JP6908055B2 - 架橋性ゴム組成物、及びゴム架橋物 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態における架橋性ゴム組成物は、カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴムと、シリコーンオイルにより処理されたシリカとを含む架橋性ゴム組成物である。このようにカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴムとシリコーンオイルで処理されたシリカとを組み合わせて配合した架橋性ゴム組成物によって得られるゴム架橋物は、優れたシール性、耐油性、及び耐LLC性を共に兼ね備えている。
本実施形態で用いるカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合ゴム、又はカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴムと言う場合がある)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位(a1)、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位(a2)、及び共役ジエン単量体単位(a3)を有し、該共役ジエン単量体単位(a3)の少なくとも一部が水素化されている共重合体ゴムである。
シリコーンオイルで処理されたシリカ(以下、シリコーンオイル処理シリカ、又はシリコーンオイル表面処理シリカとも言う)は、シリコーンオイルをシリカの表面に化学的に反応させることによって、シリコーンオイルによるコーティング膜を全体的に又は部分的にシリカ表面に形成したものである。すなわち、シリコーンオイルで処理されたシリカにおいては、シリカの表面の官能基とシリコーンオイルの官能基とによって共有結合、具体的にはシロキサン結合が形成されている。
本実施形態による架橋性ゴム組成物は、上述したカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴムに加えて、架橋剤を含有していてよい。
本実施形態の架橋性ゴム組成物は、上記架橋剤に加えて、架橋促進剤をさらに含有していてもよい。架橋促進剤の中には架橋剤として機能できるものもある。なお、本実施形態の架橋性ゴム組成物に配合される架橋促進剤としては、架橋剤として添加された化合物以外の化合物を用いることができる。
また、本実施形態の架橋性ゴム組成物には、上記以外に、ゴム分野において通常使用される配合剤、例えば、カーボンブラックや、シリカ(未処理のシリカ、シリコーンオイル以外の化合物で処理されたシリカを含む)等の補強性充填材、炭酸カルシウムやクレイ等の非補強性充填材、架橋助剤、架橋遅延剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、一級アミン等のスコーチ防止剤、シランカップリング剤、可塑剤、加工助剤(滑剤)、粘着剤、潤滑剤、難燃剤、防黴剤、受酸剤(金属系受酸剤を含む)、帯電防止剤、顔料等を配合することができる。
本発明の実施形態におけるゴム架橋物は、上述した本実施形態の架橋性ゴム組成物を架橋してなるものである。
<カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴムの組成>
カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴムを構成する各単量体単位の含有量は、以下の方法により測定した。すなわち、マレイン酸モノn−ブチル単位の含有量は、2mm角のカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム0.2gに、2−ブタノン100mlを加えて4時間攪拌した後、エタノール20ml及び水10mlを加え、攪拌しながら水酸化カリウムの0.02N含水エタノール溶液を用いて、室温でチモールフタレインを指示薬とする滴定により、カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム100gに対するカルボキシル基のモル数を求め、求めたモル数をマレイン酸モノn−ブチル単位の量に換算することにより算出した。
カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム及び高飽和ニトリル共重合体ゴム(以下、まとめて「ポリマー」という場合がある)のヨウ素価は、JIS K 6235に準じて測定した。
カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム及びその他の高飽和ニトリル共重合体ゴムのムーニー粘度(ポリマー・ムーニー粘度)(ML1+4、100℃)は、JIS K 6300に従って測定した。ムーニー粘度は、カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム、高飽和ニトリル共重合体ゴムを含む共重合体ゴムや、架橋性ゴム組成物の加工性等を評価する指標の一つであり、この値が小さい程、加工性に優れる。
実施例及び比較例で得られたニトリルゴム組成物(架橋性ゴム組成物)を、縦15cm、横15cm、深さ0.2cmの金型に入れ、プレス圧10MPaで加圧しながら170℃で20分間プレス成形してシート状の架橋物を得た。次いで、得られた架橋物をギヤー式オーブンに移して170℃で4時間二次架橋し、得られたシート状のゴム架橋物を3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。そして、得られたこの試験片を用いて、JIS K6251に従い、ゴム架橋物の伸び(伸び率)(%)を測定した。
直径29mm、深さ12.5mmの金型を用いて、架橋性ゴム組成物を170℃で20分間、プレス圧10MPaで架橋した後、170℃で4時間二次架橋を行うことにより、ゴム架橋物の試験片を得た。そして、得られた試験片を用いて、試験片を挟んだ二つの平面間の距離を厚み方向に25%圧縮した状態で150℃にて168時間保持する条件で、JIS K 6262に従って、圧縮永久歪み(%)を測定した。この値が小さい程、耐圧縮永久歪み性に優れ、シール性に優れる。
上記常態物性の評価と同様にして、シート状のゴム架橋物を得た後、3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。そして、得られた試験片をJIS K6258に従い、150℃に調整した試験油(OS206304AC)に、168時間浸漬することにより、耐油浸漬試験を行った。
上記常態物性の評価と同様にして、シート状のゴム架橋物を得た後、3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。そして、得られた試験片とエチレングリコールと蒸留水を体積比で1:1で混合した試験液を密閉容器に入れ、125℃、168時間の条件でオーブンに保持することにより耐LLC浸漬試験を行った。
(製造例1)カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−1)の製造
金属製ボトルに、イオン交換水180部、濃度10重量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液25部、アクリロニトリル37部、マレイン酸モノn−ブチル6部、t−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.75部の順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン57部を仕込んだ。金属製ボトルを5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、金属製ボトルを回転させながら16時間重合反応した。その後、濃度10重量%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した後、水温60℃のロータリーエバポレータを用いて残留単量体を除去し、アクリロニトリル−ブタジエン−マレイン酸モノn−ブチル共重合体ゴムのラテックス(固形分濃度約30重量%)を得た。
アクリロニトリルの配合量を45部、マレイン酸モノn−ブチルの配合量を6部、1,3−ブタジエンの配合量を49部に、それぞれ変更した以外は、製造例1と同様にして、カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−2)を得た。得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−2)の組成は、アクリロニトリル単位45.4重量%、ブタジエン単位(水素化されたものも含む)49.7重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位4.9重量%であった。また、ヨウ素価は9、カルボキシル基含有量は3.0×10−2ephr、ポリマームーニー粘度(ML1+4、100℃)は40であった。
アクリロニトリルの配合量を23部、マレイン酸モノn−ブチルの配合量を6.5部、1,3−ブタジエンの配合量を40部にそれぞれ変更し、アクリル酸2−メトキシエチル30.5部をマレイン酸モノn−ブチルと共に添加した以外は、製造例1と同様にして、カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−3)を得た。得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−3)の組成は、アクリロニトリル単位24.0重量%、ブタジエン単位(水素化されたものも含む)46.6重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位6.5重量%、アクリル酸2−メトキシエチル22.9重量%であった。また、ヨウ素価が10、カルボキシル基含有量は3.7×10−2ephr、ポリマームーニー粘度(ML1+4、100℃)は48であった。
アクリロニトリルの配合量を21部、マレイン酸モノn−ブチルの配合量を5部、1,3−ブタジエンの配合量を44部にそれぞれ変更し、アクリル酸n−ブチル30部をマレイン酸モノn−ブチルと共に添加した以外は、製造例1と同様にして、カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−4)を得た。得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−4)の組成は、アクリロニトリル単位20.8重量%、ブタジエン単位(水素化されたものも含む)44.2重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位4.9重量%、アクリル酸n−ブチル単位30.1重量%であった。また、ヨウ素価は10、カルボキシル基含有量は2.8×10−2ephr、ポリマームーニー粘度(ML1+4、100℃)は48であった。
アクリロニトリルの配合量を15部、マレイン酸モノn−ブチルの配合量を5部、1,3−ブタジエンの配合量を43部にそれぞれ変更し、アクリル酸n−ブチル37部をマレイン酸モノn−ブチルと共に添加した以外は、製造例1と同様にして、カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−5)を得た。得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−5)の組成は、アクリロニトリル単位15.4重量%、ブタジエン単位(水素化されたものも含む)43.5重量%、マレイン酸モノn−ブチル単位5重量%、アクリル酸n−ブチル単位36.1重量%であった。また、ヨウ素価は10、カルボキシル基含有量は2.9×10−2ephr、ポリマームーニー粘度(ML1+4、100℃)は40であった。
反応器内に、イオン交換水200部、脂肪酸カリウム石鹸(脂肪酸のカリウム塩)2.25部を添加して石鹸水溶液を調製した。そして、この石鹸水溶液に、アクリロニトリル37部、及びt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.5部をこの順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3−ブタジエン63部を仕込んだ。次いで、反応器内を5℃に保ち、クメンハイドロパーオキサイド(重合開始剤)0.1部を仕込み、攪拌しながら16時間重合反応を行なった。次いで、濃度10重量%のハイドロキノン(重合停止剤)水溶液0.1部を加えて重合反応を停止し、水温60℃のロータリーエバポレ−タを用いて残留単量体を除去して、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(ニトリル共重合体ゴム)のラテックス(固形分濃度約25重量%)を得た。
バンバリーミキサを用いて、製造例1で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−1)100部に、シリコーンオイル表面処理シリカ(商品名「Nipsil SS−70」、東ソー・シリカ社製、平均粒子径5μm、BET比表面積49m2/g)50部、トリメリット酸トリ−2−エチルヘキシル(商品名「ADK Cizer(登録商標) C−8」、ADEKA社製、可塑剤)5部、4,4’−ジ−(α,α’−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン(商品名「ノクラックCD」、大内新興化学工業社製、老化防止剤)1.5部、及びステアリン酸(加工助剤)1部、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル(商品名「フォスファノールRL210」、花王社製、加工助剤)1部、ヘキサメチレンジアミンカルバメート(商品名「Diak#1」、デュポン・ダウ・エラストマー社製、脂肪族多価アミン類に属するポリアミン系架橋剤)2.4部、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)(商品名「RHENOGRAN(登録商標) XLA−60」、RheinChemie社製、DBU60%(ジンクジアルキルジフォスフェイト塩になっている部分を含む)、並びにアクリル酸ポリマー及び分散剤40%からなるもの、塩基性架橋促進剤)4部、を添加して混練し、ニトリルゴム組成物(架橋性ゴム組成物)を調製した。
製造例2で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−2)を使用し、ヘキサメチレンジアミンカルバメートの添加量を2部に変更した以外は、実施例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
製造例3で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−3)を使用し、ヘキサメチレンジアミンカルバメートの添加量を2.7部に変更した以外は、実施例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
製造例4で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−4)を使用し、ヘキサメチレンジアミンカルバメートの添加量を1.9部に変更した以外は、実施例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
製造例5で得られたカルボキシル基含有高飽和ニトリルゴム(A−5)を使用し、ヘキサメチレンジアミンカルバメートの添加量を2.1部に変更した以外は、実施例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
架橋剤としてヘキサメチレンジアミンカルバメート2.4部に替えてN,N−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサンジアミン(商品名「Diak#3」、デュポン・ダウ・エラストマー社製、脂肪族多価アミン類に属するポリアミン系架橋剤)5.1部に変更した以外は、実施例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
シリコーンオイル表面処理シリカを未処理のシリカ(商品名「Nipsil ER」、東ソー・シリカ社製、平均粒子径15μm、BET比表面積120m2/g)に変更した以外は、実施例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
さらにシランカップリング剤1(商品名「KBM3103C」、信越化学工業社製)を2部添加した以外は、比較例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
さらにシランカップリング剤2(商品名「Z−6011」、東レ・ダウコーニング社製)を0.5部添加した以外は、比較例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
さらにシランカップリング剤3(商品名「HT750」、エスアンドエスジャパン社製)を4部添加し、架橋剤としてヘキサメチレンジアミンカルバメート2.4部に替えて2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン6.3部を用いたこと以外は、比較例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
シリカをジメチルシリル処理シリカ(商品名「Aerosil R972」、エボニックデグッサ社製、BET比表面積110m2/g)に変更した以外は、比較例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム(A−1)に替えて高飽和ニトリルゴム(A−6)を使用し、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ヘキサメチレンジアミンカルバメート及び1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)を添加せず、1,3−ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン(40%品)8部を添加した以外は実施例1と同様に、架橋性ゴム組成物を調製し、評価を行った。
Claims (6)
- カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴムと、
シリコーンオイルにより処理されたシリカとを含む、架橋性ゴム組成物。 - 前記カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴムは、
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位(a1)5〜60重量%と、
α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル単量体単位(a2)0.5〜12重量%と、
共役ジエン単量体単位(a3)20〜90重量%とを有し、
前記共役ジエン単量体単位(a3)の少なくとも一部が水素化されており、
ヨウ素価が120以下である、請求項1に記載の架橋性ゴム組成物。 - 前記カルボキシル基含有高飽和ニトリル共重合体ゴム100重量部に対して、前記シリコーンオイルにより処理されたシリカを、10〜100重量部含む、請求項1又は2に記載の架橋性ゴム組成物。
- 前記シリコーンオイルが、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、及びメチルフェニルポリシロキサンから選択される少なくとも1つである、請求項1から3のいずれか一項に記載の架橋性ゴム組成物。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
- シール材である、請求項5に記載のゴム架橋物。
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