 to 25) / (0 to 40) / (3 to 35) (mol%). (40 to 80) / (3 to 25) / (3 to 40) / (3 to 25) (mol%) is more preferable.
  • the molar ratio of VdF / fluorine-containing monomer (2) unit is 85/15 to 20/80.
  • the other monomer unit is preferably 0 to 50 mol% of the total monomer units, and VdF / mol% of the fluorine-containing monomer (2) unit.
  • the ratio is more preferably 80/20 to 20/80.
  • the molar ratio of VdF / fluorinated monomer (2) unit is 85/15 to 50/50, and other monomer units other than VdF and fluorine-containing monomer (2) are all monomer units.
  • VdF and fluorine-containing monomer (2) TFE, HFP, PMVE, perfluoroethyl vinyl ether (PEVE), PPVE, CTFE, trifluoroethylene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, Monomers exemplified as the above-mentioned VdF comonomer such as ethylene (Et), propylene (Pr), alkyl vinyl ether, a monomer that gives a crosslinkable group, and a reactive emulsifier are preferable, and among them, PMVE, CTFE, HFP and TFE are preferred.
  • VdF comonomer such as ethylene (Et), propylene (Pr), alkyl vinyl ether, a monomer that gives a crosslinkable group, and a reactive emulsifier are preferable, and among them, PMVE, CTFE, HFP and TFE are preferred.
  • the TFE / propylene (Pr) -based fluororubber is a fluorine-containing copolymer comprising 45 to 70 mol% of TFE and 55 to 30 mol% of propylene (Pr).
  • a specific third component for example, PAVE may be contained in an amount of 0 to 40 mol%.
  • the composition of Et / HFP is preferably (35 to 80) / (65 to 20) (mol%), (40 to 75) / (60 to 25) (mol%) is more preferred.
  • the Et / HFP / TFE fluorororubber (copolymer) preferably has a composition of Et / HFP / TFE of (35 to 75) / (25 to 50) / (0 to 15) (mol%). (45 to 75) / (25 to 45) / (0 to 10) (mol%) is more preferable.
  • Examples of the perfluoro fluorine rubber include those made of TFE / PAVE.
  • the composition of TFE / PAVE is preferably (50 to 90) / (50 to 10) (mol%), more preferably (50 to 80) / (50 to 20) (mol%). More preferably, it is (55 to 75) / (45 to 25) (mol%).
  • PAVE examples include PMVE, PPVE, and the like, and these can be used alone or in any combination.
  • the fluororubber preferably has a number average molecular weight of 5,000 to 500,000, more preferably 10,000 to 500,000, and particularly preferably 20,000 to 500,000.
  • the fluororubber preferably has a Mooney viscosity at 100 ° C. of 20 to 200, more preferably 30 to 180. Mooney viscosity is measured according to ASTM-D1646 and JIS K6300.
  • the non-perfluorofluorororubber and perfluorofluorororubber described above can be produced by conventional methods such as emulsion polymerization, suspension polymerization, and solution polymerization.
  • a fluororubber having a narrow molecular weight distribution can be produced according to a polymerization method using an iodine (bromine) compound known as iodine (bromine) transfer polymerization.
  • fluororubber composition when it is desired to lower the viscosity of the fluororubber composition, other fluororubbers may be blended with the above fluororubber.
  • fluororubbers include low molecular weight liquid fluororubber (number average molecular weight of 1000 or more), low molecular weight fluororubber having a number average molecular weight of about 10,000, and fluororubber having a number average molecular weight of about 100,000 to 200,000.
  • the structure of the main monomer and what copolymerized the monomer which gives a crosslinkable group can also be used suitably.
  • the monomer that gives a crosslinkable group may be any monomer that can introduce an appropriate crosslinkable group depending on the production method and the crosslinking system.
  • an iodine atom, a bromine atom, a carbon-carbon double bond, a cyano group examples include known polymerizable compounds containing a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, an ester group, a chain transfer agent, and the like.
  • CY 1 2 CY 2 R f 2 X 1 (3)
  • Y 1 and Y 2 are a fluorine atom, a hydrogen atom or —CH 3 ; R f 2 may have one or more ether type oxygen atoms, and may have an aromatic ring, A linear or branched fluorine-containing alkylene group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms; X 1 is an iodine atom or a bromine atom
  • CY 1 2 CY 2 R f 3 CHR 1 -X 1 (4)
  • R f 3 may have one or more ether type oxygen atoms, and a part or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.
  • Linear or branched fluorine-containing alkylene group that is, a linear or branched fluorine-containing alkylene group in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, or part or all of the hydrogen atoms are fluorine atoms
  • R 1 is hydrogen Atom or methyl group
  • CY 4 2 CY 4 (CF 2 ) n -X 1 (5)
  • Y 4 is the same or different and is a hydrogen atom or a fluorine atom, and n is an integer of 1 to 8.
  • CF 2 CFCF 2 R f 4 -X 1 (6)
  • CF 2 CFCF 2 (OCF (CF 3 ) CF 2 ) m (OCH 2 CF 2 CF 2 ) n OCH 2 CF 2 —X 1 (7)
  • CF 2 CFCF 2 (OCH 2 CF 2 CF 2 ) m (OCF (CF 3 ) CF 2 ) n OCF (CF 3 ) -X 1 (8)
  • m is an integer of 0 to 5, and n is an integer of 0 to 5)
  • CF 2 CF (OCF 2 CF (CF 3 )) m -X 1 (10) (Where m is an integer is an integer from 0 to 5)
  • Preferred examples include iodine-containing fluorinated vinyl ethers represented by:
  • ICH 2 CF 2 CF 2 OCF ⁇ CF 2 is preferable among these.
  • preferred examples of the iodine-containing monomer or bromine-containing monomer represented by the general formula (5) include ICF 2 CF 2 CF ⁇ CH 2 and I (CF 2 CF 2 ) 2 CF ⁇ CH 2 .
  • the iodine-containing monomer or bromine-containing monomer represented by the general formula (9) is preferably I (CF 2 CF 2 ) 2 OCF ⁇ CF 2 .
  • preferred examples of the iodine-containing monomer or bromine-containing monomer represented by the general formula (22) include CH 2 ⁇ CHCF 2 CF 2 I and I (CF 2 CF 2 ) 2 CH ⁇ CH 2 .
  • R 2 R 3 C ⁇ CR 4 —Z—CR 5 CR 6 R 7 (Wherein R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are the same or different, and all are H or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; Z is a linear or branched group; A bisolefin compound which may contain an oxygen atom, and preferably is an at least partially fluorinated alkylene or cycloalkylene group having 1 to 18 carbon atoms, or a (per) fluoropolyoxyalkylene group). Preferred as a monomer for providing a functional group.
  • “(per) fluoropolyoxyalkylene group” means “fluoropolyoxyalkylene group or perfluoropolyoxyalkylene group”.
  • Z is preferably a (per) fluoroalkylene group having 4 to 12 carbon atoms, and R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are preferably hydrogen atoms.
  • Z is a (per) fluoropolyoxyalkylene group, the formula: - (Q) p -CF 2 O- (CF 2 CF 2 O) m - (CF 2 O) n -CF 2 - (Q) p - (In the formula, Q is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms, p is 0 or 1, and m and n have an m / n ratio of 0.2 to 5.
  • the (per) fluoropolyoxyalkylene group is preferably an integer such that the molecular weight of the (per) fluoropolyoxyalkylene group is in the range of 500 to 10,000, preferably 1000 to 4000.
  • Preferred bisolefins are CH 2 ⁇ CH— (CF 2 ) 4 —CH ⁇ CH 2 , CH 2 ⁇ CH— (CF 2 ) 6 —CH ⁇ CH 2 , Formula: CH 2 ⁇ CH—Z 1 —CH ⁇ CH 2 (Wherein Z 1 is —CH 2 OCH 2 —CF 2 O— (CF 2 CF 2 O) m — (CF 2 O) n —CF 2 —CH 2 OCH 2 — (m / n is 0.5)) ) Etc.
  • the fluororubber in the present invention is a cross-linked fluororubber.
  • that the rubber is “crosslinked” means that the rubber has undergone a crosslinking treatment.
  • the cross-linking agent used for cross-linking of the fluororubber is not particularly limited as long as it is generally a cross-linking agent applicable to the fluororubber.
  • a polyamine cross-linking agent, a polyol cross-linking agent, or a peroxide cross-linking agent Any known ones may be used.
  • a filler for example, a filler, a processing aid, a plasticizer, a colorant, a stabilizer, an adhesion aid, a release agent, a conductive agent.
  • Various additives such as a property imparting agent, a thermal conductivity imparting agent, a surface non-adhesive agent, a flexibility imparting agent, a heat resistance improving agent, and a flame retardant can be blended, and these additives have the effects of the present invention. What is necessary is just to use in the range which does not impair.
  • the fluororubber in the present invention can be produced by preparing an uncrosslinked fluororubber (composition) and then cross-linking.
  • the preparation method, the crosslinking method and the molding method are not particularly limited, and a conventionally known method may be adopted.
  • cross-linking molding of fluororubber generally includes a step of performing primary cross-linking by press cross-linking or the like and then secondary cross-linking by oven cross-linking or the like.
  • the cross-linked fluororubber in the present invention may be a fluororubber that is primarily cross-linked and not secondary cross-linked, or may be a fluoro-rubber that is both primary cross-linked and secondary cross-linked.
  • the fluorororubber in the present invention has an average particle size of 1000 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter is within the above range, the oil resistance and chemical resistance can be improved without deteriorating the mechanical properties of a molded product obtained from the rubber composition containing NBR and the fluororubber. If the average particle size is too small, the processability of the rubber composition may be reduced, and if it is too large, the mechanical properties of a molded product obtained from the rubber composition may be reduced.
  • the lower limit of the average particle diameter is preferably 10 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m, still more preferably 30 ⁇ m, still more preferably 50 ⁇ m, and particularly preferably 110 ⁇ m, from the viewpoint of processability of the rubber composition. And most preferably 160 ⁇ m.
  • the upper limit is preferably 900 ⁇ m, more preferably 800 ⁇ m, still more preferably 700 ⁇ m, and particularly preferably 500 ⁇ m from the viewpoint of mechanical properties of the obtained molded product.
  • the average particle diameter is measured with a low-tap shaker.
  • Examples of the method of adjusting the average particle size of the fluororubber in the present invention within the above range include a method of mechanically pulverizing a cross-linked fluororubber and classifying it with a necessary sieve.
  • the content of the cross-linked fluororubber in the rubber composition of the present invention is not particularly limited, but the weight ratio with respect to NBR may be 5/95 to 90/10.
  • the upper limit of the weight ratio of the crosslinked fluororubber to NBR is more preferably 85/15, still more preferably 80/20, particularly preferably 70/30, and most preferably 50/50.
  • the lower limit is more preferably 6/94, still more preferably 8/92, and particularly preferably 10/90.
  • the rubber composition of the present invention preferably further contains a crosslinking agent.
  • a crosslinking agent capable of crosslinking NBR can be used, and may be selected according to the crosslinking system.
  • crosslinking system for example, a sulfur crosslinking system and a peroxide crosslinking system can be adopted, and may be appropriately selected depending on the properties and applications to be imparted to the crosslinked rubber.
  • cross-linking agent either a sulfur cross-linking cross-linking agent or a peroxide cross-linking cross-linking agent can be adopted according to the cross-linking system, and they may be used alone or in combination.
  • the addition amount of the crosslinking agent is preferably 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of NBR.
  • the addition amount is more preferably 7.0 parts by mass or less, further preferably 5.0 parts by mass or less, particularly preferably 3.0 parts by mass or less, and 0.3 parts by mass. More preferably.
  • the rubber composition of the present invention may further contain uncrosslinked fluororubber.
  • the uncrosslinked fluororubber may have the same or different chemical composition from the above-mentioned crosslinked fluororubber.
  • the rubber composition of the present invention can further contain various additives that are usually added to the rubber composition, if necessary.
  • the above additives include fillers, acid acceptors, processing aids, plasticizers, softeners, anti-aging agents, colorants, stabilizers, adhesion assistants, mold release agents, conductivity-imparting agents, and imparting thermal conductivity.
  • 1 type (s) or 2 or more types can be used.
  • these additives are blended in amounts that do not impair the effects of the present invention.
  • Fillers include metal oxides such as calcium oxide, titanium oxide, and aluminum oxide; metal hydroxides such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and calcium hydroxide; magnesium carbonate, aluminum carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, etc. Carbonates; silicates such as magnesium silicate, calcium silicate, sodium silicate, and aluminum silicate; sulfates such as aluminum sulfate, calcium sulfate, and barium sulfate; synthetic hydrotalcite, molybdenum disulfide, iron sulfide, sulfide Metal sulfides such as copper; diatomaceous earth, asbestos, lithopone (zinc sulfide / barium sulfide), graphite, carbon black, carbon fluoride, calcium fluoride, coke, quartz fine powder, zinc white, talc, mica powder, wax Lastite, carbon fiber, aramid fiber, various types Chromatography, glass fibers, organic reinforcing agents, organic fillers, silica and the like
  • Examples of the acid acceptor include calcium oxide, magnesium oxide, lead oxide, zinc oxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, aluminum hydroxide, and hydrotalcite.
  • higher fatty acids such as stearic acid, oleic acid, palmitic acid and lauric acid; higher fatty acid salts such as sodium stearate and zinc stearate; higher fatty acid amides such as stearic acid amide and oleic acid amide; oleic acid Higher fatty acid esters such as ethyl, higher aliphatic amines such as stearylamine and oleylamine; petroleum waxes such as carnauba wax and ceresin wax; polyglycols such as ethylene glycol, glycerin and diethylene glycol; aliphatic hydrocarbons such as petroleum jelly and paraffin; Examples include silicone oil, silicone polymer, low molecular weight polyethylene, phthalates, phosphates, rosin, (halogenated) dialkylamine, (halogenated) dialkylsulfone, and surfactants.
  • plasticizers include phthalic acid derivatives and sebacic acid derivatives, softeners such as lubricants, process oils, coal tar, castor oil, calcium stearate, and anti-aging agents such as phenylenediamines and phosphates, Examples include quinolines, cresols, phenols, and dithiocarbamate metal salts.
  • the rubber composition of the present invention is prepared by kneading NBR, a crosslinked fluororubber, and if necessary, a crosslinking agent and other components.
  • Kneading can be performed using, for example, an open roll, a Banbury mixer, a pressure kneader, an internal mixer, or the like.
  • the rubber composition of the present invention is molded by compression molding, injection molding, transfer molding, extrusion molding, coating dissolved in a solvent or the like generally used in the rubber industry.
  • crosslinking method for example, a crosslinking method in which heating is performed can be adopted, and not only a method commonly used such as steam crosslinking but also a crosslinking method under normal pressure, pressure, or reduced pressure, or in the air
  • the crosslinking method may be used.
  • the specific conditions for the heat treatment may be appropriately determined depending on the kind of the crosslinking agent to be used, but it is usually carried out by heating at a temperature of 150 to 300 ° C. for 1 minute to 24 hours.
  • the crosslinked product obtained by crosslinking the rubber composition of the present invention has excellent characteristics derived from fluororubber. Furthermore, it can be manufactured at a lower cost than fluororubber. Therefore, automotive parts such as fuel hoses, oil hoses, freon hoses, power steering hoses, canister hoses, oil seals, gaskets, fuel tank linings, brake linings, O-rings, packings, diaphragms, timing belts, and various oil resistant hoses.
  • crushed fluororubber and acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) in Examples and Comparative Examples were as follows.
  • a cross-linked oven-crosslinked cross-linked fluororubber sample sheet was prepared. The obtained sheet was frozen and pulverized to obtain pulverized fluororubber 1 having an average particle size of 49.8 ⁇ m.
  • crushed fluoro rubber 2 Fluoro rubber (Daiel G-801, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) 100 parts by mass, carbon black (Thermax N990, manufactured by Cancarb), 30 parts by mass, cross-linking agent Perhexa 25B (manufactured by NOF Corporation) 1.5 parts by mass 1 part by weight of a crosslinking aid, triallyl isocyanurate (manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.), and 1 part by weight of zinc oxide were kneaded using an 8-inch open roll (manufactured by Kansai Roll Co., Ltd.) at 170 ° C.
  • a sample sheet of crosslinked fluororubber was prepared by press crosslinking for 30 minutes. The obtained sheet was frozen and pulverized to obtain pulverized fluororubber 2 having an average particle size of 52.0 ⁇ m.
  • crushed fluoro rubber 4 A crosslinked fluororubber sheet similar to the pulverized fluororubber 2 was mechanically pulverized at room temperature to obtain a pulverized fluororubber 4 having an average particle diameter of 495 ⁇ m.
  • NBR2 Nipol DN101 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
  • Example 1 NBR1 90 parts by weight, pulverized fluoro rubber 1 10 parts by weight, zinc oxide 4.5 parts by weight, stearic acid 0.9 parts by weight, carbon black (Thermax N990, manufactured by Cancarb) 27 parts by weight, silica (Nipsil) VN3, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) 13.5 parts by mass, anti-aging agent (Antage RD, manufactured by Kawaguchi Chemical Co., Ltd.) 1.8 parts by mass, WAX (Sunwax 171P, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) ) 1.8 parts by mass, peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) 0.8 parts by mass using an 8 inch open roll (manufactured by Kansai Roll Co., Ltd.), and 160 ° C. for 20 minutes
  • a crosslinked product was obtained by press crosslinking.
  • the evaluation results of the normal physical properties, heat resistance, and fuel oil resistance of this crosslinked product are shown in Table 1 together with the blending
  • Example 2 NBR1 80 parts by weight, pulverized fluoro rubber 1 20 parts by weight, zinc oxide 4 parts by weight, stearic acid 0.8 parts by weight, carbon black (Thermax N990, manufactured by Cancarb) 24 parts by weight, silica (Nipsil VN3, 12 parts by mass of Tosoh Silica Co., Ltd., 1.6 parts by mass of anti-aging agent (Antage RD, Kawaguchi Chemical Co., Ltd.), WAX (Sun Wax 171P, Sanyo Chemical Industries Co., Ltd.) 1.6 Part by mass, 0.8 parts by mass of peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) were kneaded using an 8-inch open roll (manufactured by Kansai Roll Co., Ltd.), and press-crosslinked at 160 ° C. for 20 minutes. A crosslinked product was obtained. The evaluation results of the normal physical properties, heat resistance, and fuel oil resistance of this crosslinked product are shown in Table 1 together with the blending and crosslink
  • Example 3 NBR1 50 parts by weight, pulverized fluoro rubber 1 50 parts by weight, zinc oxide 2.5 parts by weight, stearic acid 0.5 parts by weight, carbon black (Thermax N990, manufactured by Cancarb) 15 parts by weight, silica (Nipsil) VN3, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) 7.5 parts by mass, anti-aging agent (Antage RD, manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.) 1 part by mass, WAX (Sunwax 171P, manufactured by Sanyo Chemical Industries Co., Ltd.) 1 Part by mass, 0.8 parts by mass of peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) were kneaded using an 8-inch open roll (manufactured by Kansai Roll Co., Ltd.), and press-crosslinked at 160 ° C. for 20 minutes. A crosslinked product was obtained. The evaluation results of the normal physical properties, heat resistance, and fuel oil resistance of this crosslinked product are shown in Table
  • Example 4 NBR2 100 parts by weight, pulverized fluororubber 2 30 parts by weight, zinc oxide 5 parts by weight, stearic acid 1 part by weight, carbon black (Seast S, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) 40 parts by weight, crosslinking accelerator (Noxeller) DM, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) and 1 part by mass of a sulfur cross-linking agent were kneaded using an 8-inch open roll (manufactured by Kansai Roll Co., Ltd.) and press-crosslinked at 160 ° C. for 30 minutes. Thus, a crosslinked product was obtained.
  • Table 2 shows the evaluation results of normal properties and fuel oil resistance of the crosslinked product together with the blending and crosslinking conditions.
  • Example 5 Except for changing the pulverized fluororubber to 3, the mixture was kneaded with the same composition as in Example 4 and press-crosslinked at 160 ° C. for 30 minutes to obtain a crosslinked product.
  • Table 2 shows the evaluation results of normal properties and fuel oil resistance of the crosslinked product together with the blending and crosslinking conditions.
  • Example 6 Except for changing the pulverized fluororubber to 4, the mixture was kneaded in the same composition as in Example 4 and press-crosslinked at 160 ° C. for 30 minutes to obtain a crosslinked product.
  • Table 2 shows the evaluation results of normal properties and fuel oil resistance of the crosslinked product together with the blending and crosslinking conditions.
  • Example 2 The mixture was kneaded with the same formulation as in Example 4 except that the pulverized fluororubber was not used and only NBR2 was used, and a crosslinked product was obtained by press crosslinking at 160 ° C. for 30 minutes.
  • Table 2 shows the evaluation results of normal properties and fuel oil resistance of the crosslinked product together with the blending and crosslinking conditions.
  • Example 3 (Comparative Example 3) Except for changing the pulverized fluororubber to 5, the mixture was kneaded with the same composition as in Example 4 and press-crosslinked at 160 ° C. for 30 minutes to obtain a crosslinked product.
  • Table 2 shows the evaluation results of normal properties and fuel oil resistance of the crosslinked product together with the blending and crosslinking conditions.

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Abstract

本発明は、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)に基づく成形品の機械物性を維持しつつ、耐油性や耐薬品性を比較的安価に改善することができるゴム組成物を提供することを目的とする。 本発明は、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)と、架橋済みのフッ素ゴムとを含むゴム組成物であって、フッ素ゴムの平均粒子径が1000μm以下であることを特徴とするゴム組成物である。

Description

ゴム組成物
本発明は、ゴム組成物に関する。
フッ素ゴムは、耐熱性、耐油性、耐薬品性等に優れることから、自動車、産業機械、OA機器、電気電子機器等の幅広い分野で使用されているが、一般に高価であるという問題がある。一方、汎用ゴム(フッ素非含有ゴム)は、安価であるものの、用途によっては耐熱性、耐油性、耐薬品性等が充分でない場合がある。
また、圧縮成形、射出成形、トランスファー成形、押し出し成形等、ゴムの成形工程においては、バリや端材等の架橋されたゴムの廃棄物が発生するが、特にゴムが高価なフッ素ゴムである場合には、これらの廃棄物を再利用することが望ましい。
このような状況下、汎用ゴムにフッ素ゴムを添加することにより、比較的安価に汎用ゴムの特性を改善する技術が検討されている。
例えば、アクリルゴム、水素化ニトリルゴム等の特定の汎用ゴムにあらかじめ加硫させたフッ素ゴムを添加することにより、当該汎用ゴムの特性を向上させつつ、フッ素ゴムより安価に製造できるゴムアロイ組成物が開示され、フッ素ゴムとして、成形時に発生するバリや端材等の産業廃棄物を利用できる旨が開示されている(例えば、特許文献1~5参照。)。
また、あらかじめ加硫されたフルオロエラストマーと硬化性フッ素フリーのエラストマーとを含む硬化性エラストマーブレンド組成物が開示されており、これによって、フルオロエラストマーの加工時に発生する、加硫されたフルオロエラストマー廃棄物をリサイクルすることができるとされている(例えば、特許文献6参照。)。
特開平9-137024号公報 特開平9-137025号公報 特開平9-255815号公報 特開平10-298369号公報 特開平11-021386号公報 特表平11-500770号公報
アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)は、耐油性に優れたゴムであり、安価であるものの、用途によっては耐油性、耐薬品性等が充分でない場合がある。しかし、NBRの耐油性、耐薬品性等を改善するために粒子径が大きい(例えば、平均粒子径が1000μmを超える)フッ素ゴムを混合すると、得られる成形品の機械物性が低下するという問題があった。このため、NBRに基づく成形品の機械物性を維持しつつ耐油性や耐薬品性を改善する技術が求められていた。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)に基づく成形品の機械物性を維持しつつ、耐油性や耐薬品性を比較的安価に改善することができるゴム組成物を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)と、平均粒子径が特定の範囲内に制御された架橋済みのフッ素ゴムとを含むゴム組成物を使用すると、得られる成形品の機械物性を低下させることなく耐油性及び耐薬品性を改善できることを見いだした。更に、バリや端材等の架橋済みのフッ素ゴムの廃棄物を再利用することができるため、比較的安価に上記の優れたゴム組成物をできることも見いだし、本発明に到達した。
すなわち本発明は、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)と、架橋済みのフッ素ゴムとを含むゴム組成物であって、フッ素ゴムの平均粒子径が1000μm以下であることを特徴とするゴム組成物である。
上記フッ素ゴムが、テトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VdF)及び式(1):
CF=CF-R       (1)
(式中、R は-CF又は-OR (R は炭素数1~5のパーフルオロアルキル基))で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含むことが好ましい。
本発明のゴム組成物において、NBRに対するフッ素ゴムの重量比が5/95~90/10であることが好ましい。
本発明によればアクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)に基づく成形品の機械物性を維持しつつ、耐油性や耐薬品性を比較的安価に改善することができるゴム組成物を提供することができる。
本発明のゴム組成物は、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)と、架橋済みのフッ素ゴムとを含む。
本発明におけるNBRとしては、従来NBRとして知られているゴムを使用してよい。なお、本発明におけるNBRには、NBRを水素化して得られる水素化アクリロニトリル-ブタジエンゴム(HNBR)は含まれない。
本発明におけるフッ素ゴムは、通常、主鎖を構成する炭素原子に結合しているフッ素原子を有し且つゴム弾性を有する非晶質の重合体からなる。上記フッ素ゴムは、1種の重合体からなるものであってもよいし、2種以上の重合体からなるものであってもよい。
上記フッ素ゴムとしては、例えばテトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VdF)及び式(1):
CF=CF-R       (1)
(式中、R は-CF又は-OR (R は炭素数1~5のパーフルオロアルキル基))で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物(例えばヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)等)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含むことが好ましい。
別の観点からは、フッ素ゴムとしては、非パーフルオロフッ素ゴム又はパーフルオロフッ素ゴムが好ましい。
非パーフルオロフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン(VdF)系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン(TFE)/プロピレン(Pr)系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン(TFE)/プロピレン(Pr)/ビニリデンフルオライド(VdF)系フッ素ゴム、エチレン(Et)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)系フッ素ゴム、エチレン(Et)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)/ビニリデンフルオライド(VdF)系フッ素ゴム、エチレン(Et)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)/テトラフルオロエチレン(TFE)系フッ素ゴム、フルオロシリコーン系フッ素ゴム、又はフルオロホスファゼン系フッ素ゴム等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は本発明の効果を損なわない範囲で任意に組み合わせて用いることができる。これらの中でも、VdF系フッ素ゴム、TFE/Pr系ゴム、及び、TFE/Pr/VdF系ゴムからなる群より選択される少なくとも1種が、耐熱老化性、耐油性が良好な点からより好適である。
上記VdF系ゴムは、VdF繰り返し単位が、VdF繰り返し単位とその他の共単量体に由来する繰り返し単位との合計モル数の20モル%以上、90モル%以下が好ましく、40モル%以上、85モル%以下であることがより好ましい。更に好ましい下限は45モル%、特に好ましい下限は50モル%であり、更に好ましい上限は80モル%である。
そして、上記VdF系ゴムにおける共単量体としてはVdFと共重合可能であれば特に限定されず、例えば、TFE、HFP、PAVE、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、トリフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、テトラフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロブテン、テトラフルオロイソブテン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、ヨウ素含有フッ素化ビニルエーテル、及び、一般式(2)
CH=CFR   (2)
(式中、Rは炭素数1~12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)で表される含フッ素単量体等のフッ素含有単量体;エチレン(Et)、プロピレン(Pr)、アルキルビニルエーテル等のフッ素非含有単量体、架橋性基(キュアサイト)を与える単量体;並びに反応性乳化剤等が挙げられ、これらの単量体や化合物のなかから1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
前記PAVEとしては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)(PMVE)、又は、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)がより好ましく、特にPMVEが好ましい。
また、前記PAVEとして、式:CF=CFOCFOR
(式中、R は炭素数1~6の直鎖又は分岐状パーフルオロアルキル基、炭素数5~6の環式パーフルオロアルキル基、1~3個の酸素原子を含む炭素数2~6の直鎖又は分岐状パーフルオロオキシアルキル基である)で表されるパーフルオロビニルエーテルを用いてもよく、CF=CFOCFOCF、CF=CFOCFOCFCF、又は、CF=CFOCFOCFCFOCFを用いることが好ましい。
上記式(2)で表される含フッ素単量体としては、Rが直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Rが直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Rの炭素数は1~6であることが好ましい。上記式(2)で表される含フッ素単量体としては、CH=CFCF、CH=CFCFCF、CH=CFCFCFCF、CH=CFCFCFCFCF等が挙げられ、なかでも、CH=CFCFで示される2,3,3,3-テトラフルオロプロピレンが好ましい。
上記VdF系ゴムとしては、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/CTFE共重合体、VdF/CTFE/TFE共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体、VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体、VdF/TFE/プロピレン(Pr)共重合体、及びVdF/エチレン(Et)/HFP共重合体、VdF/式(2)で表される含フッ素単量体の共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましく、また、VdF以外の他の共単量体として、TFE、HFP、及び/又はPAVEを有するものであることがより好ましい。このなかでも、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/式(2)で表される含フッ素単量体の共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体、及びVdF/HFP/TFE/PAVE共重合からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましく、VdF/HFP共重合体、VdF/HFP/TFE共重合体、VdF/式(2)で表される含フッ素単量体の共重合体、及びVdF/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体がより好ましい。
VdF/HFP共重合体は、VdF/HFPの組成が、(45~85)/(55~15)(モル%)であることが好ましく、より好ましくは(50~80)/(50~20)(モル%)であり、更に好ましくは(60~80)/(40~20)(モル%)である。
VdF/TFE/HFP共重合体は、VdF/TFE/HFPの組成が(30~80)/(4~35)/(10~35)(モル%)のものが好ましい。
VdF/PAVE共重合体としては、VdF/PAVEの組成が(65~90)/(35~10)(モル%)のものが好ましい。
VdF/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/TFE/PAVEの組成が(40~80)/(3~40)/(15~35)(モル%)のものが好ましい。
VdF/HFP/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/PAVEの組成が(65~90)/(3~25)/(3~25)(モル%)のものが好ましい。
VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/TFE/PAVEの組成が(40~90)/(0~25)/(0~40)/(3~35)(モル%)のものが好ましく、(40~80)/(3~25)/(3~40)/(3~25)(モル%)のものがより好ましい。
VdF/式(2)で表される含フッ素単量体(2)系共重合体としては、VdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が85/15~20/80であり、VdF及び含フッ素単量体(2)以外の他の単量体単位が全単量体単位の0~50モル%のものが好ましく、VdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が80/20~20/80であることがより好ましい。またVdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が85/15~50/50であり、VdF及び含フッ素単量体(2)以外他の単量体単位が全単量体単位の1~50モル%であるものも好ましい。VdF及び含フッ素単量体(2)以外の他の単量体としては、TFE、HFP、PMVE、パーフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)、PPVE、CTFE、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、エチレン(Et)、プロピレン(Pr)、アルキルビニルエーテル、架橋性基を与える単量体、及び反応性乳化剤等の上記VdFの共単量体として例示した単量体が好ましく、なかでもPMVE、CTFE、HFP、TFEであることが好ましい。
TFE/プロピレン(Pr)系フッ素ゴムとは、TFE45~70モル%、プロピレン(Pr)55~30モル%からなる含フッ素共重合体をいう。これら2成分に加えて、特定の第3成分(例えばPAVE)を0~40モル%含んでいてもよい。
エチレン(Et)/HFP系フッ素ゴム(共重合体)としては、Et/HFPの組成が、(35~80)/(65~20)(モル%)であることが好ましく、(40~75)/(60~25)(モル%)がより好ましい。
Et/HFP/TFE系フッ素ゴム(共重合体)は、Et/HFP/TFEの組成が、(35~75)/(25~50)/(0~15)(モル%)であることが好ましく、(45~75)/(25~45)/(0~10)(モル%)がより好ましい。
パーフルオロフッ素ゴムとしては、TFE/PAVEからなるもの等が挙げられる。TFE/PAVEの組成は、(50~90)/(50~10)(モル%)であることが好ましく、より好ましくは、(50~80)/(50~20)(モル%)であり、更に好ましくは、(55~75)/(45~25)(モル%)である。
この場合のPAVEとしては、例えばPMVE、PPVE等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は任意に組み合わせて用いることができる。
また、フッ素ゴムは数平均分子量5000~500000のものが好ましく、10000~500000のものが更に好ましく、特に20000~500000のものが好ましい。
また、加工性の観点から、フッ素ゴムは100℃におけるムーニー粘度が20~200、更には30~180の範囲にあることが好ましい。ムーニー粘度は、ASTM-D1646及びJIS K6300に準拠して測定する。
以上説明した非パーフルオロフッ素ゴム及びパーフルオロフッ素ゴムは、乳化重合、懸濁重合、溶液重合等の常法により製造することができる。特にヨウ素(臭素)移動重合として知られるヨウ素(臭素)化合物を使用した重合法によれば、分子量分布が狭いフッ素ゴムを製造できる。
また、例えばフッ素ゴム組成物の粘度を低くしたい場合等では、上記のフッ素ゴムに他のフッ素ゴムをブレンドしてもよい。他のフッ素ゴムとしては、低分子量液状フッ素ゴム(数平均分子量1000以上)、数平均分子量が10000程度の低分子量フッ素ゴム、更には数平均分子量が100000~200000程度のフッ素ゴム等が挙げられる。
また、前記非パーフルオロフッ素ゴムやパーフルオロフッ素ゴムとして例示したものは主単量体の構成であり、架橋性基を与える単量体を共重合したものも好適に用いることができる。架橋性基を与える単量体としては、製造法や架橋系に応じて適切な架橋性基を導入できるものであればよく、例えばヨウ素原子、臭素原子、炭素-炭素二重結合、シアノ基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、エステル基等を含む公知の重合性化合物、連鎖移動剤等が挙げられる。
好ましい架橋性基を与える単量体としては、
一般式(3):
CY =CY                 (3)
(式中、Y、Yはフッ素原子、水素原子又は-CH;R は1個以上のエーテル型酸素原子を有していてもよく、芳香環を有していてもよい、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基;Xはヨウ素原子又は臭素原子)
で示される化合物が挙げられる。
具体的には、例えば、一般式(4):
CY =CY CHR-X           (4)
(式中、Y、Y、Xは前記同様であり、R は1個以上のエーテル型酸素原子を有していてもよく水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基、すなわち水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素アルキレン基、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素オキシアルキレン基、又は水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状の含フッ素ポリオキシアルキレン基;Rは水素原子又はメチル基)
で示されるヨウ素含有モノマー、臭素含有モノマー、一般式(5)~(22):
CY =CY(CF-X               (5)
(式中、Yは、同一又は異なり、水素原子又はフッ素原子、nは1~8の整数)
CF=CFCF -X                 (6)
(式中、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
であり、nは0~5の整数)
CF=CFCF(OCF(CF)CF
      (OCHCFCFOCHCF-X     (7)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF=CFCF(OCHCFCF
      (OCF(CF)CFOCF(CF)-X  (8)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF=CF(OCFCF(CF))O(CF-X   (9)
(式中、mは0~5の整数、nは1~8の整数)
CF=CF(OCFCF(CF))-X         (10)
(式中、mは1~5の整数)
CF=CFOCF(CF(CF)OCFCF(-X)CF (11)
(式中、nは1~4の整数)
CF=CFO(CFOCF(CF)-X        (12)
(式中、nは2~5の整数)
CF=CFO(CF-(C)-X         (13)
(式中、nは1~6の整数)
CF=CF(OCFCF(CF))OCFCF(CF)-X (14)
(式中、nは1~2の整数)
CH=CFCFO(CF(CF)CFO)CF(CF)-X (15)
(式中、nは0~5の整数)、
CF=CFO(CFCF(CF)O)(CF-X   (16)
(式中、mは0~5の整数、nは1~3の整数)
CH=CFCFOCF(CF)OCF(CF)-X    (17)
CH=CFCFOCHCF-X             (18)
CF=CFO(CFCF(CF)O)CFCF(CF)-X (19)
(式中、mは0以上の整数)
CF=CFOCF(CF)CFO(CF-X     (20)
(式中、nは1以上の整数)
CF=CFOCFOCFCF(CF)OCF-X    (21)
CH=CH-(CF                (22)
(式中、nは2~8の整数)
(一般式(5)~(22)中、Xは前記と同様)
で表されるヨウ素含有モノマー、臭素含有モノマー等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は任意に組合わせて用いることができる。
一般式(4)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしては、一般式(23):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式中、mは1~5の整数であり、nは0~3の整数)
で表されるヨウ素含有フッ素化ビニルエーテルが好ましく挙げられ、より具体的には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
等が挙げられるが、これらの中でも、ICHCFCFOCF=CFが好ましい。
一般式(5)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしてより具体的には、ICFCFCF=CH、I(CFCFCF=CHが好ましく挙げられる。
一般式(9)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしてより具体的には、I(CFCFOCF=CFが好ましく挙げられる。
一般式(22)で示されるヨウ素含有モノマー又は臭素含有モノマーとしてより具体的には、CH=CHCFCFI、I(CFCFCH=CHが好ましく挙げられる。
また、式:RC=CR-Z-CR=CR
(式中、R、R、R、R、R及びRは同じか又は異なり、いずれもH、又は炭素数1~5のアルキル基;Zは、直鎖若しくは分岐状の、酸素原子を含んでいてもよい、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1~18のアルキレン若しくはシクロアルキレン基、又は(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィン化合物も架橋性基を与える単量体として好ましい。なお、本明細書において、「(パー)フルオロポリオキシアルキレン基」とは、「フルオロポリオキシアルキレン基又はパーフルオロポリオキシアルキレン基」を意味する。
Zは、好ましくは炭素数4~12の(パー)フルオロアルキレン基であり、R、R、R、R、R及びRは好ましくは水素原子である。
Zが(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である場合、式:
-(Q)-CFO-(CFCFO)-(CFO)-CF-(Q)
(式中、Qは炭素数1~10のアルキレン基又は炭素数2~10のオキシアルキレン基であり、pは0又は1であり、m及びnはm/n比が0.2~5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500~10000、好ましくは1000~4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、-CHOCH-及び-CHO(CHCHO)CH-(s=1~3)の中から選ばれる。
好ましいビスオレフィンは、
CH=CH-(CF-CH=CH
CH=CH-(CF-CH=CH
式:CH=CH-Z-CH=CH
(式中、Zは-CHOCH-CFO-(CFCFO)-(CFO)-CF-CHOCH-(m/nは0.5))
等が挙げられる。
なかでも、CH=CH-(CF-CH=CHで示される3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-ドデカフルオロ-1,9-デカジエンが好ましい。
本発明におけるフッ素ゴムは、架橋済みのフッ素ゴムである。
本明細書において、ゴムが「架橋済み」であるとは、ゴムが架橋処理を経ていることを意味する。
フッ素ゴムの架橋に用いる架橋剤としては、一般的にフッ素ゴムに適用可能な架橋剤であれば特に限定されず、例えば、ポリアミン系架橋剤、ポリオール系架橋剤、又は、パーオキサイド系架橋剤を挙げることができ、公知のものを使用してよい。また、必要に応じて架橋促進剤を併用してもよい。架橋剤及び架橋促進剤の使用量は、求める特性や用途に応じて適宜決定すればよい。
本発明におけるフッ素ゴムには、必要に応じてフッ素ゴム中に配合される通常の添加剤、例えば充填剤、加工助剤、可塑剤、着色剤、安定剤、接着助剤、離型剤、導電性付与剤、熱伝導性付与剤、表面非粘着剤、柔軟性付与剤、耐熱性改善剤、難燃剤等の各種添加剤を配合することができ、これらの添加剤は、本発明の効果を損なわない範囲で使用すればよい。
本発明におけるフッ素ゴムは、未架橋のフッ素ゴム(組成物)を調製した後、架橋成形することにより製造することができる。調製方法、架橋方法及び成形方法は特に限定されず、従来公知の方法を採用してよい。
フッ素ゴムの架橋成形は、一般に、プレス架橋等により一次架橋して成形した後、オーブン架橋等により二次架橋する工程を含む。本発明における架橋済みのフッ素ゴムは、一次架橋されかつ二次架橋されていないフッ素ゴムでも、一次架橋及び二次架橋の両方がされたフッ素ゴムでもよい。
また、本発明における架橋済みのフッ素ゴムとして、フッ素ゴムの架橋成形時に発生するバリや端材を使用することが、コスト削減の観点から好ましい。
本発明におけるフッ素ゴムは、平均粒子径が1000μm以下である。平均粒子径が上記範囲内にあると、NBRと上記フッ素ゴムとを含むゴム組成物から得られる成形品の機械物性を低下させることなく、耐油性や耐薬品性を改善することができる。平均粒子径が小さ過ぎると、ゴム組成物の加工性が低下するおそれがあり、大き過ぎると、ゴム組成物から得られる成形品の機械物性が低下するおそれがある。
上記平均粒子径の下限は、ゴム組成物の加工性の観点から、好ましくは10μmであり、より好ましくは20μmであり、更に好ましくは30μmであり、更により好ましくは50μmであり、特に好ましくは110μmであり、最も好ましくは160μmである。上限は、得られる成形品の機械物性の観点から、好ましくは900μmであり、より好ましくは800μmであり、更に好ましくは700μmであり、特に好ましくは500μmである。
上記平均粒子径は、ロータップ振とう機により測定したものである。
本発明におけるフッ素ゴムの平均粒子径を上記範囲内に調整する方法としては、例えば、架橋済みのフッ素ゴムを機械粉砕し、必要な目開きの篩により分級する方法が挙げられる。
本発明のゴム組成物における架橋済みのフッ素ゴムの含有量は特に限定されないが、NBRに対する重量比が5/95~90/10であってよい。NBRに対する架橋済みのフッ素ゴムの重量比の上限は、機械物性の観点から、85/15がより好ましく、80/20が更に好ましく、70/30が特に好ましく、50/50が最も好ましい。下限は、耐油性や耐薬品性の観点から、6/94がより好ましく、8/92が更に好ましく、10/90が特に好ましい。
本発明のゴム組成物は、更に架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤としては、NBRを架橋可能な架橋剤を用いることができ、架橋系に応じて選択すればよい。
本発明で用いられ得る架橋系としては、例えば、硫黄架橋系、パーオキサイド架橋系が採用できるが、架橋されたゴムに付与する特性や用途により適宜選択すればよい。
上記架橋剤としては、架橋系に合わせて硫黄架橋系架橋剤、パーオキサイド架橋系架橋剤のいずれも採用でき、単独で使用又は併用してもよい。
架橋剤の添加量はNBR100質量部に対して0.1~10.0質量部であることが好ましい。添加量は、7.0質量部以下であることがより好ましく、5.0質量部以下であることが更に好ましく、3.0質量部以下であることが特に好ましく、また、0.3質量部以上であることがより好ましい。
本発明のゴム組成物は、未架橋のフッ素ゴムを更に含んでもよい。未架橋のフッ素ゴムは、上述した架橋済みのフッ素ゴムと化学組成が同一であってもよく、異なっていてもよい。
本発明のゴム組成物は、ゴム組成物に通常添加される各種添加剤を、必要に応じて更に含むことができる。
上記添加剤としては、充填剤、受酸剤、加工助剤、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、着色剤、安定剤、接着助剤、離型剤、導電性付与剤、熱伝導性付与剤、表面非粘着剤、粘着付与剤、柔軟性付与剤、耐熱性改善剤、難燃剤、紫外線吸収剤、耐油性向上剤、発泡剤、スコーチ防止剤、滑剤、エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。また、前記のものとは異なる常用の架橋剤や架橋促進剤を1種又は2種以上配合してもよい。ただし、これらの添加剤は、本発明の効果を損なわない範囲の量で配合する。
充填剤としては、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩;ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩;硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩;合成ハイドロタルサイト、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化銅等の金属硫化物;ケイ藻土、アスベスト、リトポン(硫化亜鉛/硫化バリウム)、グラファイト、カーボンブラック、フッ化カーボン、フッ化カルシウム、コークス、石英微粉末、亜鉛華、タルク、雲母粉末、ワラストナイト、炭素繊維、アラミド繊維、各種ウィスカー、ガラス繊維、有機補強剤、有機充填剤、シリカ等が挙げられる。
また、受酸剤としては、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト等が挙げられる。
加工助剤としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸;ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸塩;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の高級脂肪酸アミド;オレイン酸エチル等の高級脂肪酸エステル、ステアリルアミン、オレイルアミン等の高級脂肪族アミン;カルナバワックス、セレシンワックス等の石油系ワックス;エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール等のポリグリコール;ワセリン、パラフィン等の脂肪族炭化水素;シリコーン系オイル、シリコーン系ポリマー、低分子量ポリエチレン、フタル酸エステル類、リン酸エステル類、ロジン、(ハロゲン化)ジアルキルアミン、(ハロゲン化)ジアルキルスルフォン、界面活性剤等が挙げられる。
可塑剤としては、例えばフタル酸誘導体やセバシン酸誘導体、軟化剤としては、例えば潤滑油、プロセスオイル、コールタール、ヒマシ油、ステアリン酸カルシウム、老化防止剤としては、例えばフェニレンジアミン類、フォスフェート類、キノリン類、クレゾール類、フェノール類、ジチオカルバメート金属塩等が挙げられる。
本発明のゴム組成物は、NBR、架橋済みのフッ素ゴム、更に要すれば架橋剤及びその他の成分を混練することにより調製される。
混練は、例えばオープンロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、インターナルミキサー等を用いて行うことができる。
本発明のゴム組成物は、ゴム工業に一般的に用いられる圧縮成形、射出成形、トランスファー成形、押し出し成形、溶剤に溶かしてのコーティング等により成形される。
架橋方法としては、例えば加熱を行う架橋方法を採用することができ、スチーム架橋等の通常用いられている方法はもちろんのこと、常圧、加圧、減圧下における架橋方法でも、また、空気中における架橋方法でもよい。
加熱処理の具体的な条件は、使用する架橋剤等の種類により適宜決めればよいが、通常、150~300℃の温度で、1分~24時間加熱することで行う。
本発明のゴム組成物を架橋することによって得られる架橋物は、フッ素ゴムに由来する優れた特性を有する。更に、フッ素ゴムより安価に製造することができる。そのため、燃料系ホース、オイルホース、フレオンホース、パワーステアリングホース、キャニスターホース、オイルシール、ガスケット、燃料タンクライニング、ブレーキライニング、O-リング、パッキン、ダイヤフラム、タイミングベルト等の自動車用部品、各種耐油ホース、各種パッキン、オイルシール、ダイヤフラム、O-リング、ベルト、印刷用ロール、紡績ロール、建築資材等の工業用部品、耐油、耐薬品のパッキン、Oリング等の船舶、航空機等の輸送機関用部品、パッカーシール材、LWD用シール材、MWD用シール材等の石油化学工業用部品や、化学プラント用部品等の各種の用途に広く使用することができる。
次に本発明を実施例及び比較例に基づいて説明するが、本発明はかかる例のみに限定されるものではない。
実施例及び比較例における測定方法は、以下のものを採用した。
(1)平均粒子径
ロータップ振とう機により測定した。
(2)常態物性
(株)エイ・アンド・デイ製のRTG-1310を用いて、JIS-K6251に準じて、6号ダンベルを用いて引張破断強度(TB)及び引張破断伸び(EB)、100%モジュラス(M100)を測定した。
(3)硬度(ショアA)
デュロメータ タイプAを用いて、JIS-K6253に準じて測定した(ピーク値及び1s後)。
(4)耐熱性試験
架橋物を140℃ギアオーブン中で72時間熱老化させた後の各物性値の変化率を測定した。
(5)耐燃料油性試験
架橋物を模擬燃料であるCE10(トルエン/イソオクタン/エタノール=45/45/10容量%)中に60℃、168時間浸漬させた後の膨潤度体積変化率を測定した。
実施例及び比較例における粉砕フッ素ゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)は、次のものを使用した。
(粉砕フッ素ゴム1)
フッ素ゴム(ダイエルG-607、ダイキン工業(株)製)100質量部、酸化マグネシウム(キョーワグマ150、協和化学工業(株)製)3質量部、水酸化カルシウム(カルディック2000、近江化学工業(株)製)6質量部、カーボンブラック(サーマックスN990、Cancarb社製)20質量部、架橋剤ビスフェノールAF(ダイキン工業(株)製)2質量部、架橋促進剤8-ベンジルー1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロリド0.35質量部を、8インチオープンロール(関西ロール(株)製)を用いて混練し、170℃で10分間プレス架橋、230℃で24時間オーブン架橋し架橋フッ素ゴムのサンプルシートを作製した。得られたシートを冷凍粉砕し、平均粒子径49.8μmの粉砕フッ素ゴム1を得た。
(粉砕フッ素ゴム2)
フッ素ゴム(ダイエルG-801、ダイキン工業(株)製)100質量部、カーボンブラック(サーマックスN990、Cancarb社製)30質量部、架橋剤パーヘキサ25B(日油(株)製)1.5質量部、架橋助剤トリアリルイソシアヌレート(日本化成(株)製)1質量部、酸化亜鉛を1質量部を、8インチオープンロール(関西ロール(株)製)を用いて混練し、170℃で30分間プレス架橋して架橋フッ素ゴムのサンプルシートを作製した。得られたシートを冷凍粉砕し、平均粒子径52.0μmの粉砕フッ素ゴム2を得た。
(粉砕フッ素ゴム3)
粉砕フッ素ゴム2と同様の架橋フッ素ゴムシートを冷凍粉砕し、平均粒子径193μmの粉砕フッ素ゴム3を得た。
(粉砕フッ素ゴム4)
粉砕フッ素ゴム2と同様の架橋フッ素ゴムシートを常温にて機械的に粉砕し、平均粒子径495μmの粉砕フッ素ゴム4を得た。
(粉砕フッ素ゴム5)
粉砕フッ素ゴム2と同様の架橋フッ素ゴムシートを常温にて機械的に粉砕し、平均粒子径2mmの粉砕フッ素ゴム5を得た。
(NBR1)
日本ゼオン(株)製 Nipol 1041L
(NBR2)
日本ゼオン(株)製 Nipol DN101
(実施例1)
NBR1 90重量部に対して、粉砕フッ素ゴム1 10質量部、酸化亜鉛4.5質量部、ステアリン酸0.9質量部、カーボンブラック(サーマックスN990、Cancarb社製)27質量部、シリカ(Nipsil VN3、東ソー・シリカ(株)製)13.5質量部、老化防止剤(アンテージRD、川口化学工業(株)製)1.8質量部、WAX(サンワックス171P、三洋化成工業(株)製)1.8質量部、過酸化物(パークミルD、日油(株)製)0.8質量部を8インチオープンロール(関西ロール(株)製)を用いて混練し、160℃で20分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐熱性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表1に示す。
(実施例2)
NBR1 80重量部に対して、粉砕フッ素ゴム1 20質量部、酸化亜鉛4質量部、ステアリン酸0.8質量部、カーボンブラック(サーマックスN990、Cancarb社製)24質量部、シリカ(Nipsil VN3、東ソー・シリカ(株)製)12質量部、老化防止剤(アンテージRD、川口化学工業(株)製)1.6質量部、WAX(サンワックス171P、三洋化成工業(株)製)1.6質量部、過酸化物(パークミルD、日油(株)製)0.8質量部を8インチオープンロール(関西ロール(株)製)を用いて混練し、160℃で20分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐熱性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表1に示す。
(実施例3)
NBR1 50重量部に対して、粉砕フッ素ゴム1 50質量部、酸化亜鉛2.5質量部、ステアリン酸0.5質量部、カーボンブラック(サーマックスN990、Cancarb社製)15質量部、シリカ(Nipsil VN3、東ソー・シリカ(株)製)7.5質量部、老化防止剤(アンテージRD、川口化学工業(株)製)1質量部、WAX(サンワックス171P、三洋化成工業(株)製)1質量部、過酸化物(パークミルD、日油(株)製)0.8質量部を8インチオープンロール(関西ロール(株)製)を用いて混練し、160℃で20分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐熱性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表1に示す。
(比較例1)
NBR1 100重量部に対して、酸化亜鉛5質量部、ステアリン酸1質量部、カーボンブラック(サーマックスN990、Cancarb社製)30質量部、シリカ(Nipsil VN3、東ソー・シリカ(株)製)15質量部、老化防止剤(アンテージRD、川口化学工業(株)製)2質量部、WAX(サンワックス171P、三洋化成工業(株)製)2質量部、過酸化物(パークミルD、日油(株)製)0.8質量部を8インチオープンロール(関西ロール(株)製)を用いて混練し、160℃で20分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐熱性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表1に示す。
(実施例4)
NBR2 100重量部に対して、粉砕フッ素ゴム2 30質量部、酸化亜鉛5質量部、ステアリン酸1質量部、カーボンブラック(シーストS、東海カーボン(株)製)40質量部、架橋促進剤(ノクセラーDM、大内新興化学工業(株)製)1質量部、硫黄架橋剤1.5質量部を8インチオープンロール(関西ロール(株)製)を用いて混練し、160℃で30分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表2に示す。
(実施例5)
粉砕フッ素ゴムを3に変更した以外は実施例4と同じ配合で混練し、160℃で30分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表2に示す。
(実施例6)
粉砕フッ素ゴムを4に変更した以外は実施例4と同じ配合で混練し、160℃で30分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表2に示す。
(比較例2)
粉砕フッ素ゴムを配合せずにNBR2のみとしたこと以外は実施例4と同じ配合で混練し、160℃で30分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表2に示す。
(比較例3)
粉砕フッ素ゴムを5に変更した以外は実施例4と同じ配合で混練し、160℃で30分間プレス架橋して架橋物を得た。この架橋物の常態物性、耐燃料油性の評価結果を、配合と架橋条件と併せて表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005

Claims (3)

  1. アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)と、架橋済みのフッ素ゴムとを含むゴム組成物であって、
    フッ素ゴムの平均粒子径が1000μm以下である
    ことを特徴とするゴム組成物。
  2. フッ素ゴムが、テトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VdF)及び式(1):
    CF=CF-R       (1)
    (式中、R は-CF又は-OR (R は炭素数1~5のパーフルオロアルキル基))で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含む請求項1記載のゴム組成物。
  3. NBRに対するフッ素ゴムの重量比が5/95~90/10である請求項1又は2記載のゴム組成物。
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