WO2017199581A1 - Ｅｐｄｍ組成物 - Google Patents

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明繁 瀬尾
栗本　英一
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    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00—Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to an EPDM (ethylene- ⁇ olefin-nonconjugated diene copolymer rubber) composition.
  • the compression set has a lower value as the crosslink density is higher, and the elongation at break tends to be lower as the crosslink density is higher. It is difficult.
  • the EPDM compositions of Comparative Examples 3 and 5 described in Patent Document 1 are excellent in elongation at break and tensile strength, but the value of compression set is not sufficient.
  • an object of the present invention is to provide an EPDM composition having a practical composition that is excellent in both compression set and elongation at break and has sufficiently high tensile strength.
  • the EPDM composition of the present invention comprises: An EPDM polymer having an ethylene content of 40 to 70% by weight, a diene content of 4 to 15% by weight and a Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 125 ° C.) of 10 to 200; Carbon black having a particle size of 30 to 100 nm and an oil absorption (A) of 50 to 200 ml / 100 g; A process oil having a kinematic viscosity (40 ° C.) of 100 mm 2 / second or more; An EPDM composition comprising a peroxide vulcanizing agent, The vulcanized product of the EPDM composition is an EPDM composition that satisfies the following formulas 1 and 2.
  • the vulcanizate of the EPDM composition further satisfies the following formula 3.
  • Y3 15.5 + 0.27a ⁇ 0.158b ⁇ 4.00c ⁇ 10 Equation 3 here,
  • Y3 Value of regression formula of tensile strength (MPa)
  • the EPDM composition further contains a co-crosslinking agent.
  • EPDM polymer An ethylene content of 40 to 70% by weight (especially 40 to 60% by weight) is advantageous for tensile strength. A large diene content of 4 to 15% by mass (especially 10 to 15% by mass) is advantageous for compression set by increasing the crosslinking density. Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 125 ° C.) of 10 to 200 is advantageous for tensile strength and compression set because of its large molecular weight and rich rubber elasticity.
  • Carbon black A large particle size of 30 to 100 nm and a large oil absorption (A) of 50 to 200 ml / 100 g are advantageous for compression set.
  • Process oil Addition does not cause significant inhibition of vulcanization.
  • a high kinematic viscosity (40 ° C.) of 100 mm 2 / sec or more is advantageous for elongation at break by imparting softness.
  • a process oil having a high kinematic viscosity has high heat resistance that does not volatilize even at a high temperature of, for example, 150 ° C., which is advantageous for compression set at a high temperature.
  • Peroxide vulcanizing agent Since it forms a stable cross-linked chain and has high heat resistance, it is advantageous for compression set at high temperatures.
  • an EPDM composition having a practical composition that is excellent in both compression set and elongation at break and has sufficiently high tensile strength.
  • EPDM polymer As mentioned above, the ethylene content is 40-70% by weight, preferably 40-60% by weight. The diene content is 4 to 15% by mass, preferably 10 to 15% by mass. The Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 125 ° C.) is from 10 to 200, preferably from 50 to 90.
  • the ⁇ -olefin include, but are not limited to, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, and the like. Among these, propylene is preferable. .
  • Non-conjugated dienes are not particularly limited, and examples include 1,4-hexadiene, dicyclopentadiene, 5-ethylidene-2-norbornene and the like.
  • the particle size is 30 to 100 nm, preferably 50 to 100 nm.
  • the oil absorption (A) is 50 to 200 ml / 100 g, preferably 100 to 200 ml / 100 g.
  • the kinematic viscosity (40 ° C.) is 100 mm 2 / sec or more, preferably 200 mm 2 / sec or more. Although it does not specifically limit as process oil, A paraffin type, a naphthene type, an aromatic type etc. can be illustrated, and paraffin type is preferable in this.
  • Peroxide vulcanizing agent is not particularly limited, but benzoyl peroxide, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, n-butyl 4,4 '-Bis (t-butylperoxy) valerate, dicumyl peroxide, t-butylperoxybenzoate, di-t-butylperoxide, ⁇ , ⁇ '-bis (t-butylperoxy) diisopropylbenzoate, 2, Examples include 5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexyne-3, t-butylperoxycumene, and the like.
  • the peroxide vulcanizing agent may be a pure product containing only peroxide or a diluted product obtained by diluting peroxide with a material other than that to a predetermined ratio.
  • the compounding amount (parts by mass) of the peroxide vulcanizing agent in the present invention is converted into a pure product into the compounding amount of peroxide alone. For example, in a diluted product having a peroxide ratio of 40% by mass, when 5 parts by mass of the diluted product is converted into a pure product, the result is 2 parts by mass.
  • Co-crosslinking agent is not particularly limited, and examples thereof include thiuram, thiazole, sulfenamide, and dithiocarbamate.
  • the compounding amount of the co-crosslinking agent is not particularly limited, but is preferably 0.03 to 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the EPDM polymer.
  • the EPDM composition includes fillers, crosslinking aids, anti-aging agents, processing aids, fillers, softeners, acid acceptors, colorants, scorch inhibitors, co-agents. You may mix
  • EPDM composition is not particularly limited, but includes automotive seal members such as gaskets, O-rings and valves, automotive hoses such as air hoses, brake hoses and water hoses, weather strips and belts. Etc. can be illustrated.
  • EPDM polymer is a trade name “EPT9090M” (ethylene content 41% by mass, diene content 14% by mass, Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 125 ° C.) 58) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • Carbon black is a trade name “SEAST G-FY” (grade SRF-HS, particle size 72 nm, oil absorption (A) 152 ml / 100 g) manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
  • Plasticizer 1 is a trade name “Diana Process Oil PS-380” (paraffinic process oil, kinematic viscosity (40 ° C.) 380 mm 2 / sec) manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
  • Plasticizer 2 is a trade name “Diana Process Oil PW-380” (paraffinic process oil, kinematic viscosity (40 ° C.) 380 mm 2 / sec) manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
  • Plasticizer 3 is a trade name “Diana Process Oil NR26” (naphthenic process oil, kinematic viscosity (40 ° C.) 26 mm 2 / sec) manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
  • Zinc Hana is two types of zinc oxide from Hakusuitec Co., Ltd.
  • Stearic acid is trade name “Lunac S-50V” of Kao Corporation.
  • Anti-aging agent 1 is a brand name “Vulcanox ZMB2 / C-5” (a zinc salt of 4- and 5-methyl-mercaptobenzimidazole) manufactured by LANXESS.
  • Anti-aging agent 2 is a trade name “Irganox 1010” (hindered phenol antioxidant) of BASF Japan Ltd.
  • ⁇ Peroxide vulcanizing agent is NOF Corporation's trade name “Park Mill D-40T” (dicumyl peroxide diluted with CaCO 3. Peroxide contained 40% by mass, CaCO 3 contained 60% by mass.
  • Each EPDM composition of sample numbers 1 to 22 was kneaded by a kneader, then molded into test pieces for each of the following tests, subjected to hot pressing at 170 ° C. for 15 minutes, and then at 160 ° C. for 60 minutes. Secondary vulcanization was performed.
  • this invention is not limited to the said Example, It can also be changed and embodied suitably in the range which does not deviate from the meaning of invention.

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Abstract

【課題】圧縮永久ひずみと破断伸びが共に優れ、かつ引張強さが十分に大きい、実用的な配合のＥＰＤＭ組成物を提供する。 【解決手段】エチレン含量４０～７０質量％、ジエン含量４～１５質量％、ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２５℃）１０～２００であるＥＰＤＭポリマーと、粒径３０～１００ｎｍ、吸油量（Ａ）５０～２００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックと、動粘度（４０℃）１００ｍｍ2／秒以上であるプロセスオイルと、パーオキサイド加硫剤とを含むＥＰＤＭ組成物であって、ＥＰＤＭ組成物の加硫物が下記の数式１及び数式２を満足する。　Ｙ１＝７６４－２．９２ａ＋８．０２ｂ－２００ｃ≧３６０・・・数式１　Ｙ２＝４４．８＋０．０３ａ＋０．１２ｂ－１７．８ｃ≦１５．２・・・数式２

Description

ＥＰＤＭ組成物
　本発明は、ＥＰＤＭ（エチレン－αオレフィン－非共役ジエン共重合体ゴム）組成物に関するものである。
　一般的に、ゴム材料において、圧縮永久ひずみは架橋密度が高いほど数値が低くなって優れる一方、破断伸びは架橋密度が高いほど数値が低くなって劣る傾向にあるため、双方をバランスよく満たすのは困難である。
　加えて、圧縮永久ひずみの優れるゴム配合を追及した場合、配合におけるゴムポリマーの比率を多くした方が優位であるといわれており、その結果カーボンなどの補強剤の添加量が少なくなるため、引張強さが低くなってしまう。
　以上から、圧縮永久ひずみと破断伸びが共に優れ、かつ引張強さが十分に大きい、実用的な配合を設計することは簡単ではない。
　例えば特許文献１に記載された比較例３，５のＥＰＤＭ組成物は、破断伸びと引張強さが優れているが、圧縮永久ひずみの値は十分といえない。
特許第３５８２１７６号公報
　そこで、本発明の目的は、圧縮永久ひずみと破断伸びが共に優れ、かつ引張強さが十分に大きい、実用的な配合のＥＰＤＭ組成物を提供することにある。
　本発明のＥＰＤＭ組成物は、
　エチレン含量４０～７０質量％、ジエン含量４～１５質量％、ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２５℃）１０～２００であるＥＰＤＭポリマーと、
　粒径３０～１００ｎｍ、吸油量（Ａ）５０～２００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックと、
　動粘度（４０℃）１００ｍｍ2／秒以上であるプロセスオイルと、
　パーオキサイド加硫剤とを含むＥＰＤＭ組成物であって、
　ＥＰＤＭ組成物の加硫物が下記の数式１及び数式２を満足するＥＰＤＭ組成物である。
　Ｙ１＝７６４－２．９２ａ＋８．０２ｂ－２００ｃ≧３６０・・・数式１
　Ｙ２＝４４．８＋０．０３ａ＋０．１２ｂ－１７．８ｃ≦１５．２・・・数式２
　ここで、
　　Ｙ１：破断伸び（％）の回帰式の値
　　Ｙ２：圧縮永久ひずみ（２５％、１５０℃×７２時間後）（％）の回帰式の値
　　　ａ：カーボンブラックの配合量（ＥＰＤＭポリマー１００質量部に対する質量部）
　　　ｂ：プロセスオイルの配合量（ＥＰＤＭポリマー１００質量部に対する質量部）
　　　ｃ：パーオキサイド加硫剤の配合量（ＥＰＤＭポリマー１００質量部に対する質量部）
　ＥＰＤＭ組成物の加硫物がさらに下記の数式３を満足することが好ましい。
　Ｙ３＝１５．５＋０．２７ａ－０．１５８ｂ－４．００ｃ≧１０・・・数式３
　ここで、
　　Ｙ３：引張強さ（ＭＰａ）の回帰式の値
　ＥＰＤＭ組成物はさらに共架橋剤を含むことが好ましい。
＜作用＞
　次の作用を奏する使用材料の特定の配合により、後述の効果が得られると考えられる。
　ＥＰＤＭポリマー：エチレン含量４０～７０質量％（特に４０～６０質量％）が、引張強さに有利である。多めのジエン含量４～１５質量％（特に１０～１５質量％）が、架橋密度を高めて圧縮永久ひずみに有利である。ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２５℃）１０～２００が、分子量が大きくなり、ゴム弾性に富むため、引張強さと圧縮永久ひずみに有利である。
　カーボンブラック：大きめの粒径３０～１００ｎｍと、多めの吸油量（Ａ）５０～２００ｍｌ／１００ｇが、圧縮永久ひずみに有利である。
　プロセスオイル：その添加が著しい加硫阻害を起こしていない。高めの動粘度（４０℃）１００ｍｍ2／秒以上が、軟質性を与えて破断伸びに有利である。また、動粘度が高いプロセスオイルは、例えば１５０℃という高温下においても揮発しない高耐熱性を有するので、高温下の圧縮永久ひずみにも有利である。
　パーオキサイド加硫剤：安定な架橋鎖を形成するため、高耐熱性を有するので、高温下の圧縮永久ひずみに有利である。
　本発明によれば、圧縮永久ひずみと破断伸びが共に優れ、かつ引張強さが十分に大きい、実用的な配合のＥＰＤＭ組成物を提供することができる。
１．ＥＰＤＭポリマー
　上述のとおり、エチレン含量は４０～７０質量％であるが、好ましくは４０～６０質量％である。ジエン含量は４～１５質量％であるが、好ましくは１０～１５質量％である。ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２５℃）は１０～２００であるが、好ましくは５０～９０である。
　αオレフィンとしては、特に限定されないが、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、４－メチル－１－ペンテン、１－オクテン、１－デセン等を例示でき、このなかでプロピレンが好ましい。
　非共役ジエンとしては、特に限定されないが、１，４－ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、５－エチリデン－２－ノルボルネン等を例示できる。
２．カーボンブラック
　上述のとおり、粒径は３０～１００ｎｍであるが、好ましくは５０～１００ｎｍである。吸油量（Ａ）は５０～２００ｍｌ／１００ｇであるが、好ましくは１００～２００ｍｌ／１００ｇである。
３．プロセスオイル
　上述のとおり、動粘度（４０℃）は１００ｍｍ2／秒以上であるが、好ましくは２００ｍｍ2／秒以上である。
　プロセスオイルとしては、特に限定されないが、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系等を例示でき、このなかでパラフィン系が好ましい。
４．パーオキサイド加硫剤
　パーオキサイド加硫剤としては、特に限定されないが、ベンゾイルパーオキサイド、１，１－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサン、ｎ－ブチル４，４’－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）バレレート、ジクミルパーオキサイド、ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、ジ－ｔ－ブチルパーオキサイド、α、α’－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゾエート、２，５－ジメチル－２，５－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキシン－３、ｔ－ブチルパーオキシクメン等を例示できる。
　パーオキサイド加硫剤は、パーオキサイドのみの純品でもよいし、パーオキサイドをそれ以外の材料で所定割合に希釈した希釈品でもよい。希釈品の場合、本発明におけるパーオキサイド加硫剤の配合量（質量部）は、パーオキサイドのみの配合量に純品換算する。例えばパーオキサイド割合が４０質量％である希釈品では、希釈品５質量部を純品換算すると２質量部となる。
５．共架橋剤
　共架橋剤としては、特に限定されないが、チウラム系、チアゾール系、スルフェンアミド系、ジチオカルバミン酸塩系等を例示できる。
　共架橋剤の配合量は、特に限定されないが、ＥＰＤＭポリマー１００質量部に対して０．０３～０．３質量部が好ましい。
６．その他の配合材料
　ＥＰＤＭ組成物には、上記の配合材料に加えて、フィラー、架橋助剤、老化防止剤、加工助剤、充填材、軟化剤、受酸剤、着色剤、スコーチ防止剤、共架橋剤、その他を適宜配合してもよい。
７．ＥＰＤＭ組成物の用途
　ＥＰＤＭ組成物の用途としては、特に限定されないが、ガスケット、Ｏ－リング、バルブ等の自動車用シール部材、エアーホース、ブレーキホース、ウォーターホース等の自動車用ホース、ウェザストリップ、ベルト等を例示することができる。
　次の表１に示す試料番号１～２２（配合の数値は質量部）のＥＰＤＭ組成物を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１中の各材料は、次のとおりである。
・ＥＰＤＭポリマーは三井化学株式会社の商品名「ＥＰＴ９０９０Ｍ」（エチレン含量４１質量％、ジエン含量１４質量％、ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２５℃）５８）である。
・カーボンブラックは東海カーボン株式会社の商品名「シーストＧ－ＦＹ」（グレードＳＲＦ－ＨＳ、粒径７２ｎｍ、吸油量（Ａ）１５２ｍｌ／１００ｇ）である。
・可塑剤１は出光興産株式会社の商品名「ダイアナプロセスオイルＰＳ－３８０」（パラフィン系プロセスオイル、動粘度（４０℃）３８０ｍｍ2／秒）である。
・可塑剤２は出光興産株式会社の商品名「ダイアナプロセスオイルＰＷ－３８０」（パラフィン系プロセスオイル、動粘度（４０℃）３８０ｍｍ2／秒）である。
・可塑剤３は出光興産株式会社の商品名「ダイアナプロセスオイルＮＲ２６」（ナフテン系プロセスオイル、動粘度（４０℃）２６ｍｍ2／秒）である。
・亜鉛華はハクスイテック株式会社の酸化亜鉛２種である。
・ステアリン酸は花王株式会社の商品名「ルナックＳ－５０Ｖ」である。
・老化防止剤１はランクセス株式会社の商品名「ブルカノックスＺＭＢ２／Ｃ－５」（４－および５－メチル－メルカプトベンゾイミダゾールの亜鉛塩）である。
・老化防止剤２はＢＡＳＦジャパン株式会社の商品名「イルガノックス１０１０」（ヒンダードフェノール系酸化防止剤）である。
・パーオキサイド加硫剤は日油株式会社の商品名「パークミルＤ－４０Ｔ」（ジクミルパーオキサイドをＣａＣＯ3で希釈したもの。パーオキサイドが４０質量％含まれ、ＣａＣＯ3が６０質量％含まれる。）である。そこで、表１には加硫剤全体の質量部の下に、パーオキサイドのみの質量部を括弧書きした。
・共架橋剤は大内新興化学工業株式会社の商品名「ノクセラーＴＯＴ－Ｎ」（テトラキス（２－エチルヘキシル）チウラムジスルフィド）である。
　試料番号１～２２の各ＥＰＤＭ組成物は、混練機により混練した後、次の各試験用の試験片に成形加工し、１７０℃で１５分の熱プレスをした後、１６０℃で６０分の二次加硫を実施した。
　各ＥＰＤＭ組成物の加硫物の常態物性として、ＪＩＳ　Ｋ６２５１に準拠し、常温で引張試験を行い、引張強さ、破断伸びをそれぞれ測定した。また、ＪＩＳ　Ｋ６２５３に準拠し、常温で硬さ試験を行い、タイプＡデュロメータを用いて硬さを測定した。また、ＪＩＳ　Ｋ６２６２に準拠し、１５０℃で７２時間の条件で２５％圧縮永久ひずみを測定した。これらの測定値を表１に示す。
　破断伸びが３６０％以上、圧縮永久ひずみが１５．２％以下、かつ引張強さが１０ＭＰａ以上という３特性を満たしたのが、試料番号２，６～１０，１３，１５～１７，１９～２２であり、実施例として位置付けられる。この３特性の少なくとも１つを満たさなかったのが、試料番号１，３～５，１１，１２，１４，１８であり、比較例として位置付けられる。
　上記全実施例及び全比較例の結果から、重回帰分析を最小二乗法で行い、本発明における回帰式（上記数式１～３）を求めた。
　なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

Claims (3)

  1. 　エチレン含量４０～７０質量％、ジエン含量４～１５質量％、ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１２５℃）１０～２００であるＥＰＤＭポリマーと、
    　粒径３０～１００ｎｍ、吸油量（Ａ）５０～２００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックと、
    　動粘度（４０℃）１００ｍｍ2／秒以上であるプロセスオイルと、
    　パーオキサイド加硫剤とを含むＥＰＤＭ組成物であって、
    　ＥＰＤＭ組成物の加硫物が下記の数式１及び数式２を満足するＥＰＤＭ組成物。
    　Ｙ１＝７６４－２．９２ａ＋８．０２ｂ－２００ｃ≧３６０・・・数式１
    　Ｙ２＝４４．８＋０．０３ａ＋０．１２ｂ－１７．８ｃ≦１５．２・・・数式２
    　ここで、
    　　Ｙ１：破断伸び（％）の回帰式の値
    　　Ｙ２：圧縮永久ひずみ（２５％、１５０℃×７２時間後）（％）の回帰式の値
    　　　ａ：カーボンブラックの配合量（ＥＰＤＭポリマー１００質量部に対する質量部）
    　　　ｂ：プロセスオイルの配合量（ＥＰＤＭポリマー１００質量部に対する質量部）
    　　　ｃ：パーオキサイド加硫剤の配合量（ＥＰＤＭポリマー１００質量部に対する質量部）
  2. 　ＥＰＤＭ組成物の加硫物がさらに下記の数式３を満足する請求項１記載のＥＰＤＭ組成物。
    　Ｙ３＝１５．５＋０．２７ａ－０．１５８ｂ－４．００ｃ≧１０・・・数式３
    　ここで、
    　　Ｙ３：引張強さ（ＭＰａ）の回帰式の値
  3. 　ＥＰＤＭ組成物はさらに共架橋剤を含む請求項１又は２記載のＥＰＤＭ組成物。
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