JP5655784B2 - ニトリルゴム組成物、架橋性ニトリルゴム組成物、ゴム架橋物、及びニトリルゴム組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位25〜60重量%、少なくとも一部が水素化されていてもよい共役ジエン単量体単位40〜75重量%、及びカチオン性単量体単位0〜30重量%を含有するニトリルゴム(A)、並びに
体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)を、該ニトリルゴム(A)100重量部に対して、1〜100重量部の割合で含有することを特徴とするニトリルゴム組成物が提供される。
また、本発明によれば、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位25〜60重量%、少なくとも一部が水素化されていてもよい共役ジエン単量体単位40〜75重量%、及びカチオン性単量体単位0〜30重量%を含有するニトリルゴム(A)、並びに
体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)を、該ニトリルゴム(A)100重量部に対して、1〜100重量部の割合で含有することを特徴とするニトリルゴム組成物であって、該層状無機充填剤(B)が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティブンサイト、及びマイカからなる群より選ばれる少なくとも一つのスメクタイト類であるニトリルゴム組成物が提供される。
体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)の水性分散液とを、
該ニトリルゴム(A)の固形分100重量部に対する該層状無機充填剤(B)の固形分の割合が1〜100重量部となる量比で混合し、次いで、凝固させてクラムを生成させ、乾燥することを特徴とする上記ニトリルゴム組成物の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位25〜60重量%、少なくとも一部が水素化されていてもよい共役ジエン単量体単位40〜75重量%、及びカチオン性単量体単位0〜30重量%を含有するニトリルゴム(A)のラテックスと、
体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)の水性分散液とを、
該ニトリルゴム(A)の固形分100重量部に対する該層状無機充填剤(B)の固形分の割合が1〜100重量部となる量比で混合し、次いで、凝固させてクラムを生成させ、乾燥することを特徴とする上記ニトリルゴム組成物の製造方法であって、該層状無機充填剤(B)が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティブンサイト、及びマイカからなる群より選ばれる少なくとも一つのスメクタイト類である製造方法が提供される。
α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位25〜60重量%、少なくとも一部が水素化されていてもよい共役ジエン単量体単位40〜75重量%、及びカチオン性単量体単位0〜30重量%を含有するニトリルゴム(A)、並びに
体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)を、該ニトリルゴム(A)100重量部に対して、1〜100重量部の割合で含有することを特徴とする。
本発明で用いるニトリルゴム(A)は、α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位25〜60重量%、少なくとも一部が水素化されていてもよい共役ジエン単量体単位40〜75重量%、及びカチオン性単量体単位0〜30重量%を含有するニトリルゴムである。
本発明のニトリルゴム(A)組成物は、得られるゴム架橋物に優れた耐ガソリン透過性を持たせるために、体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)を、該ニトリルゴム(A)100重量部に対して、1〜100重量部の割合で含有する。
本発明のニトリルゴム組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、ニトリルゴム(A)に加えて、他のゴムや樹脂などの重合体を含有することができるが、ポリ塩化ビニル樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の熱可塑性樹脂をさらに含有することが好ましい。ポリ塩化ビニル樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の熱可塑性樹脂を含有することにより、ゴム架橋物とした場合に、耐オゾン性がより一層改善されたものとすることができる。
本発明のニトリルゴム組成物は、可塑剤を含有することが好ましい。可塑剤としては、HOY法によるSP値(溶解度パラメータ)が8.0〜10.2(cal/cm3)1/2である可塑剤を用いると、得られるゴム架橋物の耐ガソリン透過性が優れたものとなるとともに、脆化温度が低下し耐寒性にも優れたものとなる。
本発明のニトリルゴム組成物の調製方法は、特に限定されないが、以下の方法で行うことが好ましい。
本発明の架橋性ニトリルゴム組成物は、本発明のニトリルゴム組成物と架橋剤とを含有するものである。架橋剤としては、硫黄系架橋剤、有機過酸化物架橋剤等が挙げられる。これらは一種単独でまたは複数種併せて用いることができるが、硫黄系架橋剤を用いることが好ましい。
本発明のゴム架橋物は、上記架橋性ニトリルゴム組成物を架橋してなるものである。
ニトリルゴム(A)のムーニー粘度(ポリマー・ムーニー粘度)(ML1+4、100℃)は、JIS K6300に従って測定した。
架橋性ニトリルゴム組成物を縦15cm、横15cm、深さ0.2cmの金型に入れ、10MPaに加圧しながら160℃で20分間プレス成形してシート状ゴム架橋物を得た。得られたシート状ゴム架橋物をJIS3号形ダンベルで打ち抜いて試験片を作製した。架橋物の引張強さ及び伸びは、これらの試験片を用いて、JIS K6251に従って測定した。また、架橋物の硬さは、JIS K6253に従い、デュロメータ硬さ試験機タイプAを用いて、測定した。
試験用燃料油CE−20(容積比:イソオクタン/トルエン/エタノール=40/40/20)を用いてアルミカップ法により、ガソリン透過量を測定した。すなわち、100ml容量のアルミニウム製のカップ(開口部は、直径57mmの円形)に50mlの試験用燃料油CE−20を入れ、これに直径61mmの円板状に切り取った厚さ2mmの上記(2)と同様にして得たシート状ゴム架橋物で蓋をし、締め具で該シート状ゴム架橋物によりアルミカップ内外を隔てる面積が25.50cm2になるように調整し、該アルミカップを23℃の恒温槽内にて放置し、24時間毎に重量測定することにより、24時間毎の試験用燃料油の透過量を測定し、その最大値をガソリン透過量P(単位:g・mm/m2・day)とした。ガソリン透過量が少ない程、耐ガソリン透過性に優れる。
層状無機充填剤の体積粒度分布は、レーザー回折散乱粒度測定装置(ベックマン・コールター社製 LS230)を用い、純水を使用して、層状無機充填剤の濁度10%のスラリー液を調製し、測定屈折率1.33で測定を行った。
ニトリルゴム1gを200mlのメチルエチルケトンに浸漬させ、23℃で24時間放置後、325メッシュ金網を用いてろ過し、ろ液を蒸発乾燥固化させ、得られた残存乾燥固形分[メチルエチルケトン可溶分:(y)g]を秤量し、下式によりメチルエチルケトン不溶解分を算出する。
メチルエチルケトン不溶解分(重量%)=100×(1−y)/1
(ニトリルゴムのラテックスの製造)
反応容器に、水240部、アクリロニトリル50部、2−ビニルピリジン2.2部及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(乳化剤)2.5部を仕込み、温度を5℃に調整した。次いで、気相を減圧して十分に脱気してから、1,3−ブタジエン20部、重合開始剤であるパラメンタンヒドロペルオキシド0.06部、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム0.02部、硫酸第一鉄(7水塩)0.006部及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム0.06部、ならびに連鎖移動剤のt−ドデシルメルカプタン1部を添加して乳化重合の1段目の反応を開始した。反応開始後、仕込み単量体に対する重合転化率が、42重量%及び60重量%に達した時点で、反応容器に1,3−ブタジエンをそれぞれ20部及び18部追加して2段目及び3段目の重合反応を行った。その後、仕込み全単量体に対する重合転化率が75重量%に達した時点で、ヒドロキシルアミン硫酸塩0.3部及び水酸化カリウム0.2部を添加して重合反応を停止させた。反応停止後、反応容器の内容物を70℃に加温し、減圧下に水蒸気蒸留により未反応の単量体を回収してニトリルゴム(n1)ラテックス(固形分24重量%、等電点のpH2.6)を得た。
層状無機充填剤としての精製モンモリロナイト(製品名「ベンゲルHVP」、株式会社ホージュン製、アスペクト比285)100部を、蒸留水1995部に、ポリアクリル酸ナトリウム5部の存在下に添加し、攪拌機を用いて500rpmにて24時間攪拌後、目視にて溶解を確認した。次に、溶液を安定させるため24時間放置し、固形分濃度5%、pH10の層状無機充填剤の水性分散液(b1)を得た。次いで、水性分散液(b1)の分級をおこなうため、遠心分離機(製品名「H-2000B」、株式会社コクサン製)を用いて1000rpmで10分間回転させ、遠心分離した水性分散液(b1)の上澄み(液面上部より溶液体積全体の50%の部分)を採取し、層状無機充填剤の水性分散液(b2)とした。水性分散液(b2)中の層状無機充填剤の体積粒度分布は表1に記載のとおりである。
上記にて得られたニトリルゴム(n1)ラテックスを容器内で撹拌しつつ、上記にて調製した層状無機充填剤の水性分散液(b2)を添加して層状無機充填剤を分散させた。なお、層状無機充填剤の水性分散液(b2)は、ニトリルゴム(n1)ラテックスの固形分(ニトリルゴム量)100部に対して、層状無機充填剤20部となるように添加し、固形分(ニトリルゴムと層状無機充填剤)濃度15%のニトリルゴムラテックス(a1)を得た。
次いで、バンバリーミキサーを用いて、ニトリルゴム組成物中のニトリルゴム(n1)100部に対して、MTカーボンブラック〔「Thermax(登録商標) medium thermal carbon black N990」、CANCARB社製〕10部、架橋助剤としての亜鉛華5部、及びステアリン酸1部を添加して50℃にて混合した。そして、この混合物をロールに移して架橋剤である325メッシュ硫黄0.5部、テトラメチルチウラムジスルフィド(製品名「ノクセラーTT」、大内新興化学工業株式会社製、架橋促進剤)1.5部、及び、架橋促進剤であるN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(製品名「ノクセラーCZ」、大内新興化学工業株式会社製)1.5部を添加して50℃で混練し、架橋性ニトリルゴム組成物を調製した。
ニトリルゴムを製造する際に、乳化重合の1段目の反応の仕込み単量体を、アクリロニトリル50部及び1,3−ブタジエン30部にそれぞれ変更し、仕込み単量体に対する重合転化率が34重量%に達した時点と、58重量%に達した時点で、反応容器に1,3−ブタジエンをそれぞれ20部ずつ追加して、2段目及び3段目の重合反応を行った以外は、実施例1と同様にして、アクリロニトリル単位40重量%、1,3−ブタジエン単位60重量%、ムーニー粘度(ポリマー・ムーニー粘度)65、メチルエチルケトン不溶解分が1重量%以下であるニトリルゴム(n2)のラテックスを得た。そして、ニトリルゴム(n1)のラテックスに代えて、ニトリルゴム(n2)のラテックスを用いた以外は、実施例1と同様にして、各組成物を調製し、同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
実施例2と同様にして、ニトリルゴム(n2)のラテックスを製造し、次いでニトリルゴム(n2)のラテックスについて、該ラテックスに含有される乾燥ゴム重量に対してパラジウム含有量が1000ppmになるように反応器にパラジウム触媒(1重量%酢酸パラジウムアセトン溶液と等重量のイオン交換水を混合した溶液)を添加して、水素圧3MPa、温度50℃で6時間水素添加反応を行い、アクリロニトリル単位40重量%、1,3−ブタジエン単位(水素化された部分も含む)60重量%、ポリマー・ムーニー粘度100、ヨウ素価15、メチルエチルケトン不溶解分が1重量%以下である水素化ニトリルゴム(n3)のラテックスを得た。
耐圧反応容器に、水120部、ラウリル硫酸ナトリウム0.8部及び過硫酸カリウム0.06部を仕込んで、減圧脱気を2回くり返した後、塩化ビニルを100部仕込み、撹拌しつつ加温して47℃にて乳化重合を行った。重合転化率が90%に達した後、室温に冷却して未反応単量体を除去した。得られたポリ塩化ビニル樹脂ラテックスの濃度は41重量%であった。ポリ塩化ビニル樹脂の遠心沈降濁度法による平均粒径は0.3μmであり、JIS K6721によって測定した平均重合度は1300、ガラス転移温度は80℃であった。
反応器に、イオン交換水150部、オクチル硫酸ナトリウム2部、過硫酸アンモニウム(重合開始剤)0.3部、メタクリル酸メチル80部、アクリロニトリル20部及びt−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.05部を入れ、撹拌しながら温度80℃にて乳化重合を開始し、5時間後に反応を停止してラテックスを得た。得られたアクリル樹脂ラテックスの濃度は39重量%で重合転化率は98重量%であった。アクリル樹脂の平均粒径は0.2μmであり、数平均分子量は600,000、ガラス転移温度は103℃であった。
反応容器に、水240部、スチレン24部、アクリロニトリル45部及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(乳化剤)2.5部を仕込み、温度を20℃に調整した。次いで、気相を減圧して十分に脱気してから、1,3−ブタジエン31部、重合開始剤であるパラメンタンヒドロペルオキシド0.06部、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム0.02部、硫酸第一鉄(7水塩)0.006部及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム0.06部、ならびに連鎖移動剤のt−ドデシルメルカプタン0.05部を添加して乳化重合の1段目の反応を開始した。反応開始後、仕込み単量体に対する重合転化率が、75重量%に達した時点で、ヒドロキシルアミン硫酸塩0.3部及び水酸化カリウム0.2部を添加して重合反応を停止させた。反応停止後、反応容器の内容物を70℃に加温し、減圧下に水蒸気蒸留により未反応の単量体を回収してニトリルゴム(n4)のラテックス(固形分20重量%)を得た。
層状無機充填剤の水性分散液(b2)に代えて、層状無機充填剤の水性分散液(b1)を使用した以外は、実施例1と同様にして、各組成物を調製し、同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
層状無機充填剤の水性分散液(b1)の分級において、遠心分離機の処理条件を1000rpmで10分間から、1000rpmで1分間に変更して層状無機充填剤の水性分散液(b6)を得た。層状無機充填剤の水性分散液(b2)に代えて、水性分散液(b6)を用いる以外は、実施例1と同様にして、各組成物を調製し、同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
実施例5と同様にして調製した層状無機充填剤の水性分散液(b5)を冷凍粉砕機(日本分析工業株式会社製)を用いて、再び凍結・粉砕を行った。すなわち、層状無機充填剤の水性分散液(b5)を冷却して凍結し凍結物を得、タングステンカーバイド製の鋼球と上記凍結物の入った試料容器を粉砕ロッドに装着した後、該粉砕ロッドを本体に装着して試料容器全体を液体窒素中に浸し、凍結物及び鋼球を十分に冷却した後、粉砕ロッドを上下往復運動させることによって、試料容器内部の鋼球を運動させて1時間凍結粉砕し、次に粉砕後の凍結物を加熱融解させ、層状無機充填剤の水性分散液(b7)を得た。
層状無機充填剤の代わりに、未処理の炭酸カルシウム(製品名「シルバーW」、白石工業社製、アスペクト比3.5、平均粒径3μm、比表面積5.5m2/g)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各組成物を調製し、同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
Claims (8)
- α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位25〜60重量%、少なくとも一部が水素化されていてもよい共役ジエン単量体単位40〜75重量%、及びカチオン性単量体単位0〜30重量%を含有するニトリルゴム(A)、並びに
体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)を、該ニトリルゴム(A)100重量部に対して、1〜100重量部の割合で含有することを特徴とするニトリルゴム組成物であって、該層状無機充填剤(B)が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティブンサイト、及びマイカからなる群より選ばれる少なくとも一つのスメクタイト類であるニトリルゴム組成物。 - 前記ニトリルゴム(A)の前記カチオン性単量体単位の含有割合が、0.1〜20重量%であることを特徴とする請求項1に記載のニトリルゴム組成物。
- 前記カチオン性単量体単位が、ビニル基含有環状第三級アミン単量体の単位であることを特徴とする請求項2に記載のニトリルゴム組成物。
- 前記ニトリルゴム(A)が、メチルエチルケトン不溶解分を5〜60重量%含有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のニトリルゴム組成物。
- ポリ塩化ビニル樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の熱可塑性樹脂を、前記ニトリルゴム(A)100重量部に対して、1〜100重量部の割合でさらに含有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のニトリルゴム組成物。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のニトリルゴム組成物と架橋剤とを含有する架橋性ニトリルゴム組成物。
- 請求項6に記載の架橋性ニトリルゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
- α,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体単位25〜60重量%、少なくとも一部が水素化されていてもよい共役ジエン単量体単位40〜75重量%、及びカチオン性単量体単位0〜30重量%を含有するニトリルゴム(A)のラテックスと、
体積粒度分布において、a)全粒度分布面積に対する体積粒子径1.0μm以上の粒度分布面積比率が30%以下、b)最大ピーク粒子径が0.10〜1.0μm、かつ、c)最大ピーク粒子径における頻度体積が3.0%以上である層状無機充填剤(B)の水性分散液とを、
該ニトリルゴム(A)の固形分100重量部に対する該層状無機充填剤(B)の固形分の割合が1〜100重量部となる量比で混合し、次いで、凝固させてクラムを生成させ、乾燥することを特徴とする請求項1に記載のニトリルゴム組成物の製造方法であって、該層状無機充填剤(B)が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティブンサイト、及びマイカからなる群より選ばれる少なくとも一つのスメクタイト類である製造方法。
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