説明

改良された耐熱性、圧縮永久ひずみ、および加工性を有する新規なエラストマー組成物

ゴムポリマー、酸受容体、およびシラン修飾針状/円形ミネラル添加物を含有する、エラストマー組成物。本発明による組成物は、既知のゴム組成物に比して優れた耐熱性、圧縮永久ひずみ、および改善された加工性(より低い配合物ムーニー)を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ゴムポリマー、酸受容体、およびシラン修飾無機質添加物を含有するエラストマー組成物。本発明による組成物は、既知の水素化ニトリルゴム含有組成物に比して、優れた耐熱性、圧縮永久ひずみ抵抗性、および改良された加工性(より低い配合物ムーニー(compound Mooney))を有する。
【背景技術】
【0002】
自動車用途および工業用途では、改良された耐熱性および流体抵抗を有するエラストマー組成物の高い要望がある。自動車用途では、新しい洗練されたデザインならびにエンジン室およびボンネット部分のエンジニアリングは、高い使用温度および長期老化に耐えることができるエラストマー類の使用を必要とする。同様に、工業用途は、エラストマー類が苛酷な条件下で高性能および高機能を有すると予期される同様の傾向をたどっている。
【0003】
エラストマーの耐熱性は、所与のエラストマーが、その特性を保持したまま長期間にわたって機能できる最高温度と定義される。熱および/または空気に曝されたエラストマー類の物理的性質および化学的性質は変化することがあり、その変化としては、(a)エラストマー類の高い架橋密度および脆化という結果を招く追加架橋、(b)材料の軟化につながる、鎖長および平均分子量の減少につながる、分子鎖切断;および(c)極性基または他の基の形成によるポリマー鎖の化学的変容などが挙げられる。
【0004】
高温で、分子は熱エネルギーを吸収して、共有結合開裂および材料の劣化につながる。C=Cの第2結合を破壊して活性ラジカルを形成するために要するエネルギーが比較的低いため、ポリマー鎖における不飽和は、材料を熱に影響されやすくする。この挙動は、ブチルゴム、ニトリルゴム類およびスチレン−ブタジエンゴム類の熱劣化温度が低いことから明らかに明白である。
【0005】
指定された温度および圧力で金属触媒を使用して、ニトリル(NBR)がHNBRに水素化されるとき、卓越した耐熱性および耐油性を有する新たなポリマーが形成され、またアクリロニトリルレベル、残存二重結合、および分子量を変えることにより、その特性を制御することができる。水素化ニトリルエラストマー類は、卓越した耐化学性、耐油性、および耐溶剤性、ならびに良好な耐老化性および耐熱性を有する。HNBRは、自動車の燃料ラインコンポーネントにおけるボンネット内の高温に曝されるときの劣化に関して、NBRの制限が改良されたものである。HNBRはまた、クラッキングおよび物理的性質に関連した問題が少ない。水素化レベルの上昇は、より高い耐熱性および耐オゾン性をもたらす。HNBRは、自動車市場で広く使用される。例は、ベルト、ホース、固定用シールおよび運動用シールである。他の応用分野としては、油田開発および処理用のシール、製鋼所および製紙工場用のローラーなどがある。
【0006】
基本ポリマー鎖構造に加えて、加硫系もまた、熱安定性にある一定の役割を果たす。過酸化物で加硫処理したエラストマー類は、C−C架橋を形成し、イオウ硬化エラストマー類に比して、高い耐熱性を有する。これは、C−Cの結合エネルギーが、C−S結合およびポリスルフィド結合よりはるかに高いためである。また、イオウ硬化エラストマー類の耐熱性は、イオウ架橋の長さに影響される。ポリスルフィド結合ははるかに弱いため、イオウ架橋を含む加硫物は、熱および酸素の作用を受けて、より劣化しやすい。しかし、過酸化物架橋は、化合物成分の選択に特別の注意が必要である。可塑剤、油類、および酸性材料等の材料は、過酸化物によって産生されるフリーラジカルに関してポリマーと競合することにより、架橋効率を低下させる可能性がある。
【0007】
過酸化物硬化、高pHフィラー類および添加物、ならびに酸受容体との最小限の干渉を有する酸化防止剤を使用して、HNBR化合物の耐熱性を改良する多くの方法がある。他の方法としては、(特許文献1)、(特許文献2)、(特許文献3)、(特許文献4)、(特許文献5)に開示されているような二級アミンの金属塩から成る相乗的安定剤系の使用などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許第6,947,526号明細書
【特許文献2】米国特許第6,451,902号明細書
【特許文献3】米国特許第7,005,467号明細書
【特許文献4】米国特許出願公開第2004/092634号明細書
【特許文献5】米国特許出願公開第2005/0143522号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、酸受容体、およびシラン修飾無機質添加物を含有する、新規なエラストマー組成物を提供する。本発明による組成物は、150℃以上の温度における優れた耐熱性、圧縮永久ひずみ抵抗性、および低配合物ムーニーで証明される通り、改良された加工性を有し、長期老化後に卓越した耐熱性および圧縮永久ひずみ抵抗性を示す。本発明の組成物はまた、改良された加工性も有する。
【0010】
酸受容体、およびシラン修飾無機質添加物、および場合により安定剤系を含んでもよい組み合わせは、優れた耐熱性、低圧縮永久ひずみ、および低配合物ムーニーを有する本発明の化合物につながる相乗効果をもたらす。本発明の配合物は、安定剤系のみを含有する配合物より優れている。本発明の配合物はまた、安定剤および老化を改良するための技術で既知の塩基性無機質添加物を含有する配合物より優れている。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は、ゴムポリマー、シラン修飾無機質添加物および酸受容体を含有するエラストマー組成物を提供する。本発明は、安定化系の使用も含むことができる。本発明によれば、ゴムポリマーは、好ましくはニトリルゴムまたはカルボキシル化されたゴムからなる群から選択される。
【0012】
本明細書を通して使用される用語「カルボキシル化されたゴム」は、広い意味を持ち、またカルボキシル基を有するゴムを含むことを意味するものとする。好適なゴム類としては、XSBR(他の不飽和極性モノマー類、たとえばアクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリル酸アミド、N−アセトキシ−メチルメタクリル酸アミド、アクリロニトリル、ヒドロキシエチルアクリレートおよび/またはヒドロキシエチルメタクリレートとのスチレン−ブタジエンコポリマー類およびグラフトポリマー、スチレン含量2〜50重量%および1〜20重量%の分子に重合された極性モノマー類を含有する)、XNBR、XHNBR(二重結合の最高100%が水素化されている、十分に水素化されたNBRゴム)、FKM(フルオロエラストマー)、ACM(ポリアクリレートゴム)、EAM(エチレンのコポリマー類、アクリル酸メチルおよび商標名VAMAC(登録商標)でDuPontから現在販売されている第3のカルボキシル基含有成分)。好ましくは本発明は、XNBRおよび/またはHXNBRの使用を含む。
【0013】
本明細書を通して使用される用語「ニトリルゴム」またはNBRは、広い意味を持ち、また少なくとも1つの共役ジエン由来の反復単位、少なくとも1つのα,β−不飽和ニトリルおよび場合により1つまたは複数の共重合可能モノマー類を有するコポリマーを含むもことを意味するものとする。
【0014】
本発明における水素化は、出発ニトリルポリマー/NBRに存在する残存二重結合(RDB)の50%超が水素化されており、好ましくはRDBの90%超が水素化されており、さらに好ましくはRDBの95%超が水素化されており、最も好ましくは、RDBの99%超が水素化されていることにより、好ましく理解される。
【0015】
本発明による好適なニトリルゴム類としては、低ムーニー粘度水素化ニトリルゴム類などが挙げられる。好適なゴム類は、55(ML 1+4 100C)未満のムーニー粘度を有する。好ましくは、その低ムーニー粘度ポリマー類は、0〜55の間のムーニー粘度を有する。より好ましくは、その低ムーニー粘度ポリマー類は、5〜50の間のムーニー粘度を有し、最も好ましくは10〜40の間のムーニー粘度を有する。さらにより好ましくは、その低ムーニー粘度ポリマー類は、30未満のムーニー粘度を有し、さらにより好ましくは10未満のムーニー粘度を有する。好適な低ムーニー粘度ポリマーは、米国特許第7,381,781号明細書、米国特許第6,841,623号明細書および米国特許第6,780,939号明細書に開示されている方法で調製することができる。それらの内容を、参照により援用する。
【0016】
共役ジエンは、C〜C共役ジエン等の任意の既知の共役ジエンであってもよい。好ましい共役ジエン類としては、ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、2,3−ジメチルブタジエンおよびそれらの混合物などが挙げられる。より好ましいC〜C共役ジエン類は、ブタジエン、イソプレンおよびそれらの混合物である。最も好ましいC〜C共役ジエンは、ブタジエンである。
【0017】
α,β−不飽和ニトリルは、C〜C α,β−不飽和ニトリル等の、任意の既知のα,β−不飽和ニトリルであってもよい。好ましいC〜C α,β−不飽和ニトリル類としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルおよびそれらの混合物などが挙げられる。最も好ましいC〜C α,β−不飽和ニトリルは、アクリロニトリルである。
【0018】
本発明による本発明のエラストマー組成物はまた、相乗的安定剤系の使用を含む。好適な系としては、米国特許第6,946,526号明細書;米国特許第6,451,902号明細書;米国特許第7,005,467号明細書;米国特許出願公開第2004/092634号明細書;米国特許出願公開第2005/0143522号明細書;(それらの内容を、参照により本願明細書に援用する)に開示されているものなどがある。
【0019】
好ましい安定剤系としては、強塩基と弱酸の塩類などがあり、その塩は、元素周期表のI族(IVPAC 1985に準拠)から選択される金属および炭酸、エチレンジアミン四酢酸、リン酸およびそれらの混合物を含む塩類からなる群から選択されるアニオンを含む。
【0020】
上述の塩の製造で有用な弱酸類は、炭酸、C〜C50脂肪酸、エチレンジアミン四酢酸、ホスホン酸およびそれらの混合物からなる群から選択される。本ポリマー組成物での使用に好ましい塩は、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、EDTAナトリウム、ポリカルボジイミド、カルボジイミド、炭酸カリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウムおよびそれらの混合物からなる群から選択されてもよい。
【0021】
別の好ましい安定剤としては、二級アミンの金属塩があり、その金属は、IUPAC 1985に準拠した元素の周期律系の1族および2族から選択される。好適な金属類の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウムおよびカルシウムなどがある。ナトリウムおよびカリウムが好ましい。当業者は熟知しているため、2つ以上の異なる金属類の組合せも好適である。さらに、2つ以上の金属二級アミン塩の混合物を使用して、結果として生じる加硫物の性質を調整することが可能である。二級アミンは、直鎖であっても分岐であってもよく、また置換基を有していてもよい。好適な置換基の例としては、C〜C40−アルキル基、C〜C40−アリール基、C〜C40−アルキルアリール基、およびC〜C40−アリールアルキル基などがある。置換基は、炭素原子および水素原子以外の原子、たとえば酸素、イオウ、リン、窒素、ハロゲン、またはケイ素を含んでもよい。それらの例としては、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルアミン類、アリールアミン類、ハロアルキル、ハロアリール、および当業者に明白になるであろうさらに多くが挙げられる。
【0022】
好ましい二級アミン類の非限定的な例としては、4,4’−ビス−α,α−ジメチルベンジル−ジフェニルアミン(NAUGARD(登録商標)445としてUniroyalから販売)、オクチル化ジフェニルアミン(ODPA)(AGERITE STALITE(登録商標)SとしてR.T.Vanderbiltから販売)またはスチレン化ジフェニルアミン(WINDSTAY 29としてGoodyearから販売)または2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6,4(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン(IRGANOX(登録商標)565としてCiba−Geigyから販売)またはブチル化/オクチル化ジフェニルアミン(IRGANOX(登録商標)5057としてCiba−Geigyから販売)などがある。
【0023】
二級アミンは、環状であってもよい。環状構造は、C〜C40環であってもよく、また置換基、ヘテロ原子および/またはアリール基等を含んでもよく、たとえば2,2,4−トリメチルー1,2−ジヒドロキノリンポリマー(TMQ)(VULKANOX(登録商標)HSとしてBayerから販売)である。
【0024】
本発明で有用な塩類は、当技術分野で既知の標準手順に従って調製することができる。たとえば、金属がIUPAC 1985に準拠した元素の周期律系の1族および2族から選択される金属水素化物1当量で、ジフェニルアミン配合物のTHF溶液を処理することによって。当業者は、他の方法も知るであろう。
【0025】
さらなる好ましい安定剤系としては、少なくとも2つのフェノール性OH基を含む立体障害フェノール化合物のフェノール塩類に基づく化学物質などがある。そのような化学物質は、米国特許出願公開第2004/0092634号明細書に開示されており、その内容を、参照により援用する。
【0026】
本発明による本発明のエラストマー組成物は、約1〜20phr、好ましくは1〜10phr、より好ましくは1〜5phrの範囲内の安定剤系を含む。
【0027】
本発明による本発明のエラストマー組成物はさらに、好ましくはpH>7の、少なくとも1つのシラン修飾ミネラルフィラーを含有することができる。好適なミネラルフィラーとしては以下のものが挙げられる:
−たとえばケイ酸塩溶液の沈殿、または5〜1000m/gの範囲内の比表面積をもち、また10〜400nmの範囲内の一次粒径をもつハロゲン化ケイ素の火炎加水分解によって調製される、高度に分散したシリカ;そのシリカは、他の金属酸化物、たとえばAl、Mg、Ca、Ba、Zn、ZrおよびTiの酸化物との混合酸化物として存在してもよい;
−20〜400m/gの範囲内のBET比表面積および10〜400nmの範囲内の一次粒径を持つ、合成ケイ酸塩類、たとえばケイ酸アルミニウムおよびケイ酸マグネシウムまたはケイ酸カルシウムのようなアルカリ土類金属ケイ酸塩
−天然のケイ酸塩、たとえばカオリンおよび他の天然シリカ
−ガラス繊維およびガラス繊維産物(マット、押出物)またはガラス微小球
【0028】
好ましいフィラー類は、2:1〜200:1のアスペクト比を持つ円形または非等軸の材料である(クレイ、タルク、雲母を含む)。これらの板状材料のアスペクト比は、平板と同一面積の円の平均直径と、平板の平均厚さとの比率と定義される。2:1〜20:1のアスペクト比をもつ針状構造が、より好ましい。針形フィラーおよび繊維形のフィラーのアスペクト比は、長さと直径の比率である。
【0029】
最も好ましいフィラーは、珪灰石ファミリーに属する材料である。珪灰石は、分子式CaSiOをもつ天然のケイ酸カルシウムである。珪灰石は、白色、円形/針状であり、またアルカリ性のpHを有する。本発明の実施例で使用される珪灰石は、3:1〜5:1のアスペクト比を有する。
【0030】
針状/円形ミネラルフィラーを改変するために使用されるシランは、好ましくは、少なくとも2つの官能基を有する二価または多価シラン類のファミリーに属する:官能基は、フィラー表面と融和性のもの、たとえばアルコキシ基、および改変されたフィラーを、ポリマーマトリックスと融和性にする第2の官能基、たとえば過酸化物硬化方法の場合にはビニル基。
【0031】
本発明による本発明のエラストマー組成物は、1〜200phr、好ましくは1〜100phr、より好ましくは1〜50phrの範囲内のシラン修飾ミネラルフィラーを含有する。
【0032】
本発明によるエラストマー組成物はまた、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、およびアルカリ性のpHをもつ炭酸塩を含む金属酸化物等の、酸受容体も含有する。この酸受容体は、0〜200phr、より好ましくは0〜100phr、および最も好ましくは0〜50phrの範囲内の量で、本発明の組成物に添加される。好ましくは酸受容体は、二価の金属酸化物である。
【0033】
多くの場合、追加的フィラーとしてのカーボンブラックの使用は、有利である。通常、カーボンブラックは、20〜200phr、好ましくは30〜150phr、より好ましくは40〜100phrの範囲内の量で、組成物中に存在する。さらに、本発明のポリマー複合材で、カーボンブラックとミネラルフィラーの組合せを使用することは有利であろう。この組み合わせで、ミネラルフィラーとカーボンブラックとの比率は通常、0.05〜20、好ましくは0.1〜10の範囲内である。本願明細書で使用されるカーボンブラックは、ランプブラック法、ファーネスブラック法またはガスブラック法により調製され、また好ましくは、20〜200m/gの範囲内のBET(DIN 66 131)比表面積を有し、たとえばSAF、ISAF、HAF、FEFまたはGPFカーボンブラック等である。
【0034】
本発明によるゴムエラストマーは、ゴム類用の補助製品、たとえば反応促進剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、発泡剤(foaming agents)、老化防止剤、熱安定剤、光安定剤、オゾン安定剤、加工助剤、可塑剤、粘着付与剤、発泡剤(blowing agents)、染料、顔料、ワックス、増量剤、有機酸、阻害剤、金属酸化物、およびたとえばトリエタノールアミン、ポリエチレングリコール、ヘキサントリオール等の活性化剤をさらに含むことができ、これらはゴム産業に周知である。ゴム補助物は、とりわけ所期の使用に応じて異なる、従来の量で使用される。従来の量は、たとえば、0.1〜50phrである。
【0035】
本発明によれば、組成物は、0.1〜20phrの範囲内の有機脂肪酸、たとえば1つ、2つまたはそれより多い炭素二重結合を分子中に有する、より好ましくは、少なくとも1つの共役炭素−炭素二重結合をその分子中に有する共役ジエン酸を10重量%以上含む不飽和脂肪酸を、補助製品として含んでもよい。こうした脂肪酸は、8〜22個の範囲内の炭素原子、またはたとえば12〜18個の炭素原子を有してもよい。例としては、ステアリン酸、パルミチン酸およびオレイン酸およびそれらのカルシウム塩、亜鉛塩、マグネシウム塩、カリウム塩、およびアンモニウム塩などがある。
【0036】
本発明によれば、本組成物は、5〜50phrの範囲内のアクリレートを補助製品として含んでもよい。好適なアクリレート類は、米国特許第5,391,627号明細書、米国特許第5,208,294号明細書(欄2,1.25〜40を参照されたい)、および米国特許第4,983,678号明細書、特に欄2,1.45〜62から分かる。アクリル酸亜鉛、ジアクリル酸亜鉛またはジメタクリル酸亜鉛または液体アクリレート、たとえばトリメチロールプロパン−トリメタクリレート(TRIM)、ブタンジオールジメタクリレート(BDMA)およびエチレングリコールジメタクリレート(EDMA)に言及している。様々なアクリレート類および/またはそれらの金属塩類の組合せを使用することが、有利かもしれない。立体障害性フェノール類(たとえばメチル置換アミノアルキルフェノール類、たとえば2,6−ジ−tert−ブチル−4−ジメチルアミノメチルフェノール)等の加硫遅延剤と組み合わせて金属アクリレートを使用することが有利であろう。
【0037】
本発明による配合物を調製する際に、酸化防止剤を使用してもよい。好適な酸化防止剤の例としては、p−ジクミルジフェニルアミン(NAUGARD(登録商標)445)、VULKANOX(登録商標)DDA(ジフェニルアミン誘導体)、VULKANOX(登録商標)ZMB2(メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩)、VULKANOX(登録商標)HS(重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリン)およびIRGANOX(登録商標)1035(チオジエチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)ヒドロシナメートまたはCiba−Geigyにより供給されるチオジエチレンビス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなどが挙げられる。VULKANOX(登録商標)は、Bayer AGの商標である。
【0038】
同様に、本発明による配合物を調製する際に、イオウ/イオウ促進剤系、ジアミン類および過酸化物類を含む、市販の化学物質を含む、架橋剤を使用することが有用である。過酸化物系加硫剤は、ポリマー鎖間の炭素−炭素連結によって卓越した熱安定性がもたらされるため、最も好ましい。有用な過酸化物架橋剤としては、過酸化ジクミル(Di−Cup 40KE)、過酸化ジ−tert−ブチル、過酸化ベンゾイル、2,2’−ビス(tert−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン(VULCUP(登録商標)40KE)、過酸化ベンゾイル、2,5−ジメチル−2,5−5ジ(tert−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3,2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、(2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン等々がある。好ましい硬化剤は、当業者の範囲内である、幾つかの予備実験で容易に決定される。好ましい過酸化物硬化剤は、Di−Cup 40KEという商標名で市販されている。過酸化物硬化剤(60%活性)は、ゴム100部当たり0.1〜15部(phr)の量で、好ましくは4〜10phrの量で、適切に使用される。過剰の過酸化物は、好ましくない激しい反応につながる可能性がある。
【0039】
加硫補助剤も、本発明のエラストマー組成物に添加することができる。DIAK 7という商標でDuPontトリアリルイソシアヌレート(TAIC)、またはHVA−2(DuPont Dow)として知られるN,N’−m−フェニレンジマレイミド、トリアリルシアヌレート(TAC)またはRICON D 153(Ricon Resinsにより供給される)として知られる液体ポリブタジエンが挙げられる。量は、過酸化物硬化剤と等しいか少なくてもよく、好ましくは等量である。
【0040】
本発明はまた、過酸化物と組み合わせてSTRUKTOL ZP 1014を使用する、過酸化亜鉛(不活性な担体上に50%)等の活性化剤の使用も含む。量は、0.1〜15、好ましくは4〜10phrであってもよい。
【0041】
エラストマー組成物の成分は多くの場合、25〜200℃の範囲であってもよい高温で、適切に混合される。普通、混合時間は1時間を超えず、2〜30分の範囲内の時間が通常は適当である。混合は、バンバリー(Banbury)ミキサー、あるいはハーケ(Haake)またはBrabender小型内部ミキサー等の、内部ミキサー内で適切に実施される。2ロールミルミキサーはまた、エラストマー内の添加物の良好な分散も提供する。押出機は、良好な混合も提供し、またより短い混合時間を可能にする。混合を2段階以上で実施することが可能であり、また混合を異なる装置で行うことができ、たとえば1段階を内部ミキサー内で、さらに1段階を押出機内で、行うことができる。しかし、混合段階で、望まない前架橋(=スコーチ)が起こらないように注意しなければならない。配合および加硫については:Enccylopedia of Polymer Science and Engineering,Vol.4,p.66以下(Compounding)およびVol.17,p.666以下(加硫)も参照されたい。
【0042】
本発明によるエラストマー組成物は、本発明が関する成形品、たとえばシール類、ホース類、軸受パッド類、固定子類、ウェルヘッドシール類、バルブプレート類、ケーブル被覆材料類、車輪類、ローラー類、パイプシール類、および継ぎ手類等の、射出成形品に特に好適である。
【実施例】
【0043】
試験の説明:
硬化レオメトリー:
振動の周波数1.7Hzおよび180℃でアーク1°、総実行時間60分間を使用して、Moving Die Rheometer(MDR 2000(E))で加硫試験を実施した。試験手順はASTM D−5289に従う。
【0044】
配合物ムーニー粘度およびスコーチ:
ASTM方法D−1646に従って、大きいローターをこれらの試験に使用した。試料を1分間予熱し、次いで4分間の、2rpmで回転している粘度計ディスクに起因する剪断作用後、トルク(ムーニー粘度単位)を測定することにより、配合物ムーニー粘度を100℃で測定した。最低トルク値から5ムーニー単位上昇するまでの時間(t05)に得られるムーニースコーチ測定を、125℃および135℃で実施した。
【0045】
応力−ひずみ:
試料は、マクロシートを180℃で13分間硬化させることにより作製した。その後、試料を、標準ASTMダイCダンベルに型抜きした。試験は、23℃で実施し、ASTM D−412 方法Aに従った。
【0046】
硬度:
全ての硬度測定は、ASTM D−2240に略述されている手順に従って、A−2型硬度計で実施した。
【0047】
引裂き抵抗:
180℃で14分間硬化させた引張シートを使用して、ダイBおよびダイC形の適切な試料を作製した。両試験ともに、ゴムの引裂きに対する抵抗力の指標となるように設計されている。試験手順はASTM D 624に従う。
【0048】
Din摩耗:
耐摩耗性は、試験方法DIN 53 516に準拠して測定した。ゴム標本を、明示された研磨力のエメリー研磨紙でこすることによる体積減少を測定して報告する。
【0049】
圧縮永久ひずみ:
ASTM D395(方法B)に従って実施した。中身の詰まったボタン型試料を180℃で20分間硬化させ、この試料を熱風老化中に10%圧縮たわみに付した。
【0050】
実施例の調製:
30℃に冷却した実験室サイズのバンバリーBR−82(容量1.6L)内部ミキサーを使用して、実施例を調製した。50rpmでの混合中、ローター速度を一定に保った。0秒に、全ての1A、(表1参照)成分を加えた。60秒に、1B成分をミキサーに加えた。200秒に旋回運動を実施し、最後に、360秒に混合物を投げ落とした。落下した混合物を、硬化剤を添加する前に、4時間冷却させておいた。硬化剤(2A成分)を、30℃に冷却した10インチ×20インチの2ロールミルに加えた。
【0051】
【表1】

【0052】
Lanxess Deutschland GmbHから販売されている、THERBAN(登録商標)A3907、39% ACN,70ML(1+4)@100C,0.9% max RDB
Lanxess Deutschland GmbHから販売されている、THERBAN(登録商標)HT VP KA 8805、34% ACN,45ML(1+4)@100C,0.9% max RDB
NAUGARD(登録商標)445は、Cromptonから市販されているジフェニルアミンA/Oである。
VULKANOX(登録商標)ZMB−2は、Lanxess Deutschland GmbHから市販されているA/Oである。
Cabot Tire Blacksから市販されているカーボンブラックN 660
ZEOLEX(登録商標)23は、Huberから販売されているシリカである。
400 Wollastocoat 10022は、Nycoから販売されているシラン修飾珪灰石である。
MAGLITE(登録商標)Dは、C.P.Hallから販売されている酸化マグネシウムである。
PLASTHALL(登録商標)TOTM(トリメリット酸トリオクチル)は、C.P.Hallから販売されている可塑剤である。
KADOX(登録商標)920は、ZCA(Zinc Corporation of America)から販売されている、酸化亜鉛である。
DIAK(登録商標)7(トリアリルイソシアヌレート)は、DuPontから販売されている補助剤である。
VULCUP(登録商標)40KE(α,β−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン)、40%過酸化物
【0053】
【表2A】

【表2B】

【表2C】

【0054】
結果および考察
本発明の実施例2は、より速い硬化(より短いt90)および良好な硬化性を有するが、そのMHは、本発明の実施例1および比較例比較例1より低い。本発明の実施例2はまた、低配合物ムーニーをもつ改良された加工性も有する。これは、顕微鏡スケールでの珪灰石のシラン修飾に起因すると考えられ、ミネラルフィラー(ZEOLEX(登録商標)23)およびシラン相溶化剤が別々に添加される本発明の実施例1に比して、ゴムマトリック中でのよりよい分散/組み入れという結果をもたらす。本発明の実施例2はまた、150℃長期間(2016時間)老化後ならびにより高温での老化の後、より低い圧縮永久ひずみも有する。150℃での長期空気老化および160℃、170℃、および180℃での老化から、本発明の実施例2は、老化を改善することが知られている塩基性無機質添加物を含む実施例1に比して、優れた耐熱性を有することが明らかに分かる。
【0055】
熱安定剤パッケージ(THERBAN(登録商標)HT 8805)とシラン修飾板状塩基性(pH=9.9)無機質添加物との組合せは、優れた耐熱性、より低い圧縮永久ひずみ、およびより低い配合物ムーニーを有する本発明の実施例2につながる相乗効果をもたらす。この発明の配合物は、安定剤パッケージのみを含有する比較例1ならびに安定剤および老化を改善することが当技術分野で知られている塩基性無機質添加物を含有する本発明の実施例1より優れている。
【0056】
【表3A】

【表3B】

【表3C】

【0057】
(Wollastocoat)を含有する本発明の実施例3は、ZEOLEX(登録商標)23を含有する比較例2に比して、より低い配合物ムーニー68を有する。本発明の実施例3はまた、150℃での長期空気老化(3024時間)後、より低い圧縮永久ひずみも示す。150℃での長期空気老化データおよびより高い試験温度での老化は、伸長におけるより良好な保持から明白なように、本発明の実施例3は、老化を改善することが知られている塩基性無機質添加物含む比較例2に比して、優れた耐熱性を有することを明らかに示す。このデータから、HNBRの耐熱性を改善する上で、熱安定剤パッケージTHERBAN(登録商標)HT VP KA 8805が存在しなくても、Wollastocoatフィラーの特殊効果が裏付けられる。本発明の実施例3はまた、水中で優れた膨張(より低い膨張)も有する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴムポリマー、pH>7を有するシラン修飾無機質添加物、および酸受容体を含むエラストマー組成物。
【請求項2】
前記ゴムポリマーが、ニトリルゴムまたはカルボキシル化されたゴムからなる群から選択される、請求項1に記載のエラストマー組成物。
【請求項3】
安定剤系をさらに含む、請求項1に記載のエラストマー組成物。
【請求項4】
前記ニトリルゴムが、水素化ニトリルゴムである、請求項2に記載のエラストマー組成物。
【請求項5】
前記水素化ニトリルゴムが、ムーニー粘度ML(1+4)100℃ 55未満を有する、請求項4に記載のエラストマー組成物。
【請求項6】
前記ゴムポリマーが、水素化されたカルボキシル化ニトリルゴムである、請求項4に記載のエラストマー組成物。
【請求項7】
前記カルボキシル化されたゴムが、XSBR、FKM、ACM、EAMおよびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項2に記載のエラストマー組成物。
【請求項8】
前記安定剤系が、水素化ニトリルゴムおよび安定剤から成る、請求項3に記載のエラストマー組成物。
【請求項9】
前記安定剤が、強塩基と弱酸の塩、二級アミンの金属塩または少なくとも2個のフェノール性OH基を含む立体障害されたフェノール系化合物のフェノール塩からなる群から選択される、請求項8に記載のエラストマー組成物。
【請求項10】
前記無機質添加物が、シラン修飾された円形/針状アルカリ性無機質添加物である、請求項1に記載の組成物。
【請求項11】
前記無機質添加物が、シラン修飾珪灰石である、請求項10に記載の組成物。
【請求項12】
前記酸受容体が、金属酸化物および金属炭酸塩からなる群から選択されるアルカリ性添加物である、請求項1に記載の組成物。
【請求項13】
前記安定剤系が、5〜30phrの量で組み入れられる、請求項3に記載のゴム組成物。
【請求項14】
前記安定剤系が、5〜20phrの量で組み入れられる、請求項3に記載のゴム組成物。
【請求項15】
前記シラン修飾された円形/針状アルカリ性無機質添加物が、0.1〜200phrの量で組み入れられる、請求項1に記載の組成物。
【請求項16】
前記シラン修飾円形/針状アルカリ性無機質添加物が、5〜100phrの量で組み入れられる、請求項15に記載の組成物。
【請求項17】
前記シラン修飾円形/針状アルカリ性無機質添加物が、10〜80phrの量で組み入れられる、請求項16に記載の組成物。
【請求項18】
前記酸受容体が、0〜200phrの量で組み入れられる、請求項1に記載の組成物。
【請求項19】
前記酸受容体が、0〜100phrの量で組み入れられる、請求項18に記載の組成物。
【請求項20】
前記酸受容体が、0〜50phrの量で組み入れられる、請求項19に記載の組成物。
【請求項21】
硬化剤をさらに含む、請求項1に記載のゴム組成物。
【請求項22】
少なくとも1つのブラックフィラーをさらに含む、請求項1に記載のゴム組成物。
【請求項23】
酸化防止剤、老化防止剤、熱安定剤、加工助剤、可塑剤、発泡剤、反応促進剤および/または活性化剤、または加硫促進剤をさらに含む、請求項1に記載のゴム組成物。
【請求項24】
安定剤系、酸受容体、およびシラン修飾された針状/円形無機質添加物を、エラストマー組成物に添加することを含む、エラストマー組成物の長期老化、耐熱性、圧縮永久ひずみ、および加工性を改善するための方法。
【請求項25】
前記シラン修飾針状/円形無機質添加物が、7より大きいpHを有する、請求項11に記載の組成物。
【請求項26】
請求項1に記載のエラストマー組成物を含む成形品。
【請求項27】
150℃で少なくとも2,000時間の老化後、伸長の変化が、50%未満である、請求項1に記載の組成物。
【請求項28】
前記ゴムが、少なくとも300時間の浸水後に10%以下の膨張を有する、請求項1に記載の組成物。

【公表番号】特表2012−502174(P2012−502174A)
【公表日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−526987(P2011−526987)
【出願日】平成21年9月11日(2009.9.11)
【国際出願番号】PCT/US2009/056636
【国際公開番号】WO2010/030860
【国際公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【出願人】(506241042)ランクセス・インコーポレーテッド (20)
【Fターム(参考)】