JPS6232201B2 - - Google Patents

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JPS6232201B2
JPS6232201B2 JP54060526A JP6052679A JPS6232201B2 JP S6232201 B2 JPS6232201 B2 JP S6232201B2 JP 54060526 A JP54060526 A JP 54060526A JP 6052679 A JP6052679 A JP 6052679A JP S6232201 B2 JPS6232201 B2 JP S6232201B2
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JP
Japan
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group
deterioration
rubber
diene polymer
deterioration inhibitor
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JP54060526A
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English (en)
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JPS55152706A (en
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Teizo Kotani
Yasuhiko Takemura
Toshio Myabayashi
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JSR Corp
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Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08CTREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C19/00Chemical modification of rubber
    • C08C19/22Incorporating nitrogen atoms into the molecule

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、耐老化防止効果の優れたゴムの製造
方法に関し、更に詳しくは劣化防止剤とジエン系
ゴムとが化学的に結合した耐油、耐熱、耐候性の
安定化された新規なゴムの製造方法に関する。 従来、劣化防止剤に関する発明の中で米国特許
第3817916号明細書、特公昭51−982号公報、特開
昭50−66544号公報などでは、アクリル基または
メタクリル基をアミノ基および/またはイミノ基
を有する劣化防止剤に対して化学的に結合させた
アクリレート又はメタクリレート誘導体を、反応
性又は非抽出性劣化防止剤として用いることが記
載されている。これらアクリレート又はメタクリ
レート誘導体は単なる劣化防止剤としては有効で
あるが、本発明者らの研究(小谷ら:日本ゴム協
会誌第43巻、198、206ページ(1970)など多数)
によれば、ラジカル重合によつて高分子の一成分
として、これらアクリレート又はメタクリレート
誘導体を導入することは困難である。更に、アク
リレート又はメタクリレート誘導体をジエン系高
分子に混合し、成形、架橋する際に化学的に結合
させる場合でも、これらアクリレート又はメタク
リレート誘導体のジエン系高分子に化学的に結合
する効率は低く、例えば、その成形、架橋物を沸
騰アセトンで24時間ソツクレー抽出すれば50%以
上のアクリレート又はメタクリレート誘導体が抽
出される。 本発明者らは、溶剤に抽出されない劣化防止剤
として、劣化防止剤を高分子に化学的に結合させ
る方法を見いだすべく、ジエン系高分子中の二重
結合と劣化防止剤又はその誘導体中の二重結合と
の反応に限界のあることを考慮し、他の方法を種
種検討した結果、本発明に到達した。すなわち本
発明は、ニトリル基を含有するジエン系高分子と
アミノ基及び/又はイミノ基を有する劣化防止剤
とを直接反応させることを特徴としたゴムの製造
方法に係り、その反応率は90%を超えることも可
能であることがわかつた。この反応は、後述する
とおり劣化防止剤が有するアミノ基及び/又はイ
ミノ基とジエン系高分子中に含まれるニトリル基
との反応であるため、触媒が必要であり、本発明
者らは検討の結果、特定の触媒を見いだし、本発
明を完成したものである。 本発明の要旨は、ニトリル基を有するジエン系
高分子(但し末端に水酸基を含有するものを除
く)とアミノ基及びイミノ基の少なくとも1個の
極性基を有する劣化防止剤とを触媒の存在下で反
応させ、ニトリル基含有ジエン系高分子中のニト
リル基に該劣化防止剤が化学的に結合した生成物
からなる非抽出性劣化防止機能を有するゴムの製
造方法である。 次に、本発明の構成要素並びに実施の態様を具
体的に述べる。 本発明で用い得るニトリル基を含有するジエン
系高分子とは、例えば、ブタジエン、イソプレ
ン、クロロプレン、ピペリレン、ペンタジエン、
ヘキサジエン、ヘプタジエン、オクタジエン、
2・3−ジメチルブタジエンなどのジエン化合物
とアクリロニトリル、メタクリロニトリルなどの
ビニルシアン化合物との共重合体、更にジエン化
合物とビニルシアン化合物及び他のビニル基を有
する化合物の少なくとも1種との共重合体である
(但し末端に水酸基を含有するものを除く)。他の
ビニル基を有する化合物としては、アクリル酸、
メタクリル酸、アルキルアクリレート、アルキル
メタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン
などが挙げられる。なお、上記のニトリル基を含
有するジエン系高分子の分子量は特に制限はない
が、数平均分子量で1000以上が好ましい。ニトリ
ル基を含有するジエン系高分子中、アクリロニト
リル及び/又はメタクリロニトリル含量は5ない
し60重量%が好ましい。ビニルシアン化合物が5
重量%より少ない場合は、得られたゴムの劣化防
止効果が少なく、60重量%を超えると生成物が硬
くなりやすく、生成物単独で使用することは難し
く、更にジエン系ゴムと混合する際分散しにくい
欠点を有するようになる。 本発明に使用されるアミノ基及びイミノ基の少
なくとも1個の極性基を有する劣化防止剤として
は、メチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルア
ミン、イソプロピルアミン、n−プロピルアミン
などの脂肪族アミンも挙げられるが、特に好まし
くは芳香族環などを含む化合物である。特に好ま
しい化合物としては、例えば、p−アミノフエノ
ール、ジフエニルアミン、アルキル化ジフエニル
アミン、p−アルコキシ−ジフエニルアミン、p
−ヒドロキシ−ジフエニルアミン、N・N′−ジ
フエニル−p−フエニレンジアミン、N・N′−
ジトリル−p−フエニレンジアミン、N・N′−
ジナフチル−p−フエニレンジアミン、N−フエ
ニル−N′−イソプロピル−p−フエニレンジア
ミン、2・2・4−トリメチルジヒドロキノリン
重合体、N−フエニル−p−フエニレンジアミ
ン、N・N′−ジアルキル−p−フエニレンジア
ミン、N−フエニル−N′−シクロヘキシル−p
−フエニレンジアミンなどを挙げることができ
る。また、これら化合物を混合使用することもで
きる。 本発明においてニトリル基を含有するジエン系
高分子にアミノ基及びイミノ基の少なくとも1個
の極性基を有する劣化防止剤とを反応させる際に
用いる劣化防止剤のモル数は、特に制限はない
が、ジエン系高分子中のニトリル基の総モル数に
対し好ましくは0.1〜100モル%である。このモル
数が0.1モル%以下では劣化防止効果が比較的小
さく、モル数が100モル%を超えると溶剤によつ
て抽出される未反応劣化防止剤が増加する。 本発明においてニトリル基を含有するジエン系
高分子と劣化防止剤とを反応させるために用いら
れる触媒としては塩化アルミニウム、塩化鉄
()、三フツ化ホウ素、塩化亜鉛などのルイス
酸、塩酸、硫酸などのプロトン酸が挙げられる。
このうち活性化及びゲル化の点から考えてルイス
酸、中でも三フツ化ホウ素が最も好ましい。触媒
量は、アミン又はイミンに対し1〜50モル%が好
ましい。また、反応に用いる溶媒としてはニトリ
ル基を含有するジエン系高分子及び劣化防止剤を
溶解し、かつこれらと反応しない不活性な溶媒、
例えば、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、ハロ
ゲン化炭化水素が用いられ、そのうち、芳香族炭
化水素溶媒が好ましい。反応は100〜250℃の温度
で行うことができる。反応が終了した高分子溶液
は、必要ならば触媒を除去後、反応生成物を溶解
しない液中に投入し沈殿させる。この溶解再沈殿
を繰り返すことによつて精製された劣化防止機能
を有する高分子が得られる。 本発明によつて得られた劣化防止剤が化学的に
結合したジエン系高分子に他のジエン系高分子、
例えばポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソ
プレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリ
ロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル
−アクリレート−ブタジエン三元共重合ゴム、ア
クリロニトリル−イソプレン−ブタジエン三元共
重合ゴム、ポリクロロプレンゴムなど又はこれら
の混合物を目的に応じて混合し、成形、架橋する
ことができる。その場合、ニトリル基とアミノ基
及び/又はイミノ基を有する劣化防止剤との反応
の結果得られたジエン系高分子組成物は、容易に
ジエン系高分子に固定化され、これらの架橋物を
ベンゼン、トルエン、クロロホルム、ガソリンな
どの溶媒で抽出しても大部分の劣化防止機能を有
する高分子は抽出されないで残留する。 工業的にゴム架橋物と溶媒の触れる機会はホー
ス、パツキング類を始め非常に多い。その場合、
通常の劣化防止剤であれば抽出されてしまい、劣
化防止効果は低下する。しかし、本発明による方
法で化学的に結合した劣化防止機能を有する高分
子は抽出されなくなるので、耐油、耐熱、耐候性
のよい加硫ゴムを工業的に容易に与える。 本発明の詳細を更に説明するために実施例を示
すが、本発明はその要旨を越えない限り、これら
実施例に限定されるものではない。 実施例a〜b及び比較例1〜3 結合ニトリル量が35重量%のアクリロニトリル
−ブタジエンゴム〔NBR〕(JSRN230S:日本合
成ゴム(株)製品)108gをキシレンの5%溶液
とし、5分割した。その各々の溶液にN−フエニ
ル−p−フエニレンジアミン(分子量184)を0
g、1.21g、12.1g、1.21g、12.1g加え(比較
例1、2、3、実施例a、bの順)、更に実施例
a、bについては三フツ化ホツ素のエーテラート
をN−フエニル−p−フエニレンジアミンのアミ
ンに対し30モル%(それぞれ0.28g、2.8g)を
窒素ガスのふん囲気下で加えた。各々を還流下で
12時間反応させ、触媒と等モル量の炭酸ナトリウ
ムで中和、水洗後、メタノールでNBRを沈殿さ
せ、更に再沈精製(ベンゼン/メタノール系)を
2回行つた。収率を表1に示し、N−フエニル−
p−フエニレンジアミン12.1gと三フツ化ホウ素
のエーテラート2.8gとを加えて得られた反応生
成物の精製物(実施例b)の赤外吸収スペクトル
を第1図に示した。更にその反応生成物(精製
物)をアセトンと少量の重水に溶かし、核磁気共
鳴スペクトルを測定し、第2図に示した。これら
よりNBRと劣化防止剤との反応物がえられてい
ることがわかる。 一方比較例2、3について同様に赤外吸収スペ
クトルを測定したところ、劣化防止剤との反応物
が得られてないことがわかつた。 核磁気共鳴スペクトルのフエニル基に基づく吸
収(6.3〜7.9ppm)と、重合主鎖のビニル水素の
吸収(4.5〜6.2ppm)から各含有率を計算し、表
1に示した。また、得られた再沈精製物各々10g
を100mlのトルエンに溶解し、40℃の酸素吸収測
定機で10ml/gゴムの酸素を吸収するまでの時間
を測定し、表1に示した。
【表】 表1のように、実施例a、bで得られた反応性
成物が溶媒で精製後もNBRの酸化劣化を防止し
ていることがわかる。 実施例c〜g及び比較例4 実施例a、bと同様にして、劣化防止剤含有量
が約29重量%の変性NBRを得た。市販のNBR
(JSRN230S)と表2の配合処方に従つて通常の
方法で加硫シートを得た。得られた加硫物の物性
をJISK6301(1975)加硫ゴム物理試験方法に準
拠して測定し、表2に示した。更にその加硫物を
トルエン/イソオクタン=50/50(容積比)の混
合溶媒に40℃で48時間浸せきし、乾燥後、試料を
130℃のギヤー式老化試験機中で70時間及び200時
間熱劣化させた。得られた試料の物性を測定し、
引張強さTB、伸びEBの変化率、硬さHSの変化
を求め表2に示した。表2から劣化防止剤と
NBRとの反応生成成物を市販NBRに混合し使用
した場合、溶媒で抽出後の熱劣化が大幅に改善さ
れることがわかつた。
【表】 実施例h〜j及び比較例5 結合ニトリル含量の異なるNBRを得るため、
表3の処方に従がつて、重合率が約70%に達する
まで約15時間重合させた。重合停止剤として、モ
ノマー100重量部に対しジメチルジチオカルバミ
ン酸ナトリウムを0.5重量部を加えた後、水蒸気
を導入し、未反応モノマーを除去した。得られた
ラテツクスを多量のメタノール中に投入し、
NBRを減圧乾燥し、結合アクリルニトリル量を
コールマン法で分析し表4に示した。 表 3 重合処方(重量部) ブタジエン 95〜50 アクリロニトリル 5〜50 水 250 アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム 3.0 縮合ナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.6 第3級ドデシルメルカプタン 0.55 過硫酸カリウム 0.27 シアノエチル化ジエタノールアミン 0.15 水酸化カリウム 0.10 重合温度10℃、重合率70%まで 得られたNBR108gをキシレン5%溶液とし、
N−イソプロピル−N′−フエニル−p−フエニ
レンジアミン(分子量226)を各々に4.52g添加
し、実施例a、bと同様に反応させた。赤外吸収
スペクトル分析、核磁気共鳴スペクトル分析など
からNBRと劣化防止剤との反応物がえられてい
ることがわかる。 未反応のN−イソプロピル−N′−フエニル−
p−フエニレンジアミンを含んだ反応生成物をそ
のままを用いて、表4のように配合、加硫して試
験片を得た。 加硫物の常態物性及び試料をASTM油No.3に
40℃で100時間浸せきし、充分に乾燥した後、ギ
ヤー式老化試験中で130℃、70時間熱劣化させ
た。これら劣化された試料の物性をJISK6301に
準拠して測定し、結果を表4に示した。
【表】
【表】 実施例 k〜o 結合アクリロニトリル量が35重量%のNBR
(JSRN230S)108gをキシレンの5%溶液とし、
N−フエニル−p−フエニレンジアミン12.9gを
加え混合した後、5分割した。その各各の触媒と
して三フツ化ホウ素のエーテラート、塩化アルミ
ニウム、塩化亜鉛、塩化鉄〔〕、塩化スズ
〔〕をそれぞれアミンに対し30モル%を加え、
還流しつつ24時間反応させ、メタノールでゴム分
を沈殿させた。使用した触媒の効果を表5に示し
た。実施例a、bと同様にして劣化防止剤の反応
率(%)を求めた。
【表】 (%)
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例bの赤外吸収スペクト
ル、第2図は実施例bの核磁気共鳴スペクトルを
示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ニトリル基を含有するジエン系高分子(但し
    末端に水酸基を含有するものを除く)とアミノ基
    及びイミノ基の少なくとも1個の極性基を有する
    劣化防止剤とを触媒の存在下で反応させ、ニトリ
    ル基含有ジエン系高分子中のニトリル基に該劣化
    防止剤が化学的に結合した生成物からなる非抽出
    性劣化防止機能を有するゴムの製造方法。
JP6052679A 1979-05-18 1979-05-18 Preparation of rubber having nonextractable deterioration-inhibiting ability Granted JPS55152706A (en)

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JPS55152706A JPS55152706A (en) 1980-11-28
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