高マルチオレフィンハロブチルアイオノマーを含む過酸化物硬化性ゴムコンパウンド
本発明は、過酸化物硬化剤と、ナノクレーと、マルチオレフィンを高いモルパーセントで含むハロゲン化ブチルポリマーを少なくとも１種の窒素および／またはリン系求核剤と反応させることにより調製される高マルチオレフィンハロブチルアイオノマーとを含む、過酸化物硬化性ゴムナノコンポジットコンパウンドに関する。得られる高マルチオレフィンハロブチルアイオノマーは、約２〜１０モル％のマルチオレフィンを含む。本発明は、このゴムコンパウンドを含む成形品にも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酸化物硬化剤と、ナノクレーと、マルチオレフィンを高いモルパーセントで含むハロゲン化ブチルポリマーを少なくとも１種の窒素および／またはリン系求核剤と反応させることにより調製されたブチルアイオノマーとを含む、過酸化物硬化性ゴムナノコンポジットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブチルゴムは、イソオレフィンと、コモノマーとしての１種または複数の、好ましくは共役したマルチオレフィンとのコポリマーであると理解されている。市販されているブチルには、大部分を占めるイソオレフィンと、少量の、２．５モル％以下の共役マルチオレフィンとが含まれている。ブチルゴムまたはブチルポリマーは一般的には、溶媒としての塩化メチルと重合開始剤の一部としてのフリーデルクラフツ触媒とを使用したスラリー法で調製される。塩化メチルは、イソブチレンおよびイソプレンコモノマーと同様に、比較的安価なフリーデルクラフツ触媒であるＡｌＣｌ３をその中に溶解させるという利点を有している。さらに、ブチルゴムポリマーは塩化メチルには不溶性であるために、溶液から微細な粒子として沈降する。この重合は一般的には、約−９０℃〜−１００℃の温度で実施される。（特許文献１）および（非特許文献１）を参照されたい。ゴム用途として充分に高い分子量を得るためには、重合温度を低くする必要がある。
【０００３】
過酸化物硬化性ブチルゴムコンパウンドは、従来からの硫黄硬化系に比較していくつかの利点を有している。典型的には、それらのコンパウンドは極端に速い硬化速度を示し、得られる硬化物品が優れた耐熱性を有する傾向がある。さらに、過酸化物硬化性の配合は、抽出可能な無機不純物（たとえば、硫黄）を含まないという点で、「クリーン」であると考えられる。したがって、そのようなクリーンなゴム物品は、たとえば、コンデンサーキャップ、生物医学機器、医療機器（薬剤含有バイアルの栓、注射器のプランジャー）およびおそらくは燃料電池のためのシール材料に使用することができる。
【０００４】
ポリイソブチレンおよびブチルゴムが有機過酸化物の作用により分解することは、一般に認められている。さらに、（特許文献２）および（特許文献３）には、１０重量％までのイソプレンもしくは２０重量％までのパラアルキルスチレンを含むＣ４〜Ｃ７イソモノオレフィンのコポリマーを、高剪断混合にかけると、分子量が低下することが開示されている。この効果は、フリーラジカル重合開始剤が存在すると、さらに増強される。
【０００５】
過酸化物硬化性ブチル系配合物を得るための一つのアプローチ方法は、従来のブチルゴムを、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）などのビニル芳香族化合物および有機過酸化物と組み合わせて使用する方法である（（特許文献４）を参照されたい）。ＤＶＢに代えて、電子求引性基含有多官能性モノマー（エチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド）を使用することも可能である（（特許文献５）を参照されたい）。
【０００６】
イソブチレン（ＩＢ）、イソプレン（ＩＰ）およびＤＶＢをベースとする市販のターポリマー、ＸＬ−１００００は、過酸化物のみで硬化させることが可能である。しかしながら、この材料はいくつかの明らかに不利な点を有している。たとえば、遊離のＤＶＢが有意な濃度で存在するために、安全上の問題が存在し得る。加えて、このＤＶＢが、重合プロセスの際に組み入れられるために、製造中にかなりの量の架橋が起きる。結果として得られる、高ムーニー粘度（６０〜７５ＭＵ、ＭＬ１＋８＠１２５℃）とゲル粒子の存在により、この材料を加工することは極端に困難となる。これらの理由から、過酸化物硬化可能であり、完全に可溶性であり（すなわち、ゲルを含まず）、かつ、その組成物中にジビニルベンゼンをまったく含まないかあるいは微量しか含まないイソブチレンベースのポリマーを得ることが望ましい。
【０００７】
ホワイトら（（特許文献６））は、元々は単峰性分子量分布を有していたポリマーから二峰性分子量分布を有するポリマーを得るための方法について特許請求している。このポリマー、たとえばポリイソブチレン、ブチルゴム、またはイソブチレンとパラメチルスチレンとのコポリマーを、ポリ不飽和架橋剤（および場合によりフリーラジカル重合開始剤）と混合し、有機過酸化物の存在下に高剪断混合条件にさらした。この二峰性化は、フリーラジカル分解されたポリマー鎖の一部が、共架橋剤中に存在する不飽和結合にカップリングした結果であった。この特許がこのような変性ポリマーの充填コンパウンドに関して、あるいはこのようなコンパウンドの硬化状態に関してはまったく触れていないことに注目されたい。
【０００８】
須藤ら（（特許文献７））は、過酸化物およびビスマレイミド化学種を用いて処理することによる、０．５〜２．５モル％の範囲のイソプレン含量を有する通常のブチルを硬化させるための方法について特許請求している。同時係属出願（特許文献８）には、少なくとも１種のイソオレフィンモノマーから誘導される繰り返し単位、少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーから誘導される４．１モル％を超える繰り返し単位、および場合によりさらなる共重合可能なモノマーを、ＡｌＣｌ３ならびにプロトン源および／または重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物、ならびに少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤の存在下に含む、少なくとも２５ムーニー単位のムーニー粘度および１５重量％未満のゲル含量を有するポリマーを製造するための連続プロセスが開示されている。ここで、このプロセスは、遷移金属化合物の非存在下で実施される。具体的には、（特許文献８）には、３〜８モル％の範囲のイソプレンレベルを有するブチルゴムの連続調製法が記載されている。
【０００９】
シリカ強化コンパウンドをうまく調製するためには、シリカ系充填剤とポリマー（ＩＩＲ）マトリックスとの間に存在する表面エネルギーの差異を仲介することによって、ポリマー−充填剤間の接着性を改良することが必要である。沈降シリカとは異なって、オニウムイオン交換されたナノクレー（たとえば、モンモリロナイトクレー）は比較的に疎水性であって、非極性のポリマー材料の中に分散させることが可能である（（非特許文献２）を参照されたい）。
【特許文献１】米国特許第２，３５６，１２８号明細書
【特許文献２】米国特許第３，８６２，２６５号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７４９，５０５号明細書
【特許文献４】特開平０６−１０７７３８号公報
【特許文献５】特開平０６−１７２５４７号公報
【特許文献６】米国特許第５，５７８，６８２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，９９４，４６５号明細書
【特許文献８】カナダ国特許第２，４１８，８８４号明細書
【非特許文献１】ウルマンズ・エンサイクロペディア・オブ・インダストリアル・ケミストリー（Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry）、第Ａ２３巻、１９９３、ｐ．２８８〜２９５
【非特許文献２】ジアンネリス・Ｅ．Ｐ．（Giannelis, E. P.）、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１２、６７５〜６８０、１９９８
【非特許文献３】チザム・Ｂ．Ｊ．（Chisholm, B. J.）、ムーア・Ｒ．Ｂ．（Moore, R. B.）、バーバー・Ｇ．（Barber, G.）、クーリ・Ｆ．（Khouri, F.）、ヘムステッド・Ａ．（Hempstead, A.）、ラーセン・Ｍ．（Larsen, M.）、オルソン・Ｅ．（Olson, E.）、ケリー・Ｊ．（Kelly, J.）、ボールチ・Ｇ．（Balch, G.）、カラハー・Ｊ．（Caraher, J.）、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２００２、３５、５５０８〜５５１６
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
主たる挑戦課題は、クレーの多層構造を剥離させて一次微小板とすることにある。オニウムイオン交換クレーを層間剥離させるための標準的なコンパウンディングアプローチでは、剪断応力が、ポリマー−クレーの界面に、クレーの層間に存在する凝集力に十分に打ち勝てるような強度で伝達されなければならない（（非特許文献３）を参照されたい）。
【００１１】
驚くべきことに、今や入手可能となった濃度が高められたイソプレンを用いて、３〜８モル％の範囲のアリルハライド（allylic halide）官能基を含むハロゲン化ブチルゴム類似体を生成させることが可能である。存在する反応性のアリルハライド官能基を利用することによって、ブチル系アイオノマー性化学種を調製し、最終的には残存マルチオレフィンのレベルを最適化し、それによってこの材料をベースとするコンパウンドの過酸化物硬化を容易にすることが可能になる。
【００１２】
驚くべきことに、高マルチオレフィン非含有ＩＩＲアイオノマーで見出されているように、四級アンモニウムまたはホスホニウムカチオンによってＮＲ４＋交換クレーからアンモニウムイオンを置き換えると、ポリマーとクレーとの間で直接的静電相互作用が発生することが見出された（ペアレント・Ｊ．Ｓ．（Parent, J. S.）、リスコーバ・Ａ．（Liskova, A.）、レゼンデス・Ｒ．（Resendes, R.）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、４５、８０９１〜８０９６、２００４を参照されたい）。高マルチオレフィン含有ＩＩＲアイオノマーを使用すると、コンパウンディングにより、過酸化物硬化性ブチルゴムナノコンポジットを生成させることができる。
【００１３】
本発明は、マルチオレフィンを高いモルパーセントで含むハロゲン化ブチルポリマーを少なくとも１種の窒素および／またはリン系求核剤と反応させることにより調製されたブチルアイオノマーと、ナノクレーとを含む、過酸化物硬化性ゴムコンパウンドに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔高マルチオレフィンブチルポリマーの調製法〕
本発明によるナノクレー含有過酸化物硬化性コンパウンドのためのブチルアイオノマーを調製するのに有用な高マルチオレフィンブチルポリマーは、少なくとも１種のイソオレフィンモノマー、少なくとも１種のマルチオレフィンモノマー、および場合によりさらなる共重合性モノマーから誘導される。
【００１５】
本発明は、特定のイソオレフィンに限定されるものではない。しかしながら、４〜１６個の炭素原子、好ましくは４〜７個の炭素原子の範囲に入るイソオレフィン、たとえばイソブテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、４−メチル−１−ペンテンおよびこれらの混合物が好ましい。より好ましいのはイソブテンである。
【００１６】
本発明は、特定のマルチオレフィンに限定されるものではない。イソオレフィンと共重合が可能な、当業者に公知の任意のマルチオレフィンを用いることができる。しかしながら、４〜１４個の炭素原子の範囲のマルチオレフィン、たとえばイソプレン、ブタジエン、２−メチルブタジエン、２，４−ジメチルブタジエン、ピペリレン、３−メチル−１，３−ペンタジエン、２，４−ヘキサジエン、２−ネオペンチルブタジエン、２−メチル−１，５−ヘキサジエン、２，５−ジメチル−２，４−ヘキサジエン、２−メチル−１，４−ペンタジエン、２−メチル−１，６−ヘプタジエン、シクロペンタ−ジエン、メチルシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、１−ビニル−シクロヘキサジエン、およびこれらの混合物、特に共役ジエンを用いる。イソプレンが、用いるのにより好ましい。
【００１７】
本発明においては、イソオレフィンのためのコモノマーとしてβ−ピネンを用いることも可能である。
【００１８】
任意成分のモノマーとしては、イソオレフィンおよび／またはジエンと共重合が可能な、当業者に公知の任意のモノマーを用いることができる。α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、クロロスチレン、シクロペンタジエン、およびメチルシクロペンタジエンを用いることが好ましい。インデンおよびその他のスチレン誘導体を本発明に用いてもよい。
【００１９】
好ましくは、高マルチオレフィンブチルポリマーを調製するためのモノマー混合物は、８０〜９５重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、４．０〜２０重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーおよび／またはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含有する。より好ましくは、このモノマー混合物は、８３〜９４重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、５．０〜１７重量％の範囲のマルチオレフィンモノマーまたはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含有する。最も好ましくは、このモノマー混合物は、８５〜９３重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、６．０〜１５重量％の範囲の、β−ピネンを含む少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含有する。
【００２０】
この高マルチオレフィンブチルポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは２４０ｋｇ／ｍｏｌより大、より好ましくは３００ｋｇ／ｍｏｌより大、さらにより好ましくは５００ｋｇ／ｍｏｌより大、最も好ましくは６００ｋｇ／ｍｏｌより大である。
【００２１】
この高マルチオレフィンブチルポリマーのゲル含量は、好ましくは１０重量％未満、より好ましくは５重量％未満、さらにより好ましくは３重量％未満、最も好ましくは１重量％未満である。本発明との関連において、「ゲル」という用語は、環流下で沸騰させたシクロヘキサン中で６０分間かけても不溶なポリマーの割合を指すものと理解されたい。
【００２２】
高マルチオレフィンブチルポリマーの重合は、ＡｌＣｌ３ならびにプロトン源および／または重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物の存在下で実施する。本発明において適切なプロトン源としては、ＡｌＣｌ３またはＡｌＣｌ３を含む組成物に添加したときにプロトンを発生する任意の化合物が挙げられる。プロトンは、ＡｌＣｌ３をプロトン源たとえば水、アルコールまたはフェノールと反応させて、プロトンと対応する副生物とを生成させることにより発生させることができる。このような反応は、そのプロトン源の反応が、それのモノマーとの反応に比較して、プロトン化された添加剤との方がより速いような場合に好ましい。他のプロトン発生性の反応剤としては、チオール、カルボン酸などが挙げられる。本発明においては、低分子量の高マルチオレフィンブチルポリマーが望ましい場合には、脂肪族または芳香族アルコールが好ましい。最も好ましいプロトン源は水である。ＡｌＣｌ３対水の好ましい比率は重量で、５：１から１００：１までの間である。ＡｌＣｌ３から誘導可能な触媒系、塩化ジエチルアルミニウム、塩化エチルアルミニウム、四塩化チタン、四塩化スズ、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、またはメチルアルモキサンをさらに導入することが有利となる可能性もある。
【００２３】
プロトン源に加えて、あるいはプロトン源の代わりに、重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物を使用することもできる。好適なカチオン発生化合物としては、存在条件下でカルボカチオンを発生する任意の化合物が挙げられる。カチオン発生化合物の好適な基としては、次式を有するカルボカチオン性化合物が挙げられる：
【００２４】
【化１】
式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は独立して、水素、または直鎖状、分岐状もしくは環状の芳香族もしくは脂肪族基であるが、ただしＲ１、Ｒ２およびＲ３の内の一つだけが水素であってよい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は独立して、Ｃ１〜Ｃ２０芳香族または脂肪族基であることが好ましい。適切な芳香族基の非限定的な例は、フェニル、トリル、キシリル、およびビフェニルから選択することができる。適切な脂肪族基の非限定的な例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、３−メチルペンチル、および３，５，５−トリメチルヘキシルが含まれる。
【００２５】
カチオン発生化合物の別の好ましい基としては、次式を有する置換シリリウムカチオン性化合物が挙げられる：
【００２６】
【化２】
式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は独立して、水素、または直鎖状、分岐状もしくは環状の芳香族もしくは脂肪族基であるが、ただしＲ１、Ｒ２およびＲ３の内の一つだけが水素であってよい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３がいずれもＨでないことが好ましい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が独立して、Ｃ１〜Ｃ２０芳香族または脂肪族基であることが好ましい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が独立してＣ１〜Ｃ８アルキル基であることがより好ましい。有用な芳香族基の例は、フェニル、トリル、キシリル、およびビフェニルから選択することができる。有用な脂肪族基の非限定的な例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、３−メチルペンチル、および３，５，５−トリメチルヘキシルが含まれる。反応性の置換シリリウムカチオンの好適な基には、トリメチルシリリウム、トリエチルシリリウムおよびベンジルジメチルシリリウムが含まれる。このようなカチオンは、Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｈのヒドリド基を、適切な溶媒中でカチオンを与える非配位アニオン（ＮＣＡ）〔たとえばＰｈ３Ｃ＋Ｂ（ｐｆｐ）４−など：たとえばＲ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＢ（ｐｆｐ）４などを生じる組成物〕を用いて交換反応させることにより調製することができる。
【００２７】
本発明においては、Ａｂ−はアニオンを表す。好適なアニオンとして、電荷を有する金属または半金属コアを有する単一配位の錯体を含有するアニオンが挙げられる。これらの錯体は、活性触媒種上電荷とバランスをとるのに必要な程度に負に荷電されていて、二つの構成成分が組み合わされて形成され得る。より好ましくはＡｂ−は、一般式［ＭＱ４］−を有する化合物に相当する（式中、
Ｍは、＋３の形式的酸化状態にあるホウ素、アルミニウム、ガリウム、またはインジウムであり、かつ、
Ｑは独立して、ヒドリド、ジアルキルアミド、ハライド、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシド、ハロ置換ヒドロカルビル、ハロ置換ヒドロカルビルオキシド、およびハロ置換シリルヒドロカルビル基から選択される）。
【００２８】
本発明におけるプロセスにおいては、有機ニトロ化合物または遷移金属を全く用いないことが好ましい。
【００２９】
ブチルポリマーを含有する高マルチオレフィンを製造するために用いる反応混合物は、マルチオレフィン架橋剤をさらに含有する。「架橋剤」という用語は当業者には公知であって、鎖に付加するモノマーとは対照的に、ポリマー鎖の間の化学的な架橋を引き起こす化合物を表していると理解される。ある化合物がモノマーとして作用するかあるいは架橋剤として作用するかは、いくつかの簡単な予備試験で明らかにすることができる。架橋剤の選択には制限はない。架橋剤がマルチオレフィン性炭化水素化合物を含有することが好ましい。マルチオレフィン性炭化水素化合物の例としては、ノルボルナジエン、２−イソプロペニルノルボルネン、２−ビニル−ノルボルネン、１，３，５−ヘキサトリエン、２−フェニル−１，３−ブタジエン、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ならびにこれらのＣ１〜Ｃ２０アルキル置換誘導体が挙げられる。マルチオレフィン架橋剤が、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、およびこれらのＣ１〜Ｃ２０アルキル置換誘導体、ならびにこれらの化合物の混合物がより好ましい。マルチオレフィン架橋剤がジビニルベンゼンおよびジイソプロペニルベンゼンを含有することが最も好ましい。
【００３０】
高マルチオレフィン含有ブチルポリマーの重合は、米国特許第５，４１７，９３０号明細書の記載にしたがって、適切な希釈剤（たとえばクロロアルカンなど）中、スラリー（懸濁液）での連続プロセスにより実施することができる。
【００３１】
モノマーは、一般的に、−１２０℃〜＋２０℃の範囲、好ましくは−１００℃〜−２０℃の範囲の温度、かつ、０．１〜４バールの圧力下で、カチオン重合させることが好ましい。
【００３２】
バッチ反応器ではなく連続反応器を使用することが、プロセスに好ましい効果を与えるようである。プロセスは、０．１ｍ３〜１００ｍ３の間、より好ましくは１ｍ３〜１０ｍ３の間の容積を有する少なくとも一つの連続反応器中で実施することが好ましい。
【００３３】
ブチル重合のための、当業者に公知の不活性な溶媒または希釈剤を、溶媒または希釈剤（反応媒体）と考えることができる。これらには、アルカン、クロロアルカン、シクロアルカン、または芳香族化合物が含まれ、これらは多くの場合ハロゲンを用いてモノ−またはポリ−置換されている。ヘキサン／クロロアルカン混合物、塩化メチル、ジクロロメタン、またはこれらの混合物が好ましい。本発明のプロセスではクロロアルカンを用いることが好ましい。
【００３４】
重合は連続的に実施することが好ましい。プロセスは、以下の３種の供給原料流を用いて実施することが好ましい：
Ｉ）溶媒／希釈剤＋イソオレフィン（好ましくはイソブテン）＋マルチオレフィン（好ましくはジエン、イソプレン）
ＩＩ）重合開始剤系
ＩＩＩ）マルチオレフィン架橋剤。
【００３５】
マルチオレフィン架橋剤は、イソオレフィンおよびマルチオレフィンと同一の供給流に添加することもできることに注目されたい。
【００３６】
〔高マルチオレフィンハロブチルポリマーの調製法〕
次いで、得られた高マルチオレフィンブチルポリマーを、ハロゲン化プロセスにかけて高マルチオレフィンハロブチルポリマーを製造することができる。臭素化または塩素化は、当業者に公知のプロセス、たとえば、『ラバー・テクノロジー（Rubber Technology）』第３版、モーリス・モートン（Mourice Morton）編、クルワー・アカデミック・パブリッシャーズ（Kluwer Academic Publishers）、ｐ．２９７〜３００およびこの参考文献内に引用されている文献に記載されている手順に従って実施することができる。
【００３７】
結果として得られる高マルチオレフィンハロブチルポリマーは、好ましくは０．０５〜２．０モル％、より好ましくは０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％の総アリルハライド含量を有しているべきである。この高マルチオレフィンハロブチルポリマーは、２〜１０モル％、より好ましくは３〜８モル％、さらにより好ましくは４〜７．５モル％の範囲の残存マルチオレフィンも有しているべきである。
【００３８】
〔高マルチオレフィンブチルアイオノマーの調製法〕
本発明のプロセスにおいては、次いで、高マルチオレフィンハロブチルポリマーを、少なくとも１種の次式で表される窒素および／またはリン含有求核剤と反応させることができる：
【００３９】
【化３】
式中、Ａは窒素またはリンであり、
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、直鎖状または分岐状のＣ１〜Ｃ１８アルキル置換基、単環式であるかまたは縮合した複数のＣ４〜Ｃ８環からなるアリール置換基、および／または、たとえば、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、およびＳから選択されるヘテロ原子、からなる群より選択される。
【００４０】
一般的には、適切な求核剤は、求核置換反応において電子的にも立体的にも利用可能な孤立電子対を有している少なくとも１個の中性の窒素またはリン中心を含有する。好適な求核剤としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、およびトリフェニルホスフィンが挙げられる。
【００４１】
本発明によれば、高マルチオレフィンブチルゴムと反応させる求核剤の量は、高マルチオレフィンハロブチルポリマー中に存在するアリルハライドの総モル量を基準にして、１〜５モル当量、より好ましくは１．５〜４モル当量、さらにより好ましくは２〜３モル当量の範囲である。
【００４２】
高マルチオレフィンハロブチルポリマーと求核剤とを、８０〜２００℃、好ましくは９０〜１６０℃、より好ましくは１００〜１４０℃の範囲の温度で、約１０〜９０分、好ましくは１５〜６０分、より好ましくは２０〜３０分の間反応させることができる。
【００４３】
結果として得られる高マルチオレフィンハロブチル系アイオノマーは、好ましくは０．０５〜２．０モル％、より好ましくは０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％のアイオノマー性部分と、２〜１０モル％、より好ましくは３〜８モル％、より好ましくは４〜７．５モル％のマルチオレフィンとを含む。
【００４４】
本発明によれば、得られるアイオノマーはさらに、ポリマーに結合されたアイオノマー性部分とアリルハライドとの混合物であってもよく、アイオノマー性部分およびアリルハライド官能基の総モル量が、０．０５〜２．０モル％、より好ましくは０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％であり、残存マルチオレフィンが０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％の範囲で存在するようにすることができる。
【００４５】
〔過酸化物硬化性ゴムコンパウンドの調製法〕
本発明のゴムコンパウンドは、全てのタイプの成型品（たとえばタイヤ用コンパウンド）、ならびに、産業用ゴム物品（たとえば栓、減衰要素、異形材（profiles）、フィルム、コーティングなど）を製造するのに、理想的に適合している。本高マルチオレフィンハロブチルアイオノマーは単独で使用することもできるし、あるいは、他のゴム（たとえば、ＮＲ、ＢＲ、ＨＮＢＲ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ、またはフルオロゴムなど）との混合物としても使用することができ、これらの硬化物品を形成することができる。コンパウンドの調製法は当業者の公知である。ほとんどの場合において、充填剤としてカーボンブラックが添加され、過酸化物系の硬化系が用いられる。コンパウンディングおよび加硫は当業者に公知のプロセス、たとえば、『エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Encyclopedia of Polymer Science and Engineering）』、第４巻、ｐ．６６以下（コンパウンディング）および第１７巻、ｐ．６６６以下（加硫）に記載されているプロセスにより実施される。
【００４６】
本発明は、特定の過酸化物硬化系に限定されるものではない。たとえば、無機または有機の過酸化物が適している。好適な過酸化物は、有機過酸化物、たとえば、過酸化ジアルキル、過酸化ケタール、過酸化アラルキル、過酸化エーテル、過酸化エステル〔たとえば、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）−ベンゾール、過酸化ジクミル、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキセン−（３）、１，１−ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチル−シクロヘキサン、過酸化ベンゾイル、過酸化ｔｅｒｔ−ブチルクミル、および過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチルなど〕である。コンパウンド中の過酸化物の量は通常、１〜１０ｐｈｒ（＝１００部のゴムあたり）、好ましくは１〜５ｐｈｒの範囲である。これに続く硬化は通常、１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃の範囲の温度で実施する。過酸化物は、ポリマーに結合した形態で有利に適用し得る。たとえば独国のライン・ヘミー・ライナウ・ＧｍｂＨ（Rhein Chemie Rheinau GmbH）からのポリディスパージョン（Polydhispersion）Ｔ（ＶＣ）Ｄ４０Ｐ（＝ポリマーに結合したジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−イソプロピルベンゼン）などの、好適な系が市販されている。
【００４７】
本発明においては、過酸化物硬化性ゴムコンパウンドは、ナノクレーを含有する。本発明において適切なナノクレーは、有機変性ナノクレー、たとえば四級アンモニウム塩で変性された天然モンモリロナイトクレーである。本発明によれば、ブチルアイオノマーの重量を基準にして、１〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは５〜２０重量％、最も好ましくは５〜１５重量％の量でナノクレーを添加する。
【００４８】
本発明によれば、過酸化物硬化性ゴムコンパウンドは、ナノコンポジットを含有する。本発明において適切なナノコンポジットは、有機変性ナノクレー、たとえば四級アンモニウム塩を用いて変性された天然モンモリロナイトクレーである。本発明においては、ブチルアイオノマーの重量を基準にして、１〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは５〜２０重量％、最も好ましくは５〜１５重量％の量でナノクレーを添加する。
【００４９】
好ましいとは言えないものの、本コンパウンドは、他の天然または合成ゴムをさらに含有してもよい。他の天然または合成ゴムは、たとえば、ＢＲ（ポリブタジエン）、ＡＢＲ（ブタジエン／アクリル酸−Ｃ１〜Ｃ４−アルキルエステル−コポリマー）、ＣＲ（ポリクロロプレン）、ＩＲ（ポリイソプレン）、スチレン含量が１〜６０重量％の範囲のＳＢＲ（スチレン／ブタジエン−コポリマー）、アクリロニトリル含量５〜６０重量％のＮＢＲ（ブタジエン／アクリロニトリル−コポリマー）、ＨＮＢＲ（部分的または全体的に水素化されたＮＢＲゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン／プロピレン／ジエン−コポリマー）、ＦＫＭ（フルオロポリマーまたはフルオロゴム）、ならびにこれらのポリマーの混合物などを含有する。
【００５０】
本発明の過酸化物硬化性ゴムコンパウンドは充填剤を含有していてもよい。本発明における充填剤は、鉱物質の粒子からなり、好適な充填剤としては、シリカ、ケイ酸塩、クレー（たとえばベントナイトなど）、セッコウ、アルミナ、二酸化チタン、タルクなど、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
【００５１】
好適な充填剤のさらなる例としては以下のものが挙げられる：
・高分散シリカ、たとえばケイ酸塩溶液の沈降法またはハロゲン化ケイ素の火炎加水分解法により調製され、５〜１０００、好ましくは２０〜４００ｍ２／ｇの比表面積（ＢＥＴ比表面積）と１０〜４００ｎｍの一次粒径とを有するもの（このシリカは、場合により、たとえばＡｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｚｒ、およびＴｉなどの他の金属酸化物との混合酸化物として存在し得る）；
・合成ケイ酸塩、たとえばケイ酸アルミニウムおよびアルカリ土類金属ケイ酸塩；
・ケイ酸マグネシウムまたはケイ酸カルシウムであって、２０〜４００ｍ２／ｇのＢＥＴ比表面積と１０〜４００ｎｍの一次粒子直径とを有するもの；
・天然ケイ酸塩（たとえば、カオリンおよびその他の天然産のシリカなど）；
・ガラス繊維およびガラス繊維製品（マット、押出品）またはガラスミクロスフェア；
・金属酸化物、たとえば、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、および酸化アルミニウム；
・金属炭酸塩、たとえば、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、および炭酸亜鉛；
・金属水酸化物、たとえば、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウム、
またはこれらの組合せ。
【００５２】
これらの鉱物質粒子はその表面にヒドロキシル基を有していてそれらに親水性および疎油性を付与しているので、充填剤粒子とブチルエラストマーとの間で良好な相互作用を達成することが困難である。所望により、シリカ変性剤を導入することによって、充填剤粒子とポリマーとの間の相互作用を向上させることができる。このような変性剤の非限定的な例は、ビス−［（トリエトキシシリル）−プロピル］−テトラスルフィド、ビス−［（トリエトキシシリル）−プロピル］−ジスルフィド、Ｎ，Ｎ，−ジメチルエタノールアミン、エタノールアミン、トリエトキシシリル−プロピル−チオール、およびトリエトキシビニルシランなどである。
【００５３】
多くの目的において、好適な鉱物質は、シリカ、特にケイ酸ナトリウムを二酸化炭素沈降させることにより調製されるシリカである。
【００５４】
本発明において鉱物質充填剤として用いるのに適した乾燥非晶質シリカ粒子は、１〜１００ミクロン、好ましくは１０〜５０ミクロン、より好ましくは１０〜２５ミクロンの範囲の平均凝集粒子径を有している。５ミクロン未満であるかまたは５０ミクロンを超えるサイズが、凝集粒子の１０容積パーセント未満であることが好ましい。好適な非晶質乾燥シリカは、ＤＩＮ（独国工業規格）６６１３１に従って測定したＢＥＴ表面積が、５０〜４５０平方メートル／グラムであり、またＤＩＮ５３６０１に従って測定したＤＢＰ吸収が１５０〜４００グラム／１００グラムシリカであり、かつ、ＤＩＮ ＩＳＯ７８７／１１に従って測定した乾燥減量が０〜１０重量パーセントである。好適なシリカ充填剤は、ＰＰＧ・インダストリーズ・インコーポレーテッド（PPG Industries Inc）から登録商標ハイシル（HiSil）２１０、ハイシル（HiSil）２３３、およびハイシル（HiSil）２４３として市販されている。バイエル・ＡＧ（Bayer AG）から市販されているブルカシル（Vulkasil）Ｓおよびブルカシル（Vulkasil）Ｎも好適である。
【００５５】
鉱物質充填剤は、たとえば以下のような公知の非鉱物質充填剤と組み合わせて用いることもできる：
・カーボンブラック；好適なカーボンブラックは、好ましくはランプブラック、ファーネスブラック、またはガスブラック法によって調製され、かつ、２０〜２００ｍ２／ｇのＢＥＴ比表面積を有する（たとえば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、またはＧＰＦカーボンブラック）；
または
・ゴムゲル、好ましくはポリブタジエン、ブタジエン／スチレンコポリマー、ブタジエン／アクリロニトリルコポリマー、およびポリクロロプレンをベースにするゴムゲル。
【００５６】
非鉱物質充填剤は、通常、本発明のハロブチルエラストマー組成物において充填剤として用いないが、いくつかの実施態様においては、これらが最高で４０ｐｈｒまでの量で存在していてもよい。鉱物質充填剤が、充填剤の総量の少なくとも５５重量％を占めるようにすることが好ましい。本発明のハロブチルエラストマー組成物を他のエラストマー性組成物とブレンドする場合には、他の組成物が鉱物質および／または非鉱物質の充填剤を含んでいてもよい。
【００５７】
本発明のゴムコンパウンドは、ゴムのための助剤を含有していてもよい。そのような助剤は、たとえば、反応促進剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、抗酸化剤、発泡剤、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、染料、顔料、ワックス、増量剤、有機酸、禁止剤、金属酸化物、および活性化剤（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など）が挙げられ、これらはゴム産業において公知である。ゴム助剤は、慣用される量で用い、この量は、用途に依存する。慣用される量は、ゴムを基準にして、０．１〜５０重量％である。好ましくは、この化合物が、有機脂肪酸、好ましくは分子内に１個、２個またはそれ以上の炭素二重結合を有し、より好ましくは分子内に少なくとも１個の共役炭素−炭素二重結合を有する共役ジエン酸を１０重量％以上含む不飽和脂肪酸を、０．１〜２０ｐｈｒの範囲で含むことが好ましい。これらの脂肪酸が、８〜２２個、より好ましくは１２〜１８個の範囲の炭素原子を有していることが好ましい。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、ならびにこれらのカルシウム−、亜鉛−、マグネシウム−、カリウム−、およびアンモニウム塩が挙げられる。
【００５８】
最終的なコンパウンドの成分を、２５℃〜２００℃の範囲で変動可能な適切な高温下で共に混合する。最終的なコンパウンドの成分は、任意の順序で混合することができ、好ましくはナノコンポジットを、いずれの充填剤または補助成分よりも前に混合する。混合時間は通常は１時間を超えることはなく、２〜３０分の範囲の時間で普通は充分である。混合は、インターナルミキサー、たとえば、バンバリーミキサー、またはハーケ（Haake）もしくはブラベンダー（Brabender）の小型インターナルミキサー中で適切に実施する。２本ロールミルミキサーもエラストマー中の添加剤の良好な分散体を与える。押出機も良好な混合を与え、混合時間をより短くすることが可能である。混合を２段以上の工程で実施することも可能であるし、混合を、たとえば１段はインターナルミキサーで１段は押出機でと、別々の装置で実施することも可能である。しかしながら、その混合工程において望ましくない前架橋（＝スコーチ）が起こらないよう注意を払う必要がある。
【００５９】
本発明のコンパウンドは、成形品、特に、高い純度を要求される用途、たとえば燃料電池部品（たとえば、コンデンサーキャップ）、医療器具などのための成形品を製造するのに極めて好適である。
【００６０】
以下の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例においては、特に断らない限り、すべての部およびパーセントは重量基準である。
【実施例】
【００６１】
以下の実施例を用いて本発明を説明する：
【００６２】
装置：
硬度および応力歪みの性質は、ＡＳＴＭ Ｄ−２２４０の条件に従ってＡ−２型硬度計を使用して測定した。応力歪みのデータは、ＡＳＴＭ Ｄ−４１２の方法Ａの条件に従って２３℃で得た。厚さ２ｍｍの引張りシート〔１６０℃でｔｃ９０（９０％硬化時間）＋５分の間硬化したシート〕からの、ダイＣのダンベル切り出し片を使用した。ｔｃ９０の時間は、ＡＳＴＭ Ｄ−５２８９に従って、ムービング・ダイ・レオメーター（Moving Die Rheometer）（ＭＲＤ２０００Ｅ）を使用して、振動周波数１．７Ｈｚおよび１度アークを使用し、１７０℃で全測定時間３０分で測定した。硬化は、アラン−ブラッドレー・プログラマブル・コントローラ（Allan-Bradley Programmable Controller）を備えた、エレクトリック・プレス（Electric Press）を使用して実施した。１Ｈ ＮＭＲスペクトルは、ブルカー（Bruker）ＤＲＸ５００スペクトロメーター（５００．１３ＭＨｚ、１Ｈ）を使用してＣＤＣｌ３中で測定し、ケミカルシフトはテトラメチルシランを基準にした。
【００６３】
材料：
特に断らない限り、すべての試薬はオンタリオ州オークビル（Oakville, Ontario）のシグマ−アルドリッチ（Sigma-Aldrich）から入手したものをそのまま使用した。ＢＩＩＲ（ＢＢ２０３０）およびステアリン酸カルシウムは、ランクセス・インコーポレーテッド（LANXESS Inc）から供給されたものをそのまま使用した。エポキシ化大豆油（Ｌ．Ｖ．ローマス（L. V. Lomas））、イルガノックス（Irganox）１０７６（チバ・カナダ・リミテッド（CIBA Canada Ltd））、カーボンブラックＩＲＢ＃７（バレンタイン・エンタープライズ・リミテッド（Balentine Enterprises Ltd））、ＨＶＡ＃２（デュポン・カナダ（Dupont Canada））、およびダイカップ（Dicup）４０Ｃ（スツルクトール・カナダ（Struktol Canada））は、それぞれの供給業者から受け入れたものをそのまま使用した。
【００６４】
実施例１：高イソプレンＢＩＩＲの調製
９５Ｌの反応器中で、６．５モル％の１，４高イソプレンブチルポリマー（カナダ国特許第２，４１８，８８４号明細書実施例２に従って調製したもの）７ｋｇの、３１．８ｋｇのヘキサンおよび２．３１ｋｇの水中の溶液に、１１０ｍＬの元素状臭素を高速撹拌しながら添加した。５分後に、１Ｌの水中７６ｇのＮａＯＨの苛性溶液を添加することによって、反応を停止させた。さらに１０分間撹拌した後、この反応混合物に、５００ｍＬのヘキサン中２１．０ｇのエポキシ化大豆油および０．２５ｇのイルガノックス（Irganox）（登録商標）１０７６の安定剤溶液と、５００ｍＬのヘキサン中４７．０ｇのエポキシ化大豆油および１０５ｇのステアリン酸カルシウムのうち１種の溶液とを添加した。さらに１時間撹拌してから、高マルチオレフィンブチルポリマーを水蒸気凝固法により単離した。１００℃で運転する２本ロール１０インチ×２０インチミルを使用してこの最終材料を恒量になるまで乾燥させた。得られた材料のミクロ構造を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
実施例２：高イソプレンＩＩＲアイオノマーの調製
４８ｇの実施例１と、４．７ｇ（実施例１のアリルブロマイド含量を基準にして３モル当量）のトリフェニルホスフィンとを、１００℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）インターナルミキサー（容量７５ｇ）の中に加えた。混合を合計して６０分間実施した。１ＨＮＭＲによる最終製品の分析から、実施例１のアリルブロマイド部位のすべてが対応するアイオノマー性化学種に完全に転化したことが確認された。得られた材料が約４．２モル％の１，４−イソプレンを含有していることも明らかになった。
【００６７】
実施例３：高ＩＰ ＩＩＲ硬化物品の調製（比較例）
４．２モル％の１，４−ＩＰ含量を有する高ＩＰ ＩＩＲ ４０ｇを、３０℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）小型インターナルミキサー（容量＝７５ｇ）の中に導入した。１分間混合した後、この混合物の中に２０ｇのＩＲＢ＃７を導入した。さらに２分間混合した後、この混合物の中に０．８ｇのＨＶＡ＃２を添加した。１分後に、１．６ｇのダイカップ（DiCup）４０Ｃをこのインターナルミキサー中に添加した。得られた混合物さらに２分かけてブレンドした。得られた配合物を硬化させ、上述のようにその引張特性を測定した。結果を表２にまとめた。
【００６８】
実施例４：高ＩＰ ＩＩＲアイオノマー硬化物品の調製（比較例）
４０ｇの実施例２を、３０℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）小型インターナルミキサー（容量＝７５ｇ）の中に導入した。１分間混合した後、この混合物の中に２０ｇのＩＲＢ＃７を導入した。さらに２分間混合した後、この混合物の中に０．８ｇのＨＶＡ＃２を添加した。１分後に、１．６ｇのダイカップ（DiCup）４０Ｃをこのインターナルミキサー中に添加した。得られた混合物さらに２分かけてブレンドした。得られた配合物を硬化させ、上述のようにしてその引張特性を測定した。結果を表２にまとめた。
【００６９】
【表２】
【００７０】
実施例５：非高マルチオレフィンＩＩＲアイオノマーの調製（比較例）
４８ｇのランクセス（LANXESS）ＢＢ２０３０と、４．７ｇ（実施例１のアリルブロマイド含量を基準にして３モル当量）のトリフェニルホスフィンとを、１００℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）インターナルミキサー（容量７５ｇ）の中に加えた。混合を合計して６０分間実施した。１ＨＮＭＲによる最終製品の分析から、実施例１のアリルブロマイドのすべてが対応するアイオノマー性化学種に完全に転化されていることが確認された。得られた材料は０．４モル％の１，４−ＩＰが含まれていることも明らかになった。
【００７１】
実施例６〜１１：高ＩＰ ＩＩＲアイオノマーナノコンポジットの調製
３０℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）小型インターナルミキサー（容量＝７５ｇ）の中に、１００ｐｈｒのゴムアイオノマーを導入した（表３参照）。２分間混合した後、クロイサイト（Cloisite）１５Ａ（サザン・クレー・プロダクツ（Southern Clay Products）製）をミキサーの中に加えた。さらに１０分間混合した後、２ｐｈｒのＨＶＡ＃２および４ｐｈｒのダイカップ（DiCup）４０Ｃを添加し、さらに５分間混合した。混合の後、コンパウンドをミキサーから取り出し、３０℃で運転する６インチ×１２インチのミルを６回通過させて、リファインした。
【００７２】
【表３】
【００７３】
【表４】
【００７４】
上述の実施例から判るように、ＢＩＩＲの高イソプレン類似体（実施例１）を中性のリン系求核剤を用いて処理すると、対応する高ＩＰ ＩＩＲアイオノマー（実施例２）が生成する。
【００７５】
ＩＩＲポリマー骨格に沿ってアイオノマー単位が存在することによって、実施例２に記載の高ＩＰ ＩＩＲアイオノマーをベースにしたコンパウンド（実施例４）について優れた物理的性質を得ることが可能となり、これは、４．２モル％のＩＰを含むニートのＩＩＲ（実施例３）をベースにしたコンパウンドの物理的性質より優れていた。この観察から、アイオノマー性のネットワークの存在が、過酸化物硬化加硫ゴムの物理的性質に有利に働くことが示唆される。
【００７６】
アイオノマー性の部分の存在と高いイソプレンレベルとによって、改良された物理的性質を有する過酸化物ナノコンポジットを調製することが可能になる。表４に示したデータから判るように、ナノコンポジット配合物中の唯一のエラストマーとして高ＩＰ ＩＩＲを使用すると、良好でない物理的性質を有する過酸化物硬化物品がもたらされる（実施例６および７）。アイオノマー部分を導入するが、過酸化物硬化に見合わないような低いレベルの残存イソプレンを有するようにすると（実施例５）、得られる物品の物理的性質が改良されることが判った（実施例８および９）。具体的には、コンパウンド硬度ならびにＭ２５、Ｍ５０、Ｍ１００、Ｍ２００およびＭ３００の値は、配合物中に使用されたクレーが５重量％（実施例６および８）であるか１５重量％（実施例７および９）であるかには関わらず、優れたものとなることが見出された。しかも、過酸化物硬化に見合うような、高いレベルの残存イソプレンを有するＩＩＲアイオノマーを使用すると、さらなる改良が認められた。表４に示した物理的データから判るように、実施例２をベースとするナノコンポジット配合物は最も好ましい物理的性質の組合せを示した（実施例１０および１１）。実際に、コンパウンド硬度ならびにＭ２５、Ｍ５０、Ｍ１００、Ｍ２００、およびＭ３００の値は、対応する実施例６〜９よりも優れていることが見出された。
【００７７】
これまで説明を目的として本発明を詳しく記述してきたが、このような詳細は、その目的のためだけのものであり、本発明が特許請求の範囲によって限定される場合を除き、本発明の精神と範囲から外れることなく当業者によって改変され得ることを理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酸化物硬化剤と、ナノクレーと、マルチオレフィンを高いモルパーセントで含むハロゲン化ブチルポリマーを少なくとも１種の窒素および／またはリン系求核剤と反応させることにより調製されたブチルアイオノマーとを含む、過酸化物硬化性ゴムナノコンポジットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブチルゴムは、イソオレフィンと、コモノマーとしての１種または複数の、好ましくは共役したマルチオレフィンとのコポリマーであると理解されている。市販されているブチルには、大部分を占めるイソオレフィンと、少量の、２．５モル％以下の共役マルチオレフィンとが含まれている。ブチルゴムまたはブチルポリマーは一般的には、溶媒としての塩化メチルと重合開始剤の一部としてのフリーデルクラフツ触媒とを使用したスラリー法で調製される。塩化メチルは、イソブチレンおよびイソプレンコモノマーと同様に、比較的安価なフリーデルクラフツ触媒であるＡｌＣｌ３をその中に溶解させるという利点を有している。さらに、ブチルゴムポリマーは塩化メチルには不溶性であるために、溶液から微細な粒子として沈降する。この重合は一般的には、約−９０℃〜−１００℃の温度で実施される。（特許文献１）および（非特許文献１）を参照されたい。ゴム用途として充分に高い分子量を得るためには、重合温度を低くする必要がある。
【０００３】
過酸化物硬化性ブチルゴムコンパウンドは、従来からの硫黄硬化系に比較していくつかの利点を有している。典型的には、それらのコンパウンドは極端に速い硬化速度を示し、得られる硬化物品が優れた耐熱性を有する傾向がある。さらに、過酸化物硬化性の配合は、抽出可能な無機不純物（たとえば、硫黄）を含まないという点で、「クリーン」であると考えられる。したがって、そのようなクリーンなゴム物品は、たとえば、コンデンサーキャップ、生物医学機器、医療機器（薬剤含有バイアルの栓、注射器のプランジャー）およびおそらくは燃料電池のためのシール材料に使用することができる。
【０００４】
ポリイソブチレンおよびブチルゴムが有機過酸化物の作用により分解することは、一般に認められている。さらに、（特許文献２）および（特許文献３）には、１０重量％までのイソプレンもしくは２０重量％までのパラアルキルスチレンを含むＣ４〜Ｃ７イソモノオレフィンのコポリマーを、高剪断混合にかけると、分子量が低下することが開示されている。この効果は、フリーラジカル重合開始剤が存在すると、さらに増強される。
【０００５】
過酸化物硬化性ブチル系配合物を得るための一つのアプローチ方法は、従来のブチルゴムを、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）などのビニル芳香族化合物および有機過酸化物と組み合わせて使用する方法である（（特許文献４）を参照されたい）。ＤＶＢに代えて、電子求引性基含有多官能性モノマー（エチレンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド）を使用することも可能である（（特許文献５）を参照されたい）。
【０００６】
イソブチレン（ＩＢ）、イソプレン（ＩＰ）およびＤＶＢをベースとする市販のターポリマー、ＸＬ−１００００は、過酸化物のみで硬化させることが可能である。しかしながら、この材料はいくつかの明らかに不利な点を有している。たとえば、遊離のＤＶＢが有意な濃度で存在するために、安全上の問題が存在し得る。加えて、このＤＶＢが、重合プロセスの際に組み入れられるために、製造中にかなりの量の架橋が起きる。結果として得られる、高ムーニー粘度（６０〜７５ＭＵ、ＭＬ１＋８＠１２５℃）とゲル粒子の存在により、この材料を加工することは極端に困難となる。これらの理由から、過酸化物硬化可能であり、完全に可溶性であり（すなわち、ゲルを含まず）、かつ、その組成物中にジビニルベンゼンをまったく含まないかあるいは微量しか含まないイソブチレンベースのポリマーを得ることが望ましい。
【０００７】
ホワイトら（（特許文献６））は、元々は単峰性分子量分布を有していたポリマーから二峰性分子量分布を有するポリマーを得るための方法について特許請求している。このポリマー、たとえばポリイソブチレン、ブチルゴム、またはイソブチレンとパラメチルスチレンとのコポリマーを、ポリ不飽和架橋剤（および場合によりフリーラジカル重合開始剤）と混合し、有機過酸化物の存在下に高剪断混合条件にさらした。この二峰性化は、フリーラジカル分解されたポリマー鎖の一部が、共架橋剤中に存在する不飽和結合にカップリングした結果であった。この特許がこのような変性ポリマーの充填コンパウンドに関して、あるいはこのようなコンパウンドの硬化状態に関してはまったく触れていないことに注目されたい。
【０００８】
須藤ら（（特許文献７））は、過酸化物およびビスマレイミド化学種を用いて処理することによる、０．５〜２．５モル％の範囲のイソプレン含量を有する通常のブチルを硬化させるための方法について特許請求している。同時係属出願（特許文献８）には、少なくとも１種のイソオレフィンモノマーから誘導される繰り返し単位、少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーから誘導される４．１モル％を超える繰り返し単位、および場合によりさらなる共重合可能なモノマーを、ＡｌＣｌ３ならびにプロトン源および／または重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物、ならびに少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤の存在下に含む、少なくとも２５ムーニー単位のムーニー粘度および１５重量％未満のゲル含量を有するポリマーを製造するための連続プロセスが開示されている。ここで、このプロセスは、遷移金属化合物の非存在下で実施される。具体的には、（特許文献８）には、３〜８モル％の範囲のイソプレンレベルを有するブチルゴムの連続調製法が記載されている。
【０００９】
シリカ強化コンパウンドをうまく調製するためには、シリカ系充填剤とポリマー（ＩＩＲ）マトリックスとの間に存在する表面エネルギーの差異を仲介することによって、ポリマー−充填剤間の接着性を改良することが必要である。沈降シリカとは異なって、オニウムイオン交換されたナノクレー（たとえば、モンモリロナイトクレー）は比較的に疎水性であって、非極性のポリマー材料の中に分散させることが可能である（（非特許文献２）を参照されたい）。
【特許文献１】米国特許第２，３５６，１２８号明細書
【特許文献２】米国特許第３，８６２，２６５号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７４９，５０５号明細書
【特許文献４】特開平０６−１０７７３８号公報
【特許文献５】特開平０６−１７２５４７号公報
【特許文献６】米国特許第５，５７８，６８２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，９９４，４６５号明細書
【特許文献８】カナダ国特許第２，４１８，８８４号明細書
【非特許文献１】ウルマンズ・エンサイクロペディア・オブ・インダストリアル・ケミストリー（Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry）、第Ａ２３巻、１９９３、ｐ．２８８〜２９５
【非特許文献２】ジアンネリス・Ｅ．Ｐ．（Giannelis, E. P.）、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１２、６７５〜６８０、１９９８
【非特許文献３】チザム・Ｂ．Ｊ．（Chisholm, B. J.）、ムーア・Ｒ．Ｂ．（Moore, R. B.）、バーバー・Ｇ．（Barber, G.）、クーリ・Ｆ．（Khouri, F.）、ヘムステッド・Ａ．（Hempstead, A.）、ラーセン・Ｍ．（Larsen, M.）、オルソン・Ｅ．（Olson, E.）、ケリー・Ｊ．（Kelly, J.）、ボールチ・Ｇ．（Balch, G.）、カラハー・Ｊ．（Caraher, J.）、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２００２、３５、５５０８〜５５１６
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
主たる挑戦課題は、クレーの多層構造を剥離させて一次微小板とすることにある。オニウムイオン交換クレーを層間剥離させるための標準的なコンパウンディングアプローチでは、剪断応力が、ポリマー−クレーの界面に、クレーの層間に存在する凝集力に十分に打ち勝てるような強度で伝達されなければならない（（非特許文献３）を参照されたい）。
【００１１】
驚くべきことに、今や入手可能となった濃度が高められたイソプレンを用いて、３〜８モル％の範囲のアリルハライド（allylic halide）官能基を含むハロゲン化ブチルゴム類似体を生成させることが可能である。存在する反応性のアリルハライド官能基を利用することによって、ブチル系アイオノマー性化学種を調製し、最終的には残存マルチオレフィンのレベルを最適化し、それによってこの材料をベースとするコンパウンドの過酸化物硬化を容易にすることが可能になる。
【００１２】
驚くべきことに、高マルチオレフィン非含有ＩＩＲアイオノマーで見出されているように、四級アンモニウムまたはホスホニウムカチオンによってＮＲ４＋交換クレーからアンモニウムイオンを置き換えると、ポリマーとクレーとの間で直接的静電相互作用が発生することが見出された（ペアレント・Ｊ．Ｓ．（Parent, J. S.）、リスコーバ・Ａ．（Liskova, A.）、レゼンデス・Ｒ．（Resendes, R.）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、４５、８０９１〜８０９６、２００４を参照されたい）。高マルチオレフィン含有ＩＩＲアイオノマーを使用すると、コンパウンディングにより、過酸化物硬化性ブチルゴムナノコンポジットを生成させることができる。
【００１３】
本発明は、マルチオレフィンを高いモルパーセントで含むハロゲン化ブチルポリマーを少なくとも１種の窒素および／またはリン系求核剤と反応させることにより調製されたブチルアイオノマーと、ナノクレーとを含む、過酸化物硬化性ゴムコンパウンドに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔高マルチオレフィンブチルポリマーの調製法〕
本発明によるナノクレー含有過酸化物硬化性コンパウンドのためのブチルアイオノマーを調製するのに有用な高マルチオレフィンブチルポリマーは、少なくとも１種のイソオレフィンモノマー、少なくとも１種のマルチオレフィンモノマー、および場合によりさらなる共重合性モノマーから誘導される。
【００１５】
本発明は、特定のイソオレフィンに限定されるものではない。しかしながら、４〜１６個の炭素原子、好ましくは４〜７個の炭素原子の範囲に入るイソオレフィン、たとえばイソブテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、４−メチル−１−ペンテンおよびこれらの混合物が好ましい。より好ましいのはイソブテンである。
【００１６】
本発明は、特定のマルチオレフィンに限定されるものではない。イソオレフィンと共重合が可能な、当業者に公知の任意のマルチオレフィンを用いることができる。しかしながら、４〜１４個の炭素原子の範囲のマルチオレフィン、たとえばイソプレン、ブタジエン、２−メチルブタジエン、２，４−ジメチルブタジエン、ピペリレン、３−メチル−１，３−ペンタジエン、２，４−ヘキサジエン、２−ネオペンチルブタジエン、２−メチル−１，５−ヘキサジエン、２，５−ジメチル−２，４−ヘキサジエン、２−メチル−１，４−ペンタジエン、２−メチル−１，６−ヘプタジエン、シクロペンタ−ジエン、メチルシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、１−ビニル−シクロヘキサジエン、およびこれらの混合物、特に共役ジエンを用いる。イソプレンが、用いるのにより好ましい。
【００１７】
本発明においては、イソオレフィンのためのコモノマーとしてβ−ピネンを用いることも可能である。
【００１８】
任意成分のモノマーとしては、イソオレフィンおよび／またはジエンと共重合が可能な、当業者に公知の任意のモノマーを用いることができる。α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、クロロスチレン、シクロペンタジエン、およびメチルシクロペンタジエンを用いることが好ましい。インデンおよびその他のスチレン誘導体を本発明に用いてもよい。
【００１９】
好ましくは、高マルチオレフィンブチルポリマーを調製するためのモノマー混合物は、８０〜９５重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、４．０〜２０重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーおよび／またはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含有する。より好ましくは、このモノマー混合物は、８３〜９４重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、５．０〜１７重量％の範囲のマルチオレフィンモノマーまたはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含有する。最も好ましくは、このモノマー混合物は、８５〜９３重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、６．０〜１５重量％の範囲の、β−ピネンを含む少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含有する。
【００２０】
この高マルチオレフィンブチルポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは２４０ｋｇ／ｍｏｌより大、より好ましくは３００ｋｇ／ｍｏｌより大、さらにより好ましくは５００ｋｇ／ｍｏｌより大、最も好ましくは６００ｋｇ／ｍｏｌより大である。
【００２１】
この高マルチオレフィンブチルポリマーのゲル含量は、好ましくは１０重量％未満、より好ましくは５重量％未満、さらにより好ましくは３重量％未満、最も好ましくは１重量％未満である。本発明との関連において、「ゲル」という用語は、環流下で沸騰させたシクロヘキサン中で６０分間かけても不溶なポリマーの割合を指すものと理解されたい。
【００２２】
高マルチオレフィンブチルポリマーの重合は、ＡｌＣｌ３ならびにプロトン源および／または重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物の存在下で実施する。本発明において適切なプロトン源としては、ＡｌＣｌ３またはＡｌＣｌ３を含む組成物に添加したときにプロトンを発生する任意の化合物が挙げられる。プロトンは、ＡｌＣｌ３をプロトン源たとえば水、アルコールまたはフェノールと反応させて、プロトンと対応する副生物とを生成させることにより発生させることができる。このような反応は、そのプロトン源の反応が、それのモノマーとの反応に比較して、プロトン化された添加剤との方がより速いような場合に好ましい。他のプロトン発生性の反応剤としては、チオール、カルボン酸などが挙げられる。本発明においては、低分子量の高マルチオレフィンブチルポリマーが望ましい場合には、脂肪族または芳香族アルコールが好ましい。最も好ましいプロトン源は水である。ＡｌＣｌ３対水の好ましい比率は重量で、５：１から１００：１までの間である。ＡｌＣｌ３から誘導可能な触媒系、塩化ジエチルアルミニウム、塩化エチルアルミニウム、四塩化チタン、四塩化スズ、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、またはメチルアルモキサンをさらに導入することが有利となる可能性もある。
【００２３】
プロトン源に加えて、あるいはプロトン源の代わりに、重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物を使用することもできる。好適なカチオン発生化合物としては、存在条件下でカルボカチオンを発生する任意の化合物が挙げられる。カチオン発生化合物の好適な基としては、次式を有するカルボカチオン性化合物が挙げられる：
【００２４】
【化１】
式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は独立して、水素、または直鎖状、分岐状もしくは環状の芳香族もしくは脂肪族基であるが、ただしＲ１、Ｒ２およびＲ３の内の一つだけが水素であってよい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は独立して、Ｃ１〜Ｃ２０芳香族または脂肪族基であることが好ましい。適切な芳香族基の非限定的な例は、フェニル、トリル、キシリル、およびビフェニルから選択することができる。適切な脂肪族基の非限定的な例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、３−メチルペンチル、および３，５，５−トリメチルヘキシルが含まれる。
【００２５】
カチオン発生化合物の別の好ましい基としては、次式を有する置換シリリウムカチオン性化合物が挙げられる：
【００２６】
【化２】
式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は独立して、水素、または直鎖状、分岐状もしくは環状の芳香族もしくは脂肪族基であるが、ただしＲ１、Ｒ２およびＲ３の内の一つだけが水素であってよい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３がいずれもＨでないことが好ましい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が独立して、Ｃ１〜Ｃ２０芳香族または脂肪族基であることが好ましい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が独立してＣ１〜Ｃ８アルキル基であることがより好ましい。有用な芳香族基の例は、フェニル、トリル、キシリル、およびビフェニルから選択することができる。有用な脂肪族基の非限定的な例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、３−メチルペンチル、および３，５，５−トリメチルヘキシルが含まれる。反応性の置換シリリウムカチオンの好適な基には、トリメチルシリリウム、トリエチルシリリウムおよびベンジルジメチルシリリウムが含まれる。このようなカチオンは、Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｈのヒドリド基を、適切な溶媒中でカチオンを与える非配位アニオン（ＮＣＡ）〔たとえばＰｈ３Ｃ＋Ｂ（ｐｆｐ）４−など：たとえばＲ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＢ（ｐｆｐ）４などを生じる組成物〕を用いて交換反応させることにより調製することができる。
【００２７】
本発明においては、Ａｂ−はアニオンを表す。好適なアニオンとして、電荷を有する金属または半金属コアを有する単一配位の錯体を含有するアニオンが挙げられる。これらの錯体は、活性触媒種上電荷とバランスをとるのに必要な程度に負に荷電されていて、二つの構成成分が組み合わされて形成され得る。より好ましくはＡｂ−は、一般式［ＭＱ４］−を有する化合物に相当する（式中、
Ｍは、＋３の形式的酸化状態にあるホウ素、アルミニウム、ガリウム、またはインジウムであり、かつ、
Ｑは独立して、ヒドリド、ジアルキルアミド、ハライド、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシド、ハロ置換ヒドロカルビル、ハロ置換ヒドロカルビルオキシド、およびハロ置換シリルヒドロカルビル基から選択される）。
【００２８】
本発明におけるプロセスにおいては、有機ニトロ化合物または遷移金属を全く用いないことが好ましい。
【００２９】
ブチルポリマーを含有する高マルチオレフィンを製造するために用いる反応混合物は、マルチオレフィン架橋剤をさらに含有する。「架橋剤」という用語は当業者には公知であって、鎖に付加するモノマーとは対照的に、ポリマー鎖の間の化学的な架橋を引き起こす化合物を表していると理解される。ある化合物がモノマーとして作用するかあるいは架橋剤として作用するかは、いくつかの簡単な予備試験で明らかにすることができる。架橋剤の選択には制限はない。架橋剤がマルチオレフィン性炭化水素化合物を含有することが好ましい。マルチオレフィン性炭化水素化合物の例としては、ノルボルナジエン、２−イソプロペニルノルボルネン、２−ビニル−ノルボルネン、１，３，５−ヘキサトリエン、２−フェニル−１，３−ブタジエン、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ならびにこれらのＣ１〜Ｃ２０アルキル置換誘導体が挙げられる。マルチオレフィン架橋剤が、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、およびこれらのＣ１〜Ｃ２０アルキル置換誘導体、ならびにこれらの化合物の混合物がより好ましい。マルチオレフィン架橋剤がジビニルベンゼンおよびジイソプロペニルベンゼンを含有することが最も好ましい。
【００３０】
高マルチオレフィン含有ブチルポリマーの重合は、米国特許第５，４１７，９３０号明細書の記載にしたがって、適切な希釈剤（たとえばクロロアルカンなど）中、スラリー（懸濁液）での連続プロセスにより実施することができる。
【００３１】
モノマーは、一般的に、−１２０℃〜＋２０℃の範囲、好ましくは−１００℃〜−２０℃の範囲の温度、かつ、０．１〜４バールの圧力下で、カチオン重合させることが好ましい。
【００３２】
バッチ反応器ではなく連続反応器を使用することが、プロセスに好ましい効果を与えるようである。プロセスは、０．１ｍ３〜１００ｍ３の間、より好ましくは１ｍ３〜１０ｍ３の間の容積を有する少なくとも一つの連続反応器中で実施することが好ましい。
【００３３】
ブチル重合のための、当業者に公知の不活性な溶媒または希釈剤を、溶媒または希釈剤（反応媒体）と考えることができる。これらには、アルカン、クロロアルカン、シクロアルカン、または芳香族化合物が含まれ、これらは多くの場合ハロゲンを用いてモノ−またはポリ−置換されている。ヘキサン／クロロアルカン混合物、塩化メチル、ジクロロメタン、またはこれらの混合物が好ましい。本発明のプロセスではクロロアルカンを用いることが好ましい。
【００３４】
重合は連続的に実施することが好ましい。プロセスは、以下の３種の供給原料流を用いて実施することが好ましい：
Ｉ）溶媒／希釈剤＋イソオレフィン（好ましくはイソブテン）＋マルチオレフィン（好ましくはジエン、イソプレン）
ＩＩ）重合開始剤系
ＩＩＩ）マルチオレフィン架橋剤。
【００３５】
マルチオレフィン架橋剤は、イソオレフィンおよびマルチオレフィンと同一の供給流に添加することもできることに注目されたい。
【００３６】
〔高マルチオレフィンハロブチルポリマーの調製法〕
次いで、得られた高マルチオレフィンブチルポリマーを、ハロゲン化プロセスにかけて高マルチオレフィンハロブチルポリマーを製造することができる。臭素化または塩素化は、当業者に公知のプロセス、たとえば、『ラバー・テクノロジー（Rubber Technology）』第３版、モーリス・モートン（Mourice Morton）編、クルワー・アカデミック・パブリッシャーズ（Kluwer Academic Publishers）、ｐ．２９７〜３００およびこの参考文献内に引用されている文献に記載されている手順に従って実施することができる。
【００３７】
結果として得られる高マルチオレフィンハロブチルポリマーは、好ましくは０．０５〜２．０モル％、より好ましくは０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％の総アリルハライド含量を有しているべきである。この高マルチオレフィンハロブチルポリマーは、２〜１０モル％、より好ましくは３〜８モル％、さらにより好ましくは４〜７．５モル％の範囲の残存マルチオレフィンも有しているべきである。
【００３８】
〔高マルチオレフィンブチルアイオノマーの調製法〕
本発明のプロセスにおいては、次いで、高マルチオレフィンハロブチルポリマーを、少なくとも１種の次式で表される窒素および／またはリン含有求核剤と反応させることができる：
【００３９】
【化３】
式中、Ａは窒素またはリンであり、
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、直鎖状または分岐状のＣ１〜Ｃ１８アルキル置換基、単環式であるかまたは縮合した複数のＣ４〜Ｃ８環からなるアリール置換基、および／または、たとえば、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、およびＳから選択されるヘテロ原子、からなる群より選択される。
【００４０】
一般的には、適切な求核剤は、求核置換反応において電子的にも立体的にも利用可能な孤立電子対を有している少なくとも１個の中性の窒素またはリン中心を含有する。好適な求核剤としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、およびトリフェニルホスフィンが挙げられる。
【００４１】
本発明によれば、高マルチオレフィンブチルゴムと反応させる求核剤の量は、高マルチオレフィンハロブチルポリマー中に存在するアリルハライドの総モル量を基準にして、１〜５モル当量、より好ましくは１．５〜４モル当量、さらにより好ましくは２〜３モル当量の範囲である。
【００４２】
高マルチオレフィンハロブチルポリマーと求核剤とを、８０〜２００℃、好ましくは９０〜１６０℃、より好ましくは１００〜１４０℃の範囲の温度で、約１０〜９０分、好ましくは１５〜６０分、より好ましくは２０〜３０分の間反応させることができる。
【００４３】
結果として得られる高マルチオレフィンハロブチル系アイオノマーは、好ましくは０．０５〜２．０モル％、より好ましくは０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％のアイオノマー性部分と、２〜１０モル％、より好ましくは３〜８モル％、より好ましくは４〜７．５モル％のマルチオレフィンとを含む。
【００４４】
本発明によれば、得られるアイオノマーはさらに、ポリマーに結合されたアイオノマー性部分とアリルハライドとの混合物であってもよく、アイオノマー性部分およびアリルハライド官能基の総モル量が、０．０５〜２．０モル％、より好ましくは０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％であり、残存マルチオレフィンが０．２〜１．０モル％、さらにより好ましくは０．５〜０．８モル％の範囲で存在するようにすることができる。
【００４５】
〔過酸化物硬化性ゴムコンパウンドの調製法〕
本発明のゴムコンパウンドは、全てのタイプの成型品（たとえばタイヤ用コンパウンド）、ならびに、産業用ゴム物品（たとえば栓、減衰要素、異形材（profiles）、フィルム、コーティングなど）を製造するのに、理想的に適合している。本高マルチオレフィンハロブチルアイオノマーは単独で使用することもできるし、あるいは、他のゴム（たとえば、ＮＲ、ＢＲ、ＨＮＢＲ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ、またはフルオロゴムなど）との混合物としても使用することができ、これらの硬化物品を形成することができる。コンパウンドの調製法は当業者の公知である。ほとんどの場合において、充填剤としてカーボンブラックが添加され、過酸化物系の硬化系が用いられる。コンパウンディングおよび加硫は当業者に公知のプロセス、たとえば、『エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Encyclopedia of Polymer Science and Engineering）』、第４巻、ｐ．６６以下（コンパウンディング）および第１７巻、ｐ．６６６以下（加硫）に記載されているプロセスにより実施される。
【００４６】
本発明は、特定の過酸化物硬化系に限定されるものではない。たとえば、無機または有機の過酸化物が適している。好適な過酸化物は、有機過酸化物、たとえば、過酸化ジアルキル、過酸化ケタール、過酸化アラルキル、過酸化エーテル、過酸化エステル〔たとえば、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）−ベンゾール、過酸化ジクミル、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキセン−（３）、１，１−ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチル−シクロヘキサン、過酸化ベンゾイル、過酸化ｔｅｒｔ−ブチルクミル、および過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチルなど〕である。コンパウンド中の過酸化物の量は通常、１〜１０ｐｈｒ（＝１００部のゴムあたり）、好ましくは１〜５ｐｈｒの範囲である。これに続く硬化は通常、１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃の範囲の温度で実施する。過酸化物は、ポリマーに結合した形態で有利に適用し得る。たとえば独国のライン・ヘミー・ライナウ・ＧｍｂＨ（Rhein Chemie Rheinau GmbH）からのポリディスパージョン（Polydhispersion）Ｔ（ＶＣ）Ｄ４０Ｐ（＝ポリマーに結合したジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−イソプロピルベンゼン）などの、好適な系が市販されている。
【００４７】
本発明においては、過酸化物硬化性ゴムコンパウンドは、ナノクレーを含有する。本発明において適切なナノクレーは、有機変性ナノクレー、たとえば四級アンモニウム塩で変性された天然モンモリロナイトクレーである。本発明によれば、ブチルアイオノマーの重量を基準にして、１〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは５〜２０重量％、最も好ましくは５〜１５重量％の量でナノクレーを添加する。
【００４８】
本発明によれば、過酸化物硬化性ゴムコンパウンドは、ナノコンポジットを含有する。本発明において適切なナノコンポジットは、有機変性ナノクレー、たとえば四級アンモニウム塩を用いて変性された天然モンモリロナイトクレーである。本発明においては、ブチルアイオノマーの重量を基準にして、１〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは５〜２０重量％、最も好ましくは５〜１５重量％の量でナノクレーを添加する。
【００４９】
好ましいとは言えないものの、本コンパウンドは、他の天然または合成ゴムをさらに含有してもよい。他の天然または合成ゴムは、たとえば、ＢＲ（ポリブタジエン）、ＡＢＲ（ブタジエン／アクリル酸−Ｃ１〜Ｃ４−アルキルエステル−コポリマー）、ＣＲ（ポリクロロプレン）、ＩＲ（ポリイソプレン）、スチレン含量が１〜６０重量％の範囲のＳＢＲ（スチレン／ブタジエン−コポリマー）、アクリロニトリル含量５〜６０重量％のＮＢＲ（ブタジエン／アクリロニトリル−コポリマー）、ＨＮＢＲ（部分的または全体的に水素化されたＮＢＲゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン／プロピレン／ジエン−コポリマー）、ＦＫＭ（フルオロポリマーまたはフルオロゴム）、ならびにこれらのポリマーの混合物などを含有する。
【００５０】
本発明の過酸化物硬化性ゴムコンパウンドは充填剤を含有していてもよい。本発明における充填剤は、鉱物質の粒子からなり、好適な充填剤としては、シリカ、ケイ酸塩、クレー（たとえばベントナイトなど）、セッコウ、アルミナ、二酸化チタン、タルクなど、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
【００５１】
好適な充填剤のさらなる例としては以下のものが挙げられる：
・高分散シリカ、たとえばケイ酸塩溶液の沈降法またはハロゲン化ケイ素の火炎加水分解法により調製され、５〜１０００、好ましくは２０〜４００ｍ２／ｇの比表面積（ＢＥＴ比表面積）と１０〜４００ｎｍの一次粒径とを有するもの（このシリカは、場合により、たとえばＡｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｚｒ、およびＴｉなどの他の金属酸化物との混合酸化物として存在し得る）；
・合成ケイ酸塩、たとえばケイ酸アルミニウムおよびアルカリ土類金属ケイ酸塩；
・ケイ酸マグネシウムまたはケイ酸カルシウムであって、２０〜４００ｍ２／ｇのＢＥＴ比表面積と１０〜４００ｎｍの一次粒子直径とを有するもの；
・天然ケイ酸塩（たとえば、カオリンおよびその他の天然産のシリカなど）；
・ガラス繊維およびガラス繊維製品（マット、押出品）またはガラスミクロスフェア；
・金属酸化物、たとえば、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、および酸化アルミニウム；
・金属炭酸塩、たとえば、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、および炭酸亜鉛；
・金属水酸化物、たとえば、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウム、
またはこれらの組合せ。
【００５２】
これらの鉱物質粒子はその表面にヒドロキシル基を有していてそれらに親水性および疎油性を付与しているので、充填剤粒子とブチルエラストマーとの間で良好な相互作用を達成することが困難である。所望により、シリカ変性剤を導入することによって、充填剤粒子とポリマーとの間の相互作用を向上させることができる。このような変性剤の非限定的な例は、ビス−［（トリエトキシシリル）−プロピル］−テトラスルフィド、ビス−［（トリエトキシシリル）−プロピル］−ジスルフィド、Ｎ，Ｎ，−ジメチルエタノールアミン、エタノールアミン、トリエトキシシリル−プロピル−チオール、およびトリエトキシビニルシランなどである。
【００５３】
多くの目的において、好適な鉱物質は、シリカ、特にケイ酸ナトリウムを二酸化炭素沈降させることにより調製されるシリカである。
【００５４】
本発明において鉱物質充填剤として用いるのに適した乾燥非晶質シリカ粒子は、１〜１００ミクロン、好ましくは１０〜５０ミクロン、より好ましくは１０〜２５ミクロンの範囲の平均凝集粒子径を有している。５ミクロン未満であるかまたは５０ミクロンを超えるサイズが、凝集粒子の１０容積パーセント未満であることが好ましい。好適な非晶質乾燥シリカは、ＤＩＮ（独国工業規格）６６１３１に従って測定したＢＥＴ表面積が、５０〜４５０平方メートル／グラムであり、またＤＩＮ５３６０１に従って測定したＤＢＰ吸収が１５０〜４００グラム／１００グラムシリカであり、かつ、ＤＩＮ ＩＳＯ７８７／１１に従って測定した乾燥減量が０〜１０重量パーセントである。好適なシリカ充填剤は、ＰＰＧ・インダストリーズ・インコーポレーテッド（PPG Industries Inc）から登録商標ハイシル（HiSil）２１０、ハイシル（HiSil）２３３、およびハイシル（HiSil）２４３として市販されている。バイエル・ＡＧ（Bayer AG）から市販されているブルカシル（Vulkasil）Ｓおよびブルカシル（Vulkasil）Ｎも好適である。
【００５５】
鉱物質充填剤は、たとえば以下のような公知の非鉱物質充填剤と組み合わせて用いることもできる：
・カーボンブラック；好適なカーボンブラックは、好ましくはランプブラック、ファーネスブラック、またはガスブラック法によって調製され、かつ、２０〜２００ｍ２／ｇのＢＥＴ比表面積を有する（たとえば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、またはＧＰＦカーボンブラック）；
または
・ゴムゲル、好ましくはポリブタジエン、ブタジエン／スチレンコポリマー、ブタジエン／アクリロニトリルコポリマー、およびポリクロロプレンをベースにするゴムゲル。
【００５６】
非鉱物質充填剤は、通常、本発明のハロブチルエラストマー組成物において充填剤として用いないが、いくつかの実施態様においては、これらが最高で４０ｐｈｒまでの量で存在していてもよい。鉱物質充填剤が、充填剤の総量の少なくとも５５重量％を占めるようにすることが好ましい。本発明のハロブチルエラストマー組成物を他のエラストマー性組成物とブレンドする場合には、他の組成物が鉱物質および／または非鉱物質の充填剤を含んでいてもよい。
【００５７】
本発明のゴムコンパウンドは、ゴムのための助剤を含有していてもよい。そのような助剤は、たとえば、反応促進剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、抗酸化剤、発泡剤、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、染料、顔料、ワックス、増量剤、有機酸、禁止剤、金属酸化物、および活性化剤（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など）が挙げられ、これらはゴム産業において公知である。ゴム助剤は、慣用される量で用い、この量は、用途に依存する。慣用される量は、ゴムを基準にして、０．１〜５０重量％である。好ましくは、この化合物が、有機脂肪酸、好ましくは分子内に１個、２個またはそれ以上の炭素二重結合を有し、より好ましくは分子内に少なくとも１個の共役炭素−炭素二重結合を有する共役ジエン酸を１０重量％以上含む不飽和脂肪酸を、０．１〜２０ｐｈｒの範囲で含むことが好ましい。これらの脂肪酸が、８〜２２個、より好ましくは１２〜１８個の範囲の炭素原子を有していることが好ましい。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、ならびにこれらのカルシウム−、亜鉛−、マグネシウム−、カリウム−、およびアンモニウム塩が挙げられる。
【００５８】
最終的なコンパウンドの成分を、２５℃〜２００℃の範囲で変動可能な適切な高温下で共に混合する。最終的なコンパウンドの成分は、任意の順序で混合することができ、好ましくはナノコンポジットを、いずれの充填剤または補助成分よりも前に混合する。混合時間は通常は１時間を超えることはなく、２〜３０分の範囲の時間で普通は充分である。混合は、インターナルミキサー、たとえば、バンバリーミキサー、またはハーケ（Haake）もしくはブラベンダー（Brabender）の小型インターナルミキサー中で適切に実施する。２本ロールミルミキサーもエラストマー中の添加剤の良好な分散体を与える。押出機も良好な混合を与え、混合時間をより短くすることが可能である。混合を２段以上の工程で実施することも可能であるし、混合を、たとえば１段はインターナルミキサーで１段は押出機でと、別々の装置で実施することも可能である。しかしながら、その混合工程において望ましくない前架橋（＝スコーチ）が起こらないよう注意を払う必要がある。
【００５９】
本発明のコンパウンドは、成形品、特に、高い純度を要求される用途、たとえば燃料電池部品（たとえば、コンデンサーキャップ）、医療器具などのための成形品を製造するのに極めて好適である。
【００６０】
以下の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例においては、特に断らない限り、すべての部およびパーセントは重量基準である。
【実施例】
【００６１】
以下の実施例を用いて本発明を説明する：
【００６２】
装置：
硬度および応力歪みの性質は、ＡＳＴＭ Ｄ−２２４０の条件に従ってＡ−２型硬度計を使用して測定した。応力歪みのデータは、ＡＳＴＭ Ｄ−４１２の方法Ａの条件に従って２３℃で得た。厚さ２ｍｍの引張りシート〔１６０℃でｔｃ９０（９０％硬化時間）＋５分の間硬化したシート〕からの、ダイＣのダンベル切り出し片を使用した。ｔｃ９０の時間は、ＡＳＴＭ Ｄ−５２８９に従って、ムービング・ダイ・レオメーター（Moving Die Rheometer）（ＭＲＤ２０００Ｅ）を使用して、振動周波数１．７Ｈｚおよび１度アークを使用し、１７０℃で全測定時間３０分で測定した。硬化は、アラン−ブラッドレー・プログラマブル・コントローラ（Allan-Bradley Programmable Controller）を備えた、エレクトリック・プレス（Electric Press）を使用して実施した。１Ｈ ＮＭＲスペクトルは、ブルカー（Bruker）ＤＲＸ５００スペクトロメーター（５００．１３ＭＨｚ、１Ｈ）を使用してＣＤＣｌ３中で測定し、ケミカルシフトはテトラメチルシランを基準にした。
【００６３】
材料：
特に断らない限り、すべての試薬はオンタリオ州オークビル（Oakville, Ontario）のシグマ−アルドリッチ（Sigma-Aldrich）から入手したものをそのまま使用した。ＢＩＩＲ（ＢＢ２０３０）およびステアリン酸カルシウムは、ランクセス・インコーポレーテッド（LANXESS Inc）から供給されたものをそのまま使用した。エポキシ化大豆油（Ｌ．Ｖ．ローマス（L. V. Lomas））、イルガノックス（Irganox）１０７６（チバ・カナダ・リミテッド（CIBA Canada Ltd））、カーボンブラックＩＲＢ＃７（バレンタイン・エンタープライズ・リミテッド（Balentine Enterprises Ltd））、ＨＶＡ＃２（デュポン・カナダ（Dupont Canada））、およびダイカップ（Dicup）４０Ｃ（スツルクトール・カナダ（Struktol Canada））は、それぞれの供給業者から受け入れたものをそのまま使用した。
【００６４】
実施例１：高イソプレンＢＩＩＲの調製
９５Ｌの反応器中で、６．５モル％の１，４高イソプレンブチルポリマー（カナダ国特許第２，４１８，８８４号明細書実施例２に従って調製したもの）７ｋｇの、３１．８ｋｇのヘキサンおよび２．３１ｋｇの水中の溶液に、１１０ｍＬの元素状臭素を高速撹拌しながら添加した。５分後に、１Ｌの水中７６ｇのＮａＯＨの苛性溶液を添加することによって、反応を停止させた。さらに１０分間撹拌した後、この反応混合物に、５００ｍＬのヘキサン中２１．０ｇのエポキシ化大豆油および０．２５ｇのイルガノックス（Irganox）（登録商標）１０７６の安定剤溶液と、５００ｍＬのヘキサン中４７．０ｇのエポキシ化大豆油および１０５ｇのステアリン酸カルシウムのうち１種の溶液とを添加した。さらに１時間撹拌してから、高マルチオレフィンブチルポリマーを水蒸気凝固法により単離した。１００℃で運転する２本ロール１０インチ×２０インチミルを使用してこの最終材料を恒量になるまで乾燥させた。得られた材料のミクロ構造を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
実施例２：高イソプレンＩＩＲアイオノマーの調製
４８ｇの実施例１と、４．７ｇ（実施例１のアリルブロマイド含量を基準にして３モル当量）のトリフェニルホスフィンとを、１００℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）インターナルミキサー（容量７５ｇ）の中に加えた。混合を合計して６０分間実施した。１ＨＮＭＲによる最終製品の分析から、実施例１のアリルブロマイド部位のすべてが対応するアイオノマー性化学種に完全に転化したことが確認された。得られた材料が約４．２モル％の１，４−イソプレンを含有していることも明らかになった。
【００６７】
実施例３：高ＩＰ ＩＩＲ硬化物品の調製（比較例）
４．２モル％の１，４−ＩＰ含量を有する高ＩＰ ＩＩＲ ４０ｇを、３０℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）小型インターナルミキサー（容量＝７５ｇ）の中に導入した。１分間混合した後、この混合物の中に２０ｇのＩＲＢ＃７を導入した。さらに２分間混合した後、この混合物の中に０．８ｇのＨＶＡ＃２を添加した。１分後に、１．６ｇのダイカップ（DiCup）４０Ｃをこのインターナルミキサー中に添加した。得られた混合物さらに２分かけてブレンドした。得られた配合物を硬化させ、上述のようにその引張特性を測定した。結果を表２にまとめた。
【００６８】
実施例４：高ＩＰ ＩＩＲアイオノマー硬化物品の調製（比較例）
４０ｇの実施例２を、３０℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）小型インターナルミキサー（容量＝７５ｇ）の中に導入した。１分間混合した後、この混合物の中に２０ｇのＩＲＢ＃７を導入した。さらに２分間混合した後、この混合物の中に０．８ｇのＨＶＡ＃２を添加した。１分後に、１．６ｇのダイカップ（DiCup）４０Ｃをこのインターナルミキサー中に添加した。得られた混合物さらに２分かけてブレンドした。得られた配合物を硬化させ、上述のようにしてその引張特性を測定した。結果を表２にまとめた。
【００６９】
【表２】
【００７０】
実施例５：非高マルチオレフィンＩＩＲアイオノマーの調製（比較例）
４８ｇのランクセス（LANXESS）ＢＢ２０３０と、４．７ｇ（実施例１のアリルブロマイド含量を基準にして３モル当量）のトリフェニルホスフィンとを、１００℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）インターナルミキサー（容量７５ｇ）の中に加えた。混合を合計して６０分間実施した。１ＨＮＭＲによる最終製品の分析から、実施例１のアリルブロマイドのすべてが対応するアイオノマー性化学種に完全に転化されていることが確認された。得られた材料は０．４モル％の１，４−ＩＰが含まれていることも明らかになった。
【００７１】
実施例６〜１１：高ＩＰ ＩＩＲアイオノマーナノコンポジットの調製
３０℃、ローター速度６０ＲＰＭで運転しているブラベンダー（Brabender）小型インターナルミキサー（容量＝７５ｇ）の中に、１００ｐｈｒのゴムアイオノマーを導入した（表３参照）。２分間混合した後、クロイサイト（Cloisite）１５Ａ（サザン・クレー・プロダクツ（Southern Clay Products）製）をミキサーの中に加えた。さらに１０分間混合した後、２ｐｈｒのＨＶＡ＃２および４ｐｈｒのダイカップ（DiCup）４０Ｃを添加し、さらに５分間混合した。混合の後、コンパウンドをミキサーから取り出し、３０℃で運転する６インチ×１２インチのミルを６回通過させて、リファインした。
【００７２】
【表３】
【００７３】
【表４】
【００７４】
上述の実施例から判るように、ＢＩＩＲの高イソプレン類似体（実施例１）を中性のリン系求核剤を用いて処理すると、対応する高ＩＰ ＩＩＲアイオノマー（実施例２）が生成する。
【００７５】
ＩＩＲポリマー骨格に沿ってアイオノマー単位が存在することによって、実施例２に記載の高ＩＰ ＩＩＲアイオノマーをベースにしたコンパウンド（実施例４）について優れた物理的性質を得ることが可能となり、これは、４．２モル％のＩＰを含むニートのＩＩＲ（実施例３）をベースにしたコンパウンドの物理的性質より優れていた。この観察から、アイオノマー性のネットワークの存在が、過酸化物硬化加硫ゴムの物理的性質に有利に働くことが示唆される。
【００７６】
アイオノマー性の部分の存在と高いイソプレンレベルとによって、改良された物理的性質を有する過酸化物ナノコンポジットを調製することが可能になる。表４に示したデータから判るように、ナノコンポジット配合物中の唯一のエラストマーとして高ＩＰ ＩＩＲを使用すると、良好でない物理的性質を有する過酸化物硬化物品がもたらされる（実施例６および７）。アイオノマー部分を導入するが、過酸化物硬化に見合わないような低いレベルの残存イソプレンを有するようにすると（実施例５）、得られる物品の物理的性質が改良されることが判った（実施例８および９）。具体的には、コンパウンド硬度ならびにＭ２５、Ｍ５０、Ｍ１００、Ｍ２００およびＭ３００の値は、配合物中に使用されたクレーが５重量％（実施例６および８）であるか１５重量％（実施例７および９）であるかには関わらず、優れたものとなることが見出された。しかも、過酸化物硬化に見合うような、高いレベルの残存イソプレンを有するＩＩＲアイオノマーを使用すると、さらなる改良が認められた。表４に示した物理的データから判るように、実施例２をベースとするナノコンポジット配合物は最も好ましい物理的性質の組合せを示した（実施例１０および１１）。実際に、コンパウンド硬度ならびにＭ２５、Ｍ５０、Ｍ１００、Ｍ２００、およびＭ３００の値は、対応する実施例６〜９よりも優れていることが見出された。
【００７７】
これまで説明を目的として本発明を詳しく記述してきたが、このような詳細は、その目的のためだけのものであり、本発明が特許請求の範囲によって限定される場合を除き、本発明の精神と範囲から外れることなく当業者によって改変され得ることを理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化物硬化剤と、
ナノクレーと、
（ａ）少なくとも１種のイソオレフィンモノマー、少なくとも１種のマルチオレフィンモノマー、および場合によりさらなる共重合可能なモノマーを含むモノマー混合物を、ＡｌＣｌ３ならびにプロトン源および／または重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物、ならびに少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤の存在下に重合させて、高マルチオレフィンブチルポリマーを調製する工程、次いで
（ｂ）前記高マルチオレフィンブチルポリマーをハロゲン化する工程、および
（ｃ）前記高マルチオレフィンハロブチルポリマーを少なくとも１種の窒素および／またはリン系求核剤と反応させる工程
により調製される高マルチオレフィンハロブチルアイオノマーと
を含む、過酸化物硬化性ゴムナノコンポジットコンパウンド。
【請求項２】
前記求核剤が、一般式：
【化１】
［式中、Ａは窒素またはリンであり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、直鎖状または分岐状のＣ１〜Ｃ１８アルキル置換基、単環式であるかまたは縮合した複数のＣ４〜Ｃ８環からなるアリール置換基、および／または、たとえばＢ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、およびＳから選択されるヘテロ原子、からなる群より選択される］
で表される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項３】
前記モノマー混合物が、８０〜９５重量％の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、４．０〜２０重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーおよび／またはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項４】
前記モノマー混合物が、８３〜９４重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、５．０〜１７重量％の範囲のマルチオレフィンモノマーまたはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含む、請求項３に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項５】
前記モノマー混合物が、８５〜９３重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、６．０〜１５重量％の範囲の、β−ピネンを含む少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含む、請求項３に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項６】
前記イソオレフィンが、イソブテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、およびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項７】
前記マルチオレフィンが、イソプレン、ブタジエン、２−メチルブタジエン、２，４−ジメチルブタジエン、ピペリレン、３−メチル−１，３−ペンタジエン、２，４−ヘキサジエン、２−ネオペンチルブタジエン、２−メチル−１，５−ヘキサジエン、２，５−ジメチル−２，４−ヘキサジエン、２−メチル−１，４−ペンタジエン、２−メチル−１，６−ヘプタジエン、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、１−ビニル−シクロヘキサジエン、およびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項８】
前記架橋剤が、ノルボルナジエン、２−イソプロペニルノルボルネン、２−ビニル−ノルボルネン、１，３，５−ヘキサトリエン、２−フェニル−１，３−ブタジエン、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、およびこれらのＣ１〜Ｃ２０アルキル置換誘導体からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項９】
前記高マルチオレフィンブチルポリマーを、臭素または塩化物を用いてハロゲン化する、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１０】
前記求核剤が、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、およびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１１】
前記高マルチオレフィンブチルアイオノマーが約２〜１０モル％のマルチオレフィンを含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１２】
前記高マルチオレフィンブチルアイオノマーが約４〜７．５モル％のマルチオレフィンを含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１３】
前記過酸化物が、過酸化ジアルキル、過酸化ケタール、過酸化アラルキル、過酸化エーテル、および過酸化エステルからなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１４】
前記過酸化エステルが、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）−ベンゾール、過酸化ジクミル、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキセン−（３）、１，１−ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチル−シクロヘキサン、過酸化ベンゾイル、過酸化ｔｅｒｔ−ブチルクミル、および過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチルからなる群より選択される、請求項１３に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１５】
前記ナノクレーが、四級アンモニウム塩を用いて変性された天然モンモリロナイトクレーである、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１６】
前記ナノクレーが、高マルチオレフィンブチルアイオノマーの重量を基準にして１〜５０重量％の量で添加される、請求項１５に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１７】
少なくとも１種の充填剤をさらに含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１８】
請求項１に記載のコンパウンドを含む成形品。
【請求項１９】
医療機器またはコンデンサーキャップの形態である、請求項１８に記載の物品。
【請求項１】
過酸化物硬化剤と、
ナノクレーと、
（ａ）少なくとも１種のイソオレフィンモノマー、少なくとも１種のマルチオレフィンモノマー、および場合によりさらなる共重合可能なモノマーを含むモノマー混合物を、ＡｌＣｌ３ならびにプロトン源および／または重合プロセスを開始させることが可能なカチオン発生化合物、ならびに少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤の存在下に重合させて、高マルチオレフィンブチルポリマーを調製する工程、次いで
（ｂ）前記高マルチオレフィンブチルポリマーをハロゲン化する工程、および
（ｃ）前記高マルチオレフィンハロブチルポリマーを少なくとも１種の窒素および／またはリン系求核剤と反応させる工程
により調製される高マルチオレフィンハロブチルアイオノマーと
を含む、過酸化物硬化性ゴムナノコンポジットコンパウンド。
【請求項２】
前記求核剤が、一般式：
【化１】
［式中、Ａは窒素またはリンであり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、直鎖状または分岐状のＣ１〜Ｃ１８アルキル置換基、単環式であるかまたは縮合した複数のＣ４〜Ｃ８環からなるアリール置換基、および／または、たとえばＢ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、およびＳから選択されるヘテロ原子、からなる群より選択される］
で表される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項３】
前記モノマー混合物が、８０〜９５重量％の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、４．０〜２０重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーおよび／またはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項４】
前記モノマー混合物が、８３〜９４重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、５．０〜１７重量％の範囲のマルチオレフィンモノマーまたはβ−ピネンと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含む、請求項３に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項５】
前記モノマー混合物が、８５〜９３重量％の範囲の少なくとも１種のイソオレフィンモノマーと、６．０〜１５重量％の範囲の、β−ピネンを含む少なくとも１種のマルチオレフィンモノマーと、０．０１〜１重量％の範囲の少なくとも１種のマルチオレフィン架橋剤とを含む、請求項３に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項６】
前記イソオレフィンが、イソブテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、およびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項７】
前記マルチオレフィンが、イソプレン、ブタジエン、２−メチルブタジエン、２，４−ジメチルブタジエン、ピペリレン、３−メチル−１，３−ペンタジエン、２，４−ヘキサジエン、２−ネオペンチルブタジエン、２−メチル−１，５−ヘキサジエン、２，５−ジメチル−２，４−ヘキサジエン、２−メチル−１，４−ペンタジエン、２−メチル−１，６−ヘプタジエン、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、１−ビニル−シクロヘキサジエン、およびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項８】
前記架橋剤が、ノルボルナジエン、２−イソプロペニルノルボルネン、２−ビニル−ノルボルネン、１，３，５−ヘキサトリエン、２−フェニル−１，３−ブタジエン、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、およびこれらのＣ１〜Ｃ２０アルキル置換誘導体からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項９】
前記高マルチオレフィンブチルポリマーを、臭素または塩化物を用いてハロゲン化する、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１０】
前記求核剤が、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、およびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１１】
前記高マルチオレフィンブチルアイオノマーが約２〜１０モル％のマルチオレフィンを含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１２】
前記高マルチオレフィンブチルアイオノマーが約４〜７．５モル％のマルチオレフィンを含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１３】
前記過酸化物が、過酸化ジアルキル、過酸化ケタール、過酸化アラルキル、過酸化エーテル、および過酸化エステルからなる群より選択される、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１４】
前記過酸化エステルが、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）−ベンゾール、過酸化ジクミル、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキセン−（３）、１，１−ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチル−シクロヘキサン、過酸化ベンゾイル、過酸化ｔｅｒｔ−ブチルクミル、および過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチルからなる群より選択される、請求項１３に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１５】
前記ナノクレーが、四級アンモニウム塩を用いて変性された天然モンモリロナイトクレーである、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１６】
前記ナノクレーが、高マルチオレフィンブチルアイオノマーの重量を基準にして１〜５０重量％の量で添加される、請求項１５に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１７】
少なくとも１種の充填剤をさらに含む、請求項１に記載の過酸化物硬化性ゴムコンパウンド。
【請求項１８】
請求項１に記載のコンパウンドを含む成形品。
【請求項１９】
医療機器またはコンデンサーキャップの形態である、請求項１８に記載の物品。
【公表番号】特表２００９−５０６１４０（Ｐ２００９−５０６１４０Ａ）
【公表日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２７２８２（Ｐ２００８−５２７２８２）
【出願日】平成１８年８月１６日（２００６．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００６／００１４２１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２２６４３
【国際公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【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）】
【公表日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１６日（２００６．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００６／００１４２１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２２６４３
【国際公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【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）】
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