JP3770285B2 - カルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法に関し、耐摩耗性及び強度特性のバランスに優れ、さらにスコーチを起こし難いカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムを水素化したニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは耐油性、耐熱性、耐候性、耐寒性及び機械的強度のバランスのとれたゴムとして知られ、ベルトやホース等の用途に使用されている。近年、このような用途においても長期使用の観点から、常温及び高温での高水準の強度特性が要求されるとともに動力伝達をさらに確実なものとするために、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに無水マレイン酸を付加させることが提案された（例えば、特開昭６４−６０３９号公報）。
【０００３】
しかし、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに無水マレイン酸を付加させる方法の中、オートクレーブ等の化学反応容器中で行う溶液付加反応は、製造コストが高く、生産性が低い。また、混練押出機等の混合加工機による固体相熱付加反応は、滞留時間の短い高温反応であるため、焼け物の発生、ゲルの発生および製品への混入、押出機出口の滞留物がゲル化することによるダイヘッドの詰まり等により連続生産性に問題がある。さらに、ゴム中に多量に残存する未反応の無水マレイン酸の除去が困難である。また、密閉式混練機中で過酸化物を使用して行うラジカル型付加反応はゲルの発生を起こしやすい。
【０００４】
このように、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにマレイン酸を付加する方法について工業的に満足する製造方法が未だ見出されていないのが現状である。
【０００５】
一方、これら従来の方法で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、ロールへの巻き付きが悪く加工性が低い。また、酸化亜鉛などとの反応速度が早いために、スコーチを起こしやすく、加工成形性が低い。さらに、ベルトやホースなどに要求される、耐摩耗性、引張強さなどや、繊維との接着性などの諸特性が十分に満足できるものでなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、引張強さ及び耐摩耗性に優れ、繊維との接着強度が高く、ロール加工性に優れるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的はさらに、スコーチし難いカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法を提供することにある。
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、従来の方法で得られるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、カルボン酸無水物基のほとんどがカルボキシル基に分解していることに気づいた。そこで、本発明者は、カルボキシル基の付加の状態や、付加反応機構などの検討を重ねた結果、カルボン酸無水物基とカルボキシル基との割合が特定の範囲にあるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが、前記目的を達成できることを見出し、また、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムと無水マレイン酸とのエン型付加反応を特定の温度範囲で行うことによって前記目的を達成できるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが得られることを見い出し、この知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、（１）酸当量が１×１０-4ｅｐｈｒ以上、赤外線吸光分析において［カルボン酸無水物基のピーク高］／（［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、ムーニー粘度が１５〜２００、ヨウ素価が８０以下のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが提供される。
【０００８】
本発明ゴムの好適な態様として以下のものが提供される。
（２） メチルエチルケトン不溶解分が１０重量％以下である前記（１）のゴム。
（３） 結合ニトリル量が１０〜６０重量％である前記（１）又は（２）のゴム。
【０００９】
また、本発明によれば、（４） 加熱密閉式混練機において、ゴム温度６０〜１７０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにエチレン性不飽和カルボン酸又はその無水物を添加し、次いでゴム温度２００〜２８０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物とを付加反応させることを特徴とするカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの製造方法が提供される。
【００１０】
本発明製造方法の好適な態様は以下の通りである。
（５） ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したものであり、好適には、ヨウ素価が８０以下、該共重合体ゴム中の結合ニトリル量が１０〜６０重量％、ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１００℃）が３０〜３００である前記（４）の製造方法。
（６） ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムを水素化したものである前記（４）〜（５）の製造方法。
【００１１】
（７） エチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物が、炭素数４〜１０のエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物である前記（４）〜（６）の製造方法。
（８） エチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物が、無水マレイン酸である前記（４）〜（７）の製造方法。
【００１２】
（９） 加熱密閉式混練機が、加圧ニーダーである前記（１）〜（８）の製造方法。
（１０） ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が０．０５〜１０重量部の割合である前記（１）〜（９）の製造方法。
【００１３】
（１１） ゴム温度を、せん断発熱を利用して２００〜２８０℃に保つ前記（１）〜（１０）の製造方法。
（１２） 加熱密閉式混練機で混練するに際して、アミン系、アミンケトン系、フェノール系、ベンゾイミダゾール系その他ゴムの老化防止剤を添加する前記（１）〜（１１）の製造方法。
（１３） ゴム温度６０〜１７０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにエチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物を添加した後、さらに該温度でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにエチレン性不飽和カルボン酸又はその無水物を混練することを有する前記（１）〜（１２）の製造方法。
【００１４】
さらに本発明によれば、（１４） 前記（１）〜（３）のゴム又は前記（４）〜（１３）の製造方法で得られるゴムと、架橋剤とを含有するゴム組成物が提供される。
【００１５】
本発明ゴム組成物の好適な態様として、以下のものが提供される。
（１５） さらに老化防止剤を含有することを特徴とする前記（１４）のゴム組成物。
（１６） 老化防止剤が、アミン系、アミンケトン系、フェノール系、ベンゾイミダゾール系老化防止剤である前記（１５）のゴム組成物。
【００１６】
（１７） さらに多価金属化合物または脂肪酸誘導体を含有する前記（１４）〜（１６）のゴム組成物。
（１８） 多価金属化合物が、脂肪酸多価金属塩、好ましくはステアリン酸亜鉛である前記（１６）のゴム組成物。
（１９） 多価金属化合物が、酸化亜鉛とステアリン酸亜鉛とを組み合わせたものである前記（１６）のゴム組成物。
【００１７】
また、本発明によれば、（２０）前記（１４）〜（１９）のゴム組成物と繊維とからなる複合体が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、酸当量が１×１０-4ｅｐｈｒ以上、赤外線吸光分析において［酸無水物基のピーク高］／（［酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、ムーニー粘度が１５〜２００、ヨウ素価が８０以下のものである。
【００１９】
本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとは、分子中にニトリル基を有し、炭素−炭素不飽和結合が少なく、且つゴム弾性を示す共重合体であって、さらにカルボキシル基及びカルボン酸無水物基を分子内に有するものである。
【００２０】
炭素−炭素不飽和結合の量は、ヨウ素価で表される。本発明のゴムは、ヨウ素価が８０以下、好ましくは６０以下のものである。８０を超えるものでは、耐油性、耐熱性が低下してくる。ヨウ素価はＪＩＳ Ｋ−００７０に従って測定した。
【００２１】
本発明のゴムにおいては、結合ニトリルの量は、特に限定されないが、通常、１０〜６０重量％、好ましくは１５〜４０重量％である。結合ニトリル量が多くなると耐油性、耐熱性が高くなり、結合ニトリル量が少なくなるとゴム弾性が大きくなるので、用途に応じて適宜選択する。なお、結合ニトリル量はケルダール法によって求めた。
【００２２】
本発明のゴムは、その酸当量が、１×１０-4ｅｐｈｒ以上、好ましくは２×１０-3〜５×１０-2ｅｐｈｒ、さらに好ましくは５×１０-3〜３×１０-2ｅｐｈｒである。酸当量が少ないと引張強度や耐摩耗性などが低くなる。
なお、酸当量は、ゴムをアセトンに溶解し、ｎ−ヘキサンで再沈精製した後、該再沈精製ゴムをピリジンに再溶解し、このゴム溶液を、０．０２Ｎの水酸化カリウムのエタノール溶液を用いて、チモールフタレインを指示薬として、滴定し、ゴム１００ｇに対する当量として求めた値である。
【００２３】
本発明のゴムは、その赤外線吸光分析において［酸無水物基のピーク高］／（［酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、好ましくは０．７以上、さらに好ましくは０．８以上のものである。０．５未満になると、スコーチが起きやすくなり、また、耐摩耗性が十分でなくなり、圧縮歪も大きくなる傾向になる。
【００２４】
本発明のゴムは、そのムーニー粘度（ＭＬ1+4，１００℃）が、１５〜２００、好ましくは３０〜１５０のものである。ムーニー粘度が高いと練り加工性が悪くなり、逆に低いと、高圧下での耐久性が不充分で、圧縮永久歪み、つぶれ（圧縮緩和）が不十分になる。
【００２５】
本発明のゴムは、そのメチルエチルケトン不溶解分が、通常、１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、さらに好ましくは２重量％以下である。メチルエチルケトン不溶解分が大きくなると、成形加工性が悪くなり、引張強さ及び伸びが低下してくる。
なお、メチルエチルケトン不溶解分は、ゴムを細かく切り刻み、これを８０メッシュの金網製のかごに入れ、このかごを常温のメチルエチルケトンに４８時間浸漬し、かごに残った固形分を乾燥し、乾燥物の重量を測定し、かごに最初に入れたゴムの重量に対する乾燥物の重量を百分率で表した値である。
【００２６】
本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの製造方法は、特に限定されないが、好適な方法としては、加熱密閉式混練機において、ゴム温度２００〜２８０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とをエン型付加反応させる方法が挙げられる。
【００２７】
（ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム）
本発明で使用するニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したものである。
このニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、その結合ニトリル量が、通常、１０〜６０重量％、好ましくは１５〜４０重量％であり、ヨウ素価が、通常、８０以下、好ましくは、６０以下であり、ムーニー粘度（ＭＬ1+4，１００℃）が、通常、１０〜３００未満、好ましくは２０〜２００の範囲、さらに好ましくは３０〜１５０の範囲のものである。
ヨウ素価が大きくなると、耐熱性および強度が低下する。ヨウ素価の下限は格別限定されないが、過度に低いと加硫が困難になる場合があるので、概して、ヨウ素価が少くとも１のものが用いられる。ムーニー粘度が低くなると、高圧下での耐久性が不充分で、圧縮永久ひずみ、つぶれ（圧縮緩和）が改善されない。またムーニー粘度が大きくなると混練時の加工性が悪くなる。
【００２８】
上記のニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを製造するために使用するエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体は、通常、エチレン性不飽和ニトリルと共役ジエンとを含有する単量体組成物を重合することによって得る。
【００２９】
エチレン性不飽和ニトリルの具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロロアクリロニトリル、メトキシアクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリル等が挙げられる。これらのうちアクリロニトリルが好適に用いられる。エチレン性不飽和ニトリルの量は、単量体組成物中に、通常、１０〜６０重量％である。
【００３０】
共役ジエンの具体例としては、１，３−ブタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、クロロプレン等が挙げられる。これらのうち１，３−ブタジエンが好適に用いられる。共役ジエンの量は、単量体組成物中に、通常、４０〜９０重量％である。
【００３１】
共役ジエンとして、１，３−ブタジエンおよびイソプレンを併用した場合（すなわち、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴムの場合）は、通常、結合共役ジエン合計量中の結合１，３−ブタジエン量は３０〜７０重量％、結合イソプレン量は７０〜３０重量％である。
【００３２】
本発明で用いる単量体組成物には、エチレン性不飽和ニトリル及び共役ジエンと共重可能なエチレン性不飽和モノマーを０〜５０重量％の範囲で共重合させることができる。
【００３３】
不飽和ニトリル及び共役ジエンと共重合可能なエチレン性不飽和モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレンのごときビニル芳香族化合物；
【００３４】
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ブチル、メタアクリル酸プロピル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、マレイン酸ジ−ｎ−ブチル、マレイン酸ジイソブチル、マレイン酸ジ−ｎ−ペンチル、マレイン酸ジ−ｎ−ヘキシル、マレイン酸ジ−２−エチルヘキシル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、フマル酸ジ−ｎ−ブチル、フマル酸ジイソブチル、フマル酸ジ−ｎ−ペンチル、フマル酸ジ−ｎ−ヘキシル、フマル酸ジ−２−エチルヘキシル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジプロピル、イタコン酸ジ−ｎ−ブチル、イタコン酸ジイソブチル、イタコン酸ジ−ｎ−ペンチル、イタコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、イタコン酸ジ−２−エチルヘキシル、シトラコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル、シトラコン酸ジプロピル、シトラコン酸ジ−ｎ−ブチル、シトラコン酸ジイソブチル、シトラコン酸ジ−ｎ−ペンチル、シトラコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、シトラコン酸ジ−２−エチルヘキシル、
【００３５】
メサコン酸ジメチル、メサコン酸ジエチル、メサコン酸ジプロピル、メサコン酸ジ−ｎ−ブチル、メサコン酸ジイソブチル、メサコン酸ジ−ｎ−ペンチル、メサコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、メサコン酸ジ−２−エチルヘキシル、グルタコン酸ジメチル、グルタコン酸ジエチル、グルタコン酸ジプロピル、グルタコン酸ジ−ｎ−ブチル、グルタコン酸ジイソブチル、グルタコン酸ジ−ｎ−ペンチル、グルタコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、グルタコン酸ジ−２−エチルヘキシル、アリルマロン酸ジメチル、アリルマロン酸ジエチル、アリルマロン酸ジプロピル、アリルマロン酸ジ−ｎ−ブチル、アリルマロン酸ジイソブチル、アリルマロン酸ジ−ｎ−ペンチル、アリルマロン酸ジ−ｎ−ヘキシル、アリルマロン酸ジ−２−エチルヘキシル、テラコン酸ジメチル、テラコン酸ジエチル、テラコン酸ジプロピル、テラコン酸ジ−ｎ−ブチル、テラコン酸ジイソブチル、テラコン酸ジ−ｎ−ペンチル、テラコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、テラコン酸ジ−２−エチルヘキシルのごときエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステル；
【００３６】
メトキシアクリレート、エトキシエチルアクリレート、メトキシエトキシエチルアクリレートのごときエチレン性不飽和カルボン酸アルコキシアルキルエステル；
【００３７】
α−およびβ−シアノエチルアクリレート、α−，β−およびγ−シアノプロピルアクリレート、シアノブチルアクリレート、シアノオクチルアクリレート、α−およびβ−シアノエチルメタクリレート、α−，β−およびγ−シアノプロピルメタクリレート、シアノブチルメタクリレート、シアノオクチルメタクリレートのごときエチレン性不飽和カルボン酸シアノ置換アルキルエステル；
【００３８】
２−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートのごときエチレン性不飽和カルボン酸ヒドロキシル基置換アルキルエステル；
【００３９】
アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチロールアクリルアミド、Ｎ−エトキシメチルアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチロールメタクリルアミド、Ｎ−エトキシメチルメタクリルアミドのごときエチレン性不飽和アミド；
【００４０】
ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエンのごとき非共役ジエン；エチレン性不飽和カルボン酸フルオロアルキルエステル等を挙げることができる。
【００４１】
エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合ゴム（ＮＢＩＲ）、アクリロニトリル−イソプレン共重合ゴム（ＮＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン−ブトキシアクリレート共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合ゴム等が挙げられる。これらのうちＮＢＲが好適に用いられる。
【００４２】
かかるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムは、通常、ラジカル重合開始剤の存在下、必要に応じて分子量調整剤を用い、エチレン性不飽和ニトリルと共役ジエン、さらに必要に応じてその他のエチレン性不飽和モノマーとを共重合することによって調製される。
【００４３】
使用するラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩；４，４−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２−アゾビス−２−メチル−Ｎ−１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチルプロピオアミド、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、１，１′−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニトリル）等のアゾ化合物；
【００４４】
メチルエチルパーオキシド、クメンパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、アセチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート等の過酸化物類などを例示することができる。また、これら重合開始剤と還元剤とを組み合わせたレドックス開始剤を挙げることができる。
重合開始剤の量は、単量体組成物１００重量部に対して、通常、０．００５〜３重量部である。また、重合温度は開始剤の種類によって異なるが、通常、０〜１００℃である。
【００４５】
分子量調整剤としては、２，２’，４，６，６’−ペンタメチルヘプタン−４−チオール、２，４，４−トリメチルペンタン−２−チオール、ドデカン−１２−チオール、２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−４−メタンチオール、２，４，６−トリメチルノナン−４−チオール等のアルキルチオール化合物類；ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド等のキサントゲンジスルフィド類；テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類；
【００４６】
四塩化炭素、臭化エチレン等のハロゲン化炭化水素類；ペンタフェニルエタン等の炭化水素類；およびアクロレイン、メタクロレイン、アリルアルコール、２−エチルヘキシルチオグリコレート、ターピノーレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテン、α−メチルスチレンダイマー（２−４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテンが５０重量％以上のものが好ましい）、２，５−ジヒドロフラン、３，６−ジヒドロ−２Ｈ−ピン、フタラン、１，２−ブタジエン、１，４−ヘキサジエン等を挙げることができる。分子量調整剤の量は、単量体合計量１００重量部に対し、通常、０．００５〜３重量部である。
【００４７】
重合の方法は特に限定されず、バルク重合、溶液重合、懸濁重合あるいは乳化重合等を必要に応じて適宜選択することができる。なかでも、乳化重合が好適である。乳化重合によって製造する場合には、たとえば、公知の乳化重合の手法により重合を行い、所定の転化率に達した時にヒドロキシルアミン、カルバミン酸ナトリウム等を加えて重合を停止し、次いで、残存単量体を加熱、水蒸気蒸留等によって除去し、さらに、得られた重合体ラテックスに無機の凝固剤、高分子凝集剤または感熱凝固剤等の通常の乳化重合で使用される凝固剤を加え、共重合体を凝固、回収することができる。
【００４８】
エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの共役ジエン単位部分を水素化する方法はとくに限定されず、通常の水素化方法を用いることにより行なわれる。
具体的には、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムを溶媒に溶解した状態で、水素化触媒の存在下で、水素を吹き込んで行う。
【００４９】
溶媒は、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムを溶解可能なものである。具体的にはベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼンのごとき芳香族化合物；シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンのごときケトン；テトラヒドロフラン；酢酸エチル；ジメチルホルムアミドなどを挙げることができる。
【００５０】
水素化触媒としては、例えば、パラジウム／シリカおよびパラジウム錯体（特開平３−２５２４０５号）等が挙げられる。さらに、特開昭６２−１２５８５８号、特開昭６２−４２９３７号、特開平１−４５４０２号、特開平１−４５４０３号、特開平１−４５４０４号、特開平１−４５４０５号等に記載されているようなロジウムまたはルテニウム化合物を使用することもできる。
【００５１】
水素化反応温度は、通常、５〜１５０℃、好ましくは１０〜１００℃である。高温では、水素化触媒が失活したり、又は副反応が起こりやすくなる。副反応としては、ニトリル基が水素化されたりする反応等が挙げられる。反応時の水素の圧力は、通常、大気圧〜１５０Ｋｇ／ｃｍ2、好ましくは大気圧〜１００Ｋｇ／ｃｍ2である。
【００５２】
（エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物）
本発明で使用するエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物は、特に限定されない。
【００５３】
エチレン性不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、アリルマロン酸、テラコン酸；無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸のごときエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物；などが挙げられる。これらのうち、その炭素数が４〜１０のエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物、特にα，β−不飽和ジカルボン酸無水物、具体的には無水マレイン酸が好適である。
【００５４】
本発明においては、前記エチレン性不飽和ジカルボン酸と共に、エチレン性不飽和モノカルボン酸や不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルを等付加反応させることができる。エチレン性不飽和モノカルボン酸や不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルを付加反応させる場合には、赤外吸光分析における［酸無水物基のピーク高］／（［酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、好ましくは０．７以上、さらに好ましくは０．８以上となるようにエチレン性不飽和モノカルボン酸や不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルの付加量等を調整して反応させる。
【００５５】
エチレン性不飽和モノカルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルとしては、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノプロピル、マレイン酸モノ−ｎ−ブチル、マレイン酸モノイソブチル、マレイン酸モノ−ｎ−ペンチル、マレイン酸モノ−ｎ−ヘキシル、マレイン酸モノ−２−エチルヘキシル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノプロピル、フマル酸モノ−ｎ−ブチル、フマル酸モノイソブチル、フマル酸モノ−ｎ−ペンチル、フマル酸モノ−ｎ−ヘキシル、フマル酸モノ−２−エチルヘキシル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノプロピル、イタコン酸モノ−ｎ−ブチル、イタコン酸モノイソブチル、イタコン酸モノ−ｎ−ペンチル、イタコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、イタコン酸モノ−２−エチルヘキシル、シトラコン酸モノメチル、シトラコン酸モノエチル、シトラコン酸モノプロピル、シトラコン酸モノ−ｎ−ブチル、シトラコン酸モノイソブチル、シトラコン酸モノ−ｎ−ペンチル、シトラコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、シトラコン酸モノ−２−エチルヘキシル、
【００５６】
メサコン酸モノメチル、メサコン酸モノエチル、メサコン酸モノプロピル、メサコン酸モノ−ｎ−ブチル、メサコン酸モノイソブチル、メサコン酸モノ−ｎ−ペンチル、メサコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、メサコン酸モノ−２−エチルヘキシル、グルタコン酸モノメチル、グルタコン酸モノエチル、グルタコン酸モノプロピル、グルタコン酸モノ−ｎ−ブチル、グルタコン酸モノイソブチル、グルタコン酸モノ−ｎ−ペンチル、グルタコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、グルタコン酸モノ−２−エチルヘキシル、アリルマロン酸モノメチル、アリルマロン酸モノエチル、アリルマロン酸モノプロピル、アリルマロン酸モノ−ｎ−ブチル、アリルマロン酸モノイソブチル、アリルマロン酸モノ−ｎ−ペンチル、アリルマロン酸モノ−ｎ−ヘキシル、アリルマロン酸モノ−２−エチルヘキシル、テラコン酸モノメチル、テラコン酸モノエチル、テラコン酸モノプロピル、テラコン酸モノ−ｎ−ブチル、テラコン酸モノイソブチル、テラコン酸モノ−ｎ−ペンチル、テラコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、テラコン酸モノ−２−エチルヘキシル等が挙げられる。
【００５７】
（付加反応）
本発明の製造方法は、加熱密閉式混練機において、前記ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とを、付加反応させる。
【００５８】
付加反応させる方法は、特に限定されないが、ラジカル発生剤を使用することなく、高温下で前記ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とを混練するエン型付加反応させる方法が好ましい。
【００５９】
ラジカル発生剤を使用すると、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとがラジカル型付加反応を起こす。エン型付加反応では、ゲルの発生やゴムのムーニー粘度の上昇をおこすことおそれが少なく、加工性や特性上、好適なゴムを得ることができる。
【００６０】
ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物の量は特に限定されないが、通常、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物０．０５〜１０重量部、好ましくは、０．２〜６重量部である。
【００６１】
本発明で使用する加熱密閉混練機としては、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー等のバッチ式加熱密閉混練機や、単軸押出機、同方向二軸押出機、異方向回転二軸押出機等の連続式混練機中から任意に選ぶことができ、なかでも、バッチ式加熱密閉混練機、特に加圧ニーダーが好ましい。連続式混練機の場合は、押出機出口に滞留するゴムが高温になりやすいので、後記温度（２００〜２８０℃）の範囲を外れることがあり、その場合にはゴムがゲル化して、ダイヘッドの詰まりが発生する等、効率よく付加反応を行なうことが出来ないことがあり、または、ゴム中に多量に未反応のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が残存することもあるので、運転条件（特に、混練条件と温度条件）を厳密に設定する必要がある。
【００６２】
本発明においては、加熱密閉混練機を使用して付加反応を行なう。例えば、ロール型混練機のような開放型混練機を用いた場合は、融解した無水マレイン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が飛散し、十分な付加反応を行なうことができない。
【００６３】
本発明の製造方法では、実質的に付加反応（好適にはエン型付加反応）が起こらない温度において、具体的には、ゴム温度が６０〜１７０℃、好ましくは、１００〜１５０℃の範囲において、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物をニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに添加する。そして、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を添加後、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとを予混練し、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物をニトリル基含有高飽和共重合体中に均一に分散させることが好ましい。エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を添加するときのゴム温度が過度に低いと、ゴムが混練機内でスリップして、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとの混合が十分に行えない。一方、該温度が過度に高いと、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が大量に飛散することがあり、付加反応率が低下する。
【００６４】
次に、付加反応を行うべく、混練機のジャケット温度を上昇させ、混練中のゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物との混練物の温度（以下、ゴム温度と記すことがある。）が２００〜２８０℃、好ましくは２２０〜２６０℃に保つことが必要である。ゴム温度をこの範囲に保つ方法は、特に限定されないが、通常は、混練機のジャケットに温水を流す方法、または、せん断発熱を利用することにより達せられる。
【００６５】
付加反応させる時のゴム温度が過度に低いと、付加反応が十分に進行しない。また、過度に高い場合は、ゲル化や焼け物の発生等が起こりその結果、製品にゲルが混入し好ましくない。
【００６６】
付加反応は、前記の予混練に引き続いて連続的に行ってもよいし、予混練を行って混練物を得た後、その混練物を別途混練して、段階的に行ってもよい。
【００６７】
加熱密閉混練機のジャケット温度は、通常、７０〜２５０℃、好ましくは１３０〜２００℃である。また、せん断発熱を利用する場合は、混練機による混練のせん断速度を、通常、３０〜１０００Ｓ-1、好ましくは３００〜７００Ｓ-1の範囲内にして行なうことが好ましい。せん断速度が過度に大きいと、せん断発熱によるゴム温度の制御が難しく、ゴム温度が２８０℃を超えてしまうためゲルや焼け物の発生等が起こり工業的な製造方法として好ましくない。また、せん断速度が過度に小さいと、ゴム温度が２００℃に達せず充分なエン型付加反応が期待できない。本発明の製法において、せん断発熱を利用すると、ゴム温度の制御を容易に行なうことが出来るので好ましい。加熱密閉混練機中における混練時間は、とくに限定されないが、通常、１２０秒〜１２０分、好ましくは１８０秒〜６０分である。
【００６８】
本発明においては、加熱密閉式混練機中で混練するに際して、老化防止剤を添加することにより、ゴムのゲル化、ムーニー粘度の上昇を防止することができる。老化防止剤の種類は、特に限定されないが、アミン系、アミンケトン系、フェノール系、ベンゾイミダゾール系その他ゴム用の老化防止剤を使用することができる。
【００６９】
アミン系老化防止剤としては、フェニル−１−ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、４，４−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、Ｐ−（Ｐ−トルエンスルフォニルアミド）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ−２−ナフチル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−イソプロピル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−（３−メテクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−Ｐ−フェニレンジアミン等が挙げられる。
【００７０】
アミンケトン系老化防止剤としては２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン、６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン等が挙げられる。
【００７１】
フェノール系老化防止剤としては、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，２−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−アミルハイドロキノン等が挙げられる。
【００７２】
ベンゾイミダゾール系老化防止剤としては２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトメチルベンゾイミダゾール、２−メルカプトメチルベンゾイミダゾールの金属塩等が挙げられる。これらのうち、フェノール系老化防止剤が好適に用いられる。
これら、老化防止剤の量は、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、通常、０．０１〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部である。
【００７３】
本発明の製造方法によれば、付加反応に使用するエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物の仕込量の８０％以上をニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに付加させることができる。さらに、ゴム中に残存する未反応のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を、通常、１０％以下、好適には７％以下にすることができ、工業的に安定生産する上で極めて有用な製造方法として利用できるものである。
【００７４】
本発明のゴム組成物は、前記カルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムと架橋剤とを含有するものである。
【００７５】
本発明ゴム組成物に使用する架橋剤は、ニトリル基含有共重合体ゴムやこれを水素化したニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに通常使用されるものが使用できる。
【００７６】
架橋剤の具体例としては、硫黄；モルホリンジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィドなどのチウラム化合物のごとき硫黄供与化合物；ジクミルパーオキサイド、ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−２，５−ジメチルヘキサン、ベンゾイルパーオキサイドのごとき過酸化物などが挙げられる。
架橋剤の量はカルボキシル化ニトリル基高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、通常、０．０５〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部である。
【００７７】
架橋を効率良く行うために、架橋助剤、架橋促進剤を組成物に配合してもよい。架橋助剤や架橋促進剤としては、マレイミド、フェニレンビスマレイミドなどのマレイミド化合物；亜鉛華、炭酸亜鉛、酸化マグネシウム、一酸化鉛、鉛丹、水酸化カルシウムのごとき多価金属化合物；ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛などの脂肪酸とその誘導体；などが挙げられる。これらのうち、多価金属化合物又は脂肪酸誘導体、特に脂肪酸多価金属塩、具体的にはステアリン酸亜鉛を用いると引張強度や耐摩耗性などが改善されるので好ましい。さらに脂肪酸多価金属塩と多価金属化合物、具体的にはステアリン酸亜鉛と亜鉛華とを組み合わせて用いるのが好ましい。
【００７８】
本発明のゴム組成物には、さらに、必要に応じて老化防止剤、充填剤または補強剤、繊維補強材、導電性付与剤、可塑剤又は軟化剤、発泡剤、粘着付与剤、スコーチ防止剤、着色剤、滑剤、分散剤などを配合することができる。
【００７９】
本発明のゴム組成物は、これをそのまま架橋成形することによって、または繊維と複合することによって、インキ印刷用ロール、静電画像形成装置用ロール、給紙ロールのごときロール；自動車用パワーステアリングホース、油圧ホース、燃料ホースのごときホースまたはチューブ；Ｖベルト、ポリＶベルト、歯付伝動ベルトのごときベルト；タイヤ；電線被覆材；スポンジ；シートなどの成形物又は複合体にすることができる。また、制震材（防震材）、バネ材、防げん材；Ｏ−リング、ガスケット、オイルシール、フレオンシールのごときシール材；自動車のクラッチ板やブレーキシューのごとき摺動材（摩擦材）などの用途にも適用できる。
【００８０】
本発明の複合体に用いる繊維としては、ポリアミド系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリ青化ビニリデン系繊維、ポリフルオロエチレン系繊維のごとき合成繊維；セルロース系再生繊維（ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨンなど）のごとき再生繊維；アセテートのごとき半合成繊維；綿、カポック、亜麻、大麻、ラミー、ジュート、マニラ麻、サイザル麻、ヤシのごとき植物繊維；羊毛、アルパカ、絹などの動物繊維；金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ロックファイバー、スラッグファイバーのごとき無機繊維などを挙げるとができる。
【００８１】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例の部及び％は特に断わりのない限り重量基準である。また、本発明がこれらの実施例により限定されるものではない。
【００８２】
本実施例等において行った評価の方法は以下のとおりである。
（酸当量）
カルボキシル化ゴムＭ（ｇ）をアセトンに溶解し、ｎ−ヘキサンで再沈精製した後、該再沈精製ゴムをピリジン（ＪＩＳ Ｋ−８７７７試薬特級）に再溶解し、このゴム溶液を、０．０２Ｎ水酸化カリウムのエタノール溶液を用いて、チモールフタレインを指示薬として、滴定し、滴定量Ａ（ｍｌ）を得、一方で、カルボキシル化する前のゴムＭ（ｇ）を同様にして滴定し、滴定値Ｂ（ｍｌ）を得、酸当量（ｅｐｈｒ）＝［（Ａ−Ｂ）×０．０２×１００］／[１０００×Ｍ]の計算式により求めた。なお、Ｂは実質ゼロである。
【００８３】
（カルボン酸付加率）
仕込んだ無水マレイン酸の量に対する付加量（酸当量を換算して求めた。）の割合で求めた。
【００８４】
（カルボン酸残存率）
カルボキシル化ゴムをピリジンに溶解し、この溶液を、水酸化カリウムのエタノール溶液を用いて、チモールフタレインを指示薬として、酸当量を求める方法と同様に滴定することによって求めた値から、前記付加量を減じ、その差を仕込んだ無水マレイン酸の量に対する割合で求めた。
【００８５】
（赤外線吸光分析）
赤外線吸光分析機（（株）エス・ティ・ジャパン社製、アイリス走査型赤外顕微システム）を用いて測定した。
カルボン酸無水物基は１７８５ｃｍ-1付近に、カルボキシル基は１７１０〜１７４０ｃｍ-1付近にピークが出現する。
【００８６】
（ＭＥＫ不溶解分）
ゴムを細かく切り刻み、これを８０メッシュの金網製のかごに入れ、このかごを常温のメチルエチルケトンに４８時間浸漬し、かごに残った固形分を乾燥し、乾燥物の重量を測定し、かごに最初に入れたゴムの重量に対する乾燥物の重量の百分率を求めた。
【００８７】
（キュラストスコーチ試験）
日本ゴム協会規格ＳＲＩＳ ３１０２に準拠して、、未架橋のゴム組成物約１０ｇを、オキシレーティング・ディスクレオメーターを用いて、１５０℃におけるスコーチ時間（Ｔ１０）、最大トルク（Ｖmax）及び最小トルク（Ｖmin）を測定した。Ｔ１０は小さいほど架橋速度が早くスコーチしやすいことを示す。Ｖmaxは大きいほど架橋効率が高いことを示す。
【００８８】
（引張試験）
ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、厚さ２ｍｍの架橋ゴムシートを３号形ダンベルを用いて打ち抜き、その打ち抜き片を、引張速度５００ｍｍ／分、チェック間距離２０ｍｍ、温度２５℃、湿度５０％ＲＨの条件で引張試験し、３００％伸張時の応力と、引張強さ及び伸びを測定した。
【００８９】
（ピコ摩耗試験）
ＡＳＴＭ Ｄ２２２８−８８に準拠して行い、摩耗減量を測定した。値が小さい方が耐摩耗性が高いことを示す。
【００９０】
（繊維との接着試験）
繊維からなる基布をゴム組成物のシート成型物と重ねて、プレス圧５ＭＰａ、温度１５０℃で３０分間プレスし、架橋させて、基布とゴムとの積層体（複合体）を得た。
この複合体を２５ｍｍ×１５０ｍｍに打ち抜き、インストロン型引張試験機を用いて、５０ｍｍ／分の引張速度で剥離試験を行った。
基布として、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムラテックスにナイロン６６繊維からなる基布を浸漬した後、１８０℃で２分間熱処理して得られた表面処理ナイロン基布、
水素化アクリロニトリルブタジエンゴムラテックスにガラス繊維からなる基布を浸漬した後、１８０℃で２分間熱処理して得られた表面処理ガラス繊維基布、
及び、ナイロン６６繊維からなる基布を用いた。
【００９１】
実施例１
ニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、ヨウ素価２８、ニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）１００部を、加熱密閉式混練機である加圧ニーダー（森山製作所製、混合量７５リットル、ＭＳ式）を用いて３分間素練りした。
このとき、加圧ニーダーは、混合槽、側板、加圧蓋、ブレード軸のジャケットに蒸気圧３Ｋｇ／ｃｍ2のスチームを流し、ジャケットを１３０℃に加熱し、ブレード回転数３０／２５ｒｐｍ、加圧蓋圧力８Ｋｇ／ｃｍ2、せん断速度５００Ｓ-1の条件で運転した。加圧ニーダー内の充填率は、ニーダーの全容量に対し約８９．５体積％であった。
【００９２】
ゴム温度が１３０℃まで上昇した後、６５℃で加熱溶融した無水マレイン酸１．８部及び２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）０．５部をプランジャーポンプを用いて加圧ニーダー内に投入し、引き続き混練（予混練）した。
【００９３】
混練によって発生するせん断発熱を利用してゴム温度が２５０℃になるように調整し、その温度で、さらに１５分間混練を行ない、エン型付加反応をさせた。ゴム温度の制御は、加圧ニーダーのジャケット部に流す水の温度を変化させて、あるいは、加圧ニーダーの加圧蓋の圧力を変化させることによって行った。
【００９４】
最後に、加圧ニーダーの混合槽を倒し、約３０秒間空練りして、ゴム混合物を落下させ、加圧ニーダーから取り出し、カルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを得た。加圧ニーダーのブレードの汚れは全く認められなかった。
得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの評価結果を表１に示した。
【００９５】
実施例２
実施例１において、無水マレイン酸の量を０．７部に変えた他は実施例１と同様にしてカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを得た。それの評価結果を表１に示した。
【００９６】
実施例３
実施例１において、無水マレイン酸の量を３．５部に変えた他は実施例１と同様にしてカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを得た。それの評価結果を表１に示した
【００９７】
比較例１
オートクレーブ中にニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ヨウ素価２８、アクリロニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）のメチルエチルケトン溶液（濃度１１％）を仕込み、該ゴム１００部に対して無水マレイン酸３０部を添加した後、不活性ガス雰囲気下でベンゾイルパーオキサイド７部を溶解したメチルエチルケトン溶液を連続添加しつつ、９５℃で４時間反応させた。反応生成物はｎ−ヘキサン／ジエチルエーテル混合溶剤で再沈精製した。得られた反応生成物の評価結果を表１に示した。
【００９８】
比較例２
ニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ヨウ素価２８、アクリロニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）１００部、無水マレイン酸２部、老化防止剤として２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）０．５部からなる原料を、加熱密閉式混練機として二軸押し出し機（プラスチック工学研究所社製、ＢＴ−４０、スクリュー径３８ｍｍ、スクリュー長さ１６００ｍｍ、Ｌ／Ｄ４２、スクリューせん断速度２０００Ｓ-1、押し出し量１０ｋｇ／ｈ、７バレル構成）を用い、ジャケット温度２５０〜２８０℃にてエン型付加反応を行なった。ゴム温度は３００℃を超えていた。このゴムにはゲル化したゴムが固まりになって混ざっていた。得られたゴムの評価結果を表１に示した。
【００９９】
比較例３
実施例１においてゴム温度２５０℃を１８０℃に変えた他は実施例１と同様にしてゴムを得た。得られたゴムの評価結果を表１に示した。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
表１から、本発明の製造方法（実施例１〜３）により、エン型付加反応に使用する無水マレイン酸がきわめて効率よく付加し（付加率８９％、残存率３％）、しかも、［カルボン酸無水物基のピーク高］／（［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）の値が高く、実質的にゲルフリー（ＭＥＫ不溶解分０．２％）の無水マレイン酸付加水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムが製造されることが分かる。
これに対して、オートクレーブを用いた付加反応の場合（比較例１）は、付加率が６％と非常に低い。二軸押し出し機を使用し、高温で付加反応させた場合（比較例２）は、無水マレイン酸の付加率が低く、また、ゴム中にゲル等の異物が混入していることが確認された。比較例１〜２の方法で得られたゴムは付加した無水マレイン酸が開環してほとんどがカルボキシル基に変化していることが分かる。また、低温で付加反応させた場合（比較例３）は、無水マレイン酸の付加率が極端に低い。
【０１０２】
実施例４
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００部、カーボンブラック（ＦＥＦカーボン旭６０、旭カーボン社製）５０部、酸化亜鉛１０部、ステアリン酸１部、トリメリット酸系可塑剤（アデカサイザーＣ−８，旭電化工業社）１０部、アミン系老化防止剤（ナウガード４４５、ハーキュレス社製）１部、粉末硫黄（３２５メッシュ）０．５部、テトラメチルチウラムジスルフィド１．５部及びＮ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド１部をロール温度２５℃のロールで混合し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を１５０℃で加圧架橋した。このゴム組成物及びその架橋物の評価結果を表２に示した。
【０１０３】
比較例４
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの代わりに比較例１で得られたゴムを用いた他は実施例４と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表２に示した。
【０１０４】
比較例５
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの代わりに比較例２で得られたゴムを用いた他は実施例４と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表２に示した。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
実施例５
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００部、カーボンブラック（ＦＥＦカーボン旭６０、旭カーボン社製）４０部、酸化亜鉛５部、ステアリン酸亜鉛２部及１，３−ビス（３−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン３部をロール温度２５℃のロールで混合し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を１７０℃で加圧架橋した。このゴム組成物及びその架橋物の評価結果を表３に示した。
【０１０７】
実施例６
ステアリン酸亜鉛を使用しなかった他は、実施例５と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表３に示した。
【０１０８】
比較例６
実施例５において用いた実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに代えて、アクリル酸２部とアクロリロニトリル３６部とブタジエン６２部との乳化共重合体に水素を付加させて得られるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム（ヨウ素価２９，ムーニー粘度５７、酸当量１９．７×１０-3ｅｐｈｒ、［カルボン酸無水物基のピーク高］／（［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）＝０、ＭＥＫ不溶解分０．２％）を用いた他は実施例５と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表３に示した。
【０１０９】
【表３】
【０１１０】
実施例７
実施例２で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００部、カーボンブラック（ＦＥＦカーボン旭６０、旭カーボン社製）４０部、酸化亜鉛５部、ステアリン酸亜鉛２部、粉末硫黄（３２５メッシュ）０．５部、ステアリン酸１部、テトラメチルチウラムジスルフィド１．５部及びＮ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド１部をロール温度２５℃のロールで混合し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を１５０℃で加圧架橋した。このゴム組成物及びその架橋物の評価結果を表４に示した。
【０１１１】
実施例８
ステアリン酸亜鉛を使用しなかった他は、実施例７と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表４に示した。
【０１１２】
比較例７
実施例２で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの代わりにニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、ヨウ素価２８、ニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）を用いた他は実施例７と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表４に示した。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
表２〜表４に示した評価結果から、カルボン酸無水物基量の割合が少ないカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム（比較例４、５及び６）は、キュラストスコーチ試験におけるＴ１０までの時間が短く、スコーチを起こしており、摩耗減量が多く、３００％引張応力が小さい。また、カルボキシル化していない水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（比較例７）は、引張強度、３００％引張応力が小さく、摩耗減量が多いことがわかる。
一方、本発明のカルボン酸無水物基量の割合が多いカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、スコーチを起こしにくく、引張強度などが大きく、且つ摩耗減量が少ないことがわかる。
【０１１５】
【発明の効果】
かくして、本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、スコーチを起こしにくくいので成形加工性が良好である。また引張強さなどが大きく、且つ摩耗減量が少なく、さらに繊維との接着力が強いので、ベルト、ホース、特に自動車などに使用するタイミングベルトや燃料ホースなどに好適に使用できる。
また、本発明の製造方法によれば、上記カルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを効率よく得ることができる。しかも、仕込んだエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物のほとんどをゴムに付加させることができるので、ゴム中に残存する未反応のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を少なくすることができ、工業的に安定生産する上で有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１で得られた本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの赤外線吸光分析のスペクトルを示す図。
【図２】 比較例１で得られた従来のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの赤外線吸光分析のスペクトルを示す図。
【図３】 実施例１で使用した水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムの赤外線吸光分析のスペクトルを示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明はカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法に関し、耐摩耗性及び強度特性のバランスに優れ、さらにスコーチを起こし難いカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムを水素化したニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは耐油性、耐熱性、耐候性、耐寒性及び機械的強度のバランスのとれたゴムとして知られ、ベルトやホース等の用途に使用されている。近年、このような用途においても長期使用の観点から、常温及び高温での高水準の強度特性が要求されるとともに動力伝達をさらに確実なものとするために、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに無水マレイン酸を付加させることが提案された（例えば、特開昭６４−６０３９号公報）。
【０００３】
しかし、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに無水マレイン酸を付加させる方法の中、オートクレーブ等の化学反応容器中で行う溶液付加反応は、製造コストが高く、生産性が低い。また、混練押出機等の混合加工機による固体相熱付加反応は、滞留時間の短い高温反応であるため、焼け物の発生、ゲルの発生および製品への混入、押出機出口の滞留物がゲル化することによるダイヘッドの詰まり等により連続生産性に問題がある。さらに、ゴム中に多量に残存する未反応の無水マレイン酸の除去が困難である。また、密閉式混練機中で過酸化物を使用して行うラジカル型付加反応はゲルの発生を起こしやすい。
【０００４】
このように、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにマレイン酸を付加する方法について工業的に満足する製造方法が未だ見出されていないのが現状である。
【０００５】
一方、これら従来の方法で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、ロールへの巻き付きが悪く加工性が低い。また、酸化亜鉛などとの反応速度が早いために、スコーチを起こしやすく、加工成形性が低い。さらに、ベルトやホースなどに要求される、耐摩耗性、引張強さなどや、繊維との接着性などの諸特性が十分に満足できるものでなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、引張強さ及び耐摩耗性に優れ、繊維との接着強度が高く、ロール加工性に優れるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的はさらに、スコーチし難いカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム及びその製造方法を提供することにある。
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、従来の方法で得られるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、カルボン酸無水物基のほとんどがカルボキシル基に分解していることに気づいた。そこで、本発明者は、カルボキシル基の付加の状態や、付加反応機構などの検討を重ねた結果、カルボン酸無水物基とカルボキシル基との割合が特定の範囲にあるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが、前記目的を達成できることを見出し、また、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムと無水マレイン酸とのエン型付加反応を特定の温度範囲で行うことによって前記目的を達成できるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが得られることを見い出し、この知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、（１）酸当量が１×１０-4ｅｐｈｒ以上、赤外線吸光分析において［カルボン酸無水物基のピーク高］／（［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、ムーニー粘度が１５〜２００、ヨウ素価が８０以下のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが提供される。
【０００８】
本発明ゴムの好適な態様として以下のものが提供される。
（２） メチルエチルケトン不溶解分が１０重量％以下である前記（１）のゴム。
（３） 結合ニトリル量が１０〜６０重量％である前記（１）又は（２）のゴム。
【０００９】
また、本発明によれば、（４） 加熱密閉式混練機において、ゴム温度６０〜１７０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにエチレン性不飽和カルボン酸又はその無水物を添加し、次いでゴム温度２００〜２８０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物とを付加反応させることを特徴とするカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの製造方法が提供される。
【００１０】
本発明製造方法の好適な態様は以下の通りである。
（５） ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したものであり、好適には、ヨウ素価が８０以下、該共重合体ゴム中の結合ニトリル量が１０〜６０重量％、ムーニー粘度（ＭＬ1+4、１００℃）が３０〜３００である前記（４）の製造方法。
（６） ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムが、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムを水素化したものである前記（４）〜（５）の製造方法。
【００１１】
（７） エチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物が、炭素数４〜１０のエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物である前記（４）〜（６）の製造方法。
（８） エチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物が、無水マレイン酸である前記（４）〜（７）の製造方法。
【００１２】
（９） 加熱密閉式混練機が、加圧ニーダーである前記（１）〜（８）の製造方法。
（１０） ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が０．０５〜１０重量部の割合である前記（１）〜（９）の製造方法。
【００１３】
（１１） ゴム温度を、せん断発熱を利用して２００〜２８０℃に保つ前記（１）〜（１０）の製造方法。
（１２） 加熱密閉式混練機で混練するに際して、アミン系、アミンケトン系、フェノール系、ベンゾイミダゾール系その他ゴムの老化防止剤を添加する前記（１）〜（１１）の製造方法。
（１３） ゴム温度６０〜１７０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにエチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物を添加した後、さらに該温度でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムにエチレン性不飽和カルボン酸又はその無水物を混練することを有する前記（１）〜（１２）の製造方法。
【００１４】
さらに本発明によれば、（１４） 前記（１）〜（３）のゴム又は前記（４）〜（１３）の製造方法で得られるゴムと、架橋剤とを含有するゴム組成物が提供される。
【００１５】
本発明ゴム組成物の好適な態様として、以下のものが提供される。
（１５） さらに老化防止剤を含有することを特徴とする前記（１４）のゴム組成物。
（１６） 老化防止剤が、アミン系、アミンケトン系、フェノール系、ベンゾイミダゾール系老化防止剤である前記（１５）のゴム組成物。
【００１６】
（１７） さらに多価金属化合物または脂肪酸誘導体を含有する前記（１４）〜（１６）のゴム組成物。
（１８） 多価金属化合物が、脂肪酸多価金属塩、好ましくはステアリン酸亜鉛である前記（１６）のゴム組成物。
（１９） 多価金属化合物が、酸化亜鉛とステアリン酸亜鉛とを組み合わせたものである前記（１６）のゴム組成物。
【００１７】
また、本発明によれば、（２０）前記（１４）〜（１９）のゴム組成物と繊維とからなる複合体が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、酸当量が１×１０-4ｅｐｈｒ以上、赤外線吸光分析において［酸無水物基のピーク高］／（［酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、ムーニー粘度が１５〜２００、ヨウ素価が８０以下のものである。
【００１９】
本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとは、分子中にニトリル基を有し、炭素−炭素不飽和結合が少なく、且つゴム弾性を示す共重合体であって、さらにカルボキシル基及びカルボン酸無水物基を分子内に有するものである。
【００２０】
炭素−炭素不飽和結合の量は、ヨウ素価で表される。本発明のゴムは、ヨウ素価が８０以下、好ましくは６０以下のものである。８０を超えるものでは、耐油性、耐熱性が低下してくる。ヨウ素価はＪＩＳ Ｋ−００７０に従って測定した。
【００２１】
本発明のゴムにおいては、結合ニトリルの量は、特に限定されないが、通常、１０〜６０重量％、好ましくは１５〜４０重量％である。結合ニトリル量が多くなると耐油性、耐熱性が高くなり、結合ニトリル量が少なくなるとゴム弾性が大きくなるので、用途に応じて適宜選択する。なお、結合ニトリル量はケルダール法によって求めた。
【００２２】
本発明のゴムは、その酸当量が、１×１０-4ｅｐｈｒ以上、好ましくは２×１０-3〜５×１０-2ｅｐｈｒ、さらに好ましくは５×１０-3〜３×１０-2ｅｐｈｒである。酸当量が少ないと引張強度や耐摩耗性などが低くなる。
なお、酸当量は、ゴムをアセトンに溶解し、ｎ−ヘキサンで再沈精製した後、該再沈精製ゴムをピリジンに再溶解し、このゴム溶液を、０．０２Ｎの水酸化カリウムのエタノール溶液を用いて、チモールフタレインを指示薬として、滴定し、ゴム１００ｇに対する当量として求めた値である。
【００２３】
本発明のゴムは、その赤外線吸光分析において［酸無水物基のピーク高］／（［酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、好ましくは０．７以上、さらに好ましくは０．８以上のものである。０．５未満になると、スコーチが起きやすくなり、また、耐摩耗性が十分でなくなり、圧縮歪も大きくなる傾向になる。
【００２４】
本発明のゴムは、そのムーニー粘度（ＭＬ1+4，１００℃）が、１５〜２００、好ましくは３０〜１５０のものである。ムーニー粘度が高いと練り加工性が悪くなり、逆に低いと、高圧下での耐久性が不充分で、圧縮永久歪み、つぶれ（圧縮緩和）が不十分になる。
【００２５】
本発明のゴムは、そのメチルエチルケトン不溶解分が、通常、１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、さらに好ましくは２重量％以下である。メチルエチルケトン不溶解分が大きくなると、成形加工性が悪くなり、引張強さ及び伸びが低下してくる。
なお、メチルエチルケトン不溶解分は、ゴムを細かく切り刻み、これを８０メッシュの金網製のかごに入れ、このかごを常温のメチルエチルケトンに４８時間浸漬し、かごに残った固形分を乾燥し、乾燥物の重量を測定し、かごに最初に入れたゴムの重量に対する乾燥物の重量を百分率で表した値である。
【００２６】
本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの製造方法は、特に限定されないが、好適な方法としては、加熱密閉式混練機において、ゴム温度２００〜２８０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和カルボン酸またはその無水物とをエン型付加反応させる方法が挙げられる。
【００２７】
（ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム）
本発明で使用するニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの共役ジエン単位部分を水素化したものである。
このニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、その結合ニトリル量が、通常、１０〜６０重量％、好ましくは１５〜４０重量％であり、ヨウ素価が、通常、８０以下、好ましくは、６０以下であり、ムーニー粘度（ＭＬ1+4，１００℃）が、通常、１０〜３００未満、好ましくは２０〜２００の範囲、さらに好ましくは３０〜１５０の範囲のものである。
ヨウ素価が大きくなると、耐熱性および強度が低下する。ヨウ素価の下限は格別限定されないが、過度に低いと加硫が困難になる場合があるので、概して、ヨウ素価が少くとも１のものが用いられる。ムーニー粘度が低くなると、高圧下での耐久性が不充分で、圧縮永久ひずみ、つぶれ（圧縮緩和）が改善されない。またムーニー粘度が大きくなると混練時の加工性が悪くなる。
【００２８】
上記のニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを製造するために使用するエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体は、通常、エチレン性不飽和ニトリルと共役ジエンとを含有する単量体組成物を重合することによって得る。
【００２９】
エチレン性不飽和ニトリルの具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロロアクリロニトリル、メトキシアクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリル等が挙げられる。これらのうちアクリロニトリルが好適に用いられる。エチレン性不飽和ニトリルの量は、単量体組成物中に、通常、１０〜６０重量％である。
【００３０】
共役ジエンの具体例としては、１，３−ブタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、クロロプレン等が挙げられる。これらのうち１，３−ブタジエンが好適に用いられる。共役ジエンの量は、単量体組成物中に、通常、４０〜９０重量％である。
【００３１】
共役ジエンとして、１，３−ブタジエンおよびイソプレンを併用した場合（すなわち、イソプレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴムの場合）は、通常、結合共役ジエン合計量中の結合１，３−ブタジエン量は３０〜７０重量％、結合イソプレン量は７０〜３０重量％である。
【００３２】
本発明で用いる単量体組成物には、エチレン性不飽和ニトリル及び共役ジエンと共重可能なエチレン性不飽和モノマーを０〜５０重量％の範囲で共重合させることができる。
【００３３】
不飽和ニトリル及び共役ジエンと共重合可能なエチレン性不飽和モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレンのごときビニル芳香族化合物；
【００３４】
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ブチル、メタアクリル酸プロピル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、マレイン酸ジ−ｎ−ブチル、マレイン酸ジイソブチル、マレイン酸ジ−ｎ−ペンチル、マレイン酸ジ−ｎ−ヘキシル、マレイン酸ジ−２−エチルヘキシル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、フマル酸ジ−ｎ−ブチル、フマル酸ジイソブチル、フマル酸ジ−ｎ−ペンチル、フマル酸ジ−ｎ−ヘキシル、フマル酸ジ−２−エチルヘキシル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジプロピル、イタコン酸ジ−ｎ−ブチル、イタコン酸ジイソブチル、イタコン酸ジ−ｎ−ペンチル、イタコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、イタコン酸ジ−２−エチルヘキシル、シトラコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル、シトラコン酸ジプロピル、シトラコン酸ジ−ｎ−ブチル、シトラコン酸ジイソブチル、シトラコン酸ジ−ｎ−ペンチル、シトラコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、シトラコン酸ジ−２−エチルヘキシル、
【００３５】
メサコン酸ジメチル、メサコン酸ジエチル、メサコン酸ジプロピル、メサコン酸ジ−ｎ−ブチル、メサコン酸ジイソブチル、メサコン酸ジ−ｎ−ペンチル、メサコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、メサコン酸ジ−２−エチルヘキシル、グルタコン酸ジメチル、グルタコン酸ジエチル、グルタコン酸ジプロピル、グルタコン酸ジ−ｎ−ブチル、グルタコン酸ジイソブチル、グルタコン酸ジ−ｎ−ペンチル、グルタコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、グルタコン酸ジ−２−エチルヘキシル、アリルマロン酸ジメチル、アリルマロン酸ジエチル、アリルマロン酸ジプロピル、アリルマロン酸ジ−ｎ−ブチル、アリルマロン酸ジイソブチル、アリルマロン酸ジ−ｎ−ペンチル、アリルマロン酸ジ−ｎ−ヘキシル、アリルマロン酸ジ−２−エチルヘキシル、テラコン酸ジメチル、テラコン酸ジエチル、テラコン酸ジプロピル、テラコン酸ジ−ｎ−ブチル、テラコン酸ジイソブチル、テラコン酸ジ−ｎ−ペンチル、テラコン酸ジ−ｎ−ヘキシル、テラコン酸ジ−２−エチルヘキシルのごときエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステル；
【００３６】
メトキシアクリレート、エトキシエチルアクリレート、メトキシエトキシエチルアクリレートのごときエチレン性不飽和カルボン酸アルコキシアルキルエステル；
【００３７】
α−およびβ−シアノエチルアクリレート、α−，β−およびγ−シアノプロピルアクリレート、シアノブチルアクリレート、シアノオクチルアクリレート、α−およびβ−シアノエチルメタクリレート、α−，β−およびγ−シアノプロピルメタクリレート、シアノブチルメタクリレート、シアノオクチルメタクリレートのごときエチレン性不飽和カルボン酸シアノ置換アルキルエステル；
【００３８】
２−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートのごときエチレン性不飽和カルボン酸ヒドロキシル基置換アルキルエステル；
【００３９】
アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチロールアクリルアミド、Ｎ−エトキシメチルアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチロールメタクリルアミド、Ｎ−エトキシメチルメタクリルアミドのごときエチレン性不飽和アミド；
【００４０】
ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエンのごとき非共役ジエン；エチレン性不飽和カルボン酸フルオロアルキルエステル等を挙げることができる。
【００４１】
エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合ゴム（ＮＢＩＲ）、アクリロニトリル−イソプレン共重合ゴム（ＮＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン−ブトキシアクリレート共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合ゴム等が挙げられる。これらのうちＮＢＲが好適に用いられる。
【００４２】
かかるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムは、通常、ラジカル重合開始剤の存在下、必要に応じて分子量調整剤を用い、エチレン性不飽和ニトリルと共役ジエン、さらに必要に応じてその他のエチレン性不飽和モノマーとを共重合することによって調製される。
【００４３】
使用するラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩；４，４−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２−アゾビス−２−メチル−Ｎ−１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチルプロピオアミド、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、１，１′−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニトリル）等のアゾ化合物；
【００４４】
メチルエチルパーオキシド、クメンパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、アセチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート等の過酸化物類などを例示することができる。また、これら重合開始剤と還元剤とを組み合わせたレドックス開始剤を挙げることができる。
重合開始剤の量は、単量体組成物１００重量部に対して、通常、０．００５〜３重量部である。また、重合温度は開始剤の種類によって異なるが、通常、０〜１００℃である。
【００４５】
分子量調整剤としては、２，２’，４，６，６’−ペンタメチルヘプタン−４−チオール、２，４，４−トリメチルペンタン−２−チオール、ドデカン−１２−チオール、２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−４−メタンチオール、２，４，６−トリメチルノナン−４−チオール等のアルキルチオール化合物類；ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド等のキサントゲンジスルフィド類；テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類；
【００４６】
四塩化炭素、臭化エチレン等のハロゲン化炭化水素類；ペンタフェニルエタン等の炭化水素類；およびアクロレイン、メタクロレイン、アリルアルコール、２−エチルヘキシルチオグリコレート、ターピノーレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテン、α−メチルスチレンダイマー（２−４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテンが５０重量％以上のものが好ましい）、２，５−ジヒドロフラン、３，６−ジヒドロ−２Ｈ−ピン、フタラン、１，２−ブタジエン、１，４−ヘキサジエン等を挙げることができる。分子量調整剤の量は、単量体合計量１００重量部に対し、通常、０．００５〜３重量部である。
【００４７】
重合の方法は特に限定されず、バルク重合、溶液重合、懸濁重合あるいは乳化重合等を必要に応じて適宜選択することができる。なかでも、乳化重合が好適である。乳化重合によって製造する場合には、たとえば、公知の乳化重合の手法により重合を行い、所定の転化率に達した時にヒドロキシルアミン、カルバミン酸ナトリウム等を加えて重合を停止し、次いで、残存単量体を加熱、水蒸気蒸留等によって除去し、さらに、得られた重合体ラテックスに無機の凝固剤、高分子凝集剤または感熱凝固剤等の通常の乳化重合で使用される凝固剤を加え、共重合体を凝固、回収することができる。
【００４８】
エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムの共役ジエン単位部分を水素化する方法はとくに限定されず、通常の水素化方法を用いることにより行なわれる。
具体的には、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムを溶媒に溶解した状態で、水素化触媒の存在下で、水素を吹き込んで行う。
【００４９】
溶媒は、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合体ゴムを溶解可能なものである。具体的にはベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼンのごとき芳香族化合物；シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンのごときケトン；テトラヒドロフラン；酢酸エチル；ジメチルホルムアミドなどを挙げることができる。
【００５０】
水素化触媒としては、例えば、パラジウム／シリカおよびパラジウム錯体（特開平３−２５２４０５号）等が挙げられる。さらに、特開昭６２−１２５８５８号、特開昭６２−４２９３７号、特開平１−４５４０２号、特開平１−４５４０３号、特開平１−４５４０４号、特開平１−４５４０５号等に記載されているようなロジウムまたはルテニウム化合物を使用することもできる。
【００５１】
水素化反応温度は、通常、５〜１５０℃、好ましくは１０〜１００℃である。高温では、水素化触媒が失活したり、又は副反応が起こりやすくなる。副反応としては、ニトリル基が水素化されたりする反応等が挙げられる。反応時の水素の圧力は、通常、大気圧〜１５０Ｋｇ／ｃｍ2、好ましくは大気圧〜１００Ｋｇ／ｃｍ2である。
【００５２】
（エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物）
本発明で使用するエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物は、特に限定されない。
【００５３】
エチレン性不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、アリルマロン酸、テラコン酸；無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸のごときエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物；などが挙げられる。これらのうち、その炭素数が４〜１０のエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物、特にα，β−不飽和ジカルボン酸無水物、具体的には無水マレイン酸が好適である。
【００５４】
本発明においては、前記エチレン性不飽和ジカルボン酸と共に、エチレン性不飽和モノカルボン酸や不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルを等付加反応させることができる。エチレン性不飽和モノカルボン酸や不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルを付加反応させる場合には、赤外吸光分析における［酸無水物基のピーク高］／（［酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、好ましくは０．７以上、さらに好ましくは０．８以上となるようにエチレン性不飽和モノカルボン酸や不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルの付加量等を調整して反応させる。
【００５５】
エチレン性不飽和モノカルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルとしては、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノプロピル、マレイン酸モノ−ｎ−ブチル、マレイン酸モノイソブチル、マレイン酸モノ−ｎ−ペンチル、マレイン酸モノ−ｎ−ヘキシル、マレイン酸モノ−２−エチルヘキシル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノプロピル、フマル酸モノ−ｎ−ブチル、フマル酸モノイソブチル、フマル酸モノ−ｎ−ペンチル、フマル酸モノ−ｎ−ヘキシル、フマル酸モノ−２−エチルヘキシル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノプロピル、イタコン酸モノ−ｎ−ブチル、イタコン酸モノイソブチル、イタコン酸モノ−ｎ−ペンチル、イタコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、イタコン酸モノ−２−エチルヘキシル、シトラコン酸モノメチル、シトラコン酸モノエチル、シトラコン酸モノプロピル、シトラコン酸モノ−ｎ−ブチル、シトラコン酸モノイソブチル、シトラコン酸モノ−ｎ−ペンチル、シトラコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、シトラコン酸モノ−２−エチルヘキシル、
【００５６】
メサコン酸モノメチル、メサコン酸モノエチル、メサコン酸モノプロピル、メサコン酸モノ−ｎ−ブチル、メサコン酸モノイソブチル、メサコン酸モノ−ｎ−ペンチル、メサコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、メサコン酸モノ−２−エチルヘキシル、グルタコン酸モノメチル、グルタコン酸モノエチル、グルタコン酸モノプロピル、グルタコン酸モノ−ｎ−ブチル、グルタコン酸モノイソブチル、グルタコン酸モノ−ｎ−ペンチル、グルタコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、グルタコン酸モノ−２−エチルヘキシル、アリルマロン酸モノメチル、アリルマロン酸モノエチル、アリルマロン酸モノプロピル、アリルマロン酸モノ−ｎ−ブチル、アリルマロン酸モノイソブチル、アリルマロン酸モノ−ｎ−ペンチル、アリルマロン酸モノ−ｎ−ヘキシル、アリルマロン酸モノ−２−エチルヘキシル、テラコン酸モノメチル、テラコン酸モノエチル、テラコン酸モノプロピル、テラコン酸モノ−ｎ−ブチル、テラコン酸モノイソブチル、テラコン酸モノ−ｎ−ペンチル、テラコン酸モノ−ｎ−ヘキシル、テラコン酸モノ−２−エチルヘキシル等が挙げられる。
【００５７】
（付加反応）
本発明の製造方法は、加熱密閉式混練機において、前記ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とを、付加反応させる。
【００５８】
付加反応させる方法は、特に限定されないが、ラジカル発生剤を使用することなく、高温下で前記ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とを混練するエン型付加反応させる方法が好ましい。
【００５９】
ラジカル発生剤を使用すると、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとがラジカル型付加反応を起こす。エン型付加反応では、ゲルの発生やゴムのムーニー粘度の上昇をおこすことおそれが少なく、加工性や特性上、好適なゴムを得ることができる。
【００６０】
ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物の量は特に限定されないが、通常、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物０．０５〜１０重量部、好ましくは、０．２〜６重量部である。
【００６１】
本発明で使用する加熱密閉混練機としては、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー等のバッチ式加熱密閉混練機や、単軸押出機、同方向二軸押出機、異方向回転二軸押出機等の連続式混練機中から任意に選ぶことができ、なかでも、バッチ式加熱密閉混練機、特に加圧ニーダーが好ましい。連続式混練機の場合は、押出機出口に滞留するゴムが高温になりやすいので、後記温度（２００〜２８０℃）の範囲を外れることがあり、その場合にはゴムがゲル化して、ダイヘッドの詰まりが発生する等、効率よく付加反応を行なうことが出来ないことがあり、または、ゴム中に多量に未反応のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が残存することもあるので、運転条件（特に、混練条件と温度条件）を厳密に設定する必要がある。
【００６２】
本発明においては、加熱密閉混練機を使用して付加反応を行なう。例えば、ロール型混練機のような開放型混練機を用いた場合は、融解した無水マレイン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が飛散し、十分な付加反応を行なうことができない。
【００６３】
本発明の製造方法では、実質的に付加反応（好適にはエン型付加反応）が起こらない温度において、具体的には、ゴム温度が６０〜１７０℃、好ましくは、１００〜１５０℃の範囲において、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物をニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに添加する。そして、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を添加後、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとを予混練し、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物をニトリル基含有高飽和共重合体中に均一に分散させることが好ましい。エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を添加するときのゴム温度が過度に低いと、ゴムが混練機内でスリップして、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物とニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとの混合が十分に行えない。一方、該温度が過度に高いと、エチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物が大量に飛散することがあり、付加反応率が低下する。
【００６４】
次に、付加反応を行うべく、混練機のジャケット温度を上昇させ、混練中のゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物との混練物の温度（以下、ゴム温度と記すことがある。）が２００〜２８０℃、好ましくは２２０〜２６０℃に保つことが必要である。ゴム温度をこの範囲に保つ方法は、特に限定されないが、通常は、混練機のジャケットに温水を流す方法、または、せん断発熱を利用することにより達せられる。
【００６５】
付加反応させる時のゴム温度が過度に低いと、付加反応が十分に進行しない。また、過度に高い場合は、ゲル化や焼け物の発生等が起こりその結果、製品にゲルが混入し好ましくない。
【００６６】
付加反応は、前記の予混練に引き続いて連続的に行ってもよいし、予混練を行って混練物を得た後、その混練物を別途混練して、段階的に行ってもよい。
【００６７】
加熱密閉混練機のジャケット温度は、通常、７０〜２５０℃、好ましくは１３０〜２００℃である。また、せん断発熱を利用する場合は、混練機による混練のせん断速度を、通常、３０〜１０００Ｓ-1、好ましくは３００〜７００Ｓ-1の範囲内にして行なうことが好ましい。せん断速度が過度に大きいと、せん断発熱によるゴム温度の制御が難しく、ゴム温度が２８０℃を超えてしまうためゲルや焼け物の発生等が起こり工業的な製造方法として好ましくない。また、せん断速度が過度に小さいと、ゴム温度が２００℃に達せず充分なエン型付加反応が期待できない。本発明の製法において、せん断発熱を利用すると、ゴム温度の制御を容易に行なうことが出来るので好ましい。加熱密閉混練機中における混練時間は、とくに限定されないが、通常、１２０秒〜１２０分、好ましくは１８０秒〜６０分である。
【００６８】
本発明においては、加熱密閉式混練機中で混練するに際して、老化防止剤を添加することにより、ゴムのゲル化、ムーニー粘度の上昇を防止することができる。老化防止剤の種類は、特に限定されないが、アミン系、アミンケトン系、フェノール系、ベンゾイミダゾール系その他ゴム用の老化防止剤を使用することができる。
【００６９】
アミン系老化防止剤としては、フェニル−１−ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、４，４−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、Ｐ−（Ｐ−トルエンスルフォニルアミド）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ−２−ナフチル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−イソプロピル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−（３−メテクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−Ｐ−フェニレンジアミン等が挙げられる。
【００７０】
アミンケトン系老化防止剤としては２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン、６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン等が挙げられる。
【００７１】
フェノール系老化防止剤としては、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，２−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−アミルハイドロキノン等が挙げられる。
【００７２】
ベンゾイミダゾール系老化防止剤としては２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトメチルベンゾイミダゾール、２−メルカプトメチルベンゾイミダゾールの金属塩等が挙げられる。これらのうち、フェノール系老化防止剤が好適に用いられる。
これら、老化防止剤の量は、ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、通常、０．０１〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部である。
【００７３】
本発明の製造方法によれば、付加反応に使用するエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物の仕込量の８０％以上をニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに付加させることができる。さらに、ゴム中に残存する未反応のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を、通常、１０％以下、好適には７％以下にすることができ、工業的に安定生産する上で極めて有用な製造方法として利用できるものである。
【００７４】
本発明のゴム組成物は、前記カルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムと架橋剤とを含有するものである。
【００７５】
本発明ゴム組成物に使用する架橋剤は、ニトリル基含有共重合体ゴムやこれを水素化したニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに通常使用されるものが使用できる。
【００７６】
架橋剤の具体例としては、硫黄；モルホリンジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィドなどのチウラム化合物のごとき硫黄供与化合物；ジクミルパーオキサイド、ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−２，５−ジメチルヘキサン、ベンゾイルパーオキサイドのごとき過酸化物などが挙げられる。
架橋剤の量はカルボキシル化ニトリル基高飽和共重合体ゴム１００重量部に対して、通常、０．０５〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部である。
【００７７】
架橋を効率良く行うために、架橋助剤、架橋促進剤を組成物に配合してもよい。架橋助剤や架橋促進剤としては、マレイミド、フェニレンビスマレイミドなどのマレイミド化合物；亜鉛華、炭酸亜鉛、酸化マグネシウム、一酸化鉛、鉛丹、水酸化カルシウムのごとき多価金属化合物；ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛などの脂肪酸とその誘導体；などが挙げられる。これらのうち、多価金属化合物又は脂肪酸誘導体、特に脂肪酸多価金属塩、具体的にはステアリン酸亜鉛を用いると引張強度や耐摩耗性などが改善されるので好ましい。さらに脂肪酸多価金属塩と多価金属化合物、具体的にはステアリン酸亜鉛と亜鉛華とを組み合わせて用いるのが好ましい。
【００７８】
本発明のゴム組成物には、さらに、必要に応じて老化防止剤、充填剤または補強剤、繊維補強材、導電性付与剤、可塑剤又は軟化剤、発泡剤、粘着付与剤、スコーチ防止剤、着色剤、滑剤、分散剤などを配合することができる。
【００７９】
本発明のゴム組成物は、これをそのまま架橋成形することによって、または繊維と複合することによって、インキ印刷用ロール、静電画像形成装置用ロール、給紙ロールのごときロール；自動車用パワーステアリングホース、油圧ホース、燃料ホースのごときホースまたはチューブ；Ｖベルト、ポリＶベルト、歯付伝動ベルトのごときベルト；タイヤ；電線被覆材；スポンジ；シートなどの成形物又は複合体にすることができる。また、制震材（防震材）、バネ材、防げん材；Ｏ−リング、ガスケット、オイルシール、フレオンシールのごときシール材；自動車のクラッチ板やブレーキシューのごとき摺動材（摩擦材）などの用途にも適用できる。
【００８０】
本発明の複合体に用いる繊維としては、ポリアミド系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリ青化ビニリデン系繊維、ポリフルオロエチレン系繊維のごとき合成繊維；セルロース系再生繊維（ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨンなど）のごとき再生繊維；アセテートのごとき半合成繊維；綿、カポック、亜麻、大麻、ラミー、ジュート、マニラ麻、サイザル麻、ヤシのごとき植物繊維；羊毛、アルパカ、絹などの動物繊維；金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ロックファイバー、スラッグファイバーのごとき無機繊維などを挙げるとができる。
【００８１】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例の部及び％は特に断わりのない限り重量基準である。また、本発明がこれらの実施例により限定されるものではない。
【００８２】
本実施例等において行った評価の方法は以下のとおりである。
（酸当量）
カルボキシル化ゴムＭ（ｇ）をアセトンに溶解し、ｎ−ヘキサンで再沈精製した後、該再沈精製ゴムをピリジン（ＪＩＳ Ｋ−８７７７試薬特級）に再溶解し、このゴム溶液を、０．０２Ｎ水酸化カリウムのエタノール溶液を用いて、チモールフタレインを指示薬として、滴定し、滴定量Ａ（ｍｌ）を得、一方で、カルボキシル化する前のゴムＭ（ｇ）を同様にして滴定し、滴定値Ｂ（ｍｌ）を得、酸当量（ｅｐｈｒ）＝［（Ａ−Ｂ）×０．０２×１００］／[１０００×Ｍ]の計算式により求めた。なお、Ｂは実質ゼロである。
【００８３】
（カルボン酸付加率）
仕込んだ無水マレイン酸の量に対する付加量（酸当量を換算して求めた。）の割合で求めた。
【００８４】
（カルボン酸残存率）
カルボキシル化ゴムをピリジンに溶解し、この溶液を、水酸化カリウムのエタノール溶液を用いて、チモールフタレインを指示薬として、酸当量を求める方法と同様に滴定することによって求めた値から、前記付加量を減じ、その差を仕込んだ無水マレイン酸の量に対する割合で求めた。
【００８５】
（赤外線吸光分析）
赤外線吸光分析機（（株）エス・ティ・ジャパン社製、アイリス走査型赤外顕微システム）を用いて測定した。
カルボン酸無水物基は１７８５ｃｍ-1付近に、カルボキシル基は１７１０〜１７４０ｃｍ-1付近にピークが出現する。
【００８６】
（ＭＥＫ不溶解分）
ゴムを細かく切り刻み、これを８０メッシュの金網製のかごに入れ、このかごを常温のメチルエチルケトンに４８時間浸漬し、かごに残った固形分を乾燥し、乾燥物の重量を測定し、かごに最初に入れたゴムの重量に対する乾燥物の重量の百分率を求めた。
【００８７】
（キュラストスコーチ試験）
日本ゴム協会規格ＳＲＩＳ ３１０２に準拠して、、未架橋のゴム組成物約１０ｇを、オキシレーティング・ディスクレオメーターを用いて、１５０℃におけるスコーチ時間（Ｔ１０）、最大トルク（Ｖmax）及び最小トルク（Ｖmin）を測定した。Ｔ１０は小さいほど架橋速度が早くスコーチしやすいことを示す。Ｖmaxは大きいほど架橋効率が高いことを示す。
【００８８】
（引張試験）
ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、厚さ２ｍｍの架橋ゴムシートを３号形ダンベルを用いて打ち抜き、その打ち抜き片を、引張速度５００ｍｍ／分、チェック間距離２０ｍｍ、温度２５℃、湿度５０％ＲＨの条件で引張試験し、３００％伸張時の応力と、引張強さ及び伸びを測定した。
【００８９】
（ピコ摩耗試験）
ＡＳＴＭ Ｄ２２２８−８８に準拠して行い、摩耗減量を測定した。値が小さい方が耐摩耗性が高いことを示す。
【００９０】
（繊維との接着試験）
繊維からなる基布をゴム組成物のシート成型物と重ねて、プレス圧５ＭＰａ、温度１５０℃で３０分間プレスし、架橋させて、基布とゴムとの積層体（複合体）を得た。
この複合体を２５ｍｍ×１５０ｍｍに打ち抜き、インストロン型引張試験機を用いて、５０ｍｍ／分の引張速度で剥離試験を行った。
基布として、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムラテックスにナイロン６６繊維からなる基布を浸漬した後、１８０℃で２分間熱処理して得られた表面処理ナイロン基布、
水素化アクリロニトリルブタジエンゴムラテックスにガラス繊維からなる基布を浸漬した後、１８０℃で２分間熱処理して得られた表面処理ガラス繊維基布、
及び、ナイロン６６繊維からなる基布を用いた。
【００９１】
実施例１
ニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、ヨウ素価２８、ニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）１００部を、加熱密閉式混練機である加圧ニーダー（森山製作所製、混合量７５リットル、ＭＳ式）を用いて３分間素練りした。
このとき、加圧ニーダーは、混合槽、側板、加圧蓋、ブレード軸のジャケットに蒸気圧３Ｋｇ／ｃｍ2のスチームを流し、ジャケットを１３０℃に加熱し、ブレード回転数３０／２５ｒｐｍ、加圧蓋圧力８Ｋｇ／ｃｍ2、せん断速度５００Ｓ-1の条件で運転した。加圧ニーダー内の充填率は、ニーダーの全容量に対し約８９．５体積％であった。
【００９２】
ゴム温度が１３０℃まで上昇した後、６５℃で加熱溶融した無水マレイン酸１．８部及び２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）０．５部をプランジャーポンプを用いて加圧ニーダー内に投入し、引き続き混練（予混練）した。
【００９３】
混練によって発生するせん断発熱を利用してゴム温度が２５０℃になるように調整し、その温度で、さらに１５分間混練を行ない、エン型付加反応をさせた。ゴム温度の制御は、加圧ニーダーのジャケット部に流す水の温度を変化させて、あるいは、加圧ニーダーの加圧蓋の圧力を変化させることによって行った。
【００９４】
最後に、加圧ニーダーの混合槽を倒し、約３０秒間空練りして、ゴム混合物を落下させ、加圧ニーダーから取り出し、カルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを得た。加圧ニーダーのブレードの汚れは全く認められなかった。
得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの評価結果を表１に示した。
【００９５】
実施例２
実施例１において、無水マレイン酸の量を０．７部に変えた他は実施例１と同様にしてカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを得た。それの評価結果を表１に示した。
【００９６】
実施例３
実施例１において、無水マレイン酸の量を３．５部に変えた他は実施例１と同様にしてカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを得た。それの評価結果を表１に示した
【００９７】
比較例１
オートクレーブ中にニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ヨウ素価２８、アクリロニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）のメチルエチルケトン溶液（濃度１１％）を仕込み、該ゴム１００部に対して無水マレイン酸３０部を添加した後、不活性ガス雰囲気下でベンゾイルパーオキサイド７部を溶解したメチルエチルケトン溶液を連続添加しつつ、９５℃で４時間反応させた。反応生成物はｎ−ヘキサン／ジエチルエーテル混合溶剤で再沈精製した。得られた反応生成物の評価結果を表１に示した。
【００９８】
比較例２
ニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ヨウ素価２８、アクリロニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）１００部、無水マレイン酸２部、老化防止剤として２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）０．５部からなる原料を、加熱密閉式混練機として二軸押し出し機（プラスチック工学研究所社製、ＢＴ−４０、スクリュー径３８ｍｍ、スクリュー長さ１６００ｍｍ、Ｌ／Ｄ４２、スクリューせん断速度２０００Ｓ-1、押し出し量１０ｋｇ／ｈ、７バレル構成）を用い、ジャケット温度２５０〜２８０℃にてエン型付加反応を行なった。ゴム温度は３００℃を超えていた。このゴムにはゲル化したゴムが固まりになって混ざっていた。得られたゴムの評価結果を表１に示した。
【００９９】
比較例３
実施例１においてゴム温度２５０℃を１８０℃に変えた他は実施例１と同様にしてゴムを得た。得られたゴムの評価結果を表１に示した。
【０１００】
【表１】
表１から、本発明の製造方法（実施例１〜３）により、エン型付加反応に使用する無水マレイン酸がきわめて効率よく付加し（付加率８９％、残存率３％）、しかも、［カルボン酸無水物基のピーク高］／（［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）の値が高く、実質的にゲルフリー（ＭＥＫ不溶解分０．２％）の無水マレイン酸付加水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムが製造されることが分かる。
これに対して、オートクレーブを用いた付加反応の場合（比較例１）は、付加率が６％と非常に低い。二軸押し出し機を使用し、高温で付加反応させた場合（比較例２）は、無水マレイン酸の付加率が低く、また、ゴム中にゲル等の異物が混入していることが確認された。比較例１〜２の方法で得られたゴムは付加した無水マレイン酸が開環してほとんどがカルボキシル基に変化していることが分かる。また、低温で付加反応させた場合（比較例３）は、無水マレイン酸の付加率が極端に低い。
【０１０２】
実施例４
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００部、カーボンブラック（ＦＥＦカーボン旭６０、旭カーボン社製）５０部、酸化亜鉛１０部、ステアリン酸１部、トリメリット酸系可塑剤（アデカサイザーＣ−８，旭電化工業社）１０部、アミン系老化防止剤（ナウガード４４５、ハーキュレス社製）１部、粉末硫黄（３２５メッシュ）０．５部、テトラメチルチウラムジスルフィド１．５部及びＮ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド１部をロール温度２５℃のロールで混合し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を１５０℃で加圧架橋した。このゴム組成物及びその架橋物の評価結果を表２に示した。
【０１０３】
比較例４
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの代わりに比較例１で得られたゴムを用いた他は実施例４と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表２に示した。
【０１０４】
比較例５
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの代わりに比較例２で得られたゴムを用いた他は実施例４と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表２に示した。
【０１０５】
【表２】
実施例５
実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００部、カーボンブラック（ＦＥＦカーボン旭６０、旭カーボン社製）４０部、酸化亜鉛５部、ステアリン酸亜鉛２部及１，３−ビス（３−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン３部をロール温度２５℃のロールで混合し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を１７０℃で加圧架橋した。このゴム組成物及びその架橋物の評価結果を表３に示した。
【０１０７】
実施例６
ステアリン酸亜鉛を使用しなかった他は、実施例５と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表３に示した。
【０１０８】
比較例６
実施例５において用いた実施例１で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに代えて、アクリル酸２部とアクロリロニトリル３６部とブタジエン６２部との乳化共重合体に水素を付加させて得られるカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム（ヨウ素価２９，ムーニー粘度５７、酸当量１９．７×１０-3ｅｐｈｒ、［カルボン酸無水物基のピーク高］／（［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）＝０、ＭＥＫ不溶解分０．２％）を用いた他は実施例５と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表３に示した。
【０１０９】
【表３】
実施例７
実施例２で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム１００部、カーボンブラック（ＦＥＦカーボン旭６０、旭カーボン社製）４０部、酸化亜鉛５部、ステアリン酸亜鉛２部、粉末硫黄（３２５メッシュ）０．５部、ステアリン酸１部、テトラメチルチウラムジスルフィド１．５部及びＮ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド１部をロール温度２５℃のロールで混合し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を１５０℃で加圧架橋した。このゴム組成物及びその架橋物の評価結果を表４に示した。
【０１１１】
実施例８
ステアリン酸亜鉛を使用しなかった他は、実施例７と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表４に示した。
【０１１２】
比較例７
実施例２で得られたカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの代わりにニトリル基含有高飽和重合体ゴム（水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、ヨウ素価２８、ニトリル含量３６％、ムーニー粘度５８）を用いた他は実施例７と同様にしてゴム組成物及び架橋物を得た。これらの評価結果を表４に示した。
【０１１３】
【表４】
表２〜表４に示した評価結果から、カルボン酸無水物基量の割合が少ないカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム（比較例４、５及び６）は、キュラストスコーチ試験におけるＴ１０までの時間が短く、スコーチを起こしており、摩耗減量が多く、３００％引張応力が小さい。また、カルボキシル化していない水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（比較例７）は、引張強度、３００％引張応力が小さく、摩耗減量が多いことがわかる。
一方、本発明のカルボン酸無水物基量の割合が多いカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、スコーチを起こしにくく、引張強度などが大きく、且つ摩耗減量が少ないことがわかる。
【０１１５】
【発明の効果】
かくして、本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムは、スコーチを起こしにくくいので成形加工性が良好である。また引張強さなどが大きく、且つ摩耗減量が少なく、さらに繊維との接着力が強いので、ベルト、ホース、特に自動車などに使用するタイミングベルトや燃料ホースなどに好適に使用できる。
また、本発明の製造方法によれば、上記カルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムを効率よく得ることができる。しかも、仕込んだエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物のほとんどをゴムに付加させることができるので、ゴム中に残存する未反応のエチレン性不飽和ジカルボン酸またはその無水物を少なくすることができ、工業的に安定生産する上で有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１で得られた本発明のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの赤外線吸光分析のスペクトルを示す図。
【図２】 比較例１で得られた従来のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの赤外線吸光分析のスペクトルを示す図。
【図３】 実施例１で使用した水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムの赤外線吸光分析のスペクトルを示す図。
Claims (4)
- 酸当量が１×１０-4ｅｐｈｒ以上、赤外線吸光分析において［カルボン酸無水物基のピーク高］／（［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル基のピーク高］）が０．５以上、ムーニー粘度（ＭＬ1+4，１００℃）が１５〜２００、ヨウ素価が８０以下のカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴム。
- 加熱密閉式混練機において、ゴム温度６０〜１７０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムに、エチレン性不飽和カルボン酸又はその無水物を添加し、次いでゴム温度２００〜２８０℃の範囲でニトリル基含有高飽和共重合体ゴムとエチレン性不飽和ジカルボン酸又はその無水物とを付加反応させることを特徴とするカルボキシル化ニトリル基含有高飽和共重合体ゴムの製造方法。
- 請求項１記載のゴム及び架橋剤を含有するゴム組成物。
- 請求項３記載のゴム組成物と繊維とからなる複合体。
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