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JPH0535722B2 - - Google Patents
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JPH0535722B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0535722B2
JPH0535722B2 JP11327485A JP11327485A JPH0535722B2 JP H0535722 B2 JPH0535722 B2 JP H0535722B2 JP 11327485 A JP11327485 A JP 11327485A JP 11327485 A JP11327485 A JP 11327485A JP H0535722 B2 JPH0535722 B2 JP H0535722B2
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JP
Japan
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mol
copolymer
maleic anhydride
ethylene
alcohol
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP11327485A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61272204A (en
Inventor
Yoshihiro Mogi
Toshuki Iwashita
Hitoshi Funada
Naotoshi Watanabe
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Filing date
Publication date
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Priority to JP11327485A priority Critical patent/JPS61272204A/en
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Publication of JPH0535722B2 publication Critical patent/JPH0535722B2/ja
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明はエチレンを主成分とする、極性基を有
する単量体(モノマー)との共重合体の変性物の
製造方法に関する。 さらにくわしくは、通常の硫黄または硫黄供与
体による加硫が可能であるばかりでなく、耐熱
性、耐溶剤性、耐候性、耐紫外線性、耐オゾン性
および低温特性のごとき物性がすぐれた加硫物
(ゴム)を与えることのできる変性エチレン系共
重合体の製造方法に関する。 従来技術 耐熱性および耐候性のごとき特性がすぐれたゴ
ムとしてエチレン−アクリル酸エステル共重合ゴ
ムが提案されている(たとえば、特開昭58−
111814号公報)。しかし、このゴムはカルボキシ
ル基を架橋サイトとして有しているためにアミン
架橋やイオン架橋が可能であるが、ゴム業界にお
いて配合技術が確立されてることおよび設備的に
も比較的簡易であることによつて広く行なわれて
いる硫黄または硫黄供与体によるいわゆる硫黄加
硫は不可能である。アミン架橋の場合では、適切
な架橋物を得るためにアミンの種類およびその他
の配合剤(たとえば、架橋促進剤)の種類の選択
ならびに混合および架橋条件を決定することが問
題があるばかりでなく、設備的にも問題がある。
これらのことはイオン架橋についても同様であ
る。 また、アミン架橋の場合では、架橋を実施する
ためにこのゴムにジ(ポリ)アミンを練り込んだ
未架橋ゴム混合分は常温においてさえも反応をお
こし易いために貯蔵安定性がよくない。また、架
橋操作中において、スコーチの原因にもなり易
い。 発明が解決しようとする課題 以上のことから、本発明はこれらの問題点がな
く、硫黄または硫黄供与体による加硫が可能であ
るばかりでなく、しかもアミン架橋法による前記
エチレン−アクリル酸エステル共重合ゴムと同等
またはそれ以上の耐熱性、耐候性、低温特性、耐
振性を有する加硫物(ゴム)を与えることのでき
る変性エチレン系共重合体の製造方法の提供を課
題とする。 課題を解決するための手段 本発明にしたがえば、これらの問題点はエチレ
ン、アルキル(メタ)アクリレートおよび無水マ
レイン酸をフリーラジカル重合開始剤の存在下に
且つ、有機溶媒使用、50〜200℃、5〜200Kg/cm2
の条件、および無溶媒下120〜260℃、500〜2500
Kg/cm2の条件からなる群から選ばれる1の条件下
に共重合させ、更にこの共重合体を水および飽和
アルコールを使用して無水マレイン酸の少なくと
も一部を加水分解およびハーフエステル化反応さ
せて得られるエチレン系共重合体に不飽和アミン
および/または不飽和アルコールを反応させる変
性エチレン系共重合体の製造方法を採用すること
により解決されることがわかつた。 以下、本発明の内容を詳説する。 エチレン、アルキル(メタ)アクリレート及び
無水マレイン酸はそれぞれ70〜84モル%、15〜27
モル%及び1〜3モル%の範囲で重合させること
が好ましく、これにより得られる共重合体を構成
するそれぞれの成分は50〜94.9モル%、5〜45モ
ル%及び0.1〜5.0モル%となる。 前記共重合反応には有機過酸化物(たとえば、
ベンゾイルパーオキサイド、第三級−ブチルパー
オキサイド、2,5−ジメチル−ジ−第三級−ブ
チルパーオキサイド)およびアゾビス化合物(た
とえば、アゾビスイソブチルニトリル)のごとき
フリーラジカル重合開始剤が用いられる。 また有機溶媒を使用する場合は、トルエン、ヘ
キサン等が好適であり、重合温度としては50〜
200℃、重合圧力は5〜200Kg/cm2なる条件が選ば
れる。 一方、上記共重合反応は無溶媒下でも可能であ
り、この場合は、重合温度としては120〜260℃、
重合圧力としては500〜2500Kg/cm2なる条件が選
ばれる。 本発明において使用されるアルキル(メタ)ア
クリレートとしては下記一般式で表わされる化合
物である。 (式中、R1は水素原子またはメチル基であり、
R2は炭素数が1〜10個の直鎖状または分岐鎖状
のアルキル基である) 上式におけるR2の代表例としては、メチル基、
エチル基、ブチル基および2−エチルヘキシル基
があげられる。アルキル(メタ)アクリレートの
代表例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メ
タ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n
−ブチル、(メタ)アクリル酸−第三級ブチルお
よび(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシルが
あげられる。 この共重合体中に占めるアルキル(メタ)アク
リレートに由来する単位の共重合割合が5重量%
未満では、得られる変性エチレン系共重合体のゴ
ム弾性が失われて永久伸びや圧縮永久歪などが大
きくなつて好ましくない。一方、45モル%を超え
ると、得られる変性エチレン系共重合体の低温脆
性が悪化して望ましくない。 本発明において用いられる無水マレイン酸は後
述するごとく少なくとも一部は加水分解後ハーフ
エステル化されるが、この両者の合計の共重合割
合が0.1モル%未満では、共重合体中の無水マレ
イン酸基と後記のジカルボン酸および/またはハ
ーフエステル基のすべてに不飽和基をもつ化合物
を結合させ、充分硫黄加硫しても所望のゴム弾性
や耐熱性を有する変性エチレン系共重合体を得る
ことができない。一方、5.0モル%を超えると、
得られる変性エチレン系共重合体の柔軟性が損わ
れるのみならず、目的とするゴム性を得るのに好
ましくない。 上記無水マレイン酸は水により少なくとも一部
は加水分解され、飽和アルコールを使用してハー
フエステル化される。具体的方法について述べ
る。 共重合反応に有機溶媒を使用する場合、前記エ
チレン系共重合体を該共重合体を溶解する有機溶
媒(たとえば、トルエン)中で触媒(たとえば、
三級アミン)の存在下で80〜100℃の温度におい
て水と0.5〜10時間(好ましくは2〜6時間、好
適には3〜6時間)反応させた後、酸で中和させ
ることによつて得ることができる。 また、ハーフエステル化は、前記エチレン系共
重合体を後記の溶液法または混練法によつて得る
ことができる。 溶液法は加水分解の場合と同様に有機溶媒中で
前記の触媒の存在下または不存在下(不存在下で
は反応が遅い)で使われるアルコールの還流温度
で2分ないし5時間(望ましくは2分ないし2時
間、好適には15分ないし1時間)反応させる方法
である。 一方、混練法は前記エチレン系共重合体100重
量部に対して通常0.01〜1.0重量部(好ましくは、
0.05〜0.5重量部)の第三級アミンおよび該共重
合体中の無水マレイン酸に由来するモノマー単位
に対して一般には0.1〜3.0倍モル(望ましくは、
1.0〜2.0倍モル)の飽和アルコールをエチレン系
共重合体の融点以上であるが、用いられるアルコ
ールの沸点以下において、通常ゴムおよび合成樹
脂の分野において使われているバンバリーミキサ
ー、押出機などの混練機を使用して数分ないし数
十分(望ましくは、10分ないし30分)混練させな
がら反応する方法である。 以上のハーフエステル化において使用される飽
和アルコールは炭素数は1〜12個の直鎖状または
分岐鎖状の飽和アルコールであり、メチルアルコ
ール、エチルアルコール、一級ブチルアルコール
があげられる。 以上の加水分解の場合でも、ハーフエステル化
反応の場合でも、ジカルボン酸への転化率および
ハーフエステル化率は、いずれも0.5〜100%であ
り、1〜100%が好ましく、10〜100%が好適であ
る。 以上のごとく、エチレンとアルキル(メタ)ア
クリレートの他、無水マレイン酸の少なくとも一
部がハーフエステル化されたモノマーからなるエ
チレン系共重合体は不飽和アミンまたは不飽和ア
ルコールで変性させることによつて本発明の変性
エチレン系共重合体を製造することができる。 使用される不飽和アミンは少なくとも一個の二
重結合を有するものであり、一級または二級アミ
ンが好んで用いられる。すなわち、その一般式は
下式で示される。 式中、R3およびR4は水素原子または少なくと
も一個の二重結合を有する炭化水素基であるが、
同時に水素原子ではあり得ない。 上記の一般式において、炭素数が多くとも30個
のものが好ましく、とりわけ2〜20個のものが好
適である。また、常温ないし後記の反応温度で液
体ないし固体のものが望ましい。 該不飽和アミンの代表例としては、1−アミノ
−9−オクタデセン、1−アミノ−7−ヘキサデ
セン、1−アミノ−5−ペンタデセン、1−アミ
ノ−4−テトラデセン、1−アミノ−4−トリデ
セン、1−アミノ−3−ドデセン、1−アミノ−
2−デセン、1−アミノ−2−オクテンおよび1
−アミノ−2−ヘキセンがあげられる。 また、本発明において使われる不飽和アルコー
ルは少なくとも一個の二重結合を有するものであ
り、常温ないし後記の反応温度で液体ないし固体
のものが好んで使用される。また、炭素数が多く
とも30個のものが望ましく、2〜25個のものが好
適である。さらに、一個のヒドロキシ基を有する
脂肪族または芳香族の化合物が好ましい。 該不飽和アルコールの代表例としては、1−ヒ
ドロキシ−9−オクタデセン、1−ヒドロキシ−
7−ヘプタデセン、1−ヒドロキシ−5−テトラ
デセン、1−ヒドロキシ−5−ドデセン、1−ヒ
ドロキシ−3−オクテンおよびアリルアルコール
のごとき不飽和脂肪族アルコールならびにパラビ
ニルフエノール、ビニルヒドロキシビフエニルお
よびビニルナフトールのごとき不飽和芳香族アル
コール(またはフエノール)があげられる。 上記不飽和アミンおよび/または不飽和アルコ
ールの、前記無水マレイン酸又はその誘導体に対
する使用割合は0.2〜2.0倍モルであり、0.2〜1.5
倍モルが望ましく、0.2〜1.0倍モルが好適であ
る。0.2倍モル未満では、所望の変性効果を有す
る変性エチレン系共重合体を得ることができな
い。一方、2.0倍モルを超えると、変性エチレン
系共重合体中に未反応の不飽和アミンおよび不飽
和アルコールが残存し、臭いやブリードなどの原
因となり、また目的とする物性値が得られないた
めに好ましくない。 本発明の変性エチレン共重合体の製造はたとえ
ば下記のようにして実施される。 すなわち、前記のように特定の構成からなるエ
チレン系共重合体ならびに不飽和アミンおよび/
または不飽和アルコールを溶媒に溶解させ、ある
いは溶媒に溶解させることなくバンバリーのごと
き混練機やベント式の一軸または二軸押出機を使
用し、エチレン系共重合体の融点以上であるが、
熱分解しない温度(すなわち、120〜300℃)で3
〜20分間(好ましくは、3〜15分)混練りさせる
ことによつて得られる。なお、不飽和アルコール
を用いて変性する場合では、少量の触媒(たとえ
ば、共重合体が主としてモノマー単位として酸無
水物を含む場合では第三級アミン、共重合体が主
としてモノマー単位として加水分解されたジカル
ボン酸またはハーフエステルを主として含む場合
では、P−トルエンスルホン酸などの酸触媒)を
添加することが望ましい。 以上のようにして得られる変性エチレン系共重
合体のMIは通常0.01〜1000g/10分であり、MI
が0.01g/10分未満では、後記の種々の添加剤、
硫黄、硫黄供与体、加硫促進剤などと配合するさ
い、その混練性が悪いのみならず、成形性がよく
ない。 混練りは一般に利用されているゴムの場合と同
様に30℃以上の温度で混合させることによつて得
られる。この混合物をロール、カレンダーロー
ル、押出機を使つてシート状または任意の目的の
形状に成形したものをスチーム加硫、プレス加硫
させることによつて加硫物を得ることができる。 以上のようにして加硫させることによつて得ら
れた加硫物は非常にゴム弾性に富んでおり、室温
(20℃)における永久伸び率は45%以下である。
また、耐候性もすぐれており、190℃の温度にお
いて70時間以上放置したとしても、破断時の伸び
の残率は50%以上を保つている。 実施例および比較例 以下、実施例によつて本発明をさらにくわしく
説明する。 なお、実施例および比較例において、不飽和ア
ミンまたは不飽和アルコールの反応率は変性エチ
レン系共重合体を非溶剤でソツクスレーを使つて
抽出し、抽出液中の未反応量をガスクロマトグラ
フ分析によつて定量することによつて算出した。
同じように、変性エチレン系共重合体を非溶剤
〔四塩化炭素とメチルアルコールとの混合液(容
量比6:4)〕でソツクスレーを用いて抽出し、
抽出液中の未反応の不飽和アミンまたは不飽和ア
ルコールのヨウ素価を求めることによつて反応率
を算出した。さらに、引張試験はJIS K−6301に
したがつて測定した。また、シヨアー硬度(A)は
JIS K −6301したがつて測定した。さらに、耐
熱性試験は、190℃の温度に79時間放置させ、伸
び率をJIS K −6301にしたがつて測定した。ま
た、永久伸び率はJIS K−6301にしたがつて測定
した。さらに、無水マレイン酸の含有量は核磁気
共鳴および赤外吸収スペクトル法によつてもとめ
た。 実施例 1、2 80モル%のエチレン、18.5モル%のメチルアク
リレートおよび1.5モル%の無水マレイン酸から
なる三元共重合体〔MI220g/10分、以下「共重
合体(1)」と云う〕20gを220mlのトルエンに溶解
した。この溶液に100mlの水と共重合体の無水マ
レイン酸部分の3倍モル%のトリエチルアミンを
添加し、80℃の温度において撹拌しながら5時間
加熱(加水分解)を行なつた。その後、塩酸を添
加して中和し、さらに弱酸性になるまで塩酸を追
添した後、一昼夜放置した。ついで、析出溶媒と
してヘキサンを加え、ポリマーを析出させ、数回
ヘキサンを交換してポリマーを洗浄した。その
後、ポリマーを40℃で一昼夜算空乾燥を行なつ
た。加水分解率については赤外吸収スペクトル測
定によつて1760cm-1の酸無水物に起因する吸収の
減少から計算した(以下同じ)。加水分解率は100
%であつた。 以上のようにして得られた共重合体(1)の加水分
解物中のジカルボン酸基に対して0.5倍モルのオ
レイルアミンを添加し、ラボプラストミルで120
℃の温度において40回転/分の条件下でそれぞれ
20分間混練を行ないながら反応を行なつた。その
結果、理論値の84%のオレイルアミンが反応して
いた(実施例1)。 また実施例1において使つたオレイルアミンの
かわりに、前記の共重合体(1)の加水分解物中のジ
カルボン酸基に対して1.0倍モルのオレイルアル
コールを使つたほかは、実施例1と同じ条件で混
練しながら反応を行なつた。その結果、理論値の
76%のオレイルアルコールが反応していた(実施
例2)。 実施例 3、4 72.2モル%のエチレン、26.8モル%のメチルア
クリレートおよび1.0モル%の無水マレイン酸か
らなる三元共重合体〔MI9.1g/10分、以下「共
重合体(2)」と云う〕20gを220mlのトルエンに溶
解させ、100mlのメチルアルコールおよび1mlの
トリエチルアミンを添加し、メチルアルコールの
還流条件下で6時間反応を行なつた。ついで、前
記のエチレン共重合体(1)の加水分解と同様に洗浄
および乾燥を行なつた。前記と同様に赤外吸収ス
ペクトル分析の測定から、ハーフエステル化率は
60%であつた。 このようにして得られた共重合体(2)のハーフエ
ステル化物を前記の実施例1または実施例2と同
様にオレイルアミン(実施例3)またはオレイル
アルコール(実施例4)を使つて変性を行なつ
た。反応率はれぞれ85%および78%であつた。 実施例 5、6 83モル%のエチレン、15.5モル%のエチルアク
リレートおよび1.5モル%の無水マレイン酸から
なる三元共重合体〔MI212g/10分、以下「共重
合体(3)」と云う〕を前記の共重合体(2)の場合と同
じ条件でハーフエステル化、洗浄および乾燥を行
なつた。その結果、共重合体(3)は80%ハーフエス
テル化していた。 以上のようにして得られた共重合体(3)のハーフ
エステル化物を前記の実施例1または実施例2と
同様にオレイルアミン(実施例5)およびオレイ
ルアルコール(実施例6)を使用して変性を行な
つた。反応率はそれぞれ87%および72%であつ
た。 実施例1において使用した共重合体(1)のかわり
に、エチレンが90モル%および10モル%のメチル
メタクリレートからなる共重合体(MI250g/10
分)を用いて実施例1と同様にオレイルアミンを
添加して反応を行なつた(この共重合体中には無
水マレイン酸基を有さないために加水分解反応を
しない、もちろんオレイルアミンとも反応しな
い)(比較例1)。 実施例3において使つた共重合体(2)のかわり
に、74モル%のエチレンおよび26モル%のメチル
メタクリレートからなる共重合体(MI9.4g/10
分)を使用したほかは、実施例3と同様にオレイ
ルアミンを添加して反応を行なつた(比較例1と
同じ理由で加水分解反応をしない。もちろんオレ
イルアミンとも反応しない)(比較例2)。 実施例1において用いた共重合体(1)のかわり
に、79モル%のエチレン、11モル%のメチルメタ
クリレートおよび10モル%の無水マレイン酸から
なる共重合体(MI300g/10分)を使つたほか
は、実施例1と同様に加水分解、中和、洗浄およ
び乾燥を行なつた。加水分解率は100%であつた。
得られた加水分解物を実施例1と同じ条件でオレ
イルアミンを添加し、反応を行なつた。その結
果、理論の80%のオレイルアミンが反応していた
(比較例3)。 実施例1において使つた共重合体(1)のかわり
に、96.7モル%のエチレン、1.0モル%のメチル
メタクリレートおよび2.3モル%の無水マレイン
酸からなる共重合体(MI6.7g/10分)を使つた
ほかは、実施例1と同様に加水分解、中和、洗浄
および乾燥を行なつた。加水分解率は100%であ
つた。得られた加水分解物を実施例1と同じ条件
でオレイルアミンを添加し、反応を行なつた。そ
の結果、理論の80%のオレイルアミンが反応して
いた(比較例4)。 〔物性評価〕 以上のようにして得られた変性エチレン系共重
合体100重量部に対して第1表にそれぞれの混合
割合が示される硫黄粉末(200メツシユパス、以
下「S」と云う)、加流促進剤としてのテトラメ
チルチウラムジスルフイド(以下「TT」と云
う)、2−メルカプトベンゾチアゾール(以下
「M」と云う)、硫黄供与体としてのジペンタメチ
レンチウラムテトラスルフイド(以下「TRA」
と云う)、加流促進剤としての酸化亜鉛、加硫促
進助剤としてのステアリン酸および老化防止剤と
してのテトラキス〔メチレン−3,5−ジ−第三
級−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナメー
ト〕メタン(以下「1010」と云う)からなる混合
系を配合させ、室温において二本ロールで混練し
た。得られた各混合物を150℃において60Kg/cm2
の加圧下で40分間プレスさせながら加硫を行なつ
た。得られた加硫物の引張試験、シヨアー硬度
(A)、永久伸び率および耐熱性試験を行なつた。そ
れらの結果を第2表に示す。 なお、比較例1において得られた試験片の永久
伸び率の測定を行なうさい、伸びが元の状態に戻
らなかつた。また、比較例1および比較例2によ
つて得られた各試片の老化試験を行なうさい、溶
融状態となつた。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a method for producing a modified copolymer containing ethylene as a main component and a monomer having a polar group. More specifically, vulcanization is not only vulcanizable with ordinary sulfur or sulfur donors, but also has excellent physical properties such as heat resistance, solvent resistance, weather resistance, ultraviolet resistance, ozone resistance, and low-temperature properties. The present invention relates to a method for producing a modified ethylene copolymer that can give a product (rubber). Prior Art Ethylene-acrylic acid ester copolymer rubber has been proposed as a rubber with excellent properties such as heat resistance and weather resistance.
111814). However, since this rubber has carboxyl groups as crosslinking sites, amine crosslinking and ionic crosslinking are possible, but the compounding technology has been established in the rubber industry and the equipment is relatively simple. The widely practiced so-called sulfur vulcanization with sulfur or sulfur donors is therefore not possible. In the case of amine crosslinking, it is not only problematic to select the type of amine and other formulation agents (e.g. crosslinking accelerator) and to determine the mixing and crosslinking conditions in order to obtain a suitable crosslinked product; There are also problems with the facilities.
The same holds true for ionic crosslinking. In addition, in the case of amine crosslinking, the uncrosslinked rubber mixture in which di(poly)amine is kneaded into the rubber for crosslinking tends to react even at room temperature, and therefore does not have good storage stability. It also tends to cause scorch during the crosslinking operation. Problems to be Solved by the Invention In view of the above, the present invention does not have these problems and not only enables vulcanization with sulfur or a sulfur donor, but also enables vulcanization of the ethylene-acrylic ester by an amine crosslinking method. The object of the present invention is to provide a method for producing a modified ethylene copolymer that can provide a vulcanizate (rubber) having heat resistance, weather resistance, low-temperature properties, and vibration resistance equivalent to or better than polymerized rubber. Means for Solving the Problems According to the present invention, these problems are solved by combining ethylene, alkyl (meth)acrylate and maleic anhydride in the presence of a free radical polymerization initiator and using an organic solvent at a temperature of 50 to 200°C. ,5~200Kg/ cm2
conditions, and 120-260℃, 500-2500℃ without solvent.
Copolymerization under conditions selected from the group consisting of Kg/ cm2 , and further hydrolyzing and half-esterifying at least a portion of maleic anhydride using water and saturated alcohol. It has been found that the problem can be solved by adopting a method for producing a modified ethylene copolymer, in which the resulting ethylene copolymer is reacted with an unsaturated amine and/or an unsaturated alcohol. The contents of the present invention will be explained in detail below. Ethylene, alkyl (meth)acrylate and maleic anhydride are 70-84 mol% and 15-27 mol%, respectively.
It is preferable to polymerize in the range of mol% and 1 to 3 mol%, and the respective components constituting the resulting copolymer are 50 to 94.9 mol%, 5 to 45 mol%, and 0.1 to 5.0 mol%. . An organic peroxide (for example,
Free radical polymerization initiators such as benzoyl peroxide, tertiary-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-di-tertiary-butyl peroxide) and azobis compounds (eg, azobisisobutylnitrile) are used. In addition, when using an organic solvent, toluene, hexane, etc. are suitable, and the polymerization temperature is 50~
The conditions selected are 200°C and a polymerization pressure of 5 to 200 kg/cm 2 . On the other hand, the above copolymerization reaction is also possible without a solvent, and in this case, the polymerization temperature is 120 to 260°C,
As the polymerization pressure, conditions of 500 to 2500 kg/cm 2 are selected. The alkyl (meth)acrylate used in the present invention is a compound represented by the following general formula. (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group,
(R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms) Representative examples of R 2 in the above formula include a methyl group,
Examples include ethyl group, butyl group and 2-ethylhexyl group. Typical examples of alkyl (meth)acrylates include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, and (meth)acrylic acid-n.
-butyl, tertiary-butyl (meth)acrylate and 2-ethylhexyl (meth)acrylate. The copolymerization ratio of units derived from alkyl (meth)acrylate in this copolymer is 5% by weight.
If it is less than this, the rubber elasticity of the modified ethylene copolymer obtained will be lost and permanent elongation and compression set will become large, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 45 mol%, the low-temperature brittleness of the resulting modified ethylene copolymer deteriorates, which is undesirable. At least a portion of the maleic anhydride used in the present invention is half-esterified after hydrolysis as described below, but if the total copolymerization ratio of both is less than 0.1 mol%, the maleic anhydride groups in the copolymer A modified ethylene copolymer having the desired rubber elasticity and heat resistance cannot be obtained even by bonding a compound having an unsaturated group to all of the dicarboxylic acid and/or half ester groups described below and vulcanizing it with sufficient sulfur. Can not. On the other hand, if it exceeds 5.0 mol%,
Not only does this impair the flexibility of the resulting modified ethylene copolymer, but it is also unfavorable for obtaining the desired rubber properties. The maleic anhydride is at least partially hydrolyzed with water and half-esterified using a saturated alcohol. The specific method will be described. When an organic solvent is used in the copolymerization reaction, the ethylene copolymer is mixed with a catalyst (e.g., toluene) in an organic solvent that dissolves the copolymer (e.g., toluene).
tertiary amine) at a temperature of 80 to 100°C for 0.5 to 10 hours (preferably 2 to 6 hours, suitably 3 to 6 hours), followed by neutralization with acid. You can get it. Moreover, half-esterification can be obtained by using the solution method or kneading method described below for the ethylene copolymer. As in the case of hydrolysis, the solution method is carried out in an organic solvent in the presence or absence of the above-mentioned catalyst (the reaction is slow in its absence) at the reflux temperature of the alcohol used for 2 minutes to 5 hours (preferably 2 hours). This is a method of reacting for 15 minutes to 2 hours, preferably 15 minutes to 1 hour). On the other hand, the kneading method is usually 0.01 to 1.0 parts by weight (preferably,
Generally 0.1 to 3.0 times the mole (preferably,
Kneading 1.0 to 2.0 times the mole of saturated alcohol at a temperature above the melting point of the ethylene copolymer but below the boiling point of the alcohol used, using a Banbury mixer, extruder, etc., which are commonly used in the fields of rubber and synthetic resins. This is a method in which the reaction is carried out while kneading using a machine for several minutes to tens of minutes (preferably 10 to 30 minutes). The saturated alcohol used in the above half-esterification is a linear or branched saturated alcohol having 1 to 12 carbon atoms, and includes methyl alcohol, ethyl alcohol, and primary butyl alcohol. In the case of the above hydrolysis and in the case of the half esterification reaction, the conversion rate to dicarboxylic acid and the half esterification rate are both 0.5 to 100%, preferably 1 to 100%, and 10 to 100%. suitable. As mentioned above, in addition to ethylene and alkyl (meth)acrylate, an ethylene copolymer consisting of a monomer in which at least a portion of maleic anhydride is half-esterified can be produced by modifying it with an unsaturated amine or an unsaturated alcohol. The modified ethylene copolymer of the present invention can be produced. The unsaturated amines used have at least one double bond, and primary or secondary amines are preferably used. That is, its general formula is shown by the following formula. In the formula, R 3 and R 4 are hydrogen atoms or hydrocarbon groups having at least one double bond,
At the same time, it cannot be a hydrogen atom. In the above general formula, those having at most 30 carbon atoms are preferred, and those with 2 to 20 carbon atoms are particularly preferred. Further, it is desirable that the material be liquid or solid at room temperature to the reaction temperature described below. Representative examples of the unsaturated amine include 1-amino-9-octadecene, 1-amino-7-hexadecene, 1-amino-5-pentadecene, 1-amino-4-tetradecene, 1-amino-4-tridecene, 1-amino-3-dodecene, 1-amino-
2-decene, 1-amino-2-octene and 1
-amino-2-hexene. Further, the unsaturated alcohol used in the present invention has at least one double bond, and is preferably liquid or solid at room temperature to the reaction temperature described below. Further, it is desirable that the number of carbon atoms is at most 30, and preferably 2 to 25 carbon atoms. Furthermore, aliphatic or aromatic compounds having one hydroxy group are preferred. Representative examples of the unsaturated alcohol include 1-hydroxy-9-octadecene, 1-hydroxy-9-octadecene, and 1-hydroxy-9-octadecene.
unsaturated aliphatic alcohols such as 7-heptadecene, 1-hydroxy-5-tetradecene, 1-hydroxy-5-dodecene, 1-hydroxy-3-octene and allyl alcohol, as well as paravinylphenol, vinylhydroxybiphenyl and vinylnaphthol. Examples include unsaturated aromatic alcohols (or phenols). The usage ratio of the unsaturated amine and/or unsaturated alcohol to the maleic anhydride or its derivative is 0.2 to 2.0 times, and 0.2 to 1.5
The amount is preferably twice the molar amount, and preferably 0.2 to 1.0 times the molar amount. If the amount is less than 0.2 times the mole, a modified ethylene copolymer having the desired modification effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 2.0 times the mole, unreacted unsaturated amines and unsaturated alcohols will remain in the modified ethylene copolymer, causing odor and bleeding, and the desired physical properties will not be obtained. unfavorable to The modified ethylene copolymer of the present invention is produced, for example, as follows. That is, as mentioned above, an ethylene copolymer having a specific structure and an unsaturated amine and/or
Or, by dissolving the unsaturated alcohol in a solvent or without dissolving it in a solvent, using a kneader such as a Banbury or a vented single-screw or twin-screw extruder, the temperature is above the melting point of the ethylene copolymer.
3 at a temperature that does not cause thermal decomposition (i.e. 120-300℃)
It is obtained by kneading for ~20 minutes (preferably 3 to 15 minutes). In addition, when modifying with an unsaturated alcohol, a small amount of catalyst (for example, a tertiary amine if the copolymer contains an acid anhydride mainly as a monomer unit), In the case of mainly containing a dicarboxylic acid or a half ester, it is desirable to add an acid catalyst such as P-toluenesulfonic acid. The MI of the modified ethylene copolymer obtained as described above is usually 0.01 to 1000 g/10 minutes, and the MI
is less than 0.01g/10 minutes, various additives listed below,
When blended with sulfur, a sulfur donor, a vulcanization accelerator, etc., it not only has poor kneading properties but also poor moldability. Kneading is achieved by mixing at a temperature of 30°C or higher, as in the case of commonly used rubbers. A vulcanized product can be obtained by molding this mixture into a sheet or any desired shape using a roll, calendar roll, or extruder and subjecting it to steam vulcanization or press vulcanization. The vulcanizate obtained by vulcanization as described above is extremely rich in rubber elasticity, and has a permanent elongation rate of 45% or less at room temperature (20°C).
It also has excellent weather resistance, and even after being left at a temperature of 190°C for more than 70 hours, the elongation remaining at break remains more than 50%. EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES The present invention will now be explained in more detail with reference to Examples. In the Examples and Comparative Examples, the reaction rate of unsaturated amine or unsaturated alcohol was determined by extracting the modified ethylene copolymer using a Soxhlet without a solvent, and measuring the unreacted amount in the extract by gas chromatographic analysis. It was calculated by quantifying the
Similarly, the modified ethylene copolymer was extracted with a non-solvent [a mixture of carbon tetrachloride and methyl alcohol (volume ratio 6:4)] using a Soxhlet,
The reaction rate was calculated by determining the iodine value of unreacted unsaturated amine or unsaturated alcohol in the extract. Furthermore, the tensile test was measured according to JIS K-6301. In addition, the Shore hardness (A) is
It was measured according to JIS K-6301. Furthermore, the heat resistance test was performed by leaving the sample at a temperature of 190° C. for 79 hours, and measuring the elongation rate according to JIS K-6301. Moreover, the permanent elongation rate was measured according to JIS K-6301. Furthermore, the content of maleic anhydride was determined by nuclear magnetic resonance and infrared absorption spectroscopy. Examples 1 and 2 Terpolymer consisting of 80 mol% ethylene, 18.5 mol% methyl acrylate and 1.5 mol% maleic anhydride [MI220g/10 min, hereinafter referred to as "copolymer (1)"] 20g was dissolved in 220ml toluene. To this solution were added 100 ml of water and triethylamine in an amount 3 times the mole percent of the maleic anhydride portion of the copolymer, and heated (hydrolyzed) at a temperature of 80° C. for 5 hours with stirring. Thereafter, hydrochloric acid was added to neutralize it, and further hydrochloric acid was added until it became weakly acidic, and then it was left to stand for a day and night. Then, hexane was added as a precipitation solvent to precipitate the polymer, and the hexane was exchanged several times to wash the polymer. Thereafter, the polymer was air-dried at 40°C all day and night. The hydrolysis rate was calculated from the decrease in absorption due to acid anhydride at 1760 cm -1 by infrared absorption spectrum measurement (the same applies hereinafter). Hydrolysis rate is 100
It was %. Oleylamine was added in an amount of 0.5 times the mole of dicarboxylic acid groups in the hydrolyzate of copolymer (1) obtained as above, and 120
respectively under conditions of 40 revolutions/min at a temperature of °C.
The reaction was carried out while kneading for 20 minutes. As a result, 84% of the theoretical value of oleylamine was reacted (Example 1). Further, the conditions were the same as in Example 1, except that oleyl alcohol was used in an amount of 1.0 times the mole of dicarboxylic acid groups in the hydrolyzate of copolymer (1) in place of the oleylamine used in Example 1. The reaction was carried out while kneading. As a result, the theoretical value
76% of the oleyl alcohol had reacted (Example 2). Examples 3 and 4 Terpolymer consisting of 72.2 mol% ethylene, 26.8 mol% methyl acrylate and 1.0 mol% maleic anhydride [MI 9.1 g/10 min, hereinafter referred to as "copolymer (2)"] 20g of the product was dissolved in 220ml of toluene, 100ml of methyl alcohol and 1ml of triethylamine were added, and the reaction was carried out for 6 hours under refluxing conditions of methyl alcohol. Then, washing and drying were performed in the same manner as in the hydrolysis of the ethylene copolymer (1). As above, from the measurement of infrared absorption spectrum analysis, the half esterification rate is
It was 60%. The half-esterified product of copolymer (2) thus obtained was modified using oleylamine (Example 3) or oleyl alcohol (Example 4) in the same manner as in Example 1 or Example 2. Summer. The reaction rates were 85% and 78%, respectively. Examples 5 and 6 Terpolymer consisting of 83 mol% ethylene, 15.5 mol% ethyl acrylate and 1.5 mol% maleic anhydride [MI212 g/10 min, hereinafter referred to as "copolymer (3)"] was half-esterified, washed and dried under the same conditions as for copolymer (2). As a result, copolymer (3) was found to be 80% half-esterified. The half-esterified product of copolymer (3) obtained as above was modified using oleylamine (Example 5) and oleyl alcohol (Example 6) in the same manner as in Example 1 or Example 2. I did this. The reaction rates were 87% and 72%, respectively. In place of the copolymer (1) used in Example 1, a copolymer of methyl methacrylate containing 90 mol% ethylene and 10 mol% ethylene (MI250g/10
The reaction was carried out by adding oleylamine in the same manner as in Example 1 (this copolymer does not have a maleic anhydride group, so it does not undergo a hydrolysis reaction, and of course it does not react with oleylamine. ) (Comparative Example 1). In place of the copolymer (2) used in Example 3, a copolymer consisting of 74 mol% ethylene and 26 mol% methyl methacrylate (MI9.4g/10
The reaction was carried out by adding oleylamine in the same manner as in Example 3, except that oleylamine was used (no hydrolysis reaction was performed for the same reason as Comparative Example 1. Of course, it did not react with oleylamine either) (Comparative Example 2). In place of the copolymer (1) used in Example 1, a copolymer (MI 300 g/10 min) consisting of 79 mol% ethylene, 11 mol% methyl methacrylate and 10 mol% maleic anhydride was used. Hydrolysis, neutralization, washing and drying were otherwise carried out in the same manner as in Example 1. The hydrolysis rate was 100%.
Oleylamine was added to the obtained hydrolyzate under the same conditions as in Example 1, and the reaction was carried out. As a result, 80% of the theoretical oleylamine was reacted (Comparative Example 3). Instead of the copolymer (1) used in Example 1, a copolymer (MI 6.7 g/10 min) consisting of 96.7 mol% ethylene, 1.0 mol% methyl methacrylate and 2.3 mol% maleic anhydride was used. Except for the use, hydrolysis, neutralization, washing and drying were carried out in the same manner as in Example 1. The hydrolysis rate was 100%. Oleylamine was added to the obtained hydrolyzate under the same conditions as in Example 1, and the reaction was carried out. As a result, 80% of the theoretical oleylamine was reacted (Comparative Example 4). [Physical property evaluation] Sulfur powder (200 mesh pass, hereinafter referred to as "S"), the mixing ratio of which is shown in Table 1, was added to 100 parts by weight of the modified ethylene copolymer obtained as described above. Tetramethylthiuram disulfide (hereinafter referred to as "TT") as a glidant, 2-mercaptobenzothiazole (hereinafter referred to as "M"), and dipentamethylenethiuram tetrasulfide (hereinafter referred to as "M") as a sulfur donor. TRA”
), zinc oxide as a galvanic accelerator, stearic acid as a vulcanization accelerator and tetrakis [methylene-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-hydrocinna] as an anti-aging agent. [Mate]methane (hereinafter referred to as "1010") was blended and kneaded with two rolls at room temperature. Each mixture obtained was heated to 60Kg/cm 2 at 150℃.
Vulcanization was carried out while pressing for 40 minutes under a pressure of . Tensile test and Shore hardness of the obtained vulcanizate
(A) Permanent elongation and heat resistance tests were conducted. The results are shown in Table 2. In addition, when measuring the permanent elongation rate of the test piece obtained in Comparative Example 1, the elongation did not return to its original state. Further, when the aging test was conducted on each sample obtained in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the specimens were in a molten state.

【表】【table】

【表】 発明の効果 本発明に係る製造方法によつて変性エチレン系
共重合体が得られ、これは一般のゴム業界におい
て広く行なわれている硫黄加硫(有機過酸化物に
よる架橋はもちろん実施できる)が可能である。
また、得られる加硫物についても、下記のごとき
効果を発揮する。 (1) 耐熱性が良好である。 (2) 耐溶剤性、耐候性、耐紫外線性および耐オゾ
ン性がすぐれている。 (3) 低温特性が良好である。 (4) ゴム的特性(たとえば、引張強度、伸び率)
および硬度がすぐれている。
[Table] Effects of the Invention A modified ethylene copolymer is obtained by the production method according to the present invention, which can be cured by sulfur vulcanization (not to mention crosslinking with organic peroxides), which is widely practiced in the general rubber industry. possible) is possible.
Furthermore, the obtained vulcanizate also exhibits the following effects. (1) Good heat resistance. (2) Excellent solvent resistance, weather resistance, UV resistance, and ozone resistance. (3) Good low temperature characteristics. (4) Rubber properties (e.g. tensile strength, elongation)
and has excellent hardness.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エチレン、アルキル(メタ)アクリレートお
よび無水マレイン酸をフリーラジカル重合開始剤
の存在下に且つ、有機溶媒使用、50〜200℃、5
〜200Kg/cm2の条件、および無溶媒下120〜260℃、
500〜2500Kg/cm2の条件からなる群から選ばれる
1の条件下に共重合させ、更にこの共重合体を水
および飽和アルコールを使用して無水マレイン酸
の少なくとも一部を加水分解およびハーフエステ
ル化反応させて得られるエチレン系共重合体に不
飽和アミンおよび/または不飽和アルコールを反
応させることを特徴とする変性エチレン系共重合
体の製造方法。 2 エチレンを70〜84モル%、アルキル(メタ)
アクリレートを15〜27モル%、無水マレイン酸を
1〜3モル%使用し、エチレンの由来する単位を
50.0〜94.9モル%、アルキル(メタ)アクリレー
トに由来する単位を5〜45モル%、無水マレイン
酸及びそのハーフエステルに由来する単位を0.1
〜5.0モル%含有させることを特徴とする請求項
1記載の変性エチレン系共重合体の製造方法。
[Claims] 1. Ethylene, alkyl (meth)acrylate and maleic anhydride in the presence of a free radical polymerization initiator and using an organic solvent, 50 to 200°C, 5
~200Kg/ cm2 condition and 120~260℃ without solvent,
Copolymerization is carried out under conditions selected from the group consisting of 500 to 2500 Kg/cm 2 , and this copolymer is further hydrolyzed and half-esterified to remove at least a portion of maleic anhydride using water and saturated alcohol. A method for producing a modified ethylene copolymer, which comprises reacting an ethylene copolymer obtained by a chemical reaction with an unsaturated amine and/or an unsaturated alcohol. 2 70-84 mol% ethylene, alkyl (meth)
Using 15 to 27 mol% of acrylate and 1 to 3 mol% of maleic anhydride, the unit from which ethylene is derived is
50.0 to 94.9 mol%, 5 to 45 mol% of units derived from alkyl (meth)acrylate, and 0.1 mol% of units derived from maleic anhydride and its half ester.
2. The method for producing a modified ethylene copolymer according to claim 1, wherein the content is 5.0 mol%.
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