JP7166336B2 - 統計的共重合体ラテックス及びその用途、並びに、重合体ラテックスの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)不飽和ニトリル単量体単位含有量が5~20質量%である、クロロプレン単量体単位と不飽和ニトリル単量体単位とを含む統計的共重合体ラテックスであって、
前記統計的共重合体ラテックスをテトラヒドロフラン溶液で希釈し、ガスクロマトグラフにより測定された老化防止剤の含有量が、前記統計的共重合体ラテックス100質量%に対して1.0~6.0質量%であり、前記統計的共重合体ラテックスを14000回転/分で20分間遠心分離処理した後の液面サンプリング液と底面サンプリング液中の老化防止剤濃度の比(液面サンプリング液/底面サンプリング液)が0.6~1.2である、統計的共重合体ラテックス。
(2)前記統計的共重合体ラテックスを室温乾燥させて得た重合体を、JIS K6251に準拠して測定した140℃、24時間熱処理後の破断伸びが、500%以上である、(1)に記載の統計的共重合体ラテックス。
(3)前記統計的共重合体ラテックスを用いたレゾルシン(R)/ホルマリン(F)/ラテックス(L)=10/5/85(質量比)のRFL接着剤を室温乾燥させて得たRFLフィルムをJIS K6251に準拠して測定した140℃で24時間熱処理後の破断伸びが、150%以上である、(1)又は(2)に記載の統計的共重合体ラテックス。
(4)前記老化防止剤が芳香族二級アミン系の老化防止剤である、(1)から(3)のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
(5)揮発性有機溶媒の含有量が200ppm以下である、(1)から(4)のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
(6)前記統計的共重合体ラテックスを室温乾燥させて得た重合体を、JIS K6258に準拠して測定した、140℃、72時間エンジンオイルに浸漬後の体積変化率(ΔV)および重量変化率(ΔW)の値が-10~+10%の範囲内である、(1)から(5)のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
(7)前記統計的共重合体ラテックスを用いたレゾルシン(R)/ホルマリン(F)/ラテックス(L)=10/5/85(質量比)のRFL接着剤を室温乾燥させて得たRFLフィルムをJIS K6258に準拠して測定した、140℃で72時間エンジンオイルに浸漬後の体積変化率(ΔV)および重量変化率(ΔW)の値が-10~+10%の範囲内である、(1)から(6)のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
(8)RFL接着剤、浸漬製品、接着剤、又はフィルムに用いられる、(1)から(7)のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
(9)(1)から(7)のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックスを用いた、RFL接着剤、浸漬製品、接着剤、又はフィルム。
(10)少なくともクロロプレン単量体単位を用いて乳化重合を行う重合工程と、
老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液を添加する老化防止剤添加工程と、
を含む重合体ラテックスの製造方法であって、
前記老化防止剤は実質的に水乳化液により添加され、
前記重合体ラテックスをテトラヒドロフラン溶液に希釈し、ガスクロマトグラフにより測定された老化防止剤の含有量が、前記重合体ラテックス100質量%に対して1.0~6.0質量%であり、前記重合体ラテックスを14000回転/分で20分間遠心分離した後の液面サンプリング液と底面サンプリング液中の老化防止剤濃度の比(液面サンプリング液/底面サンプリング液)が0.6~1.2である、重合体ラテックスの製造方法。(11)乳化重合反応停止時に、老化防止剤を含む有機溶媒溶液と重合禁止剤と界面活性剤水溶液とを混合した水乳化液を添加する、(10)に記載の重合体ラテックスの製造方法。
(12)前記老化防止剤添加工程後に、前記有機溶媒を除去する有機溶媒除去工程と、を含む、(10)又は(11)に記載の重合体ラテックスの製造方法。
(13)前記重合工程では、クロロプレン単量体単位と不飽和ニトリル単量体単位とを用いた乳化重合が行われる、(10)から(12)のいずれか一項に記載の重合体ラテックスの製造方法。
(14)前記重合工程では、重合反応開始後にクロロプレン単量体を連続添加又は10回以上間欠分添する、(13)記載の重合体ラテックスの製造方法。
(15)クロロプレン単量体単位と不飽和ニトリル単量体単位とを用いて乳化重合を行う重合工程と、重合反応開始後にクロロプレン単量体を連続添加又は10回以上間欠分添する工程と、
重合反応停止時に、芳香族二級アミン系老化防止剤を含む有機溶媒溶液と重合禁止剤と界面活性剤水溶液とを混合した水乳化液を添加する工程と、
前記有機溶媒を除去する工程と、を含み、
前記老化防止剤は実質的に水乳化液により添加される方法で得られ、
不飽和ニトリル単量体単位含有量が5~20質量%である統計的共重合体ラテックス。
なお、本明細書で室温とは、特に断りがある場合を除いて23℃のことを示す。
前記統計的共重合体ラテックスをテトロヒドロフラン溶液で希釈し、ガスクロマトグラフにより測定された老化防止剤の含有量が、前記統計的共重合体ラテックス100質量%に対して1.0~6.0質量%、好ましくは1.0~4.5質量%であり、前記統計的共重合体ラテックスを14000回転/分で20分間遠心分離した後の液面サンプリング液と底面サンプリング液中の老化防止剤濃度の比(液面サンプリング液/底面サンプリング液)が0.6~1.2である、統計的共重合体ラテックスを提供する。
本発明に係る統計的共重合体ラテックスは、前記統計的共重合体ラテックスを室温乾燥させて得た重合体を、JIS K6251に準拠して測定した140℃、24時間熱処理後の破断伸びを、500%以上とすることができる。
本発明に係る統計的共重合体ラテックスは、前記統計的共重合体ラテックスを用いたレゾルシン(R)/ホルマリン(F)/ラテックス(L)=10/5/85(質量比)のRFL接着剤を室温乾燥させて得たRFLフィルムをJIS K6251に準拠して測定した140℃で24時間熱処理後の破断伸びを、150%以上とすることができる。
本発明では、前記老化防止剤として、芳香族二級アミン系の老化防止剤を用いることができる。
本発明に係る統計的共重合体ラテックスは、揮発性有機溶媒の含有量を200ppm以下とすることができる。
本発明に係る統計的共重合体ラテックスは、前記統計的共重合体ラテックスを室温乾燥させて得た重合体を、JIS K6258に準拠して測定した、140℃、72時間エンジンオイルに浸漬後の体積変化率(ΔV)および重量変化率(ΔW)の値を、-10~+10%の範囲内、好ましくは-5~+5%の範囲内とすることができる。
本発明に係る統計的共重合体ラテックスは、前記統計的共重合体ラテックスを用いたレゾルシン(R)/ホルマリン(F)/ラテックス(L)=10/5/85(質量比)のRFL接着剤を室温乾燥させて得たRFLフィルムをJIS K6258に準拠して測定した、140℃で72時間エンジンオイルに浸漬後の体積変化率(ΔV)および重量変化率(ΔW)の値を、-10~+10%の範囲内、好ましくは-5~+5%の範囲内とすることができる。
老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液を添加する老化防止剤添加工程と、
を含む重合体ラテックスの製造方法であって、
前記老化防止剤は実質的に水乳化液により添加され、
前記重合体ラテックスをテトラヒドロフラン溶液で希釈し、ガスクロマトグラフにより測定された老化防止剤の含有量が、前記重合体ラテックス100質量%に対して1.0~6.0質量%であり、前記重合体ラテックスを14000回転/分で20分間遠心分離した後の液面サンプリング液と底面サンプリング液中の老化防止剤濃度の比(液面サンプリング液/底面サンプリング液)が0.6~1.2である、重合体ラテックスの製造方法を提供する。
本発明に係る重合体ラテックスの製造方法では、乳化重合反応停止時に、老化防止剤を含む有機溶媒溶液と重合禁止剤と界面活性剤水溶液とを混合した水乳化液を添加することができる。
本発明に係る重合体ラテックスの製造方法では、前記老化防止剤添加工程後に、前記有機溶媒を除去する有機溶媒除去工程と、を行うことができる。
本発明に係る重合体ラテックスの製造方法では、前記重合工程において、クロロプレン単量体単位と不飽和ニトリル単量体単位とを用いた乳化重合が行うことができる。
この場合、前記重合工程では、重合反応開始後にクロロプレン単量体を連続添加又は10回以上間欠分添することができる。
重合反応停止時に、芳香族二級アミン系老化防止剤を含む有機溶媒溶液と重合禁止剤と界面活性剤水溶液とを混合した水乳化液を添加する工程と、
前記有機溶媒を除去する工程と、を含み、
前記老化防止剤は実質的に水乳化液により添加される方法で得られ、
不飽和ニトリル単量体単位含有量が5~20質量%である統計的共重合体ラテックスを提供する。
本実施形態の統計的共重合体ラテックスは、クロロプレン単量体単位と不飽和ニトリル単量体単位とを含む統計的共重合体ラテックスである。
本実施形態の係る統計的共重合体ラテックスは、その高い耐熱性等を利用して、RFL接着剤、浸漬製品、接着剤、又はフィルムに好適に用いることができる。また、本実施形態の係る統計的共重合体ラテックスは、pHを調整し、常法の凍結凝固、水洗、熱風乾燥などの工程を経て統計的共重合体とした後、得られた統計的共重合体を、伝動ベルトやコンベアベルト、空気バネ、シール、パッキン、防振材、ホース、ゴムロール、ワイパー、ブーツ、ゴム引布、スポンジ製品、ゴムライニング等に用いられるゴム製品の材料として好適に使用することができる。
クロロプレン重合体ラテックスは、ゴムとの接着性を高めるために、補強用繊維を浸漬させて表面処理するRFL接着剤として用いられる。補強用繊維の用途先であるベルト用途では、接着性に加え、特に優れた耐久性が要求され、機械的強度や耐油性、耐熱性に対する需要が高い。したがって、更に優れた機械的強度や耐油性、耐熱性を示すクロロプレン重合体ラテックスの開発が切望されている。また、クロロプレン重合体ラテックスはコンタクト性を有し初期接着強度に優れるという特徴から、土木建築、合板、家具、靴、ウェットスーツ、自動車内装材など幅広い材料の接着剤として利用されている。これらの中でも、家具や自動車内装材の素材として汎用されるポリウレタンフォーム用の一液型接着剤としての需要が大幅に拡大している。特に自動車内装材用途では、自動車室内の温度上昇に耐えうる優れた耐熱性を有するクロロプレン重合体ラテックスの開発が望まれている。
天然ゴムや、クロロプレン重合体、イソプレンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどの合成ゴムを含むゴムラテックスは、医療用手術手袋、検査手袋、工業用手袋、風船、カテーテル、ゴム長靴、補強用繊維などの浸漬成形製品の原料として用いられる。特に医療用手術手袋や検査用手袋、工業用手袋、家庭用手袋用のゴムラテックスは、天然ゴムのアレルギーによるショック症状(アナフィラキシー)の問題を避けるために、クロロプレン重合体、イソプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、などの合成ゴムが好まれる。中でも、クロロプレン重合体は柔軟性や機械的強度のバランスに優れると共に、高い耐薬品性を示すことから、様々な薬品に耐性を持った工業用手袋用途として採用されている。近年では、高温環境下や低温環境下での使用に耐えうる耐薬品性手袋の需要が拡大しており、従来よりも優れた耐熱性を有するクロロプレン重合体ラテックスの開発が望まれている。
伝動ベルト及びコンベアベルトは、具体的には、平ベルト、コンベアベルト、タイミングベルト、Vベルト、リブベルト、丸ベルトなどがある。本実施形態の統計的共重合体は、伝動ベルト及びコンベアベルトの機械的強度、耐油性、耐屈曲疲労性、及び耐熱性を高めることが可能である。これにより、従来の材料では困難であった飛散した油にさらされる環境や、高温環境下での使用にも耐えうるベルトを製造することができる。
空気バネは、圧縮空気の弾力性を利用したバネ装置であり、自動車やバス、トラックなどのエアサスペンションなどに利用されている。本実施形態の統計的共重合体は、空気バネの機械的強度、耐油性、耐久疲労性、耐へたり性(低い圧縮永久ひずみ性)、及び耐熱性を高めることが可能である。これにより、従来の材料では困難であった油汚れが多い環境下や、高温環境下での使用にも耐えうる空気バネを製造することができる。
シールは、機械や装置において、液体や気体の漏れや雨水や埃などのごみや異物が内部に侵入するのを防ぐ部品であり、具体的には、固定用途に使われるガスケットと、運動部分・可動部分に使用されるパッキンがある。シール部分がボルトなどで固定されているガスケットでは、Oリングやゴムシートなどのソフトガスケットに対して、目的に応じた各種材料が使用されている。また、パッキンは、ポンプやモーターの軸、バルブの可動部のような回転部分、ピストンのような往復運動部分、カプラーの接続部、水道蛇口の止水部などに使われる。本実施形態の統計的共重合体は、シールの機械的強度、及び耐油性を高めることができる。これにより、従来の材料では困難であったエンジンオイルやギアーオイルのような非極性の流体のシールを製造することが可能である。本実施形態の統計的共重合体は、上記に加えて良好な耐へたり性(低い圧縮永久ひずみ性)、及び耐熱性も得られるため、長期にわたる使用や、高温環境下での使用でもシールの形状が変わりにくく良好なシール性能が得られる。特に低温及び高温における耐へたり性(低い圧縮永久ひずみ性)は本用途にとって重要である。
防振材は、振動の伝達波及を防止するゴムのことであり、具体的には、自動車や各種車両用のエンジン駆動時の振動を吸収して騒音を防止するためのトーショナルダンパー、エンジンマウント、マフラーハンガーなどがある。本実施形態の統計的共重合体は、防振材の機械的強度、耐油性、耐屈曲疲労性、及び耐熱性を高めることが可能である。これにより、従来の材料では困難であった油の飛散する環境や、高温環境下での使用にも耐えうる防振ゴムを製造することができる。
ホースは、屈曲可能な管であり、具体的には、送水用、送油用、送気用、蒸気用、油圧用高・低圧ホースなどがある。本実施形態の統計的共重合体は、ホースの機械的強度、耐油性、耐へたり性(低い圧縮永久ひずみ性)、及び耐熱性を高めることが可能である。これにより、従来の材料では困難であった直接非極性流体と接するホースや、高温環境下での使用にも耐えうるホースを製造することができる。
ゴムロールは、鉄芯などの金属製の芯をゴムで接着被覆することによって製造されるロールであり、具体的には、製紙用、各種金属製造用、印刷用、一般産業用、籾摺りなどの農機具用、食品加工用などの種々の用途の要求特性に応じたゴムロールがある。製鉄用、製紙用の工業用材料や製品の製造時などは、油が付着する環境下で用いられ、また、金、銀、ニッケル、クロム及び亜鉛など、製品にメッキ処理を施す際に酸やアルカリに晒される場合もある。本実施形態の統計的共重合体は、ゴムロールの機械的強度、耐油性、耐へたり性(低い圧縮永久ひずみ性)、及び耐熱性を高めることが可能である。これにより、従来のCRでは困難であった油が付着する環境下や、高温環境下での使用にも耐えうるゴムロールを製造することが可能である。
ワイパーは、具体的には、自動車、電車、航空機、船舶、建設機械などのフロントガラス、リアガラスなどに用いられる。本実施形態の統計的共重合体は、ワイパーの機械的強度、耐油性、耐久疲労性、耐へたり性(低い圧縮永久ひずみ性)、及び耐熱性を高めることができる。これにより、従来の材料では困難であった油汚れが多い環境下や、高温環境下での使用にも耐えうるワイパーを製造することが可能である。
ブーツとは、一端から他端に向けて外径が次第に大きくなる蛇腹状をなす部材であり、具体的には、自動車駆動系などの駆動部を保護するための等速ジョイントカバー用ブーツ、ボールジョイントカバー用ブーツ(ダストカバーブーツ)、ラックアンドピニオンギア用ブーツなどがある。本実施形態の統計的共重合体は、ブーツの機械的強度、耐油性、及び耐久疲労性を高めることが可能である。これにより、従来の材料よりも内部に含有する油やグリースなどの非極性の液体に対する信頼性に優れたブーツを製造することが可能である。また、本実施形態の統計的共重合体は、耐へたり性(低い圧縮永久ひずみ性)、及び耐熱性にも優れるため、金属バンドなど、内部に含有する油の漏洩を防ぐためのかしめ部分の変形が起こりにくい。
ゴム引布は、ゴムを布に貼り合わせたゴムと布織物(繊維)の複合材料であり、具体的には、ゴムボートやテント材料、雨合羽などの衣類、建築防水用シート、緩衝材などに広く用いられている。本実施形態の統計的共重合体は、ゴム引布の機械的強度、耐油性、及び耐熱性を高めることができる。これにより、従来の材料では困難であった油が飛散する環境下や、高温環境下での使用にも耐えうるゴム引布を製造することが可能である。
スポンジは、内部に細かい孔が無数に空いた多孔質の物質であり、具体的には、防振部材、スポンジシール部品、ウェットスーツ、靴などがある。本実施形態の統計的共重合体は、スポンジ製品の機械的強度、耐油性、及び耐熱性を高めることが可能である。これにより、従来の材料では困難であった油による膨潤変形、変色を起こしにくく、高温環境下での使用にも耐えうるスポンジ製品を製造することができる。
ゴムライニングは、配管やタンク等の金属面にゴムシートを接着させて金属の防食目的で使われるものである。また、耐電気、耐摩耗、耐熱を必要とされる箇所にもゴムライニングが使われる。本実施形態の統計的共重合体は、ゴムライニングとしての耐油性、及び耐熱性を高めることができる。これにより、従来の材料では困難であった油による配管やタンクの防食が可能である。
本実施形態に係る重合体ラテックスの製造方法は、(1)重合工程と、(2)老化防止剤添加工程と、を少なくとも行う方法である。また、(3)有機溶媒除去工程や、重合体ラテックスの製造方法で一般的に用いられる他の工程を、行うこともできる。以下、それぞれの工程について、詳細に説明する。
重合工程では、少なくとも2-クロロ-1,3-ブタジエン(以下、「クロロプレン」と略す)単量体単位を用いた乳化重合が行われる。より詳しくは、この重合工程では、クロロプレンの単独重合又はクロロプレンと共重合可能な単量体1種以上とを共重合が行われる。
老化防止剤添加工程は、老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液を添加する工程である。本発明の製造方法においては、老化防止剤は実質的に水乳化液により添加される。ここで、実質的にとは、全老化防止剤のうち70質量%以上、好ましくは95質量%以上、最も好ましくは100質量%が水乳化液として添加されることを示す。
有機溶媒除去工程は、前記老化防止添加工程にて老化防止剤の添加に用いた有機溶媒を除去する工程である。乳化重合反応停止と老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液の添加を同時に行っている場合には、この工程にて未反応単量体と有機溶媒を同時に除去することができる。有機溶媒除去工程を行うことで、製造された重合体ラテックスによる人体への悪影響を防止し、また、環境負荷も低下させることができる。
[実施例1]
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体20質量部、アクリロニトリル単量体20質量部、純水150質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.0質量部、水酸化カリウム0.4質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)1.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で乳化重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、比重が0.989、0.993、1.000、1.007、1.013、1.020、1.026、1.032、1.038、1.042、1.046、1.050に達した時、それぞれ5.0質量部ずつ、合計12回加えて行った。クロロプレン及びアクリロニトリルの合計量に対する重合率が82%となった時点で、老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液(重合停止液)を加えて重合を停止させた。有機溶媒溶液の水乳化液(重合停止液)は、重合停止剤であるチオジフェニルアミン0.1質量部、ジエチルヒドロキシルアミン0.1質量部及び老化防止剤である4,4'-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン4.8質量部を有機溶媒であるクロロプレン9.6質量部に完全に溶解し、界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム0.2質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.2質量部及び純水4.0質量部を用いて乳化することで作製した。
次いで、減圧蒸留による未反応単量体及び有機溶媒等の除去及び濃縮を行い重合体ラテックスの固形分を50質量%に調整した。
前記で製造した重合体ラテックス12gを-30℃で3時間以上凍結させた後、真空乾燥機を用い室温23℃で16時間以上乾燥させ、固体状の共重合体を得た。
25mlメスフラスコにサンプリングした重合液1.0gを秤量し、これをテトラヒドロフランで25mlに希釈し攪拌することで得られた試料を用い、ガスクロマトグラフと検量線を用いた通常の定量分析法により測定した(以下、同様)。
(ガスクロマトグラフの測定条件)
ガスクロマトグラフは、以下の測定条件で実施した。
・装置:GC-2010(島津製作所製)
・使用カラム:DB-1、0.25mm×60m
・キャリアガス:ヘリウム
・カラム温度:50℃から5℃/分で100℃まで昇温
・注入口温度:270℃
・検出器:FID
・検出器温度:300℃
・注入量:1μL
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体15質量部、アクリロニトリル単量体35質量部、純水200質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.0質量部、水酸化カリウム0.4質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)1.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で乳化重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、比重が0.981、0.987、0.992、0.997、1.002、1.007、1.012、1.017、1.022、1.027、1.032、1.037に達した時、それぞれ5.0質量部ずつ、合計12回加えて行った。クロロプレン及びアクリロニトリルの合計量に対する重合率が77%となった時点で、老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液(重合停止液)を加えて重合を停止させた。有機溶媒溶液の水乳化液(重合停止液)は、重合停止剤であるチオジフェニルアミン0.1質量部、ジエチルヒドロキシルアミン0.1質量部及び老化防止剤である4,4'-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン4.8質量部を有機溶媒であるクロロプレン9.6質量部に完全に溶解し、界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム0.2質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.2質量部及び純水4.0質量部を用いて乳化することで作製した。
次いで、減圧蒸留による未反応単量体及び有機溶媒等の除去及び濃縮を行い重合体ラテックスの固形分を50質量%に調整した。
下記表1に示すそれぞれの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて、クロロプレン-アクリロニトリル統計的共重合体ラテックスを得た。なお、重合中は定期的に10回以上重合液をサンプリングして、重合液に含まれる未反応のクロロプレン単量体とアクリロニトリル単量体の測定を行ったが、クロロプレン単量体とアクリロニトリル単量体の合計に対するアクリロニトリル単量体の質量比は常に目標値の±10%以内であった。
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体20質量部、アクリロニトリル単量体20質量部、純水150質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.0質量部、水酸化カリウム0.4質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)1.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で乳化重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、比重が0.989、0.993、1.000、1.007、1.013、1.020、1.026、1.032、1.038、1.042、1.046、1.050に達した時、それぞれ5質量部ずつ、合計12回加えて行った。クロロプレン及びアクリロニトリルの合計量に対する重合率が82%となった時点で、有機溶媒溶液の水乳化液を加えて重合を停止させた。有機溶媒溶液の水乳化液は、重合停止剤であるチオジフェニルアミン0.1質量部、ジエチルヒドロキシルアミン0.1質量部を有機溶媒であるクロロプレン0.8質量部に完全に溶解させ、界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム0.01質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.01質量部及び純水0.4質量部を用いて乳化することで作製した。
次いで、減圧蒸留による未反応単量体等及び有機溶媒の除去及び濃縮を行い重合体ラテックスの固形分を50質量%に調整した後、老化防止剤である4,4'-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン4.8質量部を有機溶媒であるクロロプレン9.6質量部に完全に溶解させ、界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム0.2質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.2質量部及び純水4.0質量部を用いて乳化させた、老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液を加えた。なお、重合中は定期的に10回以上重合液をサンプリングして、重合液に含まれる未反応のクロロプレン単量体とアクリロニトリル単量体の測定を行ったが、クロロプレン単量体とアクリロニトリル単量体の合計に対するアクリロニトリル単量体の質量比は常に目標値の±10%以内であった。
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体100質量部、純水150質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.0質量部、水酸化カリウム0.4質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)1.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で乳化重合を行った。クロロプレンに対する重合率が82%となった時点で、老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液(重合停止液)を加えて重合を停止させた。有機溶媒溶液の水乳化液(重合停止液)は、重合停止剤であるチオジフェニルアミン0.1質量部、ジエチルヒドロキシルアミン0.1質量部及び老化防止剤である4,4'-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン4.8質量部を有機溶媒であるクロロプレン9.6質量部に完全に溶解し、界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム0.2質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.2質量部及び純水4.0質量部を用いて乳化することで作製した。
次いで、減圧蒸留による未反応単量体及び有機溶媒等の除去及び濃縮を行い重合体ラテックスの固形分を50質量%に調整した。
下記表2に示す処方に変更した以外は、実施例7と同様の方法にて、クロロプレンホモポリマーラテックスを得た。
下記表2に示す処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて、クロロプレン-アクリロニトリル統計的共重合体ラテックスを得た。
加熱冷却ジャケットと攪拌機を備えた内容積3リットルの重合缶に、クロロプレン単量体20質量部、アクリロニトリル単量体20質量部、純水150質量部、不均化ロジン酸カリウム(ハリマ化成株式会社製)5.0質量部、水酸化カリウム0.4質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩(花王株式会社製)1.0質量部を添加した。重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、重合温度40℃にて窒素気流下で乳化重合を行った。クロロプレン単量体の分添は、比重が0.989、0.993、1.000、1.007、1.013、1.020、1.026、1.032、1.038、1.042、1.046、1.050に達した時、それぞれ5質量部ずつ、合計12回加えて行った。クロロプレン及びアクリロニトリルの合計量に対する重合率が81%となった時点で、有機溶媒溶液の水乳化液を加えて重合を停止させた。有機溶媒溶液の水乳化液は、重合停止剤であるチオジフェニルアミン0.1質量部、ジエチルヒドロキシルアミン0.1質量部を有機溶媒であるクロロプレン0.8質量部に完全に溶解させ、界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム0.01質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.01質量部及び純水0.4質量部を用いて乳化することで作製した。
次いで、減圧蒸留による未反応単量体及び有機溶媒等の除去及び濃縮を行い重合体ラテックスの固形分を50質量%に調整した後、4,4'-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン4.8質量部を、ラウリル硫酸ナトリウム0.2質量部、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩0.1質量部及び純水11.2質量部を用いて分散させた、老化防止剤の水分散液を加えた。
なお、重合中は、定期的に10回以上重合液をサンプリングして、重合液に含まれる未反応のクロロプレン単量体とアクリロニトリル単量体の測定を行ったが、クロロプレン単量体とアクリロニトリル単量体の合計に対するアクリロニトリル単量体の質量比は常に目標値の±10%以内であった。
実施例1と同様の方法にて、下記表2に示す処方でクロロプレン-アクリロニトリル統計的共重合体ラテックスを得て、さらに比較例3と同様の方法にて、老化防止剤の水分散液を加えた。
前記で製造した重合体ラテックスを凍結乾燥させた重合体100mgを用いて、元素分析装置(スミグラフ220F:株式会社住化分析センター製)により測定した窒素原子の含有量より決定した。この際、重合禁止剤や老化防止剤中の窒素原子による微小な誤差は無視した。電気炉温度は反応炉900℃、還元炉600℃、カラム温度70℃、検出器温度100℃に設定し、燃焼用ガスとして酸素を0.2ml/min、キャリアガスとしてヘリウムを80ml/minフローした。検量線は窒素含有量が既知のアスパラギン酸(10.52%)を標準物質に用いて作成した。
前記で製造した重合体ラテックスを凍結乾燥させ得られた固体状の重合体0.75gを2mm角に裁断し、123gのトルエンと共にコニカルビーカーに入れ、マグネティックスターラーで約1回/秒で攪拌させながら室温23℃で16時間溶解した。その後、200メッシュ金網を用いてゲル分を分離し110℃で60分間乾燥させた重量を測定することによりトルエン不溶分を算出した。
前記で製造した重合体ラテックス約0.02gをガラスバイアル瓶にとり、密栓した後、ヘッドスペースサンプラー内にて加温し、気相部をガスクロマトグラフに注入し測定した。
(ガスクロマトグラフの測定条件)
ガスクロマトグラフは、以下の測定条件で実施した。
・装置:GC-1700(島津製作所製)
TurboMatrixHS-40(Perkin Elmer製)
・使用カラム:Pora Plot-U 0.53mmφ×25m(膜厚20μm)
ガスクロマトグラフ
・気化室温度:180℃
・カラム初期温度:130℃
・ファイナル温度:190℃
・カラム昇温レート:2.0℃/min
・検出器:FID
・検出器温度:190℃
ヘッドスペースサンプラー
・注入時間:0.04min
・オーブン温度:80℃
・ニードル温度:120℃
・トランスファー温度:150℃
・保温時間:30min
・加圧時間:3.0min
・注入量 :全量注入
前記で製造した重合体ラテックスを約1g秤量し、25mLメスフラスコに入れてテトラヒドロフラン溶液でメスアップした後に、下記ガスクロマトグラフ法により測定した。
前記で製造した重合体ラテックス約40gを遠心分離装置(H-200NR:株式会社コクサン製)の遠心分離用50mlチューブ(ステンレス製、直径35mm、長さ100mm)に入れ、14000回転/分で20分間15℃で遠心分離処理し、液面サンプリング液として遠心分離後のチューブの液面表面から慎重にシリンジでラテックス液を2g採取した。さらに、底面サンプリング液として遠心分離後のチューブの底面から慎重にシリンジでラテックス液を2g採取した。この液面サンプリング液と底面サンプリング液を約1g秤量し、25mLメスフラスコに入れてテトラヒドロフラン溶液でメスアップした後に、下記ガスクロマトグラフ法により測定した。
ガスクロマトグラフは、以下の測定条件で実施した。
・装置:GC-2025(島津製作所製)
・使用カラム:DB-5 0.25mmφ×30m(膜厚1μm)
・カラム温度:325℃一定
・注入口温度:325℃
・検出器温度:325℃
・カラム流量:He 1mL/min(Split 1:50)
・注入量:1μL(オートサンプラー使用)
水平なステンレスバットに重合体ラテックスを、乾燥後の厚さが約1.1mmになるようにろ過しながら注ぎ入れ、室温で3日間乾燥させた。その後、厚さが約1.0mmになるように140℃で15分間加熱プレスすることで作製した。
レゾルシン(和光純薬株式会社製)11g、ホルムアルデヒド37質量%水溶液(和光純薬株式会社製)16g、10%NaOH水溶液3.0g、純水250gを混合し室温で20時間静置した後、そこへ純水100g、重合ラテックス200g、10%NaOH水溶液5.0gの混合液を添加し、さらに室温で24時間静置した。これを水平なガラス板に、乾燥後の厚さが約0.2mmになるように注ぎ入れ、室温で3日間乾燥させることで作製した。
前記で作製したフィルム及びRFLフィルムについて、JIS K6251に準拠して、140℃、24時間熱処理後の破断強度及び破断伸びを測定した。
前記で作製したフィルム及びRFLフィルムについて、JIS K6258に準拠して、140℃、72時間エンジンオイル(10W-30)に浸漬後の体積変化率(ΔV)及び重量変化率(ΔW)を測定した。
実施例1~7の結果を下記の表1に、比較例1~5の結果を下記の表2に、それぞれ示す。
老化防止剤を含有しないクロロプレン重合体ラテックスを用いた比較例1に対し、老化防止剤を含有するクロロプレン重合体ラテックスを用いた実施例7の方が、耐熱性(特に、破断伸び)が良好であることが確認できた。また、老化防止剤を含有しないクロロプレン-アクリロニトリル統計的共重合体ラテックスを用いた比較例2に対し、老化防止剤を含有するクロロプレン-アクリロニトリル統計的共重合体ラテックスを用いた実施例1の方が、耐熱性(特に、破断伸び)が良好であることが確認できた。
Claims (13)
- 不飽和ニトリル単量体単位含有量が5~20質量%である、クロロプレン単量体単位と不飽和ニトリル単量体単位とを含む統計的共重合体ラテックスであって、
前記統計的共重合体ラテックスをテトラヒドロフラン溶液で希釈し、ガスクロマトグラフにより測定された老化防止剤の含有量が、前記統計的共重合体ラテックス100質量%に対して1.0~6.0質量%であり、前記統計的共重合体ラテックスを14000回転/分で20分間遠心分離処理した後の液面サンプリング液と底面サンプリング液中の老化防止剤濃度の比(液面サンプリング液/底面サンプリング液)が0.6~1.2であり、
前記老化防止剤が、N-フェニル-1-ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、p-(p-トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-イソプロピル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン、及び、N-フェニル-N’-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、統計的共重合体ラテックス。 - 前記統計的共重合体ラテックスを室温乾燥させて得た重合体を、JISK6251に準拠して測定した140℃、24時間熱処理後の破断伸びが、500%以上である、請求項1に記載の統計的共重合体ラテックス。
- 前記統計的共重合体ラテックスを用いたレゾルシン(R)/ホルマリン(F)/ラテックス(L)=10/5/85(質量比)のRFL接着剤を室温乾燥させて得たRFLフィルムをJISK6251に準拠して測定した140℃で24時間熱処理後の破断伸びが、150%以上である、請求項1又は2に記載の統計的共重合体ラテックス。
- 揮発性有機溶媒の含有量が200ppm以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
- 前記統計的共重合体ラテックスを室温乾燥させて得た重合体を、JISK6258に準拠して測定した、140℃、72時間エンジンオイルに浸漬後の体積変化率(ΔV)および重量変化率(ΔW)の値が-10~+10%の範囲内である、請求項1から4のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
- 前記統計的共重合体ラテックスを用いたレゾルシン(R)/ホルマリン(F)/ラテックス(L)=10/5/85(質量比)のRFL接着剤を室温乾燥させて得たRFLフィルムをJIS K6258に準拠して測定した、140℃で72時間エンジンオイルに浸漬後の体積変化率(ΔV)および重量変化率(ΔW)の値が-10~+10%の範囲内である、請求項1から5のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
- RFL接着剤、浸漬製品、接着剤、又はフィルムに用いられる、請求項1から5のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックス。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の統計的共重合体ラテックスを用いた、RFL接着剤、浸漬製品、接着剤、又はフィルム。
- 少なくともクロロプレン単量体を用いて乳化重合を行う重合工程と、
老化防止剤を含む有機溶媒溶液の水乳化液を添加する老化防止剤添加工程と、
を含む重合体ラテックスの製造方法であって、
前記老化防止剤は、実質的に水乳化液により添加されると共に、N-フェニル-1-ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、p-(p-トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-イソプロピル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン、及び、N-フェニル-N’-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含み、
前記重合体ラテックスをテトラヒドロフラン溶液に希釈し、ガスクロマトグラフにより測定された老化防止剤の含有量が、前記重合体ラテックス100質量%に対して1.0~6.0質量%であり、前記重合体ラテックスを14000回転/分で20分間遠心分離した後の液面サンプリング液と底面サンプリング液中の老化防止剤濃度の比(液面サンプリング液/底面サンプリング液)が0.6~1.2である、重合体ラテックスの製造方法。 - 乳化重合反応停止時に、老化防止剤を含む有機溶媒溶液と重合禁止剤と界面活性剤水溶液とを混合した水乳化液を添加し、
前記重合禁止剤が、チオジフェニルアミン、4-tert-ブチルカテコール、2,2-メチレンビス-4-メチル-6-ターシャリーブチルフェノール、及び、ジエチルヒドロキシルアミンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項9に記載の重合体ラテックスの製造方法。 - 前記老化防止剤添加工程後に、前記有機溶媒を除去する有機溶媒除去工程と、を含む、請求項9又は10に記載の重合体ラテックスの製造方法。
- 前記重合工程では、クロロプレン単量体と不飽和ニトリル単量体とを用いた乳化重合が行われる、請求項9から11のいずれか一項に記載の重合体ラテックスの製造方法。
- 前記重合工程では、重合反応開始後にクロロプレン単量体を連続添加又は10回以上間欠分添する、請求項12記載の重合体ラテックスの製造方法。
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