JP7415945B2 - エピハロヒドリン系ゴム組成物、ゴム架橋物、ゴム積層体、およびホース - Google Patents
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Description
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物において、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が、110~145m2/gであることが好ましい。
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物において、前記ハイドロタルサイト化合物が、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
MgXZnyAlz(OH)2(x+y)+3z-2CO3・mH2O (1)
(上記一般式(1)中、x=1~10、y=0~9、x+y=1~10、z=1~5、mは0または正の実数を表す。)
さらに、本発明によれば、上記のエピハロヒドリン系ゴム組成物からなるエピハロヒドリン系ゴム層(A)と、フッ素ゴムと、架橋剤とを含有するフッ素ゴム組成物からなるフッ素ゴム層(B)とを備えるゴム積層体が提供される。
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物は、エピハロヒドリン系ゴムと、カーボンブラックと、キノキサリン系架橋剤と、ハイドロタルサイト化合物と、を含有するエピハロヒドリン系ゴム組成物であって、前記カーボンブラックのよう素吸着量が100mg/g以上、かつ、窒素吸着比表面積が95~150m2/gであり、前記キノキサリン系架橋剤の含有量が、エピハロヒドリン系ゴム100重量部に対し、0.01~2重量部であり、前記ハイドロタルサイト化合物の含有量が、前記エピハロヒドリン系ゴム100重量部に対し、3重量部超、10重量部未満であるものである。
本発明で用いるエピハロヒドリン系ゴムは、少なくともエピハロヒドリン単量体単位を必須構成単量体単位として含有するゴム重合体であり、具体的には、1種のエピハロヒドリン単量体の単独重合体、もしくは2種以上のエピハロヒドリン単量体の共重合体、またはエピハロヒドリン単量体およびこれと共重合可能な単量体との共重合体などが挙げられるが、エピハロヒドリン単量体と共重合可能な単量体との共重合体が好ましい。また、エピハロヒドリン系ゴムとしては、単量体組成の異なる2種以上の重合体を組み合わせて用いてもよい。
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物は、上述したエピハロヒドリン系ゴムに加えて、よう素吸着量が100mg/g以上であり、かつ、窒素吸着比表面積が95~150m2/gであるカーボンブラックを含有する。
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物は、上述したエピハロヒドリン系ゴムおよびカーボンブラックに加えて、キノキサリン系架橋剤を含有する。本発明で用いるキノキサリン系架橋剤としては、特に限定されず、キノキサリン構造を有し、かつ、エピハロヒドリン系ゴムの架橋剤として作用する化合物であればよいが、たとえば、2,3-ジメルカプトキノキサリン、キノキサリン-2,3-ジチオカーボネート、6-メチルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネート、5,8-ジメチルキノキサリン-2,3-ジチカーボネートなどが挙げられ、これらの中でも、6-メチルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネートが好適に用いられる。
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物は、上述したエピハロヒドリン系ゴム、カーボンブラック、およびキノキサリン系架橋剤に加えて、ハイドロタルサイト化合物を含有する。
MgXZnyAlz(OH)2(x+y)+3z-2CO3・mH2O (1)
(上記一般式(1)中、x=1~10、y=0~9、x+y=1~10、z=1~5、mは0または正の実数を表す。)
MgxAlz(OH)2x+3z-2CO3・mH2O (2)
(上記一般式(2)中、x=1~10、z=1~5、mは0または正の実数を表す。)
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物は、上記各成分に加えて、シリカをさらに含有してもよい。シリカとしては、たとえば、乾式法シリカ、湿式法シリカ、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられる。
本発明のゴム架橋物は、上述した本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物を架橋することにより得られる。
本発明のエピハロヒドリン系ゴム組成物は、エピハロヒドリン系ゴム層として、他のゴム組成物からなる他のゴム層と積層することで、エピハロヒドリン系ゴム組成物からなるエピハロヒドリン系ゴム層と他のゴム層とを備えるゴム積層体としてもよい。
また、得られたゴム積層体をさらに熱処理(ポストキュア)してもよい。
各種の物性については、以下の方法に従って評価した。
ムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、JIS K6300に従って、100℃で測定した。
エピハロヒドリン系ゴム組成物を、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160℃で30分間プレス成形してシート状の一次架橋物を得た。次いで、得られた一次架橋物をギヤー式オーブンに移して150℃で4時間二次架橋することで、シート状のゴム架橋物を得た。そして、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、得られたこの試験片を用いて、JIS K6251に従い、ゴム架橋物の引張強さおよび破断伸びを、また、JIS K6253に従い、デュロメータ硬さ試験機(タイプA)を用いてゴム架橋物の硬さを、それぞれ測定した。また、JIS K6252-1:2015の試験方法Aに従い、トラウザ形試験片用の打抜き型で打ち抜いて試験片を作製し、引裂強さを測定した。
上記常態物性の測定と同様にして得られた試験片(シート状のゴム架橋物を3号形ダンベルで打ち抜いて得られた試験片)について、耐熱老化試験を行った。耐熱老化試験は、JIS K6257(2010)に準拠して、150℃で、168時間の試験条件で行い、耐熱老化試験後の硬さ、引張強さ、および破断伸びを測定した。
金型を用いて、エピハロヒドリン系ゴム組成物を、温度160℃で30分間プレスすることにより架橋し、直径29mm、高さ12.5mmの円柱型の一次架橋物を得た。次いで、得られた一次架橋物を、ギヤー式オーブンにて、さらに150℃、4時間の条件で加熱して二次架橋させることにより、円柱型の試験片を得た。そして、得られた試験片を用いて、JIS K6262に従い、試験片を25%圧縮させた状態で、135℃の環境下に22時間置いた後、圧縮永久歪みを測定した。この値が小さいほど、耐圧縮永久歪み性に優れる。
上記常態物性の測定と同様にして得られた試験片(シート状のゴム架橋物を3号形ダンベルで打ち抜いて得られた試験片)について、クリープ試験を行った。クリープ試験は、JIS K6273:2006に準拠して、100℃で2.5MPaの一定引張応力でのクリープ率(%)を求めた。この値が小さいほど、耐クリープ性に優れる。
ゴム積層体を用いて、JIS K6256に従って剥離試験を行うことで、ゴム積層体を構成する両層間の接着性の評価を行った。具体的には、得られたゴム積層体を、幅25.4mm、長さ100mmの短冊状に打ち抜き、この両端を引張り試験機のエアーチャックで掴んで、50mm/分の速さで、180°剥離試験を行い、剥離時の荷重を引張り試験機のロードセルで読み取り、剥離強度TF(N/mm)で求めた。剥離強度が高いほど、接着性に優れると判断できる。
密閉した耐圧ガラス容器を窒素置換して、トルエン200部およびトリイソブチルアルミニウム60部を供給した。このガラス容器を氷水に浸漬して冷却後、ジエチルエーテル230部を添加し、攪拌した。次に、氷水で冷却しながら、リン酸13.6部を添加し、さらに攪拌した。この時、トリイソブチルアルミニウムとリン酸との反応により、容器内圧が上昇するので適時脱圧を実施した。次いで、得られた反応混合物を60℃の温水浴内で1時間熟成反応させて触媒溶液を得た。
オートクレーブにエピクロロヒドリン265.2部、アリルグリシジルエーテル13.0部、エチレンオキサイド9.76部、トルエン3250部を入れ、窒素雰囲気下で攪拌しながら内溶液を60℃に昇温し、上記で得た触媒溶液8部を添加して反応を開始した。次に、反応開始からエチレンオキサイド60.91部をトルエン300部に溶解した溶液を5時間かけて等速度で連続添加した。また、反応開始後30分毎に触媒溶液7部ずつを5時間にわたり添加した。次いで、水15部を添加して攪拌し、反応を終了させた。ここにさらに、老化防止剤として4,4’-チオビス-(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)の5重量%トルエン溶液45部を添加し、攪拌した。スチームストリッピングを実施してトルエンを除去し、上澄み水を除去後、60℃にて真空乾燥し、エピクロロヒドリンゴム349部を得た。このエピクロロヒドリンゴムの単量体組成比は、1H-NMRにより測定した結果、エピクロロヒドリン単量体単位62.5モル%、エチレンオキサイド単量体単位35モル%、アリルグリシジルエーテル単量体単位2.5モル%であった。また、得られたエピクロロヒドリンゴムのムーニー粘度は69であった。
[エピハロヒドリン系ゴム組成物の調製]
40℃のオープンロールに、製造例2で得られたエピクロロヒドリンゴム100部を投入し、次いで、ISAFカーボンブラック(製品名「シースト6」、東海カーボン社製、よう素吸着量:121mg/g、窒素吸着比表面積:119m2/g)40部、ポリエーテルエステル系可塑剤(製品名「アデカサイザー RS735」、ADEKA社製)5部、エステル系ワックス(製品名「スプレンダー R300」、花王社製、加工助剤)3部、ハイドロタルサイト(I)(製品名「DHT-4A」、協和化学工業社製、受酸剤、組成式:Mg4.3Al2(OH)12.6CO3・3.3H2O、窒素吸着比表面積:10.1m2/g、脂肪酸による表面処理品)9部、2-メルカプトベンゾイミダゾール(製品名「ノクラックMB」、大内新興化学工業社製、老化防止剤)0.5部、4,4’-ジ-(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン(製品名「ノクラックCD」、大内新興化学工業社製、老化防止剤)1部、ジメチルジチオカルバミン酸銅(製品名「ノクセラーTTCU」、大内新興化学工業社製、老化防止剤)1部、N-(シクロヘキシルチオ)フタルイミド(製品名「RETARDER CTP」、大内新興化学工業社製、架橋遅延剤)1部、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)のフェノール塩(製品名「U-CAT SA831」、サンアプロ社製、DBU42重量%、架橋促進剤)1部、および6-メチルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネート(キノキサリン系架橋剤)1.2部を投入し、10分間混練し混合することにより、エピハロヒドリン系ゴム組成物を調製した。
そして、得られたエピハロヒドリン系ゴム組成物を用いて、常態物性(硬さ、引張強さ、破断伸び)、引裂強さ、耐熱老化試験、圧縮永久歪み、およびクリープ率の測定・試験を行った。結果を表1に示す。
ポリオール系架橋剤を含有するフッ素ゴム(製品名「VITON A-401C」、ケマーズ社製、ポリオール系架橋剤としてビスフェノールAFを含有するフッ素ゴム)100部に、MTカーボンブラック(製品名「Thermax(登録商標) N990」、Cancarb社製、充填剤)30部、酸化マグネシウム(製品名「キョーワマグ150」、協和化学工業社製、受酸剤)3部、および水酸化カルシウム(製品名「カルディック#1000」、近江化学工業社製、受酸剤)6部を添加し、オープンロールで混練することで、フッ素ゴム組成物を得た。
上記にて得られたエピハロヒドリン系ゴム組成物とフッ素ゴム組成物とを、それぞれ、オープンロールで混練して、約2mmの均一な厚みのシートに分出し、6cm×10cm角に成形することで、シート状の成形体を得た。次いで、得られたシート状の各成形体を張り合わせ、縦6cm、横10cm、深さ0.4cmの金型に入れ、プレス圧50kg/cm2で加圧しながら、160℃で30分間架橋接着させ、さらに二次架橋(二次架橋条件:150℃、4時間)を行うことにより、ゴム積層体を作製した。なお、この際において、上述した剥離試験を行うために、剥離試験時にエアーチャックでつかむ部分に予めセロファン紙を挟むことで、両シートが接着していない部分を形成しておいた。そして、得られたゴム積層体を用いて、上記方法にしたがって、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
ハイドロタルサイト(I)(製品名「DHT-4A」)の使用量を9部から、8部(実施例2)、7部(実施例3)、6部(実施例4)、5部(実施例5)、および4部(実施例6)に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ISAFカーボンブラック(製品名「シースト6」、東海カーボン社製、よう素吸着量:121mg/g、窒素吸着比表面積:119m2/g)40部の代わりに、SAFカーボンブラック(製品名「シースト9H」、東海カーボン社製、よう素吸着量:139mg/g、窒素吸着比表面積:142m2/g)40部を使用した以外は、実施例2と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ハイドロタルサイト(I)(製品名「DHT-4A」)9部の代わりに、ハイドロタルサイト(II)(製品名「ZHT-4A」、協和化学工業社製、受酸剤、組成式:Mg3ZnAl2(OH)12CO3・3.0H2O、窒素吸着比表面積:7m2/g)8部を使用した以外は、実施例1と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ハイドロタルサイト(II)(製品名「ZHT-4A」)の使用量を、8部から、7部(実施例9)、および6部(実施例10)に、それぞれ変更した以外は、実施例8と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ハイドロタルサイト(I)(製品名「DHT-4A」)の使用量を9部から10部に変更した以外は、実施例1と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
ハイドロタルサイト(I)(製品名「DHT-4A」)の使用量を9部から3部に変更した以外は、実施例1と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
ハイドロタルサイト(I)(製品名「DHT-4A」)9部の代わりに、水酸化アルミニウム(製品名「キョーワード200」、協和化学工業社製、受酸剤)8部を使用した以外は、実施例1と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
ISAFカーボンブラック(製品名「シースト6」、東海カーボン社製、よう素吸着量:121mg/g、窒素吸着比表面積:119m2/g)40部の代わりに、HAFカーボンブラック(製品名「シースト3」、東海カーボン社製、よう素吸着量:80mg/g、窒素吸着比表面積:79m2/g)40部を使用した以外は、実施例2と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
ISAFカーボンブラック(製品名「シースト6」、東海カーボン社製、よう素吸着量:121mg/g、窒素吸着比表面積:119m2/g)40部の代わりに、FEFカーボンブラック(製品名「シーストSO」、東海カーボン社製、よう素吸着量:44mg/g、窒素吸着比表面積:42m2/g)40部を使用した以外は、実施例2と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
6-メチルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネート(キノキサリン系架橋剤)の使用量を、1.2部から3部に変更した以外は、実施例2と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
6-メチルキノキサリン-2,3-ジチオカーボネート(キノキサリン系架橋剤)1.2部の代わりに、2-イミダゾリン-2-チオール(製品名「サンセラー22-C」、三新化学工業社製、チオウレア系架橋剤)1.1部およびテトラブチルホスホニウムベンゾトリアゾレート(製品名「ZEONET PB」、日本ゼオン社製、ホスホニウム塩)1部を使用した以外は、実施例2と同様にして、エピハロヒドリン系ゴム組成物、フッ素ゴム組成物、およびゴム積層体を得て、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
エピハロヒドリン系ゴム組成物中におけるハイドロタルサイト化合物の含有量を3重量部以下とした場合には、得られるゴム架橋物の耐クリープ性に劣るものであり、耐熱後の引張強さと破断伸びが低く、耐熱性に劣るものであり、エピハロヒドリン系ゴム層(A)とフッ素ゴム層(B)との接着性も劣る結果となった(比較例2)。
エピハロヒドリン系ゴム組成物に、ハイドロタルサイト化合物以外の受酸剤を含有させた場合には、得られるゴム架橋物の引張強さが低くなり、耐熱後の引張強さと破断伸びも低く、耐熱性に劣るものであり、エピハロヒドリン系ゴム層(A)とフッ素ゴム層(B)との接着性も劣る結果となった(比較例3)。
エピハロヒドリン系ゴム組成物に、よう素吸着量が100mg/g未満であり、かつ、窒素吸着比表面積が95m2/g未満であるカーボンブラックを含有させた場合には、得られるゴム架橋物の引張強さ、破断伸び、および引裂強さが低くなる結果となった(比較例4,5)。
エピハロヒドリン系ゴム組成物におけるキノキサリン系架橋剤の含有量を2重量部超とした場合には、得られるゴム架橋物の引張強さ、破断伸び、および引裂強さが低くなり、耐熱後の破断伸びも低く、耐熱性に劣るものであり、エピハロヒドリン系ゴム層(A)とフッ素ゴム層(B)との接着性も劣る結果となった(比較例6)。
エピハロヒドリン系ゴム組成物に、キノキサリン系架橋剤以外の架橋剤を含有させた場合には、得られるゴム架橋物の引張強さおよび引裂強さが低くなり、耐熱後の破断伸びおよび引張強さも低く、耐熱性に劣るものであり、圧縮永久歪みも高くなる結果となった(比較例7)。
Claims (8)
- エピハロヒドリン系ゴムと、カーボンブラックと、キノキサリン系架橋剤と、ハイドロタルサイト化合物と、を含有するエピハロヒドリン系ゴム組成物であって、
前記カーボンブラックのよう素吸着量が100mg/g以上、かつ、窒素吸着比表面積が95~150m2/gであり、
前記キノキサリン系架橋剤の含有量が、前記エピハロヒドリン系ゴム100重量部に対し、0.01~2重量部であり、
前記ハイドロタルサイト化合物の含有量が、前記エピハロヒドリン系ゴム100重量部に対し、3重量部超、10重量部未満であるエピハロヒドリン系ゴム組成物。 - 前記カーボンブラックのよう素吸着量が、110~150mg/gである請求項1に記載のエピハロヒドリン系ゴム組成物。
- 前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が、110~145m2/gである請求項1または2に記載のエピハロヒドリン系ゴム組成物。
- 前記ハイドロタルサイト化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1~3のいずれかに記載のエピハロヒドリン系ゴム組成物。
MgXZnyAlz(OH)2(x+y)+3z-2CO3・mH2O (1)
(上記一般式(1)中、x=1~10、y=0~9、x+y=1~10、z=1~5、mは0または正の実数を表す。) - 請求項1~4のいずれかに記載のエピハロヒドリン系ゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
- 請求項1~4のいずれかに記載のエピハロヒドリン系ゴム組成物からなるエピハロヒドリン系ゴム層(A)と、
フッ素ゴムと、架橋剤とを含有するフッ素ゴム組成物からなるフッ素ゴム層(B)とを備えるゴム積層体。 - 前記エピハロヒドリン系ゴム層(A)が、前記エピハロヒドリン系ゴム組成物の架橋物からなる層であり、前記フッ素ゴム層(B)が、前記フッ素ゴム組成物の架橋物からなる層である請求項6に記載のゴム積層体。
- 請求項7に記載のゴム積層体を用いてなるホース。
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