JP4982030B2 - ポリアミドおよび水素添加カルボキシル化ニトリルゴムの耐熱性および耐油性ポリマーブレンド - Google Patents
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Description
US4,508,867の組成物は、適する耐熱特性を示さないものと考えられる。
別の態様において、本発明は、ポリアミドおよび水素添加カルボキシル化ニトリルゴムからなるコンジュゲートまたは複合材料を提供するものである。
本発明の対象およびその好ましい態様を列挙すれば、以下の通りである:
1.ポリアミドを水素添加カルボキシル化ニトリルゴムと20℃を越える温度でブレンドすることを含んでなる、コンジュゲートを形成させるための方法;
2.ポリアミドがポリアミド6である上記1に記載の方法;
3.水素添加カルボキシル化ニトリルゴムが、6%またはそれ未満の残留炭素-炭素二重結合含量を有する、アクリロニトリル、ブタジエンおよびアクリル酸のコポリマーである上記1または2に記載の方法;
4.温度が150〜300℃の範囲内である上記1〜3のいずれかに記載の方法;
5.50〜95%の範囲内の充填率で混合するための手段においてブレンドを行う上記1〜4のいずれかに記載の方法;
6.ポリアミドを溶融し、水素添加カルボキシル化ニトリルゴムを、溶融ポリアミドに撹拌しながらどのような硬化系をも存在させずに添加することを含んでなる上記1〜5のいずれかに記載の方法;
7.混合トルクが観察され、この混合トルクが増加しなくなったときに、硬化系をブレンドに添加する上記6に記載の方法;
8.ポリアミドを溶融し、水素添加カルボキシル化ニトリルゴムおよび硬化系を、溶融ポリアミドに添加することを含んでなる上記1〜5のいずれかに記載の方法;
9.硬化系が、ペルオキシド硬化系、ジアミン硬化系、フェノール樹脂硬化系、またはこれらの混合物からなる群から選択される上記7または8に記載の方法;
10.過酸化亜鉛の存在下である上記9に記載の方法;
11.コンジュゲートを、成形または押出操作において使用するのに適するペレットに形成する工程を含んでなる上記1〜10のいずれかに記載の方法;
12.ポリアミドおよび水素添加カルボキシル化ニトリルゴムからなるコンジュゲート;
13.硬化剤を用いて形成された上記12に記載のコンジュゲート;
14.水素添加ニトリルゴム、エチレン酢酸ビニルゴム、エチレンアクリレートポリマーまたはこれらの混合物をさらに含んでなる上記12または13に記載のコンジュゲート;
15.ペレットの形態にある、上記12〜14のいずれかに記載のコンジュゲート;
16.成形品または押出品の形態にある、上記12〜15のいずれかに記載のコンジュゲート。
ニトリルモノマーは、通常はアクリロニトリル、メタクリロニトリルまたはα-クロロアクリロニトリルであり、これらの中でアクリロニトリルが好ましい。
不飽和酸は、好ましくはα,β-不飽和であり、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸(恐らくはその無水物の形態にある)、フマル酸またはイタコン酸であってよく、これらの中でアクリル酸およびメタクリル酸が好ましい。
一般的操作
ブラベンダープラスチコーダー(Brabender Plasticorder)に、ローラー混合ブレードおよび369g容量のボウルを取り付けた。ミキサーボウル温度、充填率、混合時間およびローラー速度を変化させた。通常の混合操作において、初めにポリアミドを溶融し(ポリアミドの融点よりも20℃高い温度で)、次いでエラストマーを添加し、いくつかの場合に、充填剤およびプロセス油を添加し、そして硬化系を添加した。次いで、このポリマーブレンドを、70℃のロール機に1回通して平らなシートを調製した。
Preco Pressを用いて試験片を圧縮成形した。コンパウンドを予熱型に加え、0psi、240℃で10分間、プレス機中に置いた。次いで、この型を20,000psiで20分間保持し、この後に、成形した試料を、冷プレス機に移し、10,000psiで5分間保持した。
高い強度、剛性および耐磨耗性;
良好な化学的および応力亀裂抵抗;
ビカー軟化点>200℃;融点〜225℃;
良好な遮断特性。
HXNBRとして、TherbanR XTを使用した。これは、アクリル酸に基づいて約5.0%のカルボキシル部分、33%のアクリロニトリル含量、残りの1,3-ブタジエン、ムーニー粘度 77およびRDB 3.5%を有する。HNBRとして、TherbanR A3406およびTherbanR C3446を使用した。TherbanR A3406は、34%のアクリロニトリル含量および0.9以下のRDB%を有し、TherbanR C3446は、34%のアクリロニトリル含量および4%のRDBを有する。
70部(phr-100部のゴムあたり)のHNBR(TherbanR A3406またはTherbanR C3446)および30部のポリアミド6(DurethanR B 31SK)を、0.7phrの酸化防止剤 NaugardR 445、ペルオキシド硬化系、即ち5.3phrのVulcup 40KEおよび1.1phrのTAICおよび0.5phrの酸化防止剤 Irganox 1035[チオジエチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ)ヒドロシンナメートまたはチオジエチレンビス(3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](Ciba-Geigyから供給)の存在下にブレンドした。Brabender混合条件は、次の通りであった:
55%の充填率;
80rpmの混合ブレード速度;
230℃のボウル温度;
12分の全混合時間。
結果を表1に示す。
HXNBR(TherbanR XT、70部)およびポリアミド6(DurethanR B31SK、30部)を、硬化剤なしでブレンドした。ポリアミドを溶融し、次いで、HXNBRおよび0.7phrの酸化防止剤(NaugardR 445)を添加した。混合トルクが約3分間にわたって増加し、次いで平衡レベルに到達することが観察され、この時点で混合を停止した。結果を表2に示す。
これら試行の生成物は、7MPaを越える引張強さ、100%を越える極限伸びおよび50%未満の引張歪を示す。最良の結果は、混合を、高い充填率(70%)、速いrpm(95)および高い温度(240℃)で行った試行Bにおいて達成された。
HXNBRの代わりにHNBRを用いて、試行A、BおよびCと同様の試行を行ったときには、硬化系の不存在下に混合トルクの増加は観察されず、HNBRとポリアミドの間に相互作用が存在しないことを示唆した。これは、HXNBRとポリアミドをブレンドしたときの状態と対照的である。
これらの結果は、試行A、BおよびCの生成物の長期熱老化性能が、TherbanR A3406の性能を越え、高温で引張強さおよび極限伸びなどの物理特性の良好な保持を伴うことを示す。試行Bの生成物の脆化点は−72℃を越えていた。
対照的に、通常のHNBR(TherbanR A3406)とポリアミドを硬化系の不存在下にブレンドした生成物は、150℃で熱老化させたときに溶融した。
試行Cの生成物の透過性を測定し、3.5(cm2/(atm・s))x108であることがわかった。この値は、好都合なことに、通常のブロモブチル硬化タイヤ内張りの透過性3と同等である。
試行A、BおよびCの生成物は、全て再加工可能であった。成形した試験片を切断し、ゲル材料のどのような証拠もなく、数回にわたり再成形した。生成物は、成形温度(例えば240℃)において、優れた流れ特性を有していた。
この実施例において、HXNBR(TherbanR XT、70部)およびポリアミド6(DurethanR B31SK、30部)および0.7phrの酸化防止剤(NaugardR 445)を、2.2〜5.3phrのペルオキシド硬化剤 VulcupR 40KE[2,2'-ビス(tert-ブチルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン]、および1.1または2.2phrのトリアリルイソシアヌレート補助剤(DIAK 7;DuPontから入手可能)の存在下にブレンドした。混合条件は、95rpm、240℃および65%充填率で一定に維持した(表4)。結果を表4に示す。
HXNBR(TherbanR XT、70部)およびポリアミド6(DurethanR B31SK、30部)および0.7phrの酸化防止剤(NaugardR 445)を、0.05〜0.3phrの2官能性硬化剤、即ちヘキサメチレンジアミン DIAK 1とブレンドした。
結果を表5に示す。試行Iは、HXNBRではなくHNBRを使用しているので、比較である。
混合条件:
a=240℃、95rpm、70%充填率;DIAK 1を8分の混合時間の後に添加。全混合時間は9分であった。
b=230℃、95rpm、67%充填率;DIAK 1を8分の混合時間の後に添加。全混合時間は9分であった。
c=240℃、95rpm、70%充填率;DIAK 1を、ポリマーブレンドのトルクが最小になったときに添加(約5分で混合)。全混合時間は8分であった。
NDは測定せず。
HXNBR(TherbanR XT、70部)およびポリアミド6(DurethanR B31SK、30部)および0.7phrの酸化防止剤(NaugardR 445)をブレンドした。試行OおよびPにおいて、2.2phrのVulcupR 40KEおよび2.2phrのDIAKR 7を使用し、混合の7分後に添加した。
0.15phr量の酸化防止剤 Irganox 1035を、反応の最後に添加した。試行O、PおよびQにおける混合条件は、温度240℃、速度95rpm、充填率70%、全混合時間8分であった。コンパウンドNは、0.08phrのDiak 1を硬化剤として含有しており、これを7分後に添加した。次いで、得られたコンジュゲートの耐油性を、ASTM Oil 1およびIRM 903において測定した。ASTM Oil 1は、芳香族炭化水素のブレンドである。IRM 903は、ナフテン系炭化水素およびパラフィン系炭化水素のブレンドである。ブレンドを、150℃で168時間、ASTM Oil 1およびIRM 903中で熱老化させた。結果を、それぞれ表6および表7に示す。
ペルオキシドを用いて硬化させたブレンド、OおよびPは、最良の全体性能(即ち、物理特性の保持)を示し、油浸漬老化の後に、最小の重量および容量変化を有していた。全てのブレンドの引張強さは、老化中に増加し、一方、伸びの値は、硬化系に依存して変化した。ブレンドの耐油性は、HNBR対照と同等である。
初めにポリアミド6(DurethanR C 38 F、30phr)を240℃で溶融し(2分間)、次いで、HXNBR(TherbanR XT、70phr)および1.5phrのNaugardR 445を添加した。5分後に、硬化剤を、2.2phrのペルオキシド VulcupR 40 KE、2.2phrの補助剤 TAICまたはHVA 2および2.2phrの過酸化亜鉛で、コンパウンドR〜Tに添加した。6分後に、Diak 1(0.05phr)をR〜Tに添加した。全混合時間は7分であった。7分後に樹脂(SP 1055)を7phrのレベルで添加し、9分後に反応を停止させた。
初めにポリアミド6(DurethanR C 38 F、30phr)を240℃で溶融し(2分間)、次いで、HXNBR(TherbanR XT、70phr)またはTherbanR XT(35phr)とTherbanR A3406(35phr)またはTherbanR XT(50phr)とLevaprenR 700 HV(20phr)および0.7phrのNaugardR 445とともに添加した。5分後に、硬化剤を、それぞれ2.2phrのペルオキシド VulcupR 40 KE、補助剤 TAICまたはHVA 2および過酸化亜鉛で、コンパウンドV〜Xに添加した。6分後に、Diak 1(0.05phr)をコンパウンドV〜Xに添加した。全混合時間は7分であった。コンパウンドVおよびXは、0.5phrの加工助剤 Armeen Dをも含有する。
TherbanR XT(70phr)、酸化防止剤 Naugaurd 445(1.5phr)、ステアリン酸(1phr)およびいずれかの充填剤 Vulkasil A1(10phr)[Silane A 172 DLC(72%)(0.5phr)を含む]またはCarbon Black N660(10phr)を、6×12インチのロール機に、30℃、55rpmで11分間添加することによって混合物を調製した。第2段階において、それぞれ2.2phrのペルオキシド VulcupR 40 KE、補助剤 TAICまたはHVA 2および過酸化亜鉛ならびに0.05phrのDiak 1で硬化剤を添加し、同温度で3分間ロール練りした。ポリアミド6(DurethanR C 38 F、30phr)を、240℃のBrabender中で溶融し(2分間)、次いで、混合物を添加した。反応を、7分後に完了させた。
Claims (3)
- ポリアミドおよび水素添加カルボキシル化ニトリルゴムのコンジュゲートの製造方法であって、ポリアミドを溶融する工程および溶融したポリアミドに撹拌しながら水素添加カルボキシル化ニトリルゴムを添加する工程を含み、混合トルクが増加しなくなったときに硬化系を添加し、水素添加カルボキシル化ニトリルゴムが、少なくとも1つのジエンモノマー、少なくとも1つのニトリルモノマー、および少なくとも1つの不飽和酸モノマーを共重合させて、ジエンモノマー、ニトリルモノマー、およびカルボキシルモノマーに由来するランダムまたは統計学的分布の反復単位を有するコポリマーを形成させ、次いでこれを水素添加することによって得られ、この水素添加がニトリルおよびカルボキシル基の同時還元の結果を与えないものであり、硬化系がペルオキシド系である方法。
- 水素添加カルボキシル化ニトリルゴムが、ジエンモノマー、ニトリルモノマーおよび不飽和酸モノマーに加えて、さらなる共重合可能モノマーを共重合させ、得られたコポリマーを水素添加することによって得られるものである請求項1に記載の方法。
- ポリアミドと水素添加カルボキシル化ニトリルゴムの混合を、150〜300℃の温度で行う請求項1または2に記載の方法。
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