JP2018135475A - METHOD FOR TREATING ETHYLENE/α-OLEFIN/NONCONJUGATED POLYENE COPOLYMER - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法に関し、詳しくは、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に、該共重合体が本来有する性能を保持しつつ、さらに優れた性能を付与する処理方法に関する。 The present invention relates to a method for treating an ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer, and more specifically, while maintaining the performance inherent to the copolymer in the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer. Further, the present invention relates to a processing method that imparts further superior performance.
熱可塑性エラストマーは、リサイクル可能なゴム材料として、近年、研究が盛んに行われている。熱可塑性エラストマーは、常温では加硫ゴムと同様にゴム弾性を示し、高温ではマトリックス相が可塑化し流動するため、熱可塑性樹脂と同様に取り扱うことが可能となる。さらに加硫ゴムと比べると省エネルギーかつ生産性向上が可能となる。このような特徴があるため熱可塑性エラストマーは、主に自動車、建材、スポーツ用品、医療用途や工業部品分野などで需要が拡大している。 In recent years, thermoplastic elastomers have been actively studied as recyclable rubber materials. Thermoplastic elastomers exhibit rubber elasticity like normal vulcanized rubber at room temperature, and the matrix phase plasticizes and flows at high temperatures, and can be handled in the same way as thermoplastic resins. Furthermore, energy saving and productivity improvement are possible compared with vulcanized rubber. Due to these characteristics, demand for thermoplastic elastomers is increasing mainly in the fields of automobiles, building materials, sporting goods, medical applications and industrial parts.
オレフィン系熱可塑性エラストマーは、架橋型と非架橋型に大別されるが、引張強度や破断伸度、あるいはゴム的性質(例えば永久伸び、圧縮永久歪)や耐熱性の面から、非架橋型のオレフィン系熱可塑性エラストマーに比べて架橋型のオレフィン系熱可塑性エラストマーの方が優れている。 Olefin-based thermoplastic elastomers are broadly classified into crosslinked and non-crosslinked types. From the viewpoint of tensile strength, elongation at break, rubber properties (for example, permanent elongation, compression set) and heat resistance, non-crosslinked types. Cross-linked olefinic thermoplastic elastomers are superior to these olefinic thermoplastic elastomers.
しかしながら、架橋型のオレフィン系熱可塑性エラストマーといえど、その物性を従来公知の加硫ゴム、例えば天然ゴム、SBR(Styrene- Butadiene- Rubber)、EPDM(Ethylene/ Propylene/ Diene with Methylene Linkage)などからなる加硫ゴムと比較すると、加工性と省エネルギー性の面では優れているものの、引張強度やゴム弾性において未だ劣っているのが実状である。 However, even though it is a cross-linked olefin-based thermoplastic elastomer, its physical properties are made of a conventionally known vulcanized rubber such as natural rubber, SBR (Styrene-Butadiene-Rubber), EPDM (Ethylene / Propylene / Diene with Methylene Linkage), etc. Compared to vulcanized rubber, it is excellent in workability and energy saving, but it is still inferior in tensile strength and rubber elasticity.
したがって、架橋型のオレフィン系熱可塑性エラストマーの引張特性やゴム弾性を改良することが強く望まれている。
近年、架橋型のオレフィン系熱可塑性エラストマーの主原料の一つであるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(EPDM)に関して、メタロセン触媒を用いて合成することによって、従来のチーグラー触媒を用いた場合に比べて、優れた物性を発現するEPDMが得られることが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。具体的には、メタロセン触媒で重合したEPDMは一般に分子量分布が狭く、そのため機械特性等に優れる。
Therefore, it is strongly desired to improve the tensile properties and rubber elasticity of the cross-linked olefin-based thermoplastic elastomer.
In recent years, ethylene-α-olefin-nonconjugated polyene copolymer (EPDM), which is one of the main raw materials of cross-linked olefinic thermoplastic elastomers, has been synthesized using metallocene catalysts to produce conventional Ziegler catalysts. It has been reported that EPDM that exhibits excellent physical properties can be obtained as compared with the case of using it (see, for example, Non-Patent Document 1). Specifically, EPDM polymerized with a metallocene catalyst generally has a narrow molecular weight distribution, and therefore has excellent mechanical properties.
しかし、その一方、メタロセン触媒で重合したEPDM等の分子量分布が狭いEPDMには、混練、成形時の加工性には劣るという問題があった。 On the other hand, however, EPDM having a narrow molecular weight distribution such as EPDM polymerized with a metallocene catalyst has a problem of poor workability during kneading and molding.
本発明は、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体が本来有する性能を保持しつつ、さらにその混練、成形時の加工性を向上させる処理方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the processing method which improves the workability at the time of the kneading | mixing and shaping | molding, hold | maintaining the performance which an ethylene * alpha-olefin * nonconjugated polyene copolymer has originally.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に少量の過酸化物を作用させることにより、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の混練、成形時の加工性を向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have made a small amount of peroxide act on the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer to produce ethylene / α-olefin / The present inventors have found that the processability during kneading and molding of a non-conjugated polyene copolymer can be improved, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、Mw/Mnが2.0〜3.0の範囲にあるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100gに対し、有機過酸化物(B)0.00015〜0.00080モルを混合し、熱処理することを特徴とするエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法である。 That is, the present invention relates to an organic peroxide (B) 0.00015 with respect to 100 g of ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) having an Mw / Mn in the range of 2.0 to 3.0. This is a method for treating an ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer, characterized in that ˜0.00080 mol is mixed and heat-treated.
本発明のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法は、メタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体等の分子量分布が狭いエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体について、本来有するその性能を保持しつつ、さらに混練、成形時の加工性を向上させることができる。 The ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer treatment method of the present invention is an ethylene / α-olefin having a narrow molecular weight distribution such as an ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer polymerized using a metallocene catalyst. The olefin / non-conjugated polyene copolymer can be further improved in workability during kneading and molding while maintaining its inherent performance.
本発明のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法は、Mw/Mnが2.0〜3.0の範囲にあるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100gに対し、有機過酸化物(B)0.00015〜0.00080モルを混合し、熱処理することを特徴とする。 The method for treating an ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer of the present invention is an ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) having an Mw / Mn in the range of 2.0 to 3.0. The organic peroxide (B) 0.00015-0.00080 mol is mixed with respect to 100 g, and it heat-processes, It is characterized by the above-mentioned.
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)におけるα−オレフィンは、好ましくは炭素原子数3〜20のα−オレフィンであり、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−エイコセンなどが挙げられる。これらのうち、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどの炭素原子数3〜8のα−オレフィンが好ましい。これらのα−オレフィンは一種単独でも、二種以上であってもよい。 The α-olefin in the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) is preferably an α-olefin having 3 to 20 carbon atoms, for example, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1- Examples include hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, and 1-eicocene. Of these, α-olefins having 3 to 8 carbon atoms such as propylene, 1-butene, 1-hexene and 1-octene are preferable. These α-olefins may be used alone or in combination of two or more.
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)における非共役ポリエンとしては、たとえば、炭素原子数が5〜20、好ましくは5〜10である非共役ポリエンであり、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−オクタジエン、1,5−オクタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ノナジエン、4,8−ジメチル−1,4,8−デカトリエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−ビニリデン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペニル−2−ノルボルネン、2,3−ジイソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−エチリデン−3−イソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−プロペニル−2,2−ノルボルナジエン等を挙げることができる。これらのうち、ジシクロペンタジエン、5−ビニリデン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン等が好ましい。これらの非共役ポリエンは一種単独でも、二種以上であってもよい。 The non-conjugated polyene in the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) is, for example, a non-conjugated polyene having 5 to 20 carbon atoms, preferably 5 to 10, and 1,4-pentadiene. 1,4-hexadiene, 1,5-hexadiene, 1,4-octadiene, 1,5-octadiene, 1,6-octadiene, 1,7-octadiene, 2-methyl-1,5-hexadiene, 6-methyl -1,5-heptadiene, 7-methyl-1,6-octadiene, 4-ethylidene-8-methyl-1,7-nonadiene, 4,8-dimethyl-1,4,8-decatriene, dicyclopentadiene, cyclo Hexadiene, dicyclooctadiene, methylenenorbornene, 5-vinylnorbornene, 5-ethylidene-2-norbornene, 5-methyle 2-norbornene, 5-vinylidene-2-norbornene, 5-isopropylidene-2-norbornene, 6-chloromethyl-5-isopropenyl-2-norbornene, 2,3-diisopropylidene-5-norbornene, 2- Examples thereof include ethylidene-3-isopropylidene-5-norbornene and 2-propenyl-2,2-norbornadiene. Of these, dicyclopentadiene, 5-vinylidene-2-norbornene, 5-ethylidene-2-norbornene and the like are preferable. These non-conjugated polyenes may be used alone or in combination of two or more.
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)において、エチレンから導かれる構成単位の含有量は好ましくは40〜72質量%、より好ましくは41〜70質量%、さらに好ましくは42〜65質量%であり、非共役ポリエンから導かれる構成単位の含有量は好ましくは2〜15質量%、より好ましくは3〜14質量%、さらに好ましくは4〜12質量%である。 In the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A), the content of structural units derived from ethylene is preferably 40 to 72% by mass, more preferably 41 to 70% by mass, and still more preferably 42 to 65%. The content of the structural unit derived from non-conjugated polyene is preferably 2 to 15% by mass, more preferably 3 to 14% by mass, and further preferably 4 to 12% by mass.
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)は、Mw/Mnが2.0〜3.0の範囲にあり、好ましくは2.5〜3.0の範囲にある。このような分子量分布が狭いエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体は、一般に機械特性等に優れ、その一方、加工性に劣ることが多い。 The ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) has Mw / Mn in the range of 2.0 to 3.0, preferably in the range of 2.5 to 3.0. Such ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymers having a narrow molecular weight distribution are generally excellent in mechanical properties and the like, and on the other hand, are often inferior in workability.
このようなMw/Mnが2.0〜3.0の範囲にあるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)は、たとえば、エチレン、α−オレフィンおよび非共役ポリエンを、メタロセン触媒を用いて定法に従い共重合させることにより得ることができる。メタロセン触媒としては、たとえば、下記式(α)または(β)で表わされる構造を有するメタロセン系触媒を挙げることができる。 Such an ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) having Mw / Mn in the range of 2.0 to 3.0 is obtained by, for example, converting ethylene, α-olefin and non-conjugated polyene into a metallocene catalyst. Can be obtained by copolymerization according to a conventional method. Examples of the metallocene catalyst include metallocene catalysts having a structure represented by the following formula (α) or (β).
(式(α)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基であり、R1およびR2の少なくとも1つは水素原子ではない。
R3〜R6は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基である。前記R1〜R6は、互いに結合して環を形成してもよい。Mはチタンである。
(In formula (α), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one of R 1 and R 2 is not a hydrogen atom.
R 3 to R 6 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 1 to R 6 may be bonded to each other to form a ring. M is titanium.
Yは、−O−、−S−、−NR*−、−PR*−である。
Z*は、SiR* 2、CR* 2、SiR* 2SiR* 2、CR* 2CR* 2、CR*=CR*、CR* 2SiR* 2またはGeR* 2である。
Y is -O-, -S-, -NR * -, -PR * -.
Z * is, SiR * 2, CR * 2 , SiR * 2 SiR * 2, CR * 2 CR * 2, CR * = CR *, a CR * 2 SiR * 2, or GeR * 2.
R*は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロカルビル基、ヒドロカルビルオキシ基、シリル基、ハロゲン化アルキル基、またはハロゲン化アリール基であり、R*が水素でない場合には、R*は20個までの水素原子以外の原子を有する。Zが有する2つのR*(R*が水素原子でない場合)が環を形成してもよく、Z*が有するR*とYが有するR*が環を形成してもよい。 Each R * is independently a hydrogen atom, a hydrocarbyl group, a hydrocarbyloxy group, a silyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated aryl group, and when R * is not hydrogen, R * is up to 20 It has atoms other than hydrogen atoms. May be two R where Z has * (when R * is not hydrogen atom) may form a ring, R * may form a ring having the R * and Y having the Z *.
pは0、1または2である。
qはゼロまたは1である。
ただし、pが2である場合、qはゼロであり、Mは+4の酸化状態であり、Xはそれぞれ独立に、メチルまたはベンジルである。
p is 0, 1 or 2.
q is zero or one.
However, when p is 2, q is zero, M is in the +4 oxidation state, and each X is independently methyl or benzyl.
pが1である場合、qはゼロであり、Mは+3の酸化状態であり、Xは2−(N、N−ジメチル)アミノベンジルであるか、Mは+4の酸化状態であり、Xは1,3−ブタジエニルである。 When p is 1, q is zero, M is in the +3 oxidation state, X is 2- (N, N-dimethyl) aminobenzyl, or M is in the +4 oxidation state, and X is 1,3-butadienyl.
pが0である場合、qは1であり、Mは+2の形式酸化状態であり、X'は1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、2,4−ヘキサジエン、または1,3−ペンタジエンである。) When p is 0, q is 1, M is a formal oxidation state of +2, and X ′ is 1,4-diphenyl-1,3-butadiene, 2,4-hexadiene, or 1,3-pentadiene. It is. )
(式(β)中、Rは、それぞれ独立に、ヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル、シリル、ゲルミルおよびこれらの組み合わせから選択される基または水素原子であり、該基が含有する水素原子以外の原子の数は20個以下である。 (In the formula (β), each R is independently a group or hydrogen atom selected from hydrocarbyl, halohydrocarbyl, silyl, germyl and combinations thereof, and the number of atoms other than hydrogen atoms contained in the group is 20 or less.
Mは、チタン、ジルコニウムまたはハフニウムである。
Yは−O−、−S−、−NR*−または−PR*−である。
R*は、水素原子、ヒドロカルビル基、ヒドロカルビルオキシ基、シリル基、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基であり、R*は水素でない場合には、R*は20個までの水素以外の原子を含有する。
M is titanium, zirconium or hafnium.
Y is -O-, -S-, -NR * -or -PR * -.
R * is a hydrogen atom, hydrocarbyl group, hydrocarbyloxy group, silyl group, halogenated alkyl group or halogenated aryl group, and when R * is not hydrogen, R * represents up to 20 non-hydrogen atoms. contains.
Zは、ホウ素または14族元素を含有し、かつ、窒素、リン、硫黄または酸素を含有する二価の基であり、該二価の基が有する水素原子以外の原子の数は60個以下である。
Xは、Xが複数存在する場合にはそれぞれ独立に、原子数が60個以下のアニオン性配位子(但し、非局在化したπ結合を有する環状の配位子を除く)である。
Z is a divalent group containing boron or a group 14 element and containing nitrogen, phosphorus, sulfur or oxygen, and the divalent group has 60 or less atoms other than hydrogen atoms. is there.
X is independently an anionic ligand having 60 or less atoms (excluding a cyclic ligand having a delocalized π bond) when a plurality of X are present.
X'は、原子数が20個以下の中性の連結用化合物である。
pは、0、1または2である。
qは、0または1である。
X ′ is a neutral linking compound having 20 or less atoms.
p is 0, 1 or 2;
q is 0 or 1.
ただし、pが2でqが0の場合、Mは+4の酸化状態にあり、Xはハライド、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、ジ(ヒドロカルビル)アミド、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィド、ヒドロカルビルスルフィド、シリル基、それらのハロ置換誘導体、ジ(ヒドロカルビル)アミノ置換誘導体、ヒドロカルビルオキシ置換誘導体およびジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ置換誘導体から選択されるアニオン性配位子であり、前記Xの水素原子以外の原子の数は20個以下である。 However, when p is 2 and q is 0, M is in the +4 oxidation state, X is halide, hydrocarbyl, hydrocarbyloxy, di (hydrocarbyl) amide, di (hydrocarbyl) phosphide, hydrocarbyl sulfide, silyl group, An anionic ligand selected from a halo-substituted derivative, a di (hydrocarbyl) amino-substituted derivative, a hydrocarbyloxy-substituted derivative and a di (hydrocarbyl) phosphino-substituted derivative, wherein the number of atoms other than the hydrogen atom of X is 20 or less It is.
またpが1でqが0の場合、Mは+3の酸化状態にあり、Xはアリル、2−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェニルおよび2−(N,N−ジメチル)アミノベンジルから選択されるアニオン性安定化配位子であるか、あるいはMは+4の酸化状態にあってXが共役ジエンの二価誘導体であり、MとXが一緒になってメタロシクロペンテン基を形成する。 When p is 1 and q is 0, M is in the +3 oxidation state and X is selected from allyl, 2- (N, N-dimethylaminomethyl) phenyl and 2- (N, N-dimethyl) aminobenzyl. Or M is in the +4 oxidation state and X is a divalent derivative of a conjugated diene, and M and X together form a metallocyclopentene group.
またpが0でqが1の場合、Mは+2の酸化状態にあり、X'は場合により1つ以上のヒドロカルビル基で置換されている中性の共役もしくは非共役ジエンであり、前記X'が炭素原子を40個以下の数で有しており、かつMとπ錯体を形成する。)
有機過酸化物(B)としては、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジエチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ジブチルヒドロペルオキシド等を例示できる。これらのうち、ジクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンが好ましく、特にジクミルペルオキシドが好ましい。
And when p is 0 and q is 1, M is in the +2 oxidation state, X ′ is a neutral conjugated or non-conjugated diene optionally substituted with one or more hydrocarbyl groups; Has no more than 40 carbon atoms and forms a π complex with M. )
As the organic peroxide (B), dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, 2,5-diethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3, di-t-butylperoxide, di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, t-dibutylhydroperoxide, etc. Can be illustrated. Of these, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, and di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane are preferable, and dicumyl peroxide is particularly preferable.
本発明のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法においては、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)100gに対し有機過酸化物(B)0.00015〜0.00080モル、好ましくは0.00015〜0.00070モル、更に好ましくは0.00015〜0.00060モルを混合し、熱処理を行う。 In the processing method of the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer of the present invention, the organic peroxide (B) is 0.00015 to 100 g of the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A). 0.00080 mol, preferably 0.00015 to 0.00070 mol, more preferably 0.00015 to 0.00060 mol is mixed and heat treatment is performed.
有機過酸化物は、ポリエチレンに作用させると架橋剤として機能し、ポリエチレンを架橋させる。一方、ポリプロピレンに作用させると、ポリプロピレンを分解させ、架橋剤としては機能しない。エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に有機過酸化物を作用させると、エチレン鎖部分においては架橋が起こり、プロピレン鎖部分においては分解が起こる。上記比率のような低比率で有機過酸化物(B)をエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)に作用させると、前記架橋および分解のバランスが制御され、共重合体(A)は分子量分布Mw/Mnが若干増大するような変化を起こす。その結果、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の加工性等の性能を、共重合体(A)が本来有する性能を大きく損なうことなく、高めることができる。 When the organic peroxide acts on polyethylene, it functions as a cross-linking agent and cross-links polyethylene. On the other hand, when it acts on polypropylene, it decomposes polypropylene and does not function as a crosslinking agent. When an organic peroxide is allowed to act on the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer, crosslinking occurs in the ethylene chain portion and decomposition occurs in the propylene chain portion. When the organic peroxide (B) is allowed to act on the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) at a low ratio such as the above ratio, the balance between crosslinking and decomposition is controlled, and the copolymer ( A) causes such a change that the molecular weight distribution Mw / Mn slightly increases. As a result, the performance such as processability of the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer can be enhanced without significantly impairing the inherent performance of the copolymer (A).
有機過酸化物を架橋剤として使用する場合には、通常、有機過酸化物が上記質量比((A)/(B))のような低比率であると有効でないので、このような低比率で有機過酸化物を用いることはない。つまり、本発明のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法においては、有機過酸化物(B)を架橋剤として使用するのではなく、共重合体の物性改良剤として使用する点に特徴を有する。 When using an organic peroxide as a cross-linking agent, it is usually not effective if the organic peroxide has a low ratio such as the above mass ratio ((A) / (B)). No organic peroxide is used. That is, in the processing method of the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer of the present invention, the organic peroxide (B) is not used as a crosslinking agent but is used as a physical property improver of the copolymer. Characterized by points.
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)と有機過酸化物(B)との混合および熱処理は、共重合体(A)および有機過酸化物(B)を混練装置に供給して、混練することにより行うことができる。混練装置としては、ミキシングロール、インテンシブミキサー(例えばバンバリーミキサー、ニーダー)、一軸または二軸押出機等を用いることができる。混練装置は、非開放型および開放型のいずれでもよい。 The mixing and heat treatment of the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer (A) and the organic peroxide (B) are performed by supplying the copolymer (A) and the organic peroxide (B) to the kneading apparatus. And kneading. As a kneading apparatus, a mixing roll, an intensive mixer (for example, a Banbury mixer, a kneader), a single screw or a twin screw extruder, or the like can be used. The kneading apparatus may be either a non-open type or an open type.
混合および熱処理は、窒素、炭酸ガス等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。
混合および熱処理を行う際の温度は、通常150〜270℃、好ましくは170〜250℃である。混練時間は、通常1〜20分間、好ましくは1〜10分間である。また、加えられる剪断力は、通常、剪断速度で10〜50,000sec-1、好ましくは100〜20,000sec-1の範囲である。
Mixing and heat treatment are preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide.
The temperature at the time of mixing and heat treatment is usually 150 to 270 ° C, preferably 170 to 250 ° C. The kneading time is usually 1 to 20 minutes, preferably 1 to 10 minutes. Further, the shear force applied is typically, 10~50,000Sec -1 shear rate, preferably in the range of 100~20,000sec -1.
上記エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法をエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体に施すことにより、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体は、本来有するその性能を保持しつつ、さらに混練、成形時の加工性が向上する。このことは、処理前のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体と処理後のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体とを比較して、処理後において、分子量分布Mw/Mnが微増し、後述の架橋性試験によって得られるムーニー応力緩和面積MLRAが大きくなっていることから裏付けられる。 By subjecting the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer to the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer, the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer originally has While maintaining the performance, workability during kneading and molding is further improved. This is because the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer before treatment is compared with the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer after treatment, and after treatment, the molecular weight distribution Mw / Mn This is supported by the fact that the Mooney stress relaxation area MLRA obtained by a crosslinkability test described later is increased.
実施例および比較例において行った試験方法および評価方法を下記に示す。
(架橋性試験)
実施例および比較例において得られたゴムに対し、ゴム加硫試験機(ムービングダイレオメータ(MDR)、アルファテクノロジーズ株式会社製)を用いて、架橋性試験を行った。
Test methods and evaluation methods performed in Examples and Comparative Examples are shown below.
(Crosslinking test)
The rubber obtained in the examples and comparative examples was subjected to a crosslinkability test using a rubber vulcanization tester (moving die rheometer (MDR), manufactured by Alpha Technologies Co., Ltd.).
架橋性試験の結果から、最小トルク「ML」、最大トルク「MH」、TC90、ts1およびムーニー応力緩和面積「MLRA」を測定した。TC90は、「最大トルクMH−最小トルクML」を100%としたときに、トルクが最小トルクMLから90%上昇するのに要する時間を意味し、TC90の値が小さいほど架橋速度が良好になる。ts1は、160℃でMDRによって測定されるスコーチ時間である。MLRAは、60秒間の応力緩和曲線の面積から求めた。また、ゴム硬化後のMLも求めた。 From the results of the crosslinkability test, the minimum torque “ML”, the maximum torque “MH”, TC90, ts1, and the Mooney stress relaxation area “MLRA” were measured. TC90 means the time required for the torque to rise 90% from the minimum torque ML when “maximum torque MH−minimum torque ML” is 100%. The smaller the value of TC90, the better the crosslinking speed. . ts1 is the scorch time measured by MDR at 160 ° C. MLRA was determined from the area of the stress relaxation curve for 60 seconds. Moreover, ML after rubber | curing hardening was also calculated | required.
(ロール加工性評価)
ロール加工性は、8インチロ−ル(日本ロール(株)社製)を用い、前ロールの表面温度50℃、後ロールの表面温度50℃、前ロールの回転数16rpm、後ロールの回転数18rpm、ロール間隙0.2mmとし、コンパウンドをロ−ルに巻き付けて、シートの状態を観察した。亀裂が発生したものを不良、亀裂が発生しないものを良好と評価した。
(Roll processability evaluation)
The roll processability uses an 8-inch roll (manufactured by Nippon Roll Co., Ltd.), the surface temperature of the front roll is 50 ° C, the surface temperature of the rear roll is 50 ° C, the rotation speed of the front roll is 16 rpm, and the rotation speed of the rear roll is 18 rpm The roll gap was set to 0.2 mm, the compound was wound around a roll, and the state of the sheet was observed. Those with cracks were evaluated as bad, and those without cracks were evaluated as good.
(分子量(Mn、Mw)、分子量分布(Mw/Mn)測定)
重合体の分子量および分子量分布は、カラムとして東ソー株式会社製TSKgelGMH6−HT×2本およびTSKgelGMH6−HTL×2本(カラムサイズはいずれも直径7.5mm、長さ300mm)を直列接続した、液体クロマトグラフィー(Waters製Alliance/GPC2000型)を用いて、測定した。移動相媒体は、o-ジクロロベンゼンおよび酸化防止剤としてBHT(武田薬品)0.025質量%を用い、試料濃度は0.15%(V/W)、流速1.0mL/分、140℃で測定を行った。標準ポリスチレンは、分子量が500〜20,600,000については東ソー社製を用いた。得られたクロマトグラムはWaters製データ処理ソフトEmpower2を用いて、公知の方法によって、標準ポリスチレンサンプルを使用した検量線を用いて解析することで、Mn、MwおよびMw/Mnを算出した。
(Molecular weight (Mn, Mw), molecular weight distribution (Mw / Mn) measurement)
The molecular weight and molecular weight distribution of the polymer was determined by liquid chromatography using TSKgelGMH6-HT × 2 and TSKgelGMH6-HTL × 2 columns (both column sizes were 7.5 mm in diameter and 300 mm in length) connected in series as columns. It was measured using a graphic (Waters Alliance / GPC2000 model). The mobile phase medium uses o-dichlorobenzene and 0.025% by mass of BHT (Takeda Pharmaceutical) as an antioxidant, the sample concentration is 0.15% (V / W), the flow rate is 1.0 mL / min, and 140 ° C. Measurements were made. As the standard polystyrene, those manufactured by Tosoh Corporation were used for molecular weights of 500 to 20,600,000. Mn, Mw and Mw / Mn were calculated by analyzing the obtained chromatogram using a calibration curve using a standard polystyrene sample by a known method using data processing software Empower2 manufactured by Waters.
(動的粘弾性測定)
粘弾性測定装置ARES(TA Instrumens JAPAN Inc.社製)を用いて、下記測定条件で各シート状架橋体サンプルの粘度の温度依存性を測定した。当該測定で得られた、貯蔵弾性率(G')と損失弾性率(G")との比(G"/G':損失正接)をtanδとした。
(Dynamic viscoelasticity measurement)
Using a viscoelasticity measuring apparatus ARES (TA Instruments Japan Inc.), the temperature dependence of the viscosity of each sheet-like crosslinked body sample was measured under the following measurement conditions. The ratio (G ″ / G ′: loss tangent) between the storage elastic modulus (G ′) and the loss elastic modulus (G ″) obtained by the measurement was defined as tan δ.
(測定条件)
Frequency :0.44rad/s
Temperature :−70〜80℃
Ramp Rate :4.0℃/分
Strain :0.5%
(Measurement condition)
Frequency: 0.44 rad / s
Temperature: -70 to 80 ° C
Ramp Rate: 4.0 ° C./min Strain: 0.5%
(ショアーA硬度測定)
ASTM D2240に準拠し、サンプルを、190℃に設定した油圧式熱プレス成形機を用いて、5分余熱した後2分間加圧し、すぐに20℃に設定した冷却槽で4分間冷却して3mm厚みのプレスシートを作製して、これを23℃±2℃の環境下で72時間保管した後、ショアーA硬度を測定した。測定においては、A型測定器を用い、押針接触後直ちに目盛りを読み取った。
(Shore A hardness measurement)
According to ASTM D2240, using a hydraulic hot press molding machine set at 190 ° C, the sample was heated for 5 minutes, then pressurized for 2 minutes, and immediately cooled in a cooling bath set at 20 ° C for 4 minutes to 3 mm. A press sheet having a thickness was prepared and stored for 72 hours in an environment of 23 ° C. ± 2 ° C., and then Shore A hardness was measured. In the measurement, an A-type measuring device was used, and the scale was read immediately after contact with the push needle.
(引張試験)
サンプルを打抜き、JIS K 6251(2001)に記載されている3号形ダンベル試験片を作製した。この試験片を用いて同JIS K 6251に規定される方法に従い、測定温度23℃、引張速度500mm/分の条件で引張り試験を行ない、引張破断点応力(TB)、引張破断点伸び(EB)および引張応力M100、M200を測定した。
(Tensile test)
A sample was punched out to produce a No. 3 dumbbell test piece described in JIS K 6251 (2001). Using this test piece, in accordance with the method defined in JIS K 6251, a tensile test was performed under the conditions of a measurement temperature of 23 ° C. and a tensile speed of 500 mm / min, and the tensile breaking point stress (T B ) and tensile breaking point elongation (E B ) and tensile stresses M100 and M200 were measured.
(圧縮永久歪(CS)測定)
圧縮永久歪はJIS K6262に従って以下の方法で測定した。
サンプルを25%圧縮し、70℃で22時間保持した後解放し、試験後厚みを測定した。この結果より、下式に従って、22時間保持後の残留歪(圧縮永久歪)を算出した。
残留歪(%)=100×(試験前厚み−試験後厚み)/(試験前厚み−圧縮時の厚み)
(Compression set (CS) measurement)
The compression set was measured by the following method according to JIS K6262.
The sample was compressed 25%, held at 70 ° C. for 22 hours, then released, and the thickness was measured after the test. From this result, the residual strain (compression set) after 22 hours was calculated according to the following formula.
Residual strain (%) = 100 × (pre-test thickness−post-test thickness) / (pre-test thickness−compressed thickness)
[実施例1]
エチレン・プロピレン・5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)共重合体(三井EPT4045M、三井化学株式会社製、エチレンから導かれる構造単位含有量:45質量%、ENBから導かれる構造単位含有量:7.6質量%、ムーニー粘度[ML1+4(100℃)]:45)100gおよびパークミルD−40(日本油脂(株)製、ジクミルペルオキシド(DCP)濃度:40質量%)0.204g(ジクミルペルオキシドとして0.00030モル)を、オープンロールおよび加熱プレスを用いて、下記条件で混練および加熱することによって、ゴムAを得た。
・オープンロール:8インチロ−ル(日本ロール(株)社製)を用い、前ロールの表面温度50℃、後ロールの表面温度50℃、前ロールの回転数16rpm、後ロールの回転数18rpm、ロール間隙0.2mmの条件で行った。
・加熱プレス:50tプレス(コータキ(株)製)を用い、160℃、加硫時間10分の条件で行った。
[Example 1]
Ethylene / propylene / 5-ethylidene-2-norbornene (ENB) copolymer (Mitsui EPT4045M, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., structural unit content derived from ethylene: 45 mass%, structural unit content derived from ENB: 7 .6 mass%, Mooney viscosity [ML 1 + 4 (100 ° C.)]: 45) 100 g and park mill D-40 (manufactured by NOF Corporation, dicumyl peroxide (DCP) concentration: 40 mass%) 0.204 g ( Rubber A was obtained by kneading and heating 0.00030 mol) as dicumyl peroxide under the following conditions using an open roll and a heating press.
Open roll: 8 inch roll (manufactured by Nippon Roll Co., Ltd.), front roll surface temperature 50 ° C., rear roll surface temperature 50 ° C., front roll rotation speed 16 rpm, rear roll rotation speed 18 rpm, The roll gap was 0.2 mm.
-Heating press: A 50-ton press (manufactured by Kotaki Co., Ltd.) was used under the conditions of 160 ° C. and vulcanization time of 10 minutes.
ゴムAに対して上記の架橋性試験を160℃、30分の条件で行い、ML、MH、MH−ML、MLRAおよび硬化後のMLを求めた。ゴムAに対して上記のロール加工性評価を行った。結果を表1に示す。 The above crosslinkability test was performed on rubber A at 160 ° C. for 30 minutes, and ML, MH, MH-ML, MLRA and ML after curing were determined. The above roll processability evaluation was performed on rubber A. The results are shown in Table 1.
ゴムAの分子量(Mn、Mw)、分子量分布(Mw/Mn)を上記の測定方法により求めた。結果を表1および図1に示す。図1において、実線がゴムAの分子量分布を示す曲線である。 The molecular weight (Mn, Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of rubber A were determined by the above measurement method. The results are shown in Table 1 and FIG. In FIG. 1, the solid line is a curve showing the molecular weight distribution of rubber A.
ゴムAのtanδを上記の測定方法により求めた。結果を表1および図2に示す。図2は、MLRAに対してtanδがプロットされている。図2において、□がゴムAのプロットである。図2には、後述の比較例1で得られたゴムa1に対するプロットである■、および下記文献に記載された公知の3種のEPDMに対するプロットである◆も一緒に示されている。 The tan δ of rubber A was determined by the above measurement method. The results are shown in Table 1 and FIG. FIG. 2 plots tan δ against MLRA. In FIG. 2, □ is a plot of rubber A. FIG. 2 also shows a plot {circle around (3)} for rubber a1 obtained in Comparative Example 1 described later, and a plot {circle around (1)} for three known EPDMs described in the following documents.
文献: Mark. F Welker et al., 2012, A new EPDM with improved processing characteristics for automotive hose, RUBBER WORLD, April: 22-29.
前記3種のEPDMは、上記文献に記載されたEPDM−C(MLRA:209、tanδ:1.25)、Vistalon 6602(MLRA:344、tanδ:1.01)およびEPDM−B(MLRA:1110、tanδ:0.6)である。前記3種のEPDMのMLRAおよびtanδは、それぞれ上記MLRAおよびtanδの測定方法と同様の方法で求められたものである。
Reference: Mark. F Welker et al., 2012, A new EPDM with improved processing characteristics for automotive hose, RUBBER WORLD, April: 22-29.
The three types of EPDM are EPDM-C (MLRA: 209, tan δ: 1.25), Vistalon 6602 (MLRA: 344, tan δ: 1.01) and EPDM-B (MLRA: 1110, described in the above document). tan δ: 0.6). The MLRA and tan δ of the three types of EPDM were obtained by the same method as the method for measuring MLRA and tan δ, respectively.
ゴムA 100質量部に、カーボンブラック80質量部およびパラフィンオイル50質量部を加え、Mixtron BB−2ミキサーで混練して、ゴム組成物Aを作製した。
ゴム組成物Aに対して上記の架橋性試験を170℃、20分の条件で行い、ML、MH、MH−ML、TC90およびts1を求めた。結果を表2に示す。
80 parts by mass of carbon black and 50 parts by mass of paraffin oil were added to 100 parts by mass of rubber A, and kneaded with a Mixtron BB-2 mixer to prepare rubber composition A.
The rubber composition A was subjected to the above crosslinkability test at 170 ° C. for 20 minutes to determine ML, MH, MH-ML, TC90, and ts1. The results are shown in Table 2.
ゴム組成物Aに対して上記方法でショアーA硬度、圧縮永久歪(CS)、引張破断点応力(TB)、引張破断点伸び(EB)および引張応力M100、M200を求めた。結果を表2に示す。 For the rubber composition A, Shore A hardness, compression set (CS), tensile breaking stress (T B ), tensile breaking elongation (E B ), and tensile stress M100 and M200 were determined by the above methods. The results are shown in Table 2.
[比較例1]
パークミルD−40を用いなかったこと以外は実施例1と同等に行い、ゴムa1を得た。
[Comparative Example 1]
A rubber a1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that Park Mill D-40 was not used.
ゴムa1に対し、実施例1と同等に架橋性試験を160℃、30分の条件で行い、MLRAおよび硬化後のMLを求めた。ゴムa1に対して上記のロール加工性評価を行った。結果を表1に示す。 A crosslinkability test was performed on rubber a1 in the same manner as in Example 1 at 160 ° C. for 30 minutes, and MLRA and ML after curing were determined. The roll processability evaluation was performed on the rubber a1. The results are shown in Table 1.
ゴムa1の分子量(Mn、Mw)、分子量分布(Mw/Mn)を上記の測定方法により求めた。結果を表1および図1に示す。図1において、点線がゴムa1の分子量分布を示す曲線である。 The molecular weight (Mn, Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the rubber a1 were determined by the above measurement method. The results are shown in Table 1 and FIG. In FIG. 1, the dotted line is a curve showing the molecular weight distribution of the rubber a1.
ゴムa1のtanδを上記の測定方法により求めた。結果を表1および図2に示す。図2において、■がゴムa1のプロットである。
比較例1で得られたゴムa1に対するプロットおよび公知のEPDMに対するプロットより、図2に示した、MLRAとtanδとの関係を表わす直線が得られる。この直線は下記式(1)で表わされる。
The tan δ of the rubber a1 was determined by the above measuring method. The results are shown in Table 1 and FIG. In FIG. 2, ■ is a plot of rubber a1.
The straight line representing the relationship between MLRA and tan δ shown in FIG. 2 is obtained from the plot for rubber a1 obtained in Comparative Example 1 and the plot for known EPDM. This straight line is represented by the following formula (1).
(tanδ)=−0.0005×(MLRA) + 1.2044 (1)
ゴムAのMLRAと同じMLRA上で見た場合、ゴムAのプロット□は、式(1)で表わされる直線の下側に位置する。すなわち、本発明のエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体の処理方法は、下記式(2)を満たすエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体を調製しているものと推定される。
(Tan δ) = − 0.0005 × (MLRA) +1.2044 (1)
When viewed on the same MLRA as the MLRA of rubber A, the plot □ of rubber A is located below the straight line represented by the formula (1). That is, it is presumed that the ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer processing method of the present invention is preparing an ethylene / α-olefin / non-conjugated polyene copolymer satisfying the following formula (2). The
(tanδ)<−0.0005×(MLRA)+1.2044 (2)
ゴムa1 100質量部に、カーボンブラック80質量部およびパラフィンオイル50質量部を加え、Mixtron BB−2ミキサーで混練して、ゴム組成物a1を作製した。
(Tan δ) <− 0.0005 × (MLRA) +1.244 (2)
To 100 parts by mass of rubber a1, 80 parts by mass of carbon black and 50 parts by mass of paraffin oil were added and kneaded with a Mixtron BB-2 mixer to prepare a rubber composition a1.
ゴム組成物a1に対して上記の架橋性試験を170℃、20分の条件で行い、ML、MH、MH−ML、TC90およびts1を求めた。結果を表2に示す。
ゴム組成物a1に対して上記の方法でショアーA硬度、圧縮永久歪(CS)、引張破断点応力(TB)、引張破断点伸び(EB)および引張応力M100、M200を求めた。結果を表2に示す。
The rubber composition a1 was subjected to the above crosslinkability test at 170 ° C. for 20 minutes to obtain ML, MH, MH-ML, TC90, and ts1. The results are shown in Table 2.
The Shore A hardness, compression set (CS), tensile breaking stress (T B ), tensile breaking elongation (E B ), and tensile stress M100 and M200 were determined for the rubber composition a1 by the above methods. The results are shown in Table 2.
[比較例2]
パークミルD−40の使用量を2.03g(ジクミルペルオキシド(DCP)として0.0030モル)としたこと以外は実施例1と同等に行い、ゴムa2を得た。
[Comparative Example 2]
A rubber a2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of Park Mill D-40 used was 2.03 g (0.0030 mol as dicumyl peroxide (DCP)).
ゴムa2に対し、実施例1と同等に架橋性試験を160℃、30分の条件で行い、TC90、ML、MHおよびMH−MLを求めた。
結果を表1に示す。
The rubber a2 was subjected to a crosslinkability test at 160 ° C. for 30 minutes in the same manner as in Example 1 to obtain TC90, ML, MH and MH-ML.
The results are shown in Table 1.
[比較例3]
パークミルD−40の使用量を0.68g(ジクミルペルオキシド(DCP)として0.0010モル)としたこと以外は実施例1と同等に行い、ゴムa3を得た。
[Comparative Example 3]
A rubber a3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of Park Mill D-40 used was 0.68 g (0.0010 mol as dicumyl peroxide (DCP)).
ゴムa3に対し、実施例1と同等に架橋性試験を160℃、30分の条件で行い、TC90、ML、MHおよびMH−MLを求めた。
結果を表1に示す。
The rubber a3 was subjected to a crosslinkability test at 160 ° C. for 30 minutes in the same manner as in Example 1 to obtain TC90, ML, MH and MH-ML.
The results are shown in Table 1.
[比較例4]
パークミルD−40の使用量を0.068g(ジクミルペルオキシド(DCP)として0.00010モル)としたこと以外は実施例1と同等に行い、ゴムa5を得た。
[Comparative Example 4]
A rubber a5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of Park Mill D-40 used was 0.068 g (0.00010 mol as dicumyl peroxide (DCP)).
ゴムa5に対し、実施例1と同等に架橋性試験を160℃、30分の条件で行い、TC90、ML、MHおよびMH−MLを求めた。
結果を表1に示す。
The rubber a5 was subjected to a crosslinkability test in the same manner as in Example 1 at 160 ° C. for 30 minutes to obtain TC90, ML, MH and MH-ML.
The results are shown in Table 1.
表1より、エチレン・プロピレン・5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体100gに対しジクミルペルオキシド0.00030モルを添加することにより、得られたゴムのトルクが微増し、架橋後のMLRAが増加し、Mw/Mnが広くなり、ロール加工性が向上することがわかる。 From Table 1, the addition of 0.00030 mol of dicumyl peroxide to 100 g of ethylene / propylene / 5-ethylidene-2-norbornene copolymer slightly increases the torque of the resulting rubber and increases the MLRA after crosslinking. And it turns out that Mw / Mn becomes wide and roll workability improves.
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