JPH04126738A - 耐熱性ゴム組成物 - Google Patents

耐熱性ゴム組成物

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JPH04126738A
JPH04126738A JP24382090A JP24382090A JPH04126738A JP H04126738 A JPH04126738 A JP H04126738A JP 24382090 A JP24382090 A JP 24382090A JP 24382090 A JP24382090 A JP 24382090A JP H04126738 A JPH04126738 A JP H04126738A
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正昭 高嶋
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梅田 逸樹
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、優れた耐熱性を有するゴム組成物に関する、 (従来の技術) 一般に、合成ゴムは天然ゴムに比べ、単体では強度が低
く補強性のフィラー、例えばカーボンブラックあるいは
白色充填剤が必要とされる。
白色充填剤の中でも特に補強性を要求される場合はシリ
カ充填剤が必須とされる。シリカの多くは表面のシラノ
ール基により親水性になっており、吸着水も多く、ゴム
との親和性が劣り、またゴムへの分散が困難であること
、またシリカ表面のシラノール基は加硫を遅らせるなど
の問題がある。
一般にゴムへのシリカの分散性を改良し更にゴムとシリ
カの親和性を改良する方法としてシラン化合物で処理し
たシリカの使用または配合中にシラン化合物を添加する
方法が用いられている。
シラン化合物の使用に関しては、ゴムとの相溶性の良い
官能基を有するシラン化合物かまたは加硫中にゴムと反
応する官能基を有するシラン化合物を添加して用いられ
る0例えば、硫黄加硫系では、メルカプト基含有シラン
化合物、アミノ基含有シラン化合物が用いられ、過酸化
物加硫系ではビニル基含有シラン化合物、メタクリロキ
シ基含有シラン化合物が用いられエポキシ基を架橋点と
するゴムにはエポキシ基含有シラン化合物が主として用
いられている。
しかしながらシラン化合物とゴムとがあまりに高い反応
性を有する場合は加硫以前に反応を起こし、使用上問題
となることがある。
カルボン酸および/またはカルボン酸エステル基を有す
るゴムの場合、シリカの相溶性を改良するためには化学
的構造が近いメタクリロキシ基含有シラン化合物、エポ
キシ基含有シラン化合物が使用されているが耐熱性向上
という面では不十分である。
またアミノ基含有シラン化合物はカルボン酸またはカル
ボン酸エステルとの反応性が高く、強度改良のため有効
と考えられるが、実際、シリカ配合ゴム中にアミノ基含
有シラン化合物を添加すると、混線中にアミノ基含有シ
ラン化合物の加水分解反応がおこり、さらにゴムと該加
水分解反応生成物とが架橋反応しゴムとして使用できな
い状態となる。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は従来技術の技術的課題を背景になされたもので
、カルボン酸基および/またはカルボン酸エステル基を
有するゴムに特定のシリカを配合することにより耐熱性
の著しく優れたゴム組成物を得ることを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明はfAl カルボン酸基および/またはカルボン
酸エステル基を有するゴム100重量部に対しくB)ア
ミノ基含有オルガノシラン化合物で予め処理されたシリ
カ5〜200重量部を含むことを特徴とするゴム組成物
を提供するものである。
本発明のfA)カルボン酸基および/またはカルボン酸
エステル基を有するゴムは、アクリルゴム、エチレンア
クリルゴム、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステ
ル共重合体、カルボキシ化ニトリルゴム、ブタジェン−
アクリロニトリル−(メタ)アクリル酸エステル共重合
体、ブタジェン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体
、カルボキシ化スチレン−ブタジェン共重合体またはこ
れらの水素化物、カルボン酸基付加エチレン−a−オレ
フィン共重合ゴムなどが挙げられる。
このうちでも特にアクリルゴム、エチレンアクリルゴム
、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体
が好ましく、中でもアクリルゴムが耐熱性、耐油性の面
で好ましい。
アクリルゴムは、(メタ)アクリル酸アルキルエステル
の重合体、または該アルキルエステルを主成分とし、こ
れに後述の架橋基を有する成分を共重合した共重合体を
挙げることができる。
このうち、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルとし
ては、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸
プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリ
ル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチ
ルなどの1種または2種以上を挙げることができる。
また、このアクリルゴム中には、アクリロニトリル、ス
チレン、1.3−ブタジェン、イソプレン、イソブチレ
ン、クロロプレン、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル
、アクリル酸などの単量体の1種または2種以上を40
重量%以下程度併用することも可能である。
ここで、アクリルゴムの架橋基成分としては、ビニルク
ロルアセテート、アリルクロルアセテート、2−クロロ
エチルビニルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グ
リシジルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、5−エチリデン−
2−ノルボルネン、ジシクロペンタジェン、ビニルアク
リレート、アリルメタクリレート、ジシクロペンテニル
アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリ
レート、P−ビニルフェニル(ジメチル)ビニルシラン
、3−メタクリロキシプロピルジメチルビニルシランな
どを挙げることができる。
これらのアクリルゴムに使用される架橋基成分は、 (
メタ)アクリル酸アルキルエステルの15重量%以下、
好ましくは10重量%以下、更に好ましくは0.01〜
5重量%程度の範囲で使用される。
以上カルボン酸基および/またはカルボン酸エステル基
を有するゴムは混練り作業性などの面からそのムーニー
粘度(ML、、、、100℃)が10〜20口好ましく
は20−150更に好ましくは30〜100の範囲のも
のが好適であり、このような粘度のものを用いることに
より安定した品質培よび特性を有するゴム組成物を得る
ことができる。ムーニー粘度が上記範囲外にあると混練
り作業性、分散性が悪くなり機械的強度、耐熱性などの
品質特性を維持することは困難となる。
またiBl成分中のシリカ充填剤はそれ自体公知のもの
は全て使用でき、例えば乾式シリカ、湿式シリカが好適
に使用される。これらは未処理あるいは予めアミノ基含
有オルガノシラン以外の化合物で処理されていてもよい
。アミノ基含有オルガノシラン化合物としては具体的に
は RaR’ bSi (OR” ) c a  〜1 〜3 b  =o  〜2 c  〜1 〜3 a+b+c・4(1) Rアミノ基含有−偏成化水素 R−偏成化水素 +11式で表わされるものが用いられ例えば次のものが
挙げられる。
3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン/ CH。
NLcLcn2c)12−si−0C2H8\CH3 3−アミノプロピルメチルジェトキシシラン0C2H5 NHz−CH2CH2CHz−5i−CH3\0C2H
5 3−アミノプロピルトリエトキシシランNH,aCHz
CHzCHzSl (OC2H5) 3“3−アミノプ
ロピルトリメトキシシランNHzCHtCHzCHzS
x (OCHal 34−アミノブチルジメチルメトキ
シシランCI。
H2NCH2CH2CH2CH2S 1−OCRaHs N−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン3−アリ
ルアミノプロピルトリメトキシシランCH2”CH2H
2NH(CH2) zsi [1CH8) 52−(2
−アミノエチルチオエチル)ジェトキシメチルシラン 2−(2−アミノエチルチオエチル)トリエトキシンフ
ッ NHzCHzCHzSCH*CHzSi (OC2H1
llsl−トリメトキシシリル−2−(アミノメチル)
フ1工N−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピ
ル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(CgH
sO) 、5iCH2CH,CHど3−シクロへキシル
アミノプロピルトリメトキシシラン 3−(ビニルベンジルアミノプロビル)トリメトキシシ
ラン ジメトキシジメチル−3−ピペラジノプロピルシラン 3−ピペラジノプロビルトリメトキシシラン一般式(J
V)で表わされる構造のもののうち、2個以上の活性ア
ミノ基を有するものとしては、例えば次のものがある。
N−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキ
シシラン NHCH,CH2NH。
/ CI。
\ CH2CH2Si (OCHs) a N−(2−アミノエチル)アミノメチルトリメトキンン
フノ H,NCH2CH,NHCH,Si(OCH3)。
N−(2−アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリ
メトキシシラン ジメトキシシラン OCH。
/ NHiCHzCHzNHCHaCHzCHz−3i−C
Ha\   ゛ CR3 アミノ基含有オルガノシラン化合物の量はシリカ100
重量部に対し0.1〜30重量部好ましくは0.5〜2
0重量部更置部ましくは1.0〜15重量部の範囲とす
るのがよい。0.1重量部未満の場合には所望の耐熱性
が発現せず、一方30重量部を越えると機械的強度の低
下を来たす。
アミノ基含有オルガノシラン化合物によるシリカの処理
は、それ自体公知の手段で行なうことができる。
即ち、特公昭41−17049号公報に見られるような
、シリカ系充填剤とシラン化合物とを連続的に進行する
並流法で直立の管状炉からなる処理室中で反応させる方
法、あるいは、特公昭60−6379号公報に見られる
、比較的低温でシリカ系充填剤とシラン化合物を接触さ
せ、次にこれを高温処理し、更に不活性ガスで乾燥処理
する方法などが挙げられる。
本発明におけるゴム組成物はカルボン酸基および/また
はカルボン酸エステル基含有ゴムiAl 100重量部
に対しアミン基含有オルガノシラン化合物で予め処理さ
れたシリカ(B)5〜200重量部好ましくは8〜15
0重量部更に置部しくは10〜100重量部の割合で配
合する。
上記処理されたシリカFB+があまり少ない場合にも、
またあまり多い場合にも所望の強度が得られず実用的で
ない。
本発明の組成物はTA)、(Bl成分を必須とするが、
これ以外にNRlIR,SBR,BR,EP (D)M
、 ECOを10重量%以下、含まれるものであっても
よい。
また、補強充填剤および増量剤としでは、例えばフユー
ムドシリ力、湿式シリカまた表面処理または未処理のケ
イ酸カルシウム、石英微粉末、ケイソウ土、カーボンブ
ラック、亜鉛華、塩基性炭酸マグネシウム、活性炭酸カ
ルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、
二酸化チタン、タルク、雲母粉末、硫酸アルミニウム、
硫酸カルシウム、硫酸バリウム、アスベスト、ガラス繊
維、有機補強剤、有機充填剤の配合物を添加することが
できる。
更には加工助剤としては、脂肪酸エステル、脂肪酸アミ
ド、可塑剤としては例えばフタル酸誘導体、アジピン酸
誘導体、セバシン酸誘導体、マレイン酸誘導体、トリメ
リット酸誘導体、リン酸誘導体、グリコール誘導体、軟
化剤としては、例えば潤滑油、プロセスオイル、植物油
、サブ、老化防止剤としては、例えばジフェニルアミン
類、フェニレンジアミン類、フォスフェート類、キノリ
ン類、クレゾール類、フェノール類、ジチオカルバメー
ト金属塩類その他管色剤、紫外線吸収剤。
at!A剤、耐油性向上剤、発泡剤、スコーチ防止剤、
粘着付与剤、滑剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤
などを任意に配合できる。
これらの配合ゴム組成物は、ロール、バンバリーミキサ
−などの通常の混練り機によって架橋剤を添加した後、
成形、加硫を行なう。
また、架橋は、熱、電子線、紫外線、電磁波などのエネ
ルギーを加えることにより行なわれる。
この架橋剤としては、通常、ゴムの架橋剤として使用さ
れる硫黄もしくはその誘導体または有機過酸化物、アル
キルフェノール樹脂、更にアンモニウムベンゾエートな
どのいずれても良く、さらにはゴムiA+に含有される
架橋基との反応性を有する官能基を2個以上有する多官
能性架橋剤が使用できる。
架橋剤として使用される有機過酸化物としては、例えば
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ
)ヘキシン−3,2,5−ジメチル−2,5−ジ(1−
ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,2゛−ビス(t−ブ
チルパーオキシ1−P−ジイソプロピルベンゼン、ジク
ミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、
t−ブチルパーベンゾエート、1.1−ビス(t−プチ
ルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサ
ン、2.4−ジクロルベンゾイルパーオキサイド、ベン
ゾイルパーオキサイド、P−クロルベンゾイルパーオキ
サイド、アゾビスイソブチロニトリルなどであり、好ま
しくは2.5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパー
オキシ)ヘキシン−3,2,5−ジメチル−2,5−ジ
(t−)゛チルパーオキシ)ヘキサン、2゜2°−ビス
(t−ブチルパーオキシLP−ジイソプロピルベンゼン
である。
また、前記ゴムfAl に存在する架橋基との反応性を
有する官能基を2個以上有する多官能性架橋剤としては
、好ましくはアミノ基、イソシアネート基、マレイミド
基、エポキシ基、ヒドロキシル基、メルカプト基および
カルボキシル基からなる群から選ばれる少なくとも1種
の官能基を2個以上有する多官能性架橋剤であり、ジア
ミン類、ポリアミン類、ジイソシアネート類、ジチオー
ル類、ポリイソシアネート類、マレイミド類、ジエポキ
シド類、ジオール類、ポリオール類、ビスフェノール類
、ジカルボン酸類などの化合物を挙げることができる。
これらの化合物の具体例としては、例えばN、N’−フ
二二レンジマレイミド、ヘキサメチレンジアミン、2.
2−ビス(4°−ヒドロキシフェニル)プロパン、2.
2−ビス(4°−ヒドロキシフェニル)へキサフロロプ
ロパン、トリアジントリチオールなどが挙げられる。
更に、ゴム(A)としてエポキシ基を導入したエラスト
マーを使用した場合には、ポリアミンカーバメイト類、
有機カルボン酸アンモニウム塩、ジチオカルバミン酸塩
類もしくは有機カルボン酸アルカリ金属塩を使用するこ
ともてきる。
更に、ゴムiAl中にハロゲン基を導入したエラストマ
ーを使用した場合には、ポリアミンカーバメイト類、有
機カルボン酸アンモニウム塩もしくは有機カルボン酸ア
ルカリ金属塩、トリアジン化合物を使用することもでき
る。
架橋剤の添加量は、硫黄の場合、本発明のゴム組成物1
00重量部に対して、0.1〜5重量部、好ましくは0
.5〜3重量部であり、前記有機過酸化物の場合、その
添加量は、ゴム組成物100重量部に対して、0.0l
−1o重量部、好ましくは01〜5重量部であり、さら
に多官能性架橋剤の場合、本発明のゴム組成物100重
量部に対して、01〜lO重量部、好ましくは0.1〜
5重量部である。
架橋剤の使用量が少なすぎるとゴム成分の架橋密度が低
く、機械的強度、耐油性、耐クリープ性が不十分となり
、一方多すぎるとゴム成分の架橋密度が高くなりすぎ、
得られる架橋可能なゴム組成物の加硫物の伸びが低下す
る。
なお、過酸化物架橋に際しては、2官能性のビニルモノ
マーなどを架橋助剤として使用することもできる かかる架橋助剤としては、以下の化合物が挙げられる。
即ち、エチレングリコールジメタクリレート、1.3−
ブタンジオールジメタクリレート、1.4−ブタンジオ
ールジメタクリレート、1.6−ヘキサンジオールジア
クリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート
、1.4−ブタンジオールジアクリレート、1.6−ヘ
キサンジオールジアクリレート、2.2°−ビス(4−
メタクリロイルジェトキシフェニル)プロパン、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、トリメチロール
プロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリ
アクリレート、ジビニルベンゼン、N、N’−メチレン
ビスアクリルアミド、P−キノンジオキシム、p、 p
’−ジベンゾイルキノンジオキシム、トリアジンジチオ
ール、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌ
レート、ビスマレイミドなどである。
前記ゴム組成物を架橋 (加硫)するには、通常、80
〜200℃で数分間〜3時間、20〜200Kg/cm
2の加圧下で一次加硫を行ない、さらに必要に応じて8
0〜200℃で1〜48時間、二次加硫して、ゴム製品
とする。このようにして架橋(加硫)したゴム弾性体は
、優れた機械的強度を示し、耐熱性に優れた特徴を有し
ており、一般工業、伏字分野への利用が可能である。
(実施例) 次に本発明を実施例により詳細に説明する。
なお、初期物性、老化試験はJIS K6301に準拠
し、各表に示した条件で評価した。
参考例1 日本シリカ(株)製湿式シリカ ニップシールVN31
00重量部に対しシラン化合物二東芝シリコーン(株)
製TSL8331 (3−アミノプロピルトリエトキシ
シラン)5重量部を用いて特公昭41−17049号公
報に見られる方法により処理シリカを得た。
参考例2 シラン化合物として東芝シリコーン(株)製TSL83
40 (N−+2−アミノエチル)−3−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン)5重量部を用いたほかは参考例
1と同様にして処理シリカを得た。
参考例3 シリカとして日本シリカ(株)製部式シリカニップシー
ルVN、 100重量部に対しシランカップリング剤東
芝シリコーン(株)製TSL8331を10重量部用い
て参考例1と同様にして処理シリカを得た。
参考例4 シランカップリング剤として東芝シリコーン(株)製T
SL8340 3重量部、シリカとして日本アエロジル
(株)製乾式シリカ、アエロジルR972100重量部
を用い参考例1と同様の方法により処理シリカを得た。
参考例5 シランカップリング剤として東芝シリコーン(株) T
SL8340 15重量部を用いた以外は参考例3と同
様の方法により処理シリカを得た。
参考例6 シランカップリング剤として東芝シリコーン(株)製T
SL8380 f3−メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン)5重量部、シリカとして日本シリカ(株)製ニ
ップシールVN3100重量部を用い参考例1と同様の
方法により処理シリカを得た。
参考例7 シランカップリング剤として東芝シリコーン(株)製T
SL8350 f3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン)10重量部を用いた以外参考例1と同し方法
により処理シリカを得た。
実施例1 カルボン酸および/またはカルボン酸エステル基を有す
るゴムC以下アクリル系ゴムという)としてアクリルゴ
ム(日本メタトロン(株)製PA404、)、アミン基
含有オルガノシラン処理シリカとして参考例1によって
調整されたシリカを用いた。
第1表に示す割合でアクリルゴム、シリカをバンバリー
ミキサ−(60〜80℃に加熱し60rpmに設定)内
に投入しさらに第1表に示す充填剤、加工助剤、軟化剤
等を加えて混練りし、均一状態になった後、排出した。
排出時のゴム温度は120〜200°Cであった。
次ぎに排出されたゴムを二本ロールに巻き付は第1表に
示した加硫剤等を加えて混練りしたものについてプレス
加硫f100〜150Kg/cm2170℃で20分プ
レス加硫)して物性の評価に供した。結果を第2表に示
す。
実施例2 アクリル系ゴムとしてエチレンアクリルゴム(デュポン
(株)製VAMAC)を用い、シラン処理シリカとして
参考例2によって調整されたシリカを用い第1表に示す
配合で実施例1と同様の工程により架橋可能なゴム組成
物を作製し評価した。結果を第2表に示す。
実施例3 アクリル系ゴムとしてエチレン酢酸ビニルアクリルゴム
(電気化学工業(株)製ER3400Pl を用い、シ
ラン処理シリカとして参考例3によって調整されたシリ
カを用い第1表に示す配合で実施例1と同様の工程によ
り架橋可能なゴム組成物を作製し評価した。結果を第2
表に示す。
実施例4 アクリル系ゴムとして、日本メタトロン(株)PA31
2を用いシラン処理シリカとして参考例4によって調整
されたシリカを用いた他は第1表に示す配合で実施例1
と同様の工程により架橋可能なゴム組成物を作製し評価
した。結果を第2表に示す。
実施例5 アクリル系ゴムとして日本合成ゴム(株)製AR101
を用い、シラン処理シリカとして参考例5によって調整
されたシリカを用いた他は第1表に示す配合で実施例1
と同様の工程により架橋可能なゴム組成物を作製し評価
した。結果を第2表に示す。
比較例1 処理シリカとして参考例6によって調整されたシリカを
用いた他は実施例1と同様の工程により架橋可能なゴム
組成物を作製し評価した。結果を第2表に示す。
比較例2 処理シリカとして参考例7によって調整されたシリカを
用いた他は実施例2と同様の工程により架橋可能なゴム
組成物を作製し評価した。結果を第2表に示す。
比較例3 処理シリカとして参考例6によって調整されたシリカを
用いた他は実施例3と同様の工程により架橋可能なゴム
組成物を作製し評価した。結果を第2表に示す。。
比較例4 処理シリカとして参考例7によって調整されたシリカを
用いた他は実施例4と同様の工程により架橋可能なゴム
組成物を作製し評価した。結果を第2表に示す。
比較例5 未処理シリカとして日本シリカ(株)製ニップシールV
N3を用いシランカップリング剤として、東芝シリコー
ン(株)製TS1.8340を用いて、実施例5と同様
の工程によりゴム組成物を作製しようと試みたが粉末化
しまとまらず評価に供することができなかった。
(発明の効果) 本発明の耐熱性ゴム組成物は、自動車、船舶、航空機、
などの輸送機器、食品、電機、電子、OA、建材などの
一般工業用品に用いられるゴム部品例えば、各種バッキ
ング、0−リング、オイルシール、ベアリングシール、
ガスケット、ベルト、ホース、ブーツ、ダイアフラム、
防振ゴム、チューブ、ロールなど、またアクリル系ゴム
、耐油性ゴムが従来使用されている分野に広く応用する
ことができる。
このように本発明の耐熱性ゴム組成物は工業的価値が極
めて大きい。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)カルボン酸基および/またはカルボン酸エス
    テル基を有するゴム100重量部に対し (B)アミノ基含有オルガノシラン化合物で予め処理さ
    れたシリカ5〜200重量部を含むことを特徴とするゴ
    ム組成物。
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WO2004033552A1 (ja) * 2002-10-09 2004-04-22 Zeon Corporation アクリルゴム組成物および架橋物
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