特許第5786716号(P5786716)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 日本ゼオン株式会社の特許一覧

特許5786716ゴム組成物、ゴム架橋物、および導電性部材
<>
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5786716
(24)【登録日】2015年8月7日
(45)【発行日】2015年9月30日
(54)【発明の名称】ゴム組成物、ゴム架橋物、および導電性部材
(51)【国際特許分類】
   C08L 71/02 20060101AFI20150910BHJP
   C08L 71/00 20060101ALI20150910BHJP
   C08L 71/03 20060101ALI20150910BHJP
   H01B 1/20 20060101ALI20150910BHJP
【FI】
   C08L71/02
   C08L71/00 A
   C08L71/03
   H01B1/20 Z
【請求項の数】8
【全頁数】27
(21)【出願番号】特願2011-547697(P2011-547697)
(86)(22)【出願日】2010年12月27日
(86)【国際出願番号】JP2010073605
(87)【国際公開番号】WO2011081152
(87)【国際公開日】20110707
【審査請求日】2013年9月13日
(31)【優先権主張番号】特願2010-124285(P2010-124285)
(32)【優先日】2010年5月31日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2009-299221(P2009-299221)
(32)【優先日】2009年12月29日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000229117
【氏名又は名称】日本ゼオン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000486
【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】米丸 裕之
(72)【発明者】
【氏名】早野 重孝
【審査官】 大木 みのり
(56)【参考文献】
【文献】 特表2001−503457(JP,A)
【文献】 特開2007−161888(JP,A)
【文献】 特開昭55−066944(JP,A)
【文献】 特開2004−035868(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 65/00 − 67/04
C08L 1/00 −101/14
C08K 3/00 − 13/08
H01B 1/00 − 1/24
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(1)で表される単位を、0.1モル%以上30モル%未満含有するポリエーテルゴムと、架橋剤とを含有するゴム組成物
【化4】
(式中、−Yはオニウムイオン含有基であり、Rは置換基を有していてもよい炭化水素基または水素、Xは任意の対アニオン、nは1〜3の整数を示す。)
【請求項2】
前記一般式(1)中、−Yがアンモニウムイオン含有基であり、nは3である請求項1に記載のゴム組成物
【請求項3】
前記一般式(1)中、Rが、炭素数1〜18のアルキル基である請求項2に記載のゴム組成物
【請求項4】
前記一般式(1)中、−Yが、−N(n−C)(CHまたは−N(CHである請求項3に記載のゴム組成物
【請求項5】
前記ポリエーテルゴムが、更に、架橋性単量体単位を含有している、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のゴム組成物
【請求項6】
前記架橋性単量体単位が、エピハロヒドリン単量体単位および/または不飽和オキサイド単量体単位である請求項5に記載のゴム組成物
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載のゴム組成物を成形、および架橋してなるゴム架橋物。
【請求項8】
請求項に記載のゴム架橋物を有している導電性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリエーテルゴムに関する。特に、オニウムイオン含有基を有しているオニウム化ポリエーテルゴムに関する。更に、本発明は、前記ポリエーテルゴムを含有するゴム組成物、およびそのゴム架橋物、ならびにそのゴム架橋物を有している導電性部材に関する。
【背景技術】
【0002】
プリンター、電子写真複写機、およびファクシミリ装置などの画像形成装置において半導電性が必要とされる機構には、導電性ロール、導電性ブレード、導電性ベルトなどの導電性部材が用いられている。
【0003】
このような導電性部材は、その用途に応じて、所望の範囲の導電性(電気抵抗値とそのばらつき、環境依存性、電圧依存性)、非汚染性、低硬度、および寸法安定性などの種々の性能が要求されている。
【0004】
このような導電性部材の一部を構成するゴムに導電性を付与する方法としては、カーボンブラック、または金属酸化物などの導電性付与剤をゴム中に少量練りこみ、分散させることにより、導電性部材の電気抵抗を制御する方法が周知である。しかし、この方法では、練りこむ少量の導電性付与剤の分散性をコントロールすることが難しく、また、成形・架橋時のゴム流動によって、導電性付与剤の分散状態が変化し、その結果、電気抵抗値がばらつき、鮮明な画像を得にくいという問題があった。
【0005】
そこで、電気抵抗値のばらつきを解決する方法として、導電性付与剤を配合しなくてもゴム自体に半導電性を有する、ポリエーテルゴムなどが導電性部材用途に用いられてきた。しかしながら、近年、画像形成装置においては高速化が要求され、導電性部材、特に、導電性ロールには更なる低電気抵抗化が望まれている。電気抵抗値を低くする方法としては、ポリエーテルゴムの構成単位の一つであるエチレンオキサイド単量体単位量を増やすことが有効であるが、エチレンオキサイド単量体単位量を増やすと、ゴム自体が水溶性になり、製造が困難になる場合がある。また、感光体への汚染を引き起こすという問題があった。そのため、従来の方法では、ポリエーテルゴム中のエチレンオキサイド単量体単位をある一定量までしか増加することができず、低電気抵抗化の要求を充分満たすことができなかった。
【0006】
また、従来より、導電性部材に電圧を印加すると、導電性部材の連続使用により通電劣化し、導電性部材の電気抵抗値が上昇し、これにより、画像品質が低下するという問題があった。この問題に対し、特許文献1では、特定の導電剤を用い、導電部材表面の静摩擦係数を特定の値にすることにより、導電部材の連続使用時における抵抗変化を抑えられることが開示されている。しかしながら、導電性付与剤(導電剤)を添加することなく、近年の導電性部材に求められている低電気抵抗化、かつ、連続使用時における抵抗変化抑制といった特性を満たすには不充分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2001−166563号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、電気抵抗値のばらつきが少なく、電気抵抗値が低く、かつ、連続使用した場合でも電気抵抗値の上昇を抑制する導電性部材、およびその導電性部材の一部を構成するゴム架橋物、ならびにそのゴム架橋物を構成するポリエーテルゴムを含有するゴム組成物を提供することにある。更に、そのゴム組成物を構成するポリエーテルゴムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、オニウムイオンを有する特定の単位を、特定割合含有するポリエーテルゴムにより、前記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
かくして、本発明によれば、一般式(1)で表される単位を、0.1モル%以上30モル%未満含有するポリエーテルゴムと、架橋剤とを含有するゴム組成物が提供される。
【化1】
(式中、−Yはオニウムイオン含有基であり、Rは置換基を有していてもよい炭化水素基または水素、は任意の対アニオン、nは1〜3の整数を示す。)
【0011】
前記一般式(1)中、−Yがアンモニウムイオン含有基であり、nは3であることが好ましい。また、Rが、炭素数1〜18のアルキル基であることがより好ましく、−Yが、−N(n−C)(CHまたは−N(CHであることがさらに好ましい。
【0012】
本発明のゴム組成物は、更に、架橋性単量体単位を含有している前記いずれかに記載のポリエーテルゴムを含有するものであることが好ましい。また、架橋性単量体単位としては、エピハロヒドリン単量体単位および/または不飽和オキサイド単量体単位が好ましい。
【0014】
また、本発明によれば、架橋剤を含有する前記ゴム組成物を成形、および架橋してなるゴム架橋物が提供される。
【0015】
また、本発明によれば、前記ゴム架橋物を有している導電性部材が提供される。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、導電性付与剤(導電剤)を添加しなくてとも、電気抵抗のばらつきが少なく、電気抵抗値が低く、かつ、連続使用した場合でも電気抵抗値の上昇を抑制する導電性部材、およびその導電性部材の一部を構成するゴム架橋物、ならびにそのゴム架橋物を構成するポリエーテルゴムを含有するゴム組成物が得られる。更に、そのゴム組成物を構成するポリエーテルゴムが得られる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
ポリエーテルゴム
本発明のポリエーテルゴムは、一般式(1)で表される単位を、0.1モル%以上30モル%未満含有することを特徴とする。
【化2】
(式中、−Yはオニウムイオン含有基であり、Rは置換基を有していてもよい炭化水素基または水素、Xは任意の対アニオン、nは1〜3の整数を示す。)
【0018】
一般式(1)で表される単位は、通常、エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部をオニウムイオン含有基に置換することで得られる。
【0019】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するエピハロヒドリン単量体としては、特に限定されないが、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、エピフルオロヒドリンなどが挙げられ、これらのなかでも、エピクロロヒドリンが好ましい。エピハロヒドリン単量体は、2種以上を併用してもよい。本発明のポリエーテルゴム中における、ハロゲン原子の少なくとも一部をオニウムイオン含有基に置換した後に残っているエピハロヒドリン単量体単位の含有割合は、全単量体単位中、99.9〜0モル%であることが好ましく、78.5〜10モル%であることがより好ましく、57.3〜15モル%であることが特に好ましい。ポリエーテルゴム中における、エピハロヒドリン単量体単位の含有割合が前記範囲にあると、体積固有抵抗値の通電上昇を抑制可能なポリエーテルゴムが得られる。一方、エピハロヒドリン単量体単位の含有割合が多すぎると、体積固有抵抗値が上昇する場合がある。
【0020】
本発明では、エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部がオニウムイオン含有基に置換されることが好ましい。オニウムイオンとしては、特に限定されないが、例えばアンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、およびスルホニウムイオンなどが挙げられ、これらのなかでも、製造の容易性の観点から、アンモニウムイオン、およびホスホニウムイオンが好ましく、反応後の物質安定性の観点から、アンモニウムイオンがより好ましい。置換されるオニウムイオンは、2種以上を併用してもよい。
【0021】
置換されるアンモニウムイオンとしては、第1級、第2級、第3級、第4級のいずれも使用できるが、製造の容易性の観点から、第3級アンモニウムイオン、および第4級アンモニウムイオンが好ましく、反応後の物質安定性の観点から、第4級アンモニウムイオンがより好ましい。置換されるホスホニウムイオンとしては、反応後の物質安定性の観点から、第4級ホスホニウムイオンが好ましい。置換されるスルホニウムイオンとしては、反応後の物質安定性の観点から、第3級スルホニウムイオンが好ましい。
【0022】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部が、オニウムイオン含有基に置換されている単位は、下記一般式(1)で表すことができる。
【化3】
(式中、−Yはオニウムイオン含有基であり、Rは置換基を有していてもよい炭化水素基または水素、Xは任意の対アニオン、nは1〜3の整数を示す。nが2以上の場合には、Rは互いに結合して、ヘテロ原子を含む脂肪族環を形成していてもよい。nの値はオニウムイオンの種類により異なり、例えば、−Yがアンモニウムイオン含有基またはホスホニウムイオン含有基の場合は3、スルホニウムイオン含有基の場合は2を示す。よって、Yがオニウム化される原子を表すことから、−Yがアンモニウムイオン含有基である場合は−Nで表すことができ、−Yがホスホニウムイオン含有基である場合は−Pで表すことができ、−Y+Rがスルホニウムイオン含有基である場合は−Sで表すことができる。)
【0023】
上記炭化水素基の置換基としては、特に限定されないが、たとえば、水酸基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシル基、エステル基、スルホン基、アリール基、メルカプト基、アルキルチオ基などが挙げられる。
【0024】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、オニウムイオン含有基に置換する方法は、公知のオニウム化反応を応用したものであるが、公知のオニウム化反応については、特開昭50−33271号公報、特開昭51−69434号公報、および特開昭52−42481号公報などに開示されている。
【0025】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、オニウムイオン含有基に置換するために用いられる化合物(以下、オニウム化剤と記す)は、置換されるオニウムイオンの種類により種々選択される。
【0026】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、アンモニウムイオン含有基に置換するために使用されるオニウム化剤は、たとえばアミン類が挙げられる。アミン類としては、第1級アミン類、第2級アミン類、第3級アミン類のいずれも使用できる。また、脂肪族、および芳香族のいずれのアミン類が使用できる。
【0027】
アミン類が有する基(すなわち、上記一般式(1)において、Rを構成することとなる基)としては、特に限定されないが、例えば、水素原子;メチル基、エチル基、ブチル基、オクチル基、ラウリル基などの炭素数1〜30のアルキル基;シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;ビニル基などのアルケニル基;フェニル基、ナフチル基などのアリール基;ベンジル基などのアリールアルキル基;ドデシルフェニル基などのアルキルアリール基;などの炭化水素基が挙げられる。また、エチルアルカノール基などのアルカノール基;メトキシエチル基などのアルコキシアルキル基;などの置換基が導入された炭化水素基が挙げられる。これらのなかでも、炭素数1〜30のアルキル基、および炭素数1〜30のアルコキシアルキル基が好ましく、炭素数1〜30のアルキル基がより好ましい。炭素数1〜30のアルキル基のなかでも、アミン類とエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子との反応性の観点から、炭素数1〜18のアルキル基がより好ましい。なお、これらアミン類が有する基は互いに結合して、窒素原子を含む脂肪族環を形成していてもよい。
また、これらアミン類が有する基は、置換基を有していてもよく、このような置換基としては、特に限定されないが、たとえば、水酸基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシル基、エステル基、スルホン基、アリール基、メルカプト基、アルキルチオ基などが挙げられる。
【0028】
これらアミン類の具体的な例としては、メチルアミン、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、ベンジルアミン、エタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ノニルフェニルアミン、ピペリジン、トリメチルアミン、n−ブチルジメチルアミン、n−オクチルジメチルアミン、n−ステアリルジメチルアミン、トリブチルアミン、トリビニルアミン、N,N’−ジメチルアニリン、トリエタノールアミン、N,N’−ジメチルエタノールアミン、トリ(2−エトキシエチル)アミンなどを挙げることができる。これらのなかでも、第3級アンモニウムイオン、および第4級アンモニウムイオンが生成し易い、第2級アミン類、および第3級アミン類が好ましく、具体的にはジエチルアミン、ジブチルアミン、ピペリジン、トリメチルアミン、n−ブチルジメチルアミン、n−オクチルジメチルアミン、n−ステアリルジメチルアミン、N,N’−ジメチルアニリン、N,N’−ジメチルエタノールアミンがより好ましい。更に、これらのなかでも、特に、第4級アンモニウムイオンが生成し易い第3級アミン類が好ましく、具体的にはトリメチルアミン、n−ブチルジメチルアミン、n−オクチルジメチルアミン、n−ステアリルジメチルアミン、N,N’−ジメチルアニリン、N,N’−ジメチルエタノールアミンがより好ましい。
【0029】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、ホスホニウムイオン含有基に置換するために使用されるオニウム化剤は、たとえばリン含有化合物が挙げられる。リン含有化合物の具体的な例としては、トリメチルホスフィン、ジメチル−n−ブチルホスフィン、フェニルジメチルホスフィン、シクロヘキシルジメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリヒドロキシエチルホスフィンなどを挙げることができる。
【0030】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、スルホニウムイオン含有基に置換するために使用されるオニウム化剤は、たとえば硫黄含有化合物が挙げられる。硫黄含有化合物の具体的な例としては、ジメチルスルフィド、ジヘキシルスルフィド、ジフェニルスルフィド、メチルチオプロピオン酸エチル、チオジプロピオン酸ジオクチル、(2−カルボキシエチル)メチルスルフィド、テトラヒドロチオフェン、およびメチルベンジルスルフィドなどを挙げることができる。
【0031】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、オニウムイオン含有基に置換する方法は、公知のオニウム化反応を利用すればよいが、オニウムイオンの種類により異なる。
【0032】
ポリエーテルゴム中のエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、オニウムイオン含有基に置換する方法としては、前記オニウム化剤と、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムとを混合し反応することで、置換することができる。オニウム化剤と、ポリエーテルゴムとの混合方法は、特に限定されず、例えば、ポリエーテルゴムを含む溶液にオニウム化剤を添加し混合する方法、オニウム化剤を含む溶液にポリエーテルゴムを添加し混合する方法、オニウム化剤とポリエーテルゴムの両方を溶液として調製しておき、両溶液を混合する方法、などが挙げられる。これらの場合、ポリエーテルゴムを分散した溶媒中にオニウム化剤を溶解しても良く、オニウム化剤を溶解した溶液にポリエーテルゴムを添加して分散させても良く、ポリエーテルゴムを溶解した溶液にオニウム化剤を分散させても良く、また、オニウム化剤を分散した溶液にポリエーテルゴムを溶解しても良く、オニウム化剤やポリエーテルゴムが溶液に溶解しているか、分散しているかは問わない。また、オニウム化剤とポリエーテルゴムとを溶媒を介せずに混合しても良く、溶媒を介せずに混合した後に溶媒を混合しても良い。これらのなかでも、反応を良好に制御し、かつ、得られる生成物を効率的に分離・回収する観点から、溶液により反応を行うことが好ましく、ポリエーテルゴムが溶解している溶液にオニウム化剤を添加し混合する方法、または、オニウム化剤とポリエーテルゴムの両方を溶液として調製しておき、両溶液を混合する方法が、より好ましい。
【0033】
溶媒としては、不活性の溶媒が好適に用いられ、非極性であっても極性であっても良い。非極性溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;n−ペンタン、n−へキサンなどの鎖状飽和炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式飽和炭化水素;などが挙げられる。極性溶媒としては、テトラヒドロフラン、アニソール、ジエチルエーテルなどのエーテル;酢酸エチル、安息香酸エチルなどのエステル;アセトン、2−ブタノン、アセトフェノンなどのケトン;アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒;エタノール、メタノール、水などのプロトン性極性溶媒;などが挙げられる。溶媒としては、これらの混合溶媒も好適に用いられる。これらの溶媒のなかでも、ポリエーテルゴムの溶解性と反応速度制御の観点から、非極性溶媒と極性溶媒との混合溶媒が好適に用いられるが、ポリエーテルゴムの構造に応じて用いる溶媒の種類と組成を決定することが出来る。通常、ポリエーテルゴムの極性が低い場合、その極性の程度に合わせて、非極性溶媒の割合がより高い混合溶媒を用いるのが好ましく、また、非極性溶媒に対し、極性溶媒が0.1重量%以上、特には0.5重量%以上混合されていることが、反応の速度向上の観点から好ましい。また、極性溶媒の上限は30重量%とすることが好ましい。溶媒の使用量は、特に限定されないが、ポリエーテルゴムの濃度が1〜50重量%となるように用いることが好ましく、3〜40重量%になるように用いることがより好ましい。
【0034】
オニウム化剤の使用量は、特に限定されないが、用いるオニウム化剤やポリエーテルゴムの構造、目的とするポリエーテルゴム中のオニウムイオン含有基の置換率などに応じて決定すれば良い。具体的には、オニウム化剤の使用量は、用いるエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子1モルに対し、通常、0.01〜100モル、好ましくは0.02〜50モル、より好ましくは0.03〜10モルの範囲である。オニウム化剤の量が少なすぎると、置換反応が遅く、所望の組成のオニウム化ポリエーテルゴムが得られなくなるおそれがあり、一方、オニウム化剤の量が多すぎると、得られたオニウム化ポリエーテルゴムからのオニウム化剤の除去が困難になるおそれがある。
【0035】
オニウム化反応時の圧力は、通常、0.1〜50MPaであり、好ましくは0.1〜10MPaであり、より好ましくは0.1〜5MPaである。なお、0.1MPaとは、ほぼ大気圧下で反応させることを意味する。反応時の温度は、通常は0℃〜200℃、好ましくは20℃〜170℃、より好ましくは40℃〜150℃であり、反応温度が低い場合には反応の進行が遅く、反応温度が高い場合には副反応が併発するおそれがある。反応時間は、通常、1分〜1,000時間であり、好ましくは3分〜800時間であり、より好ましくは5分〜500時間であり、さらに好ましくは5分〜200時間であり、特に好ましくは30分〜200時間である。
【0036】
オニウム化反応時に溶媒を用いない場合には、オニウム化剤とポリエーテルゴムとをニ軸混練機などの乾式混練機にて均一に混合・加熱して反応を行い、また、この反応の後、または反応の最中に、必要により未反応のオニウム化剤や揮発性の生成物を脱揮や洗浄により除去してもよい。ポリエーテルゴムとオニウム化剤の、ニ軸混練機などでの混合時の混練時間は、特に限定されるものではなく、ポリエーテルゴムとオニウム化剤が、ほぼ均質に溶解または分散するために必要な時間であれば良いが、通常、1分〜10日、好ましくは5分〜5日、より好ましくは5分〜1日、さらに好ましくは5分〜5時間である。混練時間が短すぎると、溶解性や分散性に劣り、長すぎると、混練時にかかる応力によりポリエーテルゴムの分解が発生するおそれがある。また、混合温度は、通常、0℃〜200℃、好ましくは20℃〜180℃、より好ましくは40℃〜160℃である。混合温度が低すぎると、ポリエーテルゴムの混練が困難となる傾向があるため、オニウム化剤との混合が遅くなるおそれがあり、一方、混合温度が高すぎると、ポリエーテルゴムとオニウム化剤との混合は速いものの、不均一な状態でオニウム化反応が進行してしまう可能性があり、また、ポリエーテルゴムの分解とオニウム化剤の揮発が起こる可能性がある。
【0037】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、アンモニウムイオン含有基に置換する方法は、上述した方法に基づいて行うことが出来る。特に、第3級アミン類を利用して、第4級アンモニウムイオン含有基に置換する場合は、前記の第3級アミン類と、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムとを混合することで、通常、一段階にて置換反応を行う。反応には、第3級アミン類と、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムのみを混合することで行っても構わないし、有機溶媒などのその他の化合物を含んでいても構わないが、有機溶媒中で反応を行うことが好ましい。有機溶媒は、単独で用いても良いが、アンモニウム置換ポリエーテルゴムの溶解性と、第4級アンモニウム化反応の速度制御の観点から、非極性溶媒と極性溶媒との混合溶媒が特に好適に用いられる。混合溶媒としては、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムを製造する重合溶媒の観点から、トルエンが含まれることが好ましく、第4級アンモニウムイオン化の反応の速度向上とアンモニウム置換ポリエーテルゴムの溶解性のために、トルエンに他の極性溶媒が混合されていることがより好ましい。混合溶媒の例としては、トルエン/アセトニトリル、トルエン/エタノール、トルエン/メタノール、トルエン/水などが挙げられる。その混合比については、特に限定されるものではないが、通常、ポリエーテルゴムの極性が低い場合、その極性の程度に合わせて、トルエンの割合がより高い多い混合溶媒を用いるのが好ましく、また、トルエンに対し、極性溶媒が0.1重量%以上、特には0.5重量%以上30重量%以下混合されていることが、反応の速度向上の観点から好ましい。混合溶媒は、均一に混合していても良いし、非極性溶媒と極性溶媒とが相溶せずに分散していても構わない。混合溶媒は、反応開始時より一定組成の混合溶媒として用いても良いし、反応途中にいずれかの溶媒を添加することで溶媒組成を変えても良い。溶媒の使用量は、特に限定されないが、アンモニウム置換ポリエーテルゴムの濃度が、1〜50重量%となるように用いることが好ましく、3〜40重量%になるように用いることがより好ましい。
【0038】
第3級アミン類を利用して、第4級アンモニウムイオン含有基に置換する反応を行う条件は、特に限定されず、用いる第3級アミン類やポリエーテルゴムの構造、目的とする第4級アンモニウムイオン置換率などに応じて決定すれば良い。第3級アミン類の使用量は、特に限定されないが、用いる第3級アミン類の種類やポリエーテルゴムの構造、目的とするポリエーテルゴム中の第4級アンモニウムイオン含有基の置換率などに応じて決定すれば良い。具体的には、第3級アミン類の使用量は、用いるエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子1モルに対して、通常、0.01〜100モル、好ましくは0.02〜50モル、より好ましくは0.03〜10モルの範囲である。第3級アミン類の量が少なすぎると置換反応が遅く、所望の組成のオニウム化ポリエーテルゴムが得られなくなるおそれがあり、一方、第3級アミン類の量が多すぎると、得られたオニウム化ポリエーテルゴムからの第3級アミン類の除去が困難になるおそれがある。
【0039】
反応時の圧力、温度、および反応時間は、オニウム化剤全体に対して一般的に記載した上述の条件と同じである。
【0040】
第2級アミン類を利用して、第3級アンモニウムイオン含有基に置換する場合は、前記第2級アミン類と、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムとを混合することで、通常、一段階にて置換反応を行う。置換する反応を行う条件は、上述した第3級アミン類と、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムとの置換反応に従って行うことが出来る。第2級アミン類の使用量は、特に限定されないが、用いるエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子1モルに対して、通常、0.01〜2モル、好ましくは0.02〜1.5モル、より好ましくは0.03〜1モルの範囲である。第2級アミン類の量が少なすぎると、置換反応が遅く、所望の組成のオニウム化ポリエーテルゴムが得られなくなるおそれがあり、一方、多すぎると、ハロゲン原子に対して過剰量となっている未反応の第2級アミン類が、第3級アンモニウムの塩化水素の脱離を促し、ポリエーテルゴム中のアンモニウムイオンがアミンに変化するため、目的とするポリエーテルゴム中のオニウムイオン含有基の置換率の制御が困難になるおそれがある。
【0041】
また、第2級アミン類を利用して、第4級アンモニウムイオン含有基に置換することもできる。上述したように、第2級アミン類と、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムとを混合し、先ずハロゲン原子を第3級アンモニウムイオンに置換する。次に、塩基を混合し、第3級アンモニウムイオンからプロトンを脱離させ、置換基を3級アミノ基とする。更に、例えば、ハロゲン化アルキルを混合し付加させることにより、所望の第4級アンモニウムイオン含有基を導入することが出来る。いずれの反応も、上述したオニウムイオン置換の反応条件に準じて行うことが出来る。
【0042】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、ホスホニウムイオン含有基に置換する方法としては、上述したオニウムイオン置換の反応条件に準じて行うことが出来る。
【0043】
エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、スルホニウムイオン含有基に置換する方法としては、上述したオニウムイオン置換の反応条件に準じて行うことが出来る。
【0044】
上記一般式(1)のXで表される任意の対アニオンとは、イオン結合にて、オニウムイオンと結合している負の電荷を有する化合物または原子であり、負の電荷を持つこと以外は特に限定されない。対アニオンは電離性のイオン結合であるため、公知のイオン交換反応により、任意の対アニオンにアニオン交換することが出来る。ポリエーテルゴム中のエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、オニウムイオン含有基に置換するために、前記オニウム化剤と、エピハロヒドリン単量体単位を含有しているポリエーテルゴムとを混合し、オニウム化反応が終了した段階においては、一般式(1)のXはハロゲン化物イオンであるが、得られたオニウムイオン含有基を有するポリエーテルゴムのオニウムイオンの対アニオンであるハロゲン化物イオンに対し、公知のアニオン交換反応を行っても良い。アニオン交換反応は、オニウムイオン含有基を有するポリエーテルゴムに対し、電離性を有するイオン性化合物を混合することで、行うことが出来る。アニオン交換反応を行う条件は、特に限定されず、用いるイオン性化合物やポリエーテルゴムの構造、目的とするオニウムイオンの対アニオンの置換率などに応じて決定すれば良い。反応には、イオン性化合物と、オニウムイオン含有基を有するポリエーテルゴムのみで行っても構わないし、有機溶媒などのその他の化合物を含んでいても構わない。イオン性化合物の使用量は、特に限定されないが、用いるエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子1モルに対して、通常、0.01〜100モル、好ましくは0.02〜50モル、より好ましくは0.03〜10モルの範囲である。イオン性化合物の量が少なすぎると置換反応が進行しにくくなるおそれがあり、一方、多すぎると、イオン性化合物の除去が困難になるおそれがある。
【0045】
アニオン交換反応時の圧力は、通常、0.1〜50MPaであり、好ましくは0.1〜10MPaであり、より好ましくは0.1〜5MPaである。反応時の温度は、通常、−30℃〜200℃、好ましくは−15℃〜180℃、より好ましくは0℃〜150℃である。反応時間は、通常、1分〜1000時間であり、好ましくは3分〜100時間であり、より好ましくは5分〜10時間であり、特に好ましくは5分〜3時間である。
【0046】
対アニオンのアニオン種は、特に限定されないが、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンなどのハロゲン化物イオン;硫酸イオン;亜硫酸イオン;水酸化物イオン;炭酸イオン;炭酸水素イオン;硝酸イオン;酢酸イオン;過塩素酸イオン;リン酸イオン;アルキルオキシイオン;トリフルオロメタンスルホン酸イオン;ビストリフルオロメタンスルホンイミドイオン;ヘキサフルオロリン酸イオン;テトラフルオロホウ酸イオンなどが挙げられる。
【0047】
上記一般式(1)で表される単位の、本発明のポリエーテルゴム中の含有割合(以下、「オニウムイオン単位含有率」とも記す。)を調べる方法としては、公知の方法を用いればよい。オニウムイオン単位含有率を簡便かつ定量的に求めるためには、本発明のポリエーテルゴムをH−NMR測定することにより、オニウムイオン含有基の含有量を定量することができる。具体的には、まず、本発明のポリエーテルゴムの主鎖であるポリエーテル鎖に由来するプロトンの積分値から、ポリマー中の全単量体単位(オニウムイオン単位を含む)のモル数B1を算出する。次に、オニウムイオン含有基に由来するプロトンの積分値から、導入されているオニウムイオン単位(上記一般式(1)で表される単位)のモル数B2を算出する。そして、導入されているオニウムイオン単位(上記一般式(1)で表される単位)のモル数B2を、ポリマー中の全単量体単位(オニウムイオン単位を含む)のモル数B1で除することにより、オニウムイオン単位含有率を、以下の一般式(2)により算出することが出来る。
オニウムイオン単位含有率(モル%)=100×B2/B1・・(2)
また、用いるオニウム化剤が、上述した反応条件において、オニウムイオン含有基の置換反応以外の反応で消費されない場合には、オニウム化剤の消費モル量は、ハロゲン原子のオニウムイオン含有基の置換モル量と等しくなる。そのため、オニウム化剤の消費モル量を、反応開始前の添加モル量A1から反応終了後の残留モル量A2を減じることにより算出し、これをオニウム化剤と反応させる前のベースポリエーテルゴムの全単量体単位のモル量Pにて除することにより、オニウムイオン単位含有率を、以下の一般式(3)により算出することも出来る。
オニウムイオン単位含有率(モル%)=100×(A1−A2)/P・・(3)
【0048】
消費モル量の測定に関しては、その方法は公知の測定方法を用いて構わないが、その反応率をキャピラリーカラムと水素炎イオン化型検出器(FID)とを装備したガスクロマトグラフィ(GC)などを用いて測定することが出来る。オニウムイオン置換率の算出においてGCを用いた場合には、オニウム化剤の反応率測定は、本発明所望のオニウムイオン単位含有率を得るために添加するオニウム化剤の量の多少に関らず精度が高く、測定も簡便であり、好適である。特に、オニウムイオン含有基に置換されている単位の含有割合が、全単量体単位中、0.1%〜5%と低い場合には、オニウムイオン含有基の含有割合の算出において、GCは精度の面において好適である。
【0049】
一般式(1)で表される単位の含有割合は、全単量体単位中、0.1モル%以上30モル%未満である必要があり、0.5モル%以上25モル%未満であることが好ましく、0.7モル%以上12モル%未満であることがより好ましい。ポリエーテルゴム中における、オニウムイオン含有基に置換されている単位の含有割合が前記範囲にあると、電気抵抗値が低く、かつ、体積固有抵抗値の通電上昇を抑制するポリエーテルゴムが得られる。一方、オニウムイオン含有基に置換されている単位の含有割合が少なすぎると、体積固有抵抗値が上昇し、連続して電圧を印加した場合に電気抵抗値が上昇する場合がある。また、オニウムイオン含有基に置換されている単位の含有割合が多すぎると、ポリエーテルゴムが硬くなり、ゴム弾性体としての特質が失われる場合がある。
【0050】
本発明のポリエーテルゴムを架橋する場合、本発明のポリエーテルゴムは、架橋性単量体単位を含有することが好ましい。架橋性単量体単位としては、エピハロヒドリン単量体単位および/または不飽和オキサイド単量体単位が好ましい。
【0051】
また、本発明のポリエーテルゴムを導電性部材、特に導電性ロールの材料として用いる場合、本発明のポリエーテルゴムは、低電気抵抗性の観点からすると、エチレンオキサイド単量体単位を含有していることが好ましい。
【0052】
本発明のポリエーテルゴムは、一般式(1)で表される単位を必須とし、一般式(1)で表される単位、[エピハロヒドリン単量体単位、および/または不飽和オキサイド単量体単位]を含有する共重合体であることが好ましく、一般式(1)で表される単位、エチレンオキサイド単量体単位、[エピハロヒドリン単量体単位および/または不飽和オキサイド単量体単位]を含有する共重合体であることがより好ましく、一般式(1)で表される単位、エピハロヒドリン単量体単位、不飽和オキサイド単量体単位、およびエチレンオキサイド単量体単位を含有する共重合体であることが特に好ましい。
【0053】
不飽和オキサイド単量体単位を形成する不飽和オキサイド単量体としては、分子内に少なくとも一つの炭素−炭素不飽和結合(芳香環の炭素−炭素不飽和結合は除く)と、少なくとも一つのエポキシ基とを含有する化合物であれば、特に限定されないが、例えば、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテルなどのアルケニルグリシジルエーテル類;3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセンなどのアルケニルエポキシド類;などが挙げられる。これらのなかでも、アルケニルグリシジルエーテル類が好ましく、アリルグリシジルエーテルがより好ましい。不飽和オキサイド単量体は、2種以上を併用してもよい。本発明のポリエーテルゴム中における、不飽和オキサイド単量体単位の含有割合は、全単量体単位中、15〜0モル%であることが好ましく、12〜1モル%であることがより好ましく、10〜2モル%であることが特に好ましい。ポリエーテルゴム中における、不飽和オキサイド単量体単位の含有割合が前記範囲にあると、架橋性に優れたポリエーテルゴムが得られる。一方、不飽和オキサイド単量体単位の含有割合が少なすぎると、圧縮永久歪が悪化する場合がある。また、不飽和オキサイド単量体単位の含有割合が多すぎると、重合反応中に、ゲル化反応などを起こし易くなって、成形加工性が低下するおそれがある。
【0054】
エキレンオキサイド単量体単位は、エチレンオキサイド単量体により形成される単位である。本発明のポリエーテルゴム中における、エチレンオキサイド単量体単位の含有割合は、全単量体単位中、90〜0モル%であることが好ましく、80〜20モル%であることがより好ましく、75〜40モル%であることが特に好ましい。ポリエーテルゴム中における、エチレンオキサイド単量体単位の含有割合が前記範囲にあると、低電気抵抗性に優れたポリエーテルゴムが得られる。一方、エチレンオキサイド単量体単位の含有割合が少なすぎると、電気抵抗値の低減効果が得難くなる。また、エチレンオキサイド単量体単位の含有割合が多すぎると、ポリエーテルゴムの製造が困難になるおそれがある。
【0055】
本発明のポリエーテルゴムは、一般式(1)で表される単位、エピハロヒドリン単量体単位、不飽和オキサイド単量体単位、エチレンオキサイド単量体単位の他に、必要に応じて、これら各単量体と共重合可能なその他の単量体単位を含有する共重合体であってもよい。その他の単量体単位の中でも、エチレンオキサイドを除いたアルキレンオキサイド単量体単位が好ましい。エチレンオキサイドを除いたアルキレンオキサイドの単量体単位を形成するアルキレンオキサイド単量体としては、特に限定されないが、例えば、プロピレンオキサイド、1,2−エポキシブタン、1,2−エポキシ−4−クロロペンタン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシオクタデカン、1,2−エポキシエイコサン、1,2−エポキシイソブタン、2,3−エポキシイソブタンなどの直鎖状または分岐鎖状アルキレンオキサイド;1,2−エポキシクロロペンタン、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−エポキシシクロドデカンなどの環状アルキレンオキサイド;ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテルなどのアルキル直鎖または分岐鎖を有するグリシジルエーテル;エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどのオキシエチレン側鎖を有するグリシジルエーテル;などが挙げられる。これらのなかでも、直鎖状アルキレンオキサイドが好ましく、プロピレンオキサイドがより好ましい。これらアルキレンオキサイド単量体は、2種以上を併用してもよい。本発明のポリエーテルゴム中における、エチレンオキサイドを除いたアルキレンオキサイド単量体単位の含有割合は、全単量体単位中、30モル%以下であることが好ましく、20モル%以下であることがより好ましく、10モル%以下であることが特に好ましい。ポリエーテルゴム中における、エチレンオキサイドを除いたアルキレンオキサイド単量体単位の含有割合が多すぎると、体積固有抵抗値が上昇する場合がある。
【0056】
また、アルキレンオキサイド単量体を除く、その他の共重合可能な単量体としては、特に限定されないが、例えば、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテルなどのアリールエポキシド類;などが挙げられる。本発明のポリエーテルゴム中における、アルキレンオキサイド単量体を除く、その他の共重合可能な単量体単位の含有割合は、全単量体単位中、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましく、5モル%以下が特に好ましい。
【0057】
オニウム化剤と反応させる前のベースポリエーテルゴムは、溶液重合法または溶媒スラリー重合法などにより、前記各単量体を開環重合することにより得ることができる。
【0058】
重合触媒としては、一般のポリエーテル重合用触媒であれば、特に限定されない。重合触媒としては、例えば、有機アルミニウムに水とアセチルアセトンを反応させた触媒(特公昭35−15797号公報);トリイソブチルアルミニウムにリン酸とトリエチルアミンを反応させた触媒(特公昭46−27534号公報);トリイソブチルアルミニウムにジアザビアシクロウンデセンの有機酸塩とリン酸とを反応させた触媒(特公昭56−51171号公報);アルミニウムアルコキサイドの部分加水分解物と有機亜鉛化合物とからなる触媒(特公昭43−2945号公報);有機亜鉛化合物と多価アルコールとからなる触媒(特公昭45−7751号公報);ジアルキル亜鉛と水とからなる触媒(特公昭36−3394号公報);トリブチル錫クロライドとトリブチルホスフェートとからなる触媒(特許第3223978号公報)などが挙げられる。
【0059】
重合溶媒としては、不活性溶媒であれば、特に限定されないが、たとえば、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;n−ペンタン、n−へキサンなどの直鎖状飽和炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状飽和炭化水素類;などが用いられる。これらのなかでも、溶液重合法により開環重合する場合は、オニウム化剤と反応させる前のベースポリエーテルゴムの溶解性の観点から、芳香族炭化水素を用いることが好ましく、トルエンがより好ましい。
【0060】
重合反応温度は、20〜150℃が好ましく、50〜130℃がより好ましい。重合様式は、回分式、半回分式、連続式などの任意の方法で行うことができる。
【0061】
オニウム化剤と反応させる前のベースポリエーテルゴムは、ブロック共重合、ランダム共重合のいずれの共重合タイプでも構わないが、ランダム共重合体の方がよりポリエチレンオキサイドの結晶性を低下させ、最終的に得られるオニウム化された本発明のポリエーテルゴムのゴム弾性を損ないにくいために好ましい。
【0062】
本発明のポリエーテルゴムは、上述したように、前記各単量体を開環重合することにより得られたベースポリエーテルゴムが溶解している溶媒に、オニウム化剤を添加し、エピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子の少なくとも一部を、オニウム化反応させることにより得ることが出来る。また、前記各単量体を開環重合することにより得られたベースポリエーテルゴムを一旦回収し、その後、ベースポリエーテルゴムに、オニウム化剤と、溶媒とを添加しオニウム化反応させることでも得ることが出来るが、方法として特に限定されるものではない。
【0063】
本発明のポリエーテルゴムを溶媒から回収する方法は、特に限定されないが、例えば、凝固・ろ別・乾燥方法を適宜組合わせることにより行う。本発明のポリエーテルゴムが溶解している溶媒から、本発明のポリエーテルゴムを凝固させる方法としては、例えば、常法であるスチームストリッピングや貧溶媒を用いた析出方法などを用いることができる。また、ポリエーテルゴムを含むスラリーから、ポリエーテルゴムをろ別する方法としては、必要に応じて、例えば、回転式スクリーン、振動スクリーンなどの篩;遠心脱水機;などを用いることができる。更に、本発明のポリエーテルゴムの乾燥方法としては、例えば、ロール、バンバリー式脱水機、スクリュー押出機式脱水機などの圧縮水絞機を用いて脱水する方法、または、スクリュー型押出機、ニーダー型乾燥機、エキスパンダー乾燥機、熱風乾燥機、減圧乾燥機などの乾燥機を用いる方法などを挙げることができる。これらの圧縮水絞機および乾燥機は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。
【0064】
本発明のポリエーテルゴムの重量平均分子量は、20万〜200万であることが好ましく、40万〜150万であることがより好ましく、60万〜110万であることが特に好ましい。重量平均分子量が高すぎると、ムーニー粘度が高くなり、成形加工が難しくなる場合がある。一方、重量平均分子量が低すぎると、得られるゴム架橋物の圧縮永久歪が悪化する場合がある。
【0065】
本発明のポリエーテルゴムのムーニー粘度(ポリマームーニー粘度・ML1+4,100℃)は、10〜120であることが好ましく、20〜90であることがより好ましく、20〜80であることが特に好ましい。ムーニー粘度が高すぎると成形加工性に劣り、導電性部材用途への成形がし難くなる。更に、スウェル(押し出し成形時にダイの径より押出物の径が大きくなること)が発生し、寸法安定性が低下する場合がある。一方、ムーニー粘度が低すぎると、得られるゴム架橋物の機械的強度が低下する場合がある。
【0066】
ゴム組成物
本発明のゴム組成物は、本発明のポリエーテルゴムと、架橋剤とを含有するものが好ましい。
【0067】
架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などの硫黄;一塩化硫黄、二塩化硫黄、モルホリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド、ジベンゾチアジルジスルフィド、N,N’−ジチオ−ビス(ヘキサヒドロ−2H−アゼノピン−2)、含リンポリスルフィド、高分子多硫化物などの含硫黄化合物;ジクミルペルオキシド、ジターシャリブチルペルオキシドなどの有機過酸化物;p−キノンジオキシム、p,p’−ジベンゾイルキノンジオキシムなどのキノンジオキシム;トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミンカルバメート、4,4’−メチレンビス−o−クロロアニリンなどの有機多価アミン化合物;s−トリアジン−2,4,6−トリチオールなどのトリアジン系化合物;メチロール基を持つアルキルフェノール樹脂;などが挙げられる。これらのなかでも、硫黄または含硫黄化合物が好ましい。これらの架橋剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。架橋剤の配合割合は、特に限定されないが、ポリエーテルゴム100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、0.2〜7重量部がより好ましく、0.3〜5重量部が特に好ましい。架橋剤の配合量が少なすぎると、架橋速度が遅くなり、ゴム架橋物の生産性が低下したり、得られるゴム架橋物を研磨して使用する場合に研磨性が低下したりするおそれがある。一方、架橋剤の配合量が多すぎると、得られるゴム架橋物の硬度が高くなったり、架橋剤がブルームしたりする可能性がある。
【0068】
架橋剤として、硫黄または含硫黄化合物を用いる場合には、架橋促進助剤、および架橋促進剤を併用することが好ましい。架橋促進助剤としては、特に限定されないが、例えば、亜鉛華、ステアリン酸などが挙げられる。架橋促進剤としては、特に限定されないが、例えば、グアニジン系;アルデヒド−アミン系;アルデヒド−アンモニア系;チアゾール系;スルフェンアミド系;チオ尿素系;チウラム系;ジチオカルバミン酸塩系;などの各架橋促進剤を用いることができる。架橋助剤および架橋促進剤は、それぞれ2種以上併用して用いてもよい。
【0069】
架橋促進助剤および架橋促進剤の使用量としては、特に限定されないが、本発明のポリエーテルゴム100重量部に対して、0.01〜15重量部が好ましく、0.1〜10重量部がより好ましい。架橋促進助剤および架橋促進剤が多すぎると、架橋速度が早くなりすぎたり、ゴム架橋物の表面にブルームしたりするおそれがある。少なすぎる場合は、架橋速度が遅くて生産性に劣ったり、架橋が充分に進行せず得られるゴム架橋物の機械的特性が劣るおそれがある。
【0070】
また、本発明のゴム組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、およびこれらゴムの部分水素添加物(例えば、水素化ニトリルゴム)などのジエン系ゴム;エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ポリエーテル系ゴム(本発明のポリエーテルゴムを除く)フッ素ゴム、シリコーンゴムなどのジエン系ゴム以外のゴム;オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー;ポリ塩化ビニル、クマロン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂;を含有していても良い。これらのゴム、熱可塑性エラストマーおよび樹脂は、単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができ、これらの合計含有量は、本発明のポリエーテルゴム100重量部に対して、100重量部以下が好ましく、50重量部以下がより好ましく、20重量部以下が特に好ましい。
【0071】
さらに、本発明のゴム組成物には、上述した添加剤以外に、公知のゴムに通常配合されるその他の添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、特に限定されないが、例えば、受酸剤;補強剤;充填剤;老化防止剤;紫外線吸収剤;耐光安定剤;粘着付与剤;界面活性剤;導電性付与剤;電解質物質;着色剤(染料・顔料);難燃剤;帯電防止剤;などが挙げられる。
【0072】
本発明のゴム組成物は、本発明のポリエーテルゴムに、架橋剤、および必要に応じて用いられる各配合剤を、所望の方法により調合、混練することにより調製することができる。例えば、架橋剤および架橋促進剤を除く添加剤と、ポリエーテルゴムとを混練後、その混合物に架橋剤および架橋促進剤を混合して、ゴム組成物を得ることができる。調合、混練に際しては、例えば、ニーダー、バンバリー、オープンロール、カレンダーロール、押出機など任意の混練成形機を一つあるいは複数組み合わせて用いて混練成形してもよい。架橋剤および架橋促進剤を除く添加剤と、ポリエーテルゴムとの混練温度は、20〜200℃が好ましく、20〜150℃がより好ましく、その混練時間は、30秒〜30分が好ましく、混練物と、架橋剤および架橋促進剤との混合温度は、100℃以下が好ましく、0〜80℃がより好ましい。
【0073】
ゴム架橋物
本発明のゴム架橋物は、架橋剤を含有する本発明のゴム組成物を成形、および架橋してなるものである。
【0074】
本発明のゴム組成物を架橋する方法は、特に限定されないが、成形と架橋を同時に行っても、成形後に架橋してもよい。成形時の温度は、20〜200℃が好ましく、40〜180℃がより好ましい。架橋時の加熱温度は、130〜200℃が好ましく、140〜200℃がより好ましい。架橋時の温度が低すぎると、架橋時間が長時間必要となったり、得られるゴム架橋物の架橋密度が低くなったりする場合がある。一方、架橋時の温度が高すぎると、成形不良となる場合がある。架橋時間は、架橋方法、架橋温度、形状などにより異なるが、1分以上、5時間以下の範囲が架橋密度と生産効率の面から好ましい。加熱方法としては、プレス加熱、オーブン加熱、蒸気加熱、熱風加熱、マイクロ波加熱などの方法を適宜選択すればよい。
【0075】
また、ゴム架橋物の形状、大きさなどによっては、表面が架橋していても内部まで充分に架橋していない場合があるので、さらに加熱して二次架橋を行ってもよい。二次架橋を行う際における、加熱温度は、100〜220℃が好ましく、130〜210℃がより好ましい。加熱時間は、30分〜5時間が好ましい。
【0076】
本発明のゴム架橋物の体積固有抵抗値は、温度23℃、湿度50%とした測定環境にて、印加電圧を1000Vとし、電圧印加開始から30秒後の値において、通常、1×105.0〜1×109.5Ω・cmであり、好ましくは1×106・0〜1×107.6Ω・cmであり、より好ましくは1×106.0〜1×107.5Ω・cmである。ゴム架橋物の体積固有抵抗値が前記範囲内にあると、低電気抵抗性に優れた導電性部材が得られる。ゴム架橋物の体積固有抵抗値が高すぎると、同じ電流を流すためにより高い電圧を印加しなければならず、消費電力量が多くなることから導電性部材には不向きである。ゴム架橋物の体積固有抵抗値が低すぎると、電圧印加方向以外の意図しない方向に電流が流れてしまい、導電性部材としての機能を損ねる場合がある。
【0077】
本発明のゴム架橋物の体積固有抵抗値の通電上昇値は、前記体積固有抵抗値の測定条件にて、電圧印加開始から10分後の体積固有抵抗値のLog値から、電圧印加開始から30秒後の体積固有抵抗値のLog値を減じたものにおいて、0〜0.5の範囲にあることが好ましい。
【0078】
このようにして得られる本発明のゴム架橋物は、上述した本発明のポリエーテルゴムを用いて得られるものであるため、電気抵抗値が低く、かつ、連続使用した場合でも電気抵抗値の上昇を抑制するものである。
【0079】
導電性部材
本発明の導電性部材は、本発明のゴム架橋物を有しているものである。
【0080】
本発明のゴム架橋物は、その特性を活かして、各種工業ゴム製品用材料として有用である。本発明のゴム架橋物は、特に限定はされないが、例えば、複写機や印刷機などに使用される、導電性ロール、導電性ブレード、導電性ベルトなどの導電性部材;靴底やホース用材料;コンベアーベルトやエスカレータのハンドレールなどのベルト用材料;シール、パッキン用材料;などとして用いることができる。特に、本発明のポリエーテルゴムを用いたゴム架橋物は、電気抵抗値が低く、かつ、連続使用した場合でも電気抵抗値の上昇を抑制するものであるため、複写機や印刷機などに使用される導電性部材、特に、導電性ロールに好適に用いることができる。
【実施例】
【0081】
以下に、実施例および比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。なお、各例中の部および%は、特に断りのない限り、重量基準である。
【0082】
各種の物性については、以下の方法に従って評価した。
[分子量の測定]
N,N−ジメチルホルムアミドを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィにより、ポリエーテルゴムの重量平均分子量(Mw)を、ポリスチレン換算値として測定した。
測定器:HLC−8320(東ソー社製)
カラム:TSKgelα−M(東ソー社製)を二本直列に連結
検出器:示差屈折計RI−8320(東ソー社製)
カラム温度:40℃
[オニウムイオン含有基に置換されている単位の含有率(オニウムイオン単位含有率)]
各実施例、各比較例におけるオニウムイオン含有基に置換されている単位の含有率(オニウムイオン単位含有率)の測定は、ヘリウムをキャリアーガスとするガスクロマトグラフィ(GC)を用いて、以下のように行った。オニウム化反応後の溶液0.5部と、0.1部のノルマルオクタンとを、2.5部のヘキサンに加え、マグネティックスターラーにて30分間強攪拌した。オニウム化ポリエーテルゴムは凝固され、ヘキサン相を上澄みとして取り出した。かくして残留しているオニウム化剤と、残留しているエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン原子とを、分離した。かくして得られた上澄みヘキサン相をGC測定することにより、残留オニウム化剤の量を測定した。反応系に添加したオニウム化剤の初期モル量A1を基に、GCのピーク面積強度比から反応後残留オニウム化剤モル量A2を測定し、反応に寄与したオニウム化剤のモル量を算出した。上記により算出した、反応に寄与したオニウム化剤のモル量と、反応系に添加したオニウム化剤と反応させる前のベースポリエーテルゴムの全単位のモル量Pの比から、以下の式(3)によりオニウムイオン単位含有率を決定した。
オニウムイオン単位含有率(モル%)=100×(A1−A2)/P・・(3)
また、各実施例、各比較例におけるオニウムイオン含有基に置換されている単位の含有率(オニウムイオン単位含有率)を、以下に説明するような核磁気共鳴装置(H−NMR)を用いた方法で測定した場合でも、上記したガスクロマトグラフィを用いた方法と同様の結果を得ることができた。すなわち、核磁気共鳴装置を用いた方法においては、まず、オニウム化反応後、凝固乾燥して得られたカチオン化ポリエーテルゴム30mgを、1.0mlの重クロロホルムに加え、1時間振とうすることにより均一に溶解させた。そして、この溶液を、H−NMR測定することによりオニウムイオン単位含有率を算出した。具体的には、まず、カチオン化ポリエーテルゴムの主鎖であるポリエーテル鎖に由来するプロトンの積分値から、ポリマー中の全単量体単位(オニウムイオン単位を含む)のモル数B1を算出した。次に、オニウム含有基に由来するプロトンの積分値から、導入されているオニウムイオン単位(上記一般式(1)で表される単位)のモル数B2を算出した。導入されているオニウムイオン単位(上記一般式(1)で表される単位)のモル数B2を、ポリマー中の全単量体単位(オニウムイオン単位を含む)のモル数B1で除することにより、オニウムイオン単位含有率を、以下の一般式(2)により算出した。
オニウムイオン単位含有率(モル%)=100×B2/B1・・(2)
[ムーニー粘度]
JIS K6300に従って、100℃で測定した。
[体積固有抵抗値(23℃、50%RH)]
ゴム組成物を温度160℃、30分間のプレスによって成形、架橋し、縦15cm、横10cm、厚さ2mmのシート状のゴム架橋物を得た。そして、得られたシート状のゴム架橋物を用いて、体積固有抵抗値を測定した。なお、体積固有抵抗値の測定は、K6271の2重リング電極法に準拠して行い、測定条件は、温度23℃、湿度50%とし、印加電圧は1000Vとし、電圧の印加を開始してから30秒後の値を測定した。
[体積固有抵抗値の通電上昇値(23℃、50%RH)]
体積固有抵抗値の通電上昇値は、上記の体積固有抵抗値の測定条件にて、電圧印加開始から10分後の体積固有抵抗値のLog値から、電圧印加開始から30秒後の体積固有抵抗値のLog値を減じたものとした。すなわち、体積固有抵抗値の通電上昇値は、Log値で求めた。そして、通電上昇改善率を、以下の式で定義した。
通電上昇改善率(%)=100×[(ベースポリエーテルゴムの体積固有抵抗値の通電上昇値)−(オニウム化ポリエーテルゴムの体積固有抵抗値の通電上昇値)]/(ベースポリエーテルゴムの体積固有抵抗値の通電上昇値)
なお、実施例1〜8のオニウム化ポリエーテルゴムのベースポリエーテルゴムは比較例1で使用しているポリエーテルゴムA、実施例9のオニウム化ポリエーテルゴムのベースポリエーテルゴムは比較例2で使用しているポリエーテルゴムB、実施例10のオニウム化ポリエーテルゴムのベースポリエーテルゴムは比較例3で使用しているポリエーテルゴムC、および実施例11のオニウム化ポリエーテルゴムのベースポリエーテルゴムは比較例4で使用しているポリエーテルゴムDである。
【0083】
(製造例1)
(重合触媒の製造)
密閉した耐圧ガラス容器を窒素置換して、トルエン200部およびトリイソブチルアルミニウム60部を供給した。このガラスボトルを氷水に浸漬して冷却後、ジエチルエーテル230部を添加し、攪拌した。次に、氷水で冷却しながら、リン酸13.6部を添加し、さらに攪拌した。この時、トリイソブチルアルミニウムとリン酸の反応により、容器内圧が上昇するので適時脱圧を実施した。得られた反応混合物は60℃の温水浴内で1時間熟成反応して触媒溶液を得た。
【0084】
(製造例2)
(ポリエーテルゴムAの製造)
オートクレーブにエピクロロヒドリン223.5部、アリルグリシジルエーテル27.5部、エチレンオキサイド19.7部、トルエン2585部を入れ、窒素雰囲気下で攪拌しながら内溶液を50℃に昇温し、上記で得た触媒溶液を11.6部添加して反応を開始した。次に、反応開始からエチレンオキサイド129.3部をトルエン302部に溶解した溶液を5時間かけて等速度で連続添加した。また、反応開始後30分毎に触媒溶液を6.2部ずつ、5時間にわたり添加した。次いで、水を15部添加して攪拌し、反応を終了させた。ここに更に、老化防止剤として4,4’−チオビス−(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)の5%トルエン溶液を45部添加し、攪拌した。スチームストリッピングを実施し、上澄み水を除去後、60℃にて真空乾燥し、ポリエーテルゴムA 400部を得た。このポリエーテルゴムAの単量体組成比はエピクロロヒドリン単量体単位40モル%、エチレンオキサイド単量体単位56モル%、アリルグリシジルエーテル単量体単位4モル%であった。また、重量平均分子量は89万、ムーニー粘度は60であった。
【0085】
(製造例3)
(ポリエーテルゴムBの製造)
オートクレーブにエピクロロヒドリン198.6部、アリルグリシジルエーテル28.9部、エチレンオキサイド22.8部、トルエン2585部を入れ、窒素雰囲気下で攪拌しながら内溶液を50℃に昇温し、上記で得た触媒溶液を11.6部添加して反応を開始した。次に、反応開始からエチレンオキサイド149.7部をトルエン302部に溶解した溶液を5時間かけて等速度で連続添加した。また、反応開始後30分毎に触媒溶液を6.2部ずつ、5時間にわたり添加した。次いで、水を15部添加して攪拌し、反応を終了させた。ここに更に、老化防止剤として4,4’−チオビス−(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)の5%トルエン溶液を45部添加し、攪拌した。スチームストリッピングを実施し、上澄み水を除去後、60℃にて真空乾燥し、ポリエーテルゴムB 400部を得た。このポリエーテルゴムBの単量体組成比はエピクロロヒドリン単量体単位34モル%、エチレンオキサイド単量体単位62モル%、アリルグリシジルエーテル単量体単位4モル%であった。また、重量平均分子量は75万、ムーニー粘度は45であった。
【0086】
(製造例4)
(ポリエーテルゴムCの製造)
オートクレーブにエピクロロヒドリン161.8部、アリルグリシジルエーテル30.7部、エチレンオキサイド26.9部、トルエン2585部を入れ、窒素雰囲気下で攪拌しながら内溶液を50℃に昇温し、上記で得た触媒溶液を11.6部添加して反応を開始した。次に、反応開始からエチレンオキサイド180.6部をトルエン302部に溶解した溶液を5時間かけて等速度で連続添加した。また、反応開始後30分毎に触媒溶液を6.2部ずつ、5時間にわたり添加した。次いで、水を15部添加して攪拌し、反応を終了させた。ここに更に、老化防止剤として4,4’−チオビス−(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)の5%トルエン溶液を45部添加し、攪拌した。スチームストリッピングを実施し、上澄み水を除去後、60℃にて真空乾燥し、ポリエーテルゴムC 400部を得た。このポリエーテルゴムCの単量体組成比はエピクロロヒドリン単量体単位26モル%、エチレンオキサイド単量体単位70モル%、アリルグリシジルエーテル単量体単位4モル%であった。また、重量平均分子量は90万、ムーニー粘度は67であった。
【0087】
(製造例5)
(ポリエーテルゴムDの製造)
オートクレーブにエピクロロヒドリン400.0部、トルエン2887部を入れ、窒素雰囲気下で攪拌しながら内溶液を50℃に昇温し、上記で得た触媒溶液を11.6部添加して反応を開始した。次に、30分毎に触媒溶液を6.2部ずつ、5時間にわたり添加した。次いで、水を15部添加して攪拌し、反応を終了させた。ここに更に、老化防止剤として4,4’−チオビス−(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)の5%トルエン溶液を45部添加し、攪拌した。スチームストリッピングを実施し、上澄み水を除去後、60℃にて真空乾燥し、ポリエーテルゴムD 400部を得た。このポリエーテルゴムDの単量体組成比はエピクロロヒドリン単量体単位100モル%であった。また、重量平均分子量は70万、ムーニー粘度は70であった。
【0088】
〔実施例1〕
(オニウム化ポリエーテルゴム1の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA192部と、トルエン1266部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムを溶解させた。次に、メタノール73部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン2.9部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて2時間反応を行った。2時間後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ75%であった。前記反応溶液を、スチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム1を、収量190部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム1のオニウムイオン単位含有率は0.75モル%、重量平均分子量は90万、およびムーニー粘度は59であった。
【0089】
(ゴム組成物1、およびゴム架橋物1の製造)
バンバリーミキサーに、上記にて得られたオニウム化ポリエーテルゴム1 100部、充填剤としてカーボンブラック(シーストSO、東海カーボン社製)10部、架橋促進助剤としての亜鉛華1号(ZnO#1、正同化学社製)5部、架橋促進助剤としてのステアリン酸0.5部を投入し、50℃で5分間混練後、バンバリーミキサーからゴム組成物を排出させた。次いで、50℃のオープンロールに、このゴム組成物と、架橋剤としての硫黄(サルファックスPMC、鶴見化学工業社製)0.5部、架橋剤としてのモルホリンジスルフィド(バルノックR、大内新興化学工業社製)1部、架橋促進剤としてのテトラエチルチウラムジスルフィド(ノクセラーTET、大内新興化学工業社製)1部、およびジベンゾチアジルジスルフィド(ノクセラーDM、大内新興化学工業社製)1.5部とを投入し、10分間混練後、シート状のゴム組成物1を取出した。このゴム組成物1を、160℃で30分間プレス架橋してゴム架橋物1(試験片1)を作製し、この試験片1について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0090】
【表1】
【0091】
〔実施例2〕
(オニウム化ポリエーテルゴム2の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA190部と、トルエン1250部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムAを溶解させた。次に、メタノール72部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン5.8部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて2時間の反応を行った。2時間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ66%であった。前記反応溶液をスチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム2を収量186部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム2のオニウムイオン単位含有率は1.32モル%、重量平均分子量は102万、およびムーニー粘度は58であった。
【0092】
(ゴム組成物2、およびゴム架橋物2の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム2 100部を用いた以外は実施例1と同様に行い、ゴム組成物2、およびゴム架橋物2(試験片2)を作製し、この試験片2について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0093】
〔実施例3〕
(オニウム化ポリエーテルゴム3の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA169部と、トルエン1110部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムAを溶解させた。次に、メタノール68部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン10.3部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて12時間の反応を行った。12時間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ63%であった。前記反応溶液を、スチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム3を、収量170部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム3のオニウムイオン単位含有率は2.54モル%、重量平均分子量は87万、およびムーニー粘度は57であった。
【0094】
(ゴム組成物3、およびゴム架橋物3の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム3 100部を用いた以外は実施例1と同様に行い、ゴム組成物3、およびゴム架橋物3(試験片3)を作成し、この試験片3について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0095】
〔実施例4〕
(オニウム化ポリエーテルゴム4の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA150部と、トルエン983部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムAを溶解させた。次に、メタノール57部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン18.3部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて24時間の反応を行った。24時間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ50%であった。前記反応溶液をスチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム4を、収量152部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム4のオニウムイオン単位含有率は3.79モル%、重量平均分子量は96万、およびムーニー粘度は58であった。
【0096】
(ゴム組成物4、およびゴム架橋物4の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム4 100部を用いた以外は実施例1と同様に行い、ゴム組成物4、およびゴム架橋物4(試験片4)を作成し、この試験片4について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0097】
〔実施例5〕
(オニウム化ポリエーテルゴム5の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA154部と、トルエン1011部とを添加し、50℃にて12時間攪拌して溶解させた。次に、メタノール58部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン37.6部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて48時間の反応を行った。48時間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ33%であった。前記反応溶液をスチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム5を、収量156部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム5のオニウムイオン単位含有率は5.44モル%、重量平均分子量は99万、およびムーニー粘度は55であった。
【0098】
(ゴム組成物5、およびゴム架橋物5の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム5 100部を用いた以外は実施例1と同様に行い、ゴム組成物5、およびゴム架橋物5(試験片5)を作成し、この試験片5について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0099】
〔実施例6〕
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA132部と、トルエン868部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムAを溶解させた。次に、メタノール50部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、トリメチルアミン2.36部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて24時間の反応を行った。24時間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてトリメチルアミンの反応率を測定したところ98%であった。前記の反応溶液を、スチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム6を、収量128部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム6のオニウムイオン単位含有率は4.90モル%、重量平均分子量は93万、ムーニー粘度は65であった。
【0100】
(ゴム組成物6、およびゴム架橋物6の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム6 100部を用いた以外は実施例1と同様に行い、ゴム組成物6、およびゴム架橋物6(試験片6)を作成し、この試験片6について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0101】
〔実施例7〕
(オニウム化ポリエーテルゴム7の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA161部と、トルエン1063部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムAを溶解させた。次に、メタノール61部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、トリメチルアミン21.4部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて3日間の反応を行った。3日間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部をヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてトリメチルアミンの反応率を測定したところ69%であった。前記反応溶液をスチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム7を、収量163部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム7のオニウムイオン単位含有率は10.03モル%、重量平均分子量は91万、およびムーニー粘度は71であった。
【0102】
(ゴム組成物7、およびゴム架橋物7の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム7 100部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ゴム組成物7、およびゴム架橋物7(試験片7)を作成し、この試験片7について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0103】
〔実施例8〕
(オニウム化ポリエーテルゴム8の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA165部と、トルエン1089部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムAを溶解させた。次に、メタノール63部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、トリメチルアミン59.1部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて5日間の反応を行った。5日間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてトリメチルアミンの反応率を測定したところ50%であった。前記反応溶液をスチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム8を、収量170部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム8のオニウムイオン単位含有率は20.01モル%、重量平均分子量は91万、およびムーニー粘度は84であった。
【0104】
(ゴム組成物8、およびゴム架橋物8の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム8 100部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ゴム組成物8、およびゴム架橋物8(試験片8)を作成し、この試験片8について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0105】
〔実施例9〕
(オニウム化ポリエーテルゴム9の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムB175部と、トルエン1167部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムBを溶解させた。次に、メタノール67部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン43.6部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて7日間の反応を行った。7日間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ13%であった。前記反応溶液をスチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム9を、収量175部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム9のオニウムイオン単位含有率は2.01モル%、重量平均分子量は65万、およびムーニー粘度は41であった。
【0106】
(ゴム組成物9、およびゴム架橋物9の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム9 100部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ゴム組成物9、およびゴム架橋物9(試験片9)を作成し、この試験片9について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0107】
〔実施例10〕
(オニウム化ポリエーテルゴム10の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムC180部と、トルエン1204部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムCを溶解させた。次に、メタノール84部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン51.1部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて7日間の反応を行った。7日間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ12%であった。前記反応溶液を、スチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム10を収量181部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム10のオニウムイオン単位含有率は2.02モル%、重量平均分子量は86万、およびムーニー粘度は65であった。
【0108】
(ゴム組成物10、およびゴム架橋物10の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム10 100部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ゴム組成物10、およびゴム架橋物10(試験片10)を作成し、この試験片10について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0109】
〔実施例11〕
(オニウム化ポリエーテルゴム11の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムD190部と、トルエン1271部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムDを溶解させた。次に、メタノール65部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテルゴム混合物に、n−ブチルジメチルアミン4.31部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて24時間の反応を行った。24時間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてn−ブチルジメチルアミンの反応率を測定したところ70%であった。前記反応溶液をスチームにて溶媒を留去して凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム11を収量181部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム11のオニウムイオン単位含有率は1.45モル%、重量平均分子量は65万、ムーニー粘度は68であった。
【0110】
(ゴム組成物11、およびゴム架橋物11の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム11 100部を用い、受酸剤としてのマグネシア(MgO100、協和化学社製)3部、架橋剤として、硫黄0.5部の代わりに、1,3,5,−トリアジントリチオール(ZISNET−F、三協化成社製)1部を用い、架橋促進剤を用いなかった以外は、実施例1と同様に行い、ゴム組成物11、およびゴム架橋物11(試験片11)を作成し、この試験片11について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0111】
〔比較例1〕
(ゴム組成物12、およびゴム架橋物12の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、ポリエーテルゴムA100部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ゴム組成物12、およびゴム架橋物12(試験片12)を作成し、この試験片12について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0112】
〔比較例2〕
(ゴム組成物13、およびゴム架橋物13の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、ポリエーテルゴムB100部を用いた以外は実施例1と同様に行い、ゴム組成物13、およびゴム架橋物13(試験片13)を作成し、この試験片13について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0113】
[比較例3]
(ゴム組成物14、およびゴム架橋物14の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、ポリエーテルゴムC100部を用いた以外は実施例1と同様に行い、ゴム組成物14、およびゴム架橋物14(試験片14)を作成し、この試験片14について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0114】
[比較例4]
(ゴム組成物15、およびゴム架橋物15の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム11 100部を用いる代わりに、ポリエーテルゴムD100部を用いた以外は実施例11と同様に行い、ゴム組成物15、およびゴム架橋物15(試験片15)を作成し、この試験片15について、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などの評価を行った。表1にその結果を示す。
【0115】
〔比較例5〕
(オニウム化ポリエーテルゴム12の製造)
攪拌機付きガラス反応器に、ポリエーテルゴムA166部と、トルエン1090部とを添加し、50℃にて12時間攪拌してポリエーテルゴムAを溶解させた。次に、メタノール64部を添加して、15分間攪拌した。かくして得られたポリエーテル混合物に、トリメチルアミン118.4部を添加し、攪拌しながら75℃まで昇温し、75℃にて14日間の反応を行った。14日間の反応後、反応溶液を20℃まで冷却して反応を停止した。前記反応溶液1部を、ヘキサン5部と混合し、30分攪拌することによりポリマー相を凝固し、上澄みの有機相を回収した。これをサンプルとして用いGCにてトリメチルアミンの反応率を測定したところ41%であった。前記反応溶液を、ヘキサンにて凝固した後、真空乾燥することにより、オニウム化ポリエーテルゴム12を、収量202部にて回収した。得られたオニウム化ポリエーテルゴム12のオニウムイオン単位含有率は33.00モル%、重量平均分子量は89万であった。オニウム化ポリエーテルゴム12は、実施例1〜11のオニウム化ポリエーテルゴムに比べて硬いものであり、100℃において充分に可塑化せずムーニー粘度を測ることができなかった。
【0116】
(ゴム組成物、およびゴム架橋物の製造)
オニウム化ポリエーテルゴム1 100部を用いる代わりに、オニウム化ポリエーテルゴム12 100部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ゴム組成物、およびゴム架橋物(試験片)の作成を試みた。しかしながら、オニウム化ポリエーテルゴム12は非常に硬く、バンバリーで混練できないので、50℃にて、オープンロールで混練を試みたが、カーボンブラック、架橋剤をはじめとする添加剤を均質に分散させることができなかった。また、非常に硬いため、平滑な架橋シートに加工することも難しく、シート表面は凸凹としており、体積固有抵抗値(23℃、50%RH)などを測ることはできなかった。
【0117】
表1に示すように、本発明のポリエーテルゴムを用いたゴム架橋物(実施例1〜8)は、オニウム化していないベースポリエーテルゴムを用いたゴム架橋物(比較例1)に対し、体積固有抵抗値が低下しており、体積固有抵抗値の通電上昇も抑制されており、導電性部材用途に適していた。また、同様に、実施例9,10,11の、それぞれ、比較例2,3,4に対する、体積固有抵抗値が低下しており、体積固有抵抗値の通電上昇も抑制されており、導電性部材用途に適していた。特に、実施例1〜10は、特に低抵抗値を示した。また、実施例1〜7、実施例9〜11は、特に、ムーニー粘度が低く、成形加工性に優れていた。逆に、オニウムイオン含有基に置換されている単位の含有割合が本発明の範囲よりも多すぎる比較例5は、ポリエーテルゴムが硬くなり、ゴム弾性体としての特質が失われていた。