CN103242611B - 全氟弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及全氟弹性体组合物及其制备方法。具体地,本发明包括交联的全氟弹性体组合物和从可交联的全氟弹性体组合物形成的模制品,所述可交联的全氟弹性体组合物包括具有固化位点单体的第一可固化全氟聚合物和具有固化位点单体的第二全氟聚合物。在所述全氟聚合物中,在一种全氟聚合物中四氟乙烯单体与全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约0:100至约65:35。在所述第二全氟聚合物中,在第二种聚合物中四氟乙烯单体与全氟烷基乙烯基醚单体的摩尔比例为约65:35至约95:5。所述组合物还包含固化剂。本发明的一种具有短的交联时间的含氟弹性体组合物具有全氟弹性体(A),该全氟弹性体(A)具有四氟乙烯单元、全氟烷基乙烯基醚单元(a)和单体单元(b),该单体单元(b)具有选自腈基、羧基和烷氧基羰基的至少一种基团,其中所述组合物具有两种或更多种全氟弹性体(A),该两种或更多种全氟弹性体(A)具有不同含量的全氟烷基乙烯基醚单元(a)。
Description
本专利申请是申请日为2008年4月16日,发明名称为“全氟弹性体组合物及其制备方法”的中国专利申请200880012321.6(对应于PCT国际申请PCT/US2008/004890)的分案申请。
技术领域
本发明涉及使用具有不同含量的全氟(烷基乙烯基醚)单元的全氟弹性体制备的含氟弹性体组合物,以及由该组合物制成的密封材料。本发明还涉及具有优异的耐热性和等离子体耐性的全氟弹性体(FFKM)的可固化的组合物和模制品。
背景技术
含氟弹性体,特别是主要包含四氟乙烯(TFE)单元的全氟弹性体,表现出优异的化学耐性、溶剂耐性和耐热性,并且因此广泛用于在严格环境下使用的密封材料等。
然而,随着技术的进步,对特性的需求也越来越苛刻,而且在航空、航天工业、半导体制造设备和化工厂领域,需要在不低于300℃的高温环境下的密封性质。
因此,为了改进固化速度,日本专利文献JP2001-504885A公开了通过向全氟弹性体和固化剂的混合物中加入固化加速剂例如有机或无机铵盐而制备的可固化的组合物。
全氟弹性体材料以其化学耐性、等离子体耐性以及当用于具有典型填料或增强系统的组合物时可接受的压缩形变耐性水平和机械性质而著称。如所述的,它们已应用于许多应用,包括作为弹性体密封材料用于其中密封件或垫圈将经受高腐蚀性化学物质和/或极端操作条件下的应用中,以及用于形成能够抵御变形的模制部件。还公知FFKM由于它们的化学和等离子体耐性而在半导体制造工业中用作密封材料。这些材料通常由全氟化的单体制备,所述全氟化的单体包括至少一种全氟化的固化位点单体。将单体聚合,以形成具有来自一种或多种固化位点单体的固化位点的全氟化的聚合物,和然后固化(交联)以形成弹性体。典型的FFKM组合物包含上面提到的聚合的全氟聚合物,与在所述固化位点单体上的反应性固化位点基团反应的固化剂,以及任何所需的填料。所述固化的全氟弹性体表现出典型的弹性体特性。
公知的是,由于FFKM的高纯度,对热、等离子体、化学物质以及其它严酷环境的优异耐性,它们可作为O型环和相关的密封部件用于高端密封应用。需要它们在这种环境中的应用的工业包括半导体、航空航天、化学和制药。使用这些材料的新的全氟弹性体组合物的开发,面临着对于能够提供更高的耐热性、化学耐性和等离子体耐性的FFKM和基于FFKM的组合物日益增长的需求和挑战。工业需求、特别是在半导体领域中,不断要求这些密封物增强的性能,以满足具有越来越具侵蚀性的环境和越来越低的污染和颗粒要求的新的最终用途应用的要求。
如在现有技术中认识到的,取决于固化位点单体(CSM)的结构和相应的固化化学的类型,不同的FFKM组合物可以包括不同的固化剂(固化试剂)。这些组合物还可以包括多种填料和填料组合,以获得目标机械性质、压缩形变或改进的化学和等离子体耐性。对于半导体密封应用而言,取决于等离子体化学的类型,无机和有机填料都可用于改进等离子体耐性。典型的填料包括炭黑、二氧化硅、氧化铝、氟塑料、硫酸钡以及其它塑料。在一些用于半导体应用的FFKM中使用的填料,包括由聚四氟乙烯(PTFE)或可熔融处理的全氟化共聚物形成的氟塑料填料颗粒,特别是纳米尺度的颗粒,所述可熔融处理的全氟化共聚物例如为四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)的共聚物(也称为FEP型共聚物)或TFE和全氟代烷基乙烯基醚(PAVE)的共聚物(称为PFA型共聚物)。
美国专利6,710,132公开了FFKM与半结晶氟塑料颗粒(例如PTFE)的掺混物,其中所述颗粒具有核-壳结构,并且是通过这些材料的胶乳掺混形成的。
美国专利4,713,418公开了通过将FFKM与可熔融处理的热塑性氟聚合物进行熔融掺混而形成的组合物。该专利公开了当重结晶时,由一些熔化的热塑性塑料重新形成了约10微米的颗粒。美国专利申请2005/0261431A1公开了FFKM与平均尺寸大于100nm的半结晶聚合物例如PTFE和/或共聚物例如PFA-型共聚物的熔融掺混,其中掺混温度或固化温度超过了所述氟塑料填料的熔化温度。
美国专利7,019,083和国际公开WO2006/120882A1公开了可交联的氟塑料。
当FFKM组合物包括半结晶氟塑料颗粒填料,例如PTFE或共聚物例如PFA-型的那些共聚物的微米颗粒或纳米颗粒时,获得了良好的物理性质、良好的等离子体耐性和优异的纯度。对于半导体应用而言,这样的系统与具有无机填料例如金属氧化物的FFKM相比,也在改进的水平下帮助避免了金属颗粒化和污染。然而,在现有技术中,对于开发更简化的加工方法以形成填充有氟聚合物的FFKM,仍存在着需求。胶乳掺混对于大规模商业化批式生产而言可能是昂贵的,而且熔融掺混通常要求温度高达350℃。在许多商业化产品中,填料装载量一般限于最高至基础聚合物的约30wt%。由于使用了所述氟聚合物填料,这样的组合物有时也可能具有相对高的压缩形变,特别是在高温下(例如>300℃)。由于使用了这种氟聚合物填料,模塑性和粘接性也可能受限。
在现有技术中,对于如下全氟弹性体组合物的进一步改进,存在着需求,所述全氟弹性体组合物在固化时,能够提供高的耐热性、低的压缩形变、良好的等离子体耐性、相对低的硬度、充分的强度和延伸率,其符合对于在高端密封应用中例如半导体加工应用中的使用越来越高的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题:本发明的目的是提供确保短的交联时间的含氟弹性体组合物。解决该技术问题的技术方案:在本发明中,所涉及的技术问题是,当使用具有少量全氟烷基乙烯基醚单元的全氟弹性体时,交联时间较长。
也就是说,本发明涉及一种含氟弹性体聚合物,其包含全氟弹性体(A),该全氟弹性体(A)具有四氟乙烯单元、全氟烷基乙烯基醚单元(a)和单体单元(b),该单体单元(b)具有选自腈基、羧基和烷氧基羰基的至少一种基团,其中所述组合物包含两种或更多种全氟弹性体(A),该两种或更多种全氟弹性体(A)具有不同含量的全氟烷基乙烯基醚单元(a)。
优选在两种或更多种全氟弹性体(A)中,在任何两种全氟弹性体(A)之间的全氟烷基乙烯基醚单元(a)的含量的差异为5到25mol%。
所述单体单元(b)优选为包含腈基的单体单元。
所述全氟烷基乙烯基醚单元(a)优选为全氟甲基乙烯基醚单元。
优选所述含氟弹性体组合物还包含交联剂(B),该交联剂(B)能够与所述单体单元(b)的选自腈基、羧基和烷氧基羰基的至少一种基团交联。
交联剂(B)的量优选为基于100质量份的全部全氟弹性体计的0.3到10.0质量份。
交联剂(B)优选为包含至少两个由式(II)表示的可交联反应基团的化合物:
其中R1是相同或不同的,并且各自为-NH2、-NHR2、-OH或-SH;R2是单价有机基团,
由式(III)表示的化合物:
其中R3是-SO2-、-O-、-CO-、具有1到6个碳原子的亚烷基、具有1到10个碳原子的全氟亚烷基或单键;R4是
或
由式(IV)表示的化合物:
其中Rf 1是具有1到10个碳原子的全氟亚烷基,以及
由式(V)所表示的化合物:
其中n是1到10的整数。
本发明还涉及用于半导体制造设备的密封材料,其由上述的含氟弹性体组合物制造。
本发明的技术效果是,本发明可以提供用于交联的弹性体组合物,它确保了短的交联时间,并给出交联的橡胶模制品。
本文描述了含氟弹性体组合物,它包括第一可固化全氟聚合物,该第一可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和至少一种第一固化位点单体,该第一固化位点单体具有选自腈基、羧基和烷氧基羰基的至少一种官能团,和第二可固化全氟聚合物,该第二全氟聚合物包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和至少一种第二固化位点单体,该第二固化位点单体具有选自腈基、羧基和烷氧基羰基的至少一种官能团,其中在所述第一可固化全氟聚合物中的第一全氟烷基乙烯基醚的含量与在所述第二可固化全氟聚合物中的第二全氟烷基乙烯基醚的含量是不同的。
所述含氟弹性体组合物可以包括至少一种另外的可固化全氟聚合物,该另外的可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚和固化位点单体。
此外,在优选的实施方案中,在所述第一可固化全氟聚合物中的第一全氟烷基乙烯基醚的含量与在所述第二可固化全氟聚合物中的第二全氟烷基乙烯基醚的含量的差异为约5至约25mol%。
在所述含氟弹性体组合物中的第一固化位点单体的官能团和/或第二固化位点单体的官能团优选为腈基,和所述第一全氟烷基乙烯基醚和/或第二全氟烷基乙烯基醚优选为全氟甲基乙烯基醚。
可以向所述含氟弹性体组合物提供固化剂,所述固化剂能够与所述第一固化位点单体的官能团和/或所述第二固化位点单体的官能团交联。固化剂的添加量可以是基于每100重量份的合并的第一可固化全氟聚合物和第二可固化全氟聚合物计的约0.3至约10.0重量份。
所述固化剂可以选自多种化合物,例如
具有至少两个按照式(II)的可交联的反应基团的化合物:
其中每个R1基团是相同或不同的,并且各自选自-NH2、-NHR2、-OH或-SH,其中R2是单价有机基团;
按照式(III)的化合物:
其中R3是-SO2-、-O-、-CO-、具有1到约6个碳原子的亚烷基、具有1到约10个碳原子的全氟亚烷基或单键,其中R4是
或
按照式(IV)的化合物:
其中Rf 1是具有1到约10个碳原子的全氟亚烷基;以及
按照式(V)的化合物:
其中n是1到约10的整数。
本发明可以包括使用上述含氟弹性体组合物制造的用于半导体制造设备的密封材料。
本发明还包括可固化全氟弹性体组合物,其包含:第一可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该全氟聚合物中四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约0:100至约65:35mol%;第二可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在该聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约65:35至约95:5;以及至少一种固化剂,它能够固化所述至少一种第一固化位点单体和所述至少一种第二固化位点单体。
在一个实施方案中,在所述可固化组合物中,第一可固化全氟聚合物包含约0至约58.5mol%的四氟乙烯,约31.5至约99.99mol%的第一全氟烷基乙烯基醚和约0.1mol%至约10mol%的至少一种第一固化位点单体,和第二可固化全氟聚合物包含约65至约85.5mol%的四氟乙烯,约4.5至约35mol%的第二全氟烷基乙烯基醚和约0.1mol%至约10mol%的至少一种第二固化位点单体。
本发明还包括固化的全氟弹性体组合物,其包含:从第一可固化全氟聚合物形成的第一全氟弹性体,所述第一可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该全氟聚合物中四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约0:100至约65:35mol%;和从第二可固化全氟聚合物形成的第二全氟弹性体,所述第二可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在所述第二可固化全氟聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约65:35至约95:5。
本发明还包括模制品,其包含固化的全氟弹性体组合物,其中该组合物包含从第一可固化全氟聚合物形成的第一全氟弹性体,所述第一可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该第一可固化全氟聚合物中四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约0:100至约65:35;和从第二可固化全氟聚合物形成的第二全氟弹性体,所述第二可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在该第二可固化聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约65:35至约95:5。
本发明的这种模制品可以是能够粘接于包含金属或金属合金的表面的密封元件,例如粘接于用于密封半导体加工仓室或其它反应仓室的门的表面的密封元件。
本发明还包括制造固化的全氟弹性体组合物的方法,该方法包括:(a)通过将下列成分(i)至(iii)混合而制备可固化全氟弹性体组合物:(i)第一可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该全氟聚合物中四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约0:100至约65:35;(ii)第二可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在该聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为约65:35至约95:5;和(iii)至少一种固化剂,它能够固化所述至少一种第一固化位点单体的固化位点和所述至少一种第二固化位点单体的固化位点;以及(b)固化在所述全氟弹性体组合物中的第一和第二可固化全氟聚合物,以形成固化的全氟弹性体组合物。本发明的这种模制品可以是能够粘接于包含金属或金属合金的表面的密封元件,例如粘接于用于密封半导体加工仓室或其它反应仓室的门的表面的密封元件。
发明详述
本文描述的新的全氟弹性体组合物,和/或由其制造的模制品例如包括O型环、密封件、垫圈等的密封元件,为这些模制品提供了所需的化学和等离子体耐性,并且更具体地提供了优异水平的耐高温性和等离子体耐性,特别是当暴露于远程NF3等离子体时。由本文的可固化和固化的组合物制成的模制品具有适合用于半导体等离子体和气体化学蒸气沉积(CVD)应用,包括高密度等离子体CVD(HDPCVD)、等离子体增强的CVD(PECVD)以及原子层沉积(ALD)和等离子体增强的原子层沉积(PEALD)的特点。从加工和性能的观点出发,本文描述的可固化和固化的组合物,与本文背景部分中描述的并入半结晶氟塑料作为颗粒填料的各种现有技术的填充的FFKM组合物相比,提供的制品的性能相当或更好。
所述全氟弹性体组合物可以具有两种或更多种类型的全氟弹性体,其中的至少两种,具有不同的全氟烷基乙烯基醚(PAVE)单体含量。在该组合物中,在任何两种这些不同PAVE含量的全氟弹性体之间含量的差异,以摩尔百分比计,优选为约5%至约25%。
此外,本文的组合物的目的在于,当在该组合物中使用全氟弹性体时获得较短的全氟弹性体交联时间,一般而言,该组合物具有比在这样的组合物中通常使用的PAVE含量更低的PAVE含量。
如在本申请中使用的,除非另外指明,“全氟弹性体”或“固化的全氟弹性体”包括任何通过通过如下方式形成的固化的弹性体材料或组合物,所述方式为将可固化全氟聚合物,例如在本文描述的可固化全氟弹性体组合物中的可固化全氟聚合物,进行固化。可用于形成固化的全氟弹性体的“可固化全氟聚合物”(在现有技术中有时称为“全氟弹性体”,或更适合地称为“全氟弹性体胶”)是基本上完全氟化的,其优选为在其聚合物主链上完全全氟化的聚合物。根据本发明的公开内容,应该理解,由于使用氢作为官能交联基团的一部分,在那些材料的交联体内的一些全氟弹性体中,可能存在一些残留的氢。固化的材料,例如全氟弹性体,通常是交联的聚合物结构。
在全氟弹性体组合物中,在固化时用于形成固化的全氟弹性体的可固化全氟聚合物,是通过将一种或多种全氟化单体进行聚合而形成的,所述全氟化单体之一优选是具有允许固化的官能团的全氟化固化位点单体,其中所述官能团包括可以不被全氟化的反应性基团。将两种或更多种全氟聚合物以及优选至少一种固化剂,组合在全氟弹性体组合物中,然后将其固化,形成了本文描述的得到的交联的、固化的全氟弹性体组合物。
如在本文中使用的,“全氟弹性体组合物”是一种聚合物组合物,该组合物包括一种或多种,并且优选超过一种的可固化全氟聚合物,每种可固化全氟聚合物是通过将两种或更多种全氟化的单体进行聚合而形成的,所述两种或更多种全氟化的单体包括至少一种具有至少一个允许固化的官能团的全氟化的单体,即至少一种固化位点单体。按照美国标准化测试方法(American Standardized Testing Methods (ASTM))的标准化橡胶定义以及如本文的进一步描述的,这样的材料一般也被称为FFKM。
如在本文中使用的,“压缩形变”是指弹性体材料在变形压缩负载移除后,保持变形而不恢复其原始形状的倾向。压缩形变值被表示成材料不能恢复的原始偏差的百分率。例如,0%的压缩形变值表示在移除变形压缩负载后,材料完全恢复其原始形状。相反,100%的压缩形变值表示材料完全不能从施加的变形压缩负载中恢复。30%的压缩形变值表示70%的原始偏差得到恢复。较高的压缩形变值一般表明密封泄漏的可能性,并且因此,在密封技术领域中优选30%或更低的压缩形变值。
如本文中描述的,本发明包括优选的可固化的全氟弹性体组合物、固化的全氟弹性体组合物以及从其形成的模制品。
这样的全氟弹性体组合物优选包括两种或更多种全氟化的共聚物,在所述组合物中,所述全氟化的共聚物中的至少一种具有比第二聚合物更高含量的四氟乙烯(TFE)。其它适合的共聚单体可以包括其它烯属不饱和氟代单体。每种这样的聚合物还具有一种或多种全氟烷基乙烯基醚(PAVE),它包括可以是直链的或支链的烷基或烷氧基,并且它还可以包括醚键,其中优选在本文中使用的PAVE包括例如全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、全氟乙基乙烯基醚(PEVE)、全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟甲氧基乙烯基醚和其它类似化合物,其中特别优选的PAVE是PMVE、PEVE和PPVE,和最优选的是PMVE,它为将从本文的可固化组合物进行固化而形成的获得的制品提供了优异的机械强度。在所述可固化全氟聚合物和最终的可固化组合物中,PAVE可以单独使用,或者可以在上述的PAVE型的组合中使用,只要所述使用符合本文描述的发明就行。
优选的全氟聚合物是如下物质的共聚物:TFE、至少一种PAVE和至少一种并入了允许所述可固化聚合物交联的官能团的全氟化的固化位点单体。所述固化位点单体可以是各种类型的具有本文中提到的优选固化位点的单体。尽管优选的固化位点包括那些具有含氮基团、羧基或烷基羰基的固化位点,但也可以使用其它固化位点例如碘、溴和其它卤代的固化体以及其它现有技术中已知的固化位点,特别是如果在组合物中提供了不是所述第一和第二可固化全氟聚合物的另外的可固化全氟聚合物。因此,尽管本发明的公开内容提供了各种优选的固化剂(在本文中也称为交联剂、固化试剂),但如果使用现有技术已知的其它固化位点,也可以使用能够固化这种可选的固化位点的其它固化剂。例如,基于有机过氧化物的固化剂和辅助固化剂可以与卤化的官能固化位点基团一起使用。
下面列出了示例性的固化位点单体,其中大多数在结构上基于PAVE,并具有反应性位点,尽管它们可能各不相同,但它们具有下面的结构(A):
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X1 (A)
其中m是0或从1到5的整数,n是从1到3的整数,和X1是含氮基团,例如腈基或氰基,羧基和/或烷氧基羰基。本文提到的官能团,例如含氮基团,是用于交联的位点。符合式(A)的化合物可以单独使用,或以其不同的、任选的组合使用。从交联的观点出发,优选所述交联官能团是含氮基团,优选为腈基。
根据式(A)的固化位点单体的其它例子包括下面的式(1)到式(17):
CY2=CY(CF2)n-X2 (1)
其中Y是H或F,n是从1至约8的整数
CF2=CFCF2Rf 2-X2 (2)
其中Rf 2是(-CF2)n-、-(OCF2)n-,和n是0或从1至约5的整数
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2-X2 (3)
其中m是0或从1至约5的整数,和n是0或从1至约5的整数
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF2)-X2 (4)
其中m是0或从1至约5的整数,和n是0或从1至约5的整数
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n-X2 (5)
其中m是0或从1至约5的整数,和n是从1至约8的整数
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m-X2 (6)
其中m是从1至约5的整数
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(-X2)CF3 (7)
其中n是从1至约4的整数
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)-X2 (8)
其中n是从2至约5的整数
CF2=CFO(CF2)n-(C6H4)-X2 (9)
其中n是从1至约6的整数
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)-X2 (10)
其中n是从1至约2的整数
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)-X2 (11)
其中n是0或从1至约5的整数
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n=X2 (12)
其中m是0或从1至约4的整数,和n是1至约3的整数
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)-X2 (13)
CH2=CFCF2OCH2CF2-X2 (14)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)-X2 (15)
其中m是大于0的整数
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n-X2 (16)
其中n是至少为1的整数
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3))OCF2-X2 (17)
其中X2可以是单体反应性位点子基,例如腈基(-CN)、羧基(-COOH)或烷氧基羰基(-COOR5,其中R5是可以被氟化或全氟化的具有1至约10个碳原子的烷基),等等。优选的是,如果从所述全氟聚合物固化得到的全氟弹性体需要优异的耐热性,以及为了防止当通过聚合反应合成所述全氟弹性体时由于链转移引起的分子量降低,可以使用不具有氢原子的全氟化的化合物。此外,从提供与TFE的优异聚合反应性的观点出发,具有CF2=CFO-结构的化合物是优选的。
为了优选的交联反应性,适合的固化位点单体优选包括那些具有含氮固化位点,例如腈或氰基固化位点的单体。但是,也可以使用(除了上面提到的之外具有多个和不同的主链的)固化位点,以及具有羧基COOH的固化位点和现有技术已知的和即将开发的其它类似固化位点。所述固化位点单体可以单独使用,或者在不同的组合中使用。
使用固化位点单体例如上面提到的那些固化位点单体的全氟聚合物以及从其形成的得到的弹性体的例子公开于WO00/29479A1中,该文献中关于这样的全氟弹性体、它们的含量及其制造方法的相关的部分并入本文中。也可以参考日本Kokai专利H09-512569A和H11-092529A。
在本发明请求保护的组合物中使用的全氟聚合物,可以使用任何已知的或即将开发的采用聚合过程形成含氟弹性体的聚合技术来合成,所述聚合过程包括例如乳液聚合、胶乳聚合、链引发聚合、分批聚合等。优选地,所述聚合过程的进行使得反应性固化位点位于所述聚合物主链的任何末端或两个末端上,和/或悬挂在聚合物主链上。
制造所述聚合物的一种可能方法包括使用引发剂的自由基聚合,所述引发剂例如在现有技术中已知的用于使含氟弹性体聚合的引发剂(有机或无机过氧化物和偶氮化合物)。典型的引发剂是过硫酸盐、过碳酸盐、过酸酯等,其中优选的引发剂包括过硫酸的盐、氧化性碳酸盐和酯,以及过硫酸铵,其中最优选的是过硫酸铵(APS)。这些引发剂可以单独使用,或与还原剂例如亚硫酸酯和亚硫酸盐一起使用。
可以使用用于乳液聚合多种乳化剂,但是优选的是具有氟碳链或氟聚醚链的羧酸的盐,以抑制在聚合过程中发生的向乳化剂分子的链转移反应。乳化剂的使用量一般为基于加入的水计的约0.05到2wt%,优选为0.2到1.5wt%。需要说明的是,应该使用特殊的安排以避免聚合设备附近的点火源,例如火花。参见G.H.Kalb,Advanced Chemistry Series,(《高等化学丛书》),129,12(1973)。
聚合压力可以变化,并且一般可以在0.5到7Mpa的范围内。聚合压力越高,聚合速度将越快。因此,如果需要增加生产率,聚合压力优选为至少0.7Mpa。
可以使用现有技术已知的标准聚合过程。如果要在本文的可固化全氟聚合物中使用含氮基团例如腈基或氰基、羧基或烷氧基羰基,其可以通过将另外的具有包含该基团的交联位点的单体进行共聚而包括在所述聚合物中。可以在制备所述含氟弹性体时加入固化位点单体,并将其共聚。其它向所述聚合物提供这样的基团的方法是对聚合产物进行酸处理,以将例如聚合产物中包含的羧酸的金属盐或铵盐的基团转化成羧基。适合的酸处理方法的例子是用盐酸、硫酸、硝酸或发烟硫酸洗涤,或通过在所述聚合反应后,将混合体系的pH值通过使用上面提到的酸降低到3或更低。另一种导入羧基的方法是通过将具有碘或溴的可交联聚合物用发烟硝酸进行氧化。
未固化的全氟聚合物可以商购,包括由Dyneon销售的全氟聚合物和可以从日本大阪的Daikin Industries,Ltd.获得的其它类似聚合物。其它适合的材料也可以从意大利的Ausimont S.p.A.、日本的Asahi Glass和W.L.Gore获得。
用于与本发明的全氟弹性体组合物和含有弹性体的组合物一起使用的固化剂(在本文中也称为交联剂),与本文描述的多种固化位点一起使用,并且应当能够固化(交联到)在所述组合物的多种未固化全氟聚合物中的固化位点。优选的交联剂或固化剂是噁唑、咪唑、噻唑、三嗪、偕胺肟和氨基腙交联剂。其中,咪唑是优选的,因为可获得提供了优异的机械强度、耐热性、化学耐性、耐冷性的交联制品,特别是在耐热性和耐冷性方面平衡且优异的固化制品。
优选地,含氮固化位点包括基于双苯基的固化剂及其衍生物,包括双氨基酚及其盐,以及四苯基锡。此外,可以使用辐照固化技术固化所述全氟聚合物。
最优选的是包含氰基的固化位点,它可以用如下固化剂固化,所述固化剂为具有至少两个如下面的式(I)和(II)或其组合中那样的可交联基团的芳香族胺,它们当固化时形成苯并咪唑交联结构。这些固化剂在现有技术是已知的,并且在美国专利6,878,778和6,855,774的相关部分中与具体的实施例一起讨论,这些专利以其全文并入本文中。
其中,在每个根据式(II)的基团中,R1是相同的或不同的,并且可以是NH2、NHR2、OH、SH或单价有机基团或其它有机基团,例如具有约1至约10个碳原子的烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基和芳烷氧基,其中非芳基类型的基团可以是支链的或直链的和取代的或未取代的,和R2可以是-NH2、-OH、-SH或单价或其它有机基团,例如脂族烃基团、苯基和苯甲基,或烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基和芳烷氧基,其中每个基团具有约1至约10个碳原子,其中非芳基类型的基团可以是支链的或直链的和取代的或未取代的。优选的单价或其它有机基团,例如烷基和烷氧基(或其全氟化形式)具有1到6个碳原子,和优选的芳基类型的基团是苯基和苯甲基。其例子包括-CF3,-C2F5,-CH2F,-CH2CF3或-CH2C2F5、苯基,苯甲基;或其中1到5个氢原子被氟原子取代的苯基或苯甲基,例如-C6F5、-CH2C6CF5,其中基团可以被进一步取代,包括用-CF3或其它低级全氟烷基取代,或其中1到5个氢原子被CF3取代的苯基或苯甲基,例如C6H5-n(CF3)n、-CH2C6H5-n(CF3)n(其中n是1至约5)。氢原子可以用苯基或苯甲基进一步取代。但是,苯基和CH3是优选的,因为提供了优越的耐热性、良好的交联反应性和相对容易的合成。
并入到有机胺中的具有式(I)或(II)的结构应该包括至少两个这样的式(I)或(II)的基团,以便提供至少两个交联反应性基团。
此外,在本文有用的是具有下面显示的式(III)、(IV)和(V)的固化剂。
其中R3优选为SO、O或CO或有机或亚烷基类型的基团,例如具有1到6个碳原子的烷基、烷氧基、芳基、芳烷基或芳烷氧基,或这种基团的全氟化形式,其具有约1至约10个碳原子,并且是支链或直链的、饱和的或未饱和的,以及支链或直链的(对于非芳基类型的基团而言)或单键。R4优选为反应性侧链基团,例如下面显示的基团:
或
其中Rf 1是具有约1至约10个碳原子的全氟烷基或全氟烷氧基,它可以是直链或支链基团和/或饱和的或未饱和的和/或取代的或未取代的;以及
其中n为约1至约10的整数。
对于耐热性而言,噁唑、咪唑、噻唑和三嗪交联剂是优选的,并且可以包括下面列出的并关于式(I)、(II)、(III)、(IV)和(V)如下进一步讨论的化学式化合物,具体地,式(II),其中R1是相同的或不同的,并且各自为-NH2、-NHR2、-OH或-SH,其中R2是单价有机基团,优选不是氢;式(III),其中R3是-SO2-、-O-、-CO-和具有1至约6个碳原子的亚烷基,具有1至约10个碳原子的全氟亚烷基或单键,和R4如下文所述;式(IV),其中Rf 1是具有1至约10个碳原子的全氟亚烷基,和式(V),其中n是1至约10的整数。在这些化合物中,对于耐热性而言,本文提到的式(II)的那些化合物是优选的,所述耐热性由于交联后芳香环的稳定而增强。对于式(II)中的R1而言,还优选使用NHR2作为R1,因为N-R2键(其中R2是单价有机基团并且不是氢)比N-H键的耐氧化性更高。
具有至少两个如在式(II)中那样的基团的化合物是优选的,并在其上具有2到3个可交联的反应性基团,更优选具有2个可交联基团。
基于上述的优选式的示例性固化剂包括至少两个官能团,例如下面的结构式(VI)、(VII)或(VIII):
其中R5表示饱和的或不饱和的、支链的或直链的、取代的或未取代的基团,例如烷基、烷氧基、芳基、SO、O、CO,或碳原子被全氟化并优选具有约1至约10个碳原子的类似基团;
其中R1如本文别处定义的,和R6可以是O、SO2、CO或可以被全氟化的有机基团,例如具有从约1至约10个碳原子的烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基和芳烷氧基,其中非芳基类型的基团可以是支链的或直链的和取代的或未取代的,或单键或亚烷基键。
从易于合成的观点出发,优选的交联剂是具有两个由式(II)表示的可交联反应性基团的化合物,其显示在下面的式(VIII)中。
其中R1如上所述,和R6是-SO2、-O-、-CO-、具有1至约6个碳原子的亚烷基、具有1至约10个碳原子的全氟亚烷基、单键或如在式(IX)中表示的基团:
其中该式提供了更容易的合成。具有1至约6个碳原子的亚烷基的优选例子是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基等。具有1至约10个碳原子的全氟亚烷基的例子是
等。
这些化合物已知是双氨基苯基化合物的例子。作为参考,参见例如日本专利2-591177B和日本Kokai申请8-120146A和类似专利中的化合物。符合该结构的优选化合物包括式(X)的那些化合物:
其中R7在每种情况下是相同的或不同的,并且每个R7是氢,具有1至约10个碳原子的烷基;具有1到10个碳原子的部分氟化的或全氟化的烷基;苯基;苯甲基;或其中1至约5个氢原子已经被氟或低级烷基或全氟烷基例如CF3取代的苯基或苯甲基。
固化剂的非限制性的例子包括2,2-双(2,4-二氨基苯基六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-甲基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-乙基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-丙基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-全氟苯基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4(N-苯甲基氨基)苯基]六氟丙烷,以及类似的化合物。其中,对于优选的优异耐热性的性质而言,2,2-双[3-氨基-4-(N-甲基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-乙基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-丙基氨基)苯基]六氟丙烷和2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷是优选的。对于最优选的优异耐热性的性质而言,2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基苯基)]六氟丙烷是优选的。
其它适合的固化剂包括噁唑、咪唑、噻唑、三嗪、偕胺肟和氨基腙交联剂,并且特别是现有技术已知的或即将开发的双氨基苯酚、双脒、双偕胺肟、双氨基腙、单脒、单偕胺肟和单氨基腙,其例子在例如美国专利公开2004/0214956A1中阐述,该文献的相关部分通过引用并入本文中,包括其中的固化剂和辅助固化剂以及其中的加速剂。咪唑是有用的,因为它们可以提供良好的机械强度、耐热性、化学耐性和低温能力,以及交联性质与高温和低温性质的良好平衡。双偕胺肟、双氨基腙、双氨基苯酚、双氨基硫代苯酚或双二氨基苯基固化剂可以与在所述全氟聚合物中的腈基或氰基、羧基、和/或烷氧基羰基反应,以优选形成全氟弹性体,该全氟弹性体具有包含噁唑环、噻唑环、咪唑环、或三嗪环作为由本文的组合物形成的得到的固化制品中的交联部分。
优选提供如下化合物,其包括至少两个具有如在式(I)或(II)中的交联反应性基团的化学基团,以增加耐热性和使芳香环系统稳定。对于具有两个或三个这样的基团的基团、例如在(I)或(II)中的基团而言,优选在每个基团(I)或(II)中提供至少两个,因为具有较少数量的基团可能不能提供充分的交联。
在一个实施方案中,所述可固化全氟弹性体组合物包括至少两种可固化全氟聚合物,第一全氟聚合物和第二全氟聚合物,它们具有不同的PAVE含量,然而,应该理解的是,另外的这种全氟弹性体可以与该第一和该第二全氟聚合物组合,并且同样具有不同量的PAVE,只要至少所述第一和第二全氟聚合物(以及在固化的组合物中第一和第二全氟弹性体)具有如本文讨论的不同的PAVE含量。优选单独或与一种或多种另外的可固化全氟聚合物组合使用高PAVE含量的可固化全氟聚合物和低PAVE含量的可固化全氟聚合物作为两种都具有低PAVE含量的聚合物的使用,尽管在一些方面有益,但造成交联时间的降低。然而,PAVE的差异越接近本文描述的最佳范围,交联时间就会越好和越短。这种优选的PAVE含量差异,也造成了在从所述含氟弹性体组合物形成的最终产品中容易调整硬度,所述最终产品例如模制品。
所述第一可固化全氟聚合物优选包括的四氟乙烯的量为约0至约58.5mol%的四氟乙烯,和优选为约49.8至约63.1mol%。第一全氟烷基乙烯基醚(其可以包括至少一种可以单独使用或与其它全氟烷基乙烯基醚组合使用的全氟烷基乙烯基醚),以及具有固化位点的至少一种第一固化位点单体。在所述第一可固化全氟聚合物中,全氟烷基乙烯基醚存在的量优选为所述全氟聚合物的31.5至约99.99,和优选约34至约49.75mol%,或所述聚合物的约38至约50mol%。在一个实施方案中,在含氟弹性体组合物中,所述第一全氟聚合物是高PAVE含量的可固化全氟聚合物,并且其中的PAVE含量优选为至少约38mol%,和更优选至少约40mol%,以增加所述组合物的交联速度。相应地,在这个实施方案中,所述PAVE含量优选不超过约50mol%,更优选不超过约45mol%,和最优选不超过约42mol%,以增加在合成所述聚合物中的聚合速度。
最优选地,在所述聚合物链中,所述第一可固化全氟聚合物具有的四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔百分比比例为约0:100至约65:35,和更优选为约50:50至约65:35。
所述具有固化位点的至少一种第一固化位点单体优选为单独的固化位点单体,但是在本文中也可以使用具有同样的功能活性固化基团的固化位点单体或具有不同固化位点基团的不同类型的固化位点单体(例如在双重固化组合物中)的组合。
在所述第二可固化聚合物中,该第二可固化全氟聚合物优选包括比所述第一可固化全氟聚合物更高含量的四氟乙烯,并且更优选为约65至约85.5mol%的四氟乙烯,和最优选为约64.7至约82.5mol%。在所述第二可固化全氟聚合物中的第二全氟烷基乙烯基醚是低PAVE含量的全氟聚合物,其中的该第二全氟烷基乙烯基醚也可以是一种或多种单独或组合使用的全氟烷基乙烯基醚,而且所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与在所述第一可固化全氟聚合物中的第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同。所述第二全氟烷基乙烯基醚优选以所述第二全氟聚合物的约4.5至约35mol%,和更优选约14.6至约34.83mol%存在。
在一个实施方案中,在含氟弹性体组合物中,在所述聚合物中存在的第二可固化PAVE的量优选为至少约18mol%,更优选至少约21mol%,和最优选至少约25mol%,以造成较低的玻璃化转变温度和满意的低温性能。在该实施方案中,所述PAVE含量还优选不超过约35mol%,和更优选不超过约32mol%,和最优选不超过约30mol%,以造成从固化所述含氟弹性体组合物形成的获得的交联制品的硬度的增加,并用于增强这样的制品的密封性能。
最优选地,所述第二可固化全氟聚合物在聚合物链中具有的四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔百分比比例为约65:35至约95:5,和更优选为约65:35至约85:15。
最优选的是,在所述第一可固化全氟聚合物和所述第二可固化全氟聚合物中的PAVE含量的差异是至少5mol%,以提供对交联硬化的调整。然而,优选的是,在所述第一和第二可固化全氟聚合物之间的PAVE含量的差异为至少约8mol%,并且更优选它是至少约10mol%。进一步优选的是,PAVE含量中的含量差异小于约25mol%,更优选小于约15mol%,和最优选小于约10mol%,以避免增加玻璃化转变点。
所述第二可固化全氟聚合物优选还包含具有固化位点的至少一种第二固化位点单体。该第二固化位点单体可以与在所述第一可固化全氟聚合物中使用的至少一种第一固化位点单体相同或不同,尽管优选为了便利性和相容性,所述第一和第二固化位点单体或者是同样类型的(意味着它们是相同的或具有同样的固化位点官能团),或者能够被同样的固化剂固化。然而基于本发明公开的内容,本领域普通技术人员应当理解,在本发明的范围内可以使用双重固化材料,或改变在所述第一和第二可固化聚合物之间的固化部分,只要通过使用适合的固化剂获得了优选足够的固化。
在所述第一可固化全氟聚合物和所述第二全氟聚合物二者中,这些聚合物包括的固化位点单体的量优选为聚合物链的约0.01至约10mol%,和更优选为约0.05至约3mol%。尽管在本发明的范围内可以使用多种固化位点官能团,但优选的是,所述至少一种第一和至少一种第二固化位点单体的固化位点各为如下官能团,该官能团是含氮基团例如腈基,羧基或烷氧基羰基。可以将这些单体进行构造,以使得所述第一和/或所述第二固化位点单体分别在所述第一和第二可固化全氟聚合物的一个或两个末端上提供官能团,例如含氮基团。可选地,或者除了基团的末端放置之外,这样的含氮固化位点基团也可以定位成悬挂在所述第一和/或第二可固化全氟聚合物的聚合物主链上。
在一个优选实施方案中,在含氟弹性体组合物中,所述至少一种固化位点单体的含量为至少约0.1mol%,更优选至少约0.2mol%,和最优选至少约0.3mol%,以提供增强的交联能力。此外,在这样的实施方案中,所述至少一种固化位点单体不超过约2.0mol%,更优选不超过约1.0mol%,和最优选不超过约0.5mol%,以避免使用过量的固化位点单体,这是由于与其相关的花费昂贵。
本文描述的可固化全氟聚合物组合物优选为两种可固化全氟聚合物的组合,但是本发明在其范围内还可以包括加入其它的这种可固化全氟聚合物,而不背离本发明的主旨。
除了上述的可固化全氟聚合物外,所述可固化全氟弹性体组合物优选还包括至少一种固化剂,该固化剂能够固化所述至少一种第一固化位点单体和所述至少一种第二固化位点单体。优选地,如果在所述第一和/或所述第二可固化全氟聚合物中使用包含官能团的固化位点,则至少一种固化剂被选择成与固化位点单体的官能团反应,以便形成交联结构,例如苯并咪唑交联结构。适合的固化剂如本文别处所述,它们在所述可固化全氟弹性体组合物中的含量,为基于所述第一和所述第二可固化全氟聚合物(或总的可固化全氟聚合物)的总重量计的每100份可固化组合物约0.3至约10重量份,和更优选为每100份可固化全氟弹性体组合物约0.6至约0.9重量份。优选的范围最有益于提供良好的强度特性,并有益于在高温压缩力下避免破裂或结构缺陷。它也提供了优选的压缩形变特性。
在本文的含氟弹性体的一个实施方案中,所述固化剂是上面列出的那些优选固化剂中的一种,并且在所述组合物中存在的量为基于100重量份弹性体计的至少约0.3重量份,和更优选至少约0.5重量份或至少约0.7重量份,和最优选至少约0.6重量份,其中较高的量增强交联。在所述组合物中,所述固化剂或交联剂优选基于100重量份弹性体计不超过10.0重量份,和更优选不超过2.0重量份,和最优选不超过0.9重量份。
除了本文提到的与具有腈基等的含氟可固化全氟聚合物一起使用的优选固化剂之外,使用现有技术中已知的用于添加到本文的组合物中的第一和第二全氟聚合物和/或其它全氟聚合物的固化剂来固化所述腈基,落在在本发明的范围内。其它现有技术中已知的固化剂的例子包括有机锡,例如四苯基锡、三苯基锡等(因为这些化合物形成优选的三嗪环)。如果使用有机锡化合物,它在所述组合物中存在的量优选为基于100重量份可固化全氟聚合物计的约0.05至约10重量份,更优选为约1至约5重量份。如果有机锡存在的量低于约0.05份,聚合物存在的着当固化时交联不充分的倾向,和如果含量超过约10份,所形成的制品的物理性质趋于劣化。
除了上述的可固化全氟弹性体组合物之外,本文还描述了固化的全氟弹性体组合物,包含至少第一固化的全氟弹性体和第二固化的全氟弹性体,这些固化的弹性体由在所述组合物中的至少两种,并且优选仅仅两种上述的可固化全氟聚合物,在固化完成后形成,从而在所述可固化全氟弹性体组合物中的固化剂已经基本上反应,并掺入到交联的固化的全氟弹性体组合物中。
将这些可固化材料以变化的量组合,使得在所述组合物中第一全氟弹性体与第二全氟弹性体的重量百分比比例为约1:99至约99:1,更优选为约20:80至约80:20,最优选为约75:25至约45:55,落在在本发明的范围内。
这种从本文提到的可固化全氟弹性体组合物形成的固化的全氟弹性体组合物可以被固化和成型,以形成模制品。通常,所述模制品将被形成为密封元件,例如O型环、密封件、垫圈、垫片等,但是在本文中也包括其它在现有技术中已知的或即将开发的形状和用途。
所述模制品可被粘接于表面上,以形成例如粘接的密封件。这样的粘接的密封件可用于例如形成用于例如半导体加工的预先粘接的门、通道门和狭缝阀门。可以将这样的模制品,例如密封件进行粘接的表面包括聚合物表面以及金属和金属合金表面。在一个实施方案中,本发明包括由例如不锈钢或铝形成的门或狭缝阀门,其中O型密封件与门中构造的用于接收该密封件的凹槽相符合。所述粘接可以通过使用粘接组合物或通过粘合剂来进行。此外,可以制备粘接剂,它由含氟溶剂、至少一种可固化全氟聚合物和固化剂形成,其中所述含氟溶剂例如来自3M的几种能够溶解全氟聚合物的溶剂中的一种。
在用于制造O型环的模具中挤出的聚合物开始固化后,以及在将所述密封件粘接于表面例如门之前,可以将所述粘接剂施加到O型环或所述门的凹槽上,或者可以将粘接剂施加到挤出的聚合物上,该聚合物可以在将与其粘合的表面(门)中原位成型和固化,从而当热固化时,在所述O型环以及在所述粘接剂中所述全氟聚合物同时固化。优选地,尽管不是必需的,在所述粘合剂中使用的全氟聚合物与在本文描述的全氟弹性体组合物中的至少一种全氟聚合物相同。所述粘接剂也可以优选包括在本文描述的可固化全氟弹性体组合物中使用的两种全氟聚合物,和/或可有用的使用任何适合的能够固化以将所述组合物粘接于所需表面上的可固化全氟聚合物。
本文还描述了用于制造上文描述的固化的全氟弹性体组合物的方法。在该方法中,通过将至少两种本文别处描述的可固化全氟聚合物作为第一和第二全氟聚合物,与至少一种能够固化所述至少一种第一和第二固化位点单体的固化位点的固化剂组合,制备了可固化全氟弹性体组合物。
所述聚合物可以使用典型的橡胶加工设备进行组合,所述橡胶加工设备例如开放式辊压机、密闭式混炼机、捏合机等。所述组合物也可以使用封闭式混合器的方法和通过乳液混合凝结的方法来制备。优选地,通常使用典型的混合器例如双辊混合器用于组合全氟聚合物(也称为全氟弹性体胶)。优选地,在这种方法中,将所述聚合物在室温下混合,或者在约30℃至约100℃,和优选约50℃的升高的温度下混合。
如果需要,添加剂也可以在这时混合到所述组合物中。由于所述第一和第二可固化全氟聚合物相互作用的独特本质,添加剂是任选的,并且不是必需的。然而,如果希望改变某些性质,固化加速剂、辅助固化剂、辅助剂、加工助剂、增塑剂、填料和改性剂,例如二氧化硅、氟聚合物(TFE及其可熔融加工的共聚物,以及核-壳改性的氟聚合物,其为现有技术已知的,形式为微米粉末、颗粒、纤维和纳米粉末)、氟化石墨、二氧化硅、硫酸钡、碳、炭黑、氟化碳、粘土、滑石、金属填料(氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅)、金属碳化物(碳化硅、碳化铝)、金属氮化物(氮化硅、氮化铝)、其它无机填料(氟化铝、氟化碳)、着色剂、有机染料和/或颜料例如偶氮、isoindolenone、喹吖啶酮、二酮吡咯并吡咯、蒽醌等、酰亚胺填料(例如聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺和聚醚酰亚胺)、酮类塑料(例如聚亚芳基酮例如PEEK、PEK和PEKK)、聚芳基化物、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚氧基苯甲酸等,可以以现有技术已知的量使用,和/或其用量可以变化以获得不同的性质。这里的所有填料可以单独使用,或在两种或更多种这样的填料和添加剂的组合中使用。
优选地,在所述组合物中使用的任何任选的填料的总量为每100份组合的可固化全氟聚合物小于约30份。提供了耐热性和等离子体耐性(在等离子体发射时颗粒数量减少和重量减少的速度低)的有机填料,包括上面提到的那些、有机颜料、具有酰亚胺结构的酰亚胺纤维例如聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚醚酰亚胺,以及基于酮的工程塑料例如PEEK和PEK,其中优选的是有机颜料。
为了耐热性和化学耐性,颜料填料是优选的,并且其对从本文描述的组合物形成的模制品的最终性质具有较少的影响,该颜料填料包括喹吖啶酮、二酮吡咯并吡咯和蒽醌颜料和染料,其中优选的是喹吖啶酮。
在无机填料中,用于防护等离子体影响的优选填料包括氧化铝、氧化钇、氧化硅、聚酰亚胺和氟化碳。
在将所述聚合物组合后,将在所述全氟弹性体组合物中的第一和第二可固化全氟聚合物进行固化,以形成本文描述的固化的全氟弹性体组合物。
取决于固化位点和固化剂,当固化时可以形成各种不同的交联结构。优选地,在所述固化位点单体上使用官能固化基团,使得所固化的全氟弹性组合物包括形成了苯并咪唑交联结构的固化剂。
所述可固化全氟弹性体组合物优选在如下温度和时间下固化,所述温度和时间足以使得固化反应进行,直到在所述组合物中的可固化全氟聚合物基本上固化,优选至少70%固化。优选的固化温度和时间为约150℃至约250℃,约5至约40分钟。固化后,可以使用非必要的后固化。可以接受的后固化温度和时间为约250℃至约320℃,约5至约48小时。
在固化时,使用施加到模具的热和压力,本文描述的可固化全氟弹性体组合物可以在固化的同时形成为模制品。优选地,将组合的可固化全氟聚合物形成为预成型体,例如挤压出的绳或其它形状,用于将所述预成形体包括在模具中,所述具有被成型为接受所述预成型体的凹槽,并用于在固化时形成模制品。
除了填料之外,在本发明的范围内还包括其它可固化的和不可固化的全氟聚合物,它们具有不同的类型,包含与本文优选的相同或不同的固化位点单体。这里,还可以包括另外的固化剂和固化加速剂,用于辅助或加速所述第一全氟聚合物和/或所述第二全氟聚合物的固化,或用于固化和/或加速固化任何另外的任选的可固化全氟聚合物。不可固化的全氟聚合物包括缺少反应性固化位点的并且从一种或多种烯属不饱和单体(例如TFE、HFP和PAVE)形成的那些全氟聚合物。另外的可固化全氟聚合物可以是任何本文提到的可固化全氟聚合物,以及具有适合于与用现有技术已知的有机过氧化物固化、四苯基锡固化体、基于双氨基苯基的固化体等进行交联的固化位点的那些可固化全氟聚合物。可以加入这样的聚合物以开发可替代的混合物掺混物,并修正本文提到的组合物的性质。
本发明的全氟弹性体是现有工艺中使用的半结晶氟塑料填充的FFKM组合物的替代方案,并且与其相比在某种程度上一般显示出改进的性质。可以不另外使用这样的氟塑料颗粒填料,并且不需要高温混合,来制造所述组合物。较高TFE含量的第二聚合物,尽管使得在所述组合物中的固化的全氟聚合物保持无定形,但改变了其它全氟聚合物的本质,使得较高TFE含量的全氟聚合物在其它可固化全氟聚合物中扮演了“填料”的角色。因此,由本发明的弹性体组合物生产的模制品,在严酷的化学、热和等离子体条件下,对于开裂具有更高的复原能力。
与现有技术相反,本发明的组合物产生了在分子水平上的FFKM掺混物,其不需要另外的填料就能产生可用于目标应用的理想性质。此外,与现有技术相反,本发明的组合物,因为其不需要半结晶聚合物成分,并且在不填充时保持无定形状态,因此可以被容易地加工。
如所讨论的,在所述组合物中无定形的、高TFE的可固化全氟聚合物据信在理论上有助于使得到的全氟弹性体组合物获得理想的性质。在所述组合物中的高TFE含量可固化全氟聚合物中,TFE的摩尔百分比不应该超过约95%,并且特别是应该避免接近结晶点,在此熔点是可辨别的。所述交联的弹性体组合物以及从其制备的模制品表现出优异的耐热性以及非常低的压缩形变。此外,由于它们的高纯度和优异的等离子体耐性,它们还可以用于半导体密封应用。
本文描述的优选的交联全氟弹性体组合物的硬度,可以为约40至约95Shore A硬度,但是优选为至少约50Shore A,和更优选为至少约55Shore A,和最优选为至少约60Shore A。此外优选所述硬度不超过约95Shore A,更优选其不超过约90Shore A,和最优选其不超过约85Shore A。这样的优选硬度值提供了更优越和越来越优越的密封特性。
本文描述的所得到的固化的全氟弹性体组合物还具有优越的化学耐性、等离子体耐性、良好的机械强度和耐热性。也可能通过使用本文提到的全氟聚合物的不同组合,来调整使用或不使用填料时得到的全氟弹性体组合物的硬度水平。从得到的全氟弹性体组合物释放的释气成分也可以被降低,从而有助于避免环境污染。因此,它也可作为O型环、方型环、角环、垫圈、衬垫、油封、成对密封、唇式密封、门密封等用于密封半导体设备。这样的密封件和相关的垫圈产品可用于各种不同类型的半导体加工设备,该半导体加工设备用于提供在制造和洁净度方面有较高要求的半导体产品,例如液晶或等离子体平板显示器。
其中可以使用由本文的全氟聚合物组合物形成的密封产品的示例性设备包括蚀刻设备,例如干蚀刻、等离子体蚀刻、反应性离子蚀刻、反应性离子束蚀刻、溅射蚀刻、离子束蚀刻、湿蚀刻和磨光设备;清洗装置例如干蚀刻清洗、UV/O3清洗、离子束清洗、激光束清洗、等离子体清洗和气体蚀刻清洗装置;提取器清洗装置,例如索氏提取清洗、高温高压提取器清洗、微波提取器清洗和超临界提取器清洗装置;曝光装置例如步进器和涂布机显影机;抛光设备例如CMP装置;涂布设备例如CVD和溅射装置;以及扩散离子注入设备例如氧化扩散设备和离子注入设备。
在一个优选的最佳方式实施方案中,本发明涉及含氟弹性体组合物,它包含两种或更多种全氟弹性体,在本文中被称为全氟弹性体(A),它们包含不同含量的全氟烷基乙烯基醚(PAVE)单元(a)。
从易于调整交联制品的硬度的观点出发,在所述两种或更多种全氟弹性体(A)中,在任何两种全氟弹性体(A)之间的PAVE单元(a)的含量存在着差异,该差异优选不低于5mol%,更优选不低于8mol%,进一步优选不低于10mol%。此外,在每种全氟弹性体(A)中PAVE单元(a)含量的差异优选不超过25mol%,更优选不超过20mol%,进一步优选不超过15mol%,因为具有较低含量PAVE单元(a)的全氟聚合物的玻璃化转变温度不会升高。
此外,在这个实施方案中,在两种或更多种全氟弹性体(A)的任何两种全氟弹性体(A)中,假设具有较高PAVE单元(a)含量的全氟弹性体被称为全氟弹性体(A1),和具有较低PAVE单元(a)含量的全氟弹性体被称为全氟弹性体(A2),那么在全氟弹性体(A1)中PAVE单元(a)的含量优选不低于38mol%,更优选不低于40mol%,因为所述组合物的交联速度较快。此外,在全氟弹性体(A1)中PAVE的含量还优选不超过50mol%,更优选不超过45mol%,进一步优选不超过42mol%,因为在聚合物合成中聚合速度较高。
在这个实施方案中,从低的玻璃化转变温度和令人满意的低温性能的观点出发,在全氟弹性体(A2)中PAVE的含量优选不低于18mol%,更优选不低于21mol%,进一步优选不低于25mol%。此外,从增加交联制品的硬度,从而改进密封材料的密封性质的观点出发,全氟弹性体(A2)中PAVE的含量还优选不超过35mol%,更优选不超过32mol%,进一步优选不超过30mol%。
此外,在这个实施方案中,可以将不同于所述全氟弹性体(A1)和(A2)的第三全氟弹性体混合到所述组合物中。
如果只使用具有较低PAVE单元含量的全氟弹性体,交联时间将变得较长。相反,根据本发明,如上所述,可以通过混合至少两种全氟弹性体来缩短交联时间,即具有较高的PAVE单元含量的一种,和具有较低的PAVE单元含量的另一种。此外,可以通过混合这样的两种全氟弹性体而容易地对获得的模制品的硬度进行调整。
在这种情况下,PAVE的例子为如上面提到的实施方案中提出的,例如全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、全氟丙基乙烯基醚(PPVE)等。它们可以单独使用,或者可以在其任选的组合中使用,使用的程度不损害本发明的效果。
其中,从固化制品的优异机械强度的观点出发,PMVE是优选的。
在这个实施方案中,还优选所述全氟弹性体(A)进一步含有单体单元(b),它具有选自腈基、羧基和烷氧基羰基的至少一种基团。
从增强所述可交联的弹性体的交联能力的观点出发,在全氟弹性体(A)中单体单元(b)的含量为不低于0.1mol%,优选不低于0.2mol%,更优选不低于0.3mol%。此外,在全氟弹性体(A)中单体单元(b)的含量不超过2.0mol%,优选不超过1.0mol%,更优选不超过0.5mol%,因为昂贵的单体单元(b)的量可以减少。
单体单元(b)的例子是例如前文提到的式(A)所表示的单体:
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X1 (A)
其中m是0或1到5的整数,n是1到3的整数,X1是腈基、羧基或烷氧基羰基。它们可以单独使用,或可以在其任选的组合中使用。
腈基、羧基或烷氧基羰基可以起固化位点的作用。此外,从优异的交联能力的观点出发,单体单元(b)优选为其中固化位点是腈基的含腈基单体。
单体单元(b)的例子是以上面提到的方式由式(1)到(17)所表示的单体:
CY2=CY(CF2)n-X2 (1)
其中Y是氢原子或氟原子,n是1到8的整数,
CF2=CFCF2Rf 2-X2 (2)
其中Rf 2是(-OCF2)n-或-(OCF2)n-,n是0或1到5的整数,
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2-X2 (3)
其中m是0或1到5的整数,n是0或1到5的整数,
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF3)-X2 (4)
其中m是0或1到5的整数,n是0或1到5的整数,
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n-X2 (5)
其中m是0或1到5的整数,n是1到8的整数,
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m-X2 (6)
其中m是1到5的整数,
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(-X2)CF3 (7)
其中n是1到4的整数,
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)-X2 (8)
其中n是2到5的整数,
CF2=CFO(CF2)n-(C6H4)-X2 (9)
其中n是1到6的整数,
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)-X2 (10)
其中n是1到2的整数,
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)-X2 (11)
其中n是0或1到5的整数,
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X2 (12)
其中m是0或1到5的整数,n是1到3的整数,
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)-X2 (13)
CH2=CFCF2OCH2CF2-X2 (14)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)-X2 (15)
其中m是不小于0的整数,
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n-X2 (16)
其中n是不小于1的整数,
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3)OCF2-X2 (17)
其中在式(1)到(17)中,X2是腈基(-CN基团)、羧基(-COOH基团)或烷氧基羰基(-COOR5,其中R5是具有1至约10个碳原子的烷基,其可以具有氟原子)。其中,从所述全氟弹性体(A)的优异耐热性的观点出发以及为了当通过聚合反应合成所述全氟弹性体时防止由于链转移引起的分子量降低,不包含氢原子的全氟化的化合物是优选的。此外,从与四氟乙烯的优异聚合反应性的观点出发,具有CF2=CFO-结构的化合物是优选的。
这样的全氟弹性体(A)的例子是在日本Kokai专利9-512569A、国际申请WO00/29479和日本Kokai专利11-92529A等中公开的那些。
在这个实施方案中的那些全氟弹性体(A)可以通过已知的方法制备。
在本发明的这个实施方案中使用的自由基聚合引发剂可以是用于含氟橡胶聚合的引发剂,并且其例子是有机和无机过氧化物和偶氮化合物。代表性的引发剂是过硫酸盐、过碳酸盐、过酸酯等,并且优选的引发剂是APS。APS可以单独使用,或与还原剂例如亚硫酸盐或亚硫酸酯组合使用。
如本文别处提到的,用于乳液聚合的乳化剂可以从广泛范围中选择,并且从抑制在聚合过程中发生的向乳化剂分子的链转移反应的观点出发,优选的是具有氟碳链或氟聚醚链的羧酸的盐。所述乳化剂的量优选为基于加入的水计的约0.05到2wt%,特别优选为0.2到1.5wt%。
在本发明中使用的单体混合气体是爆炸性的,如在《高等化学丛书》(Advances inChemistry Series),G.H.Kalb等,129,13(1973)中描述的,并且因此,需要对聚合设备采取任何措施,以不引起将变成点火源的火花。
聚合压力可以在广泛范围内变化,并且一般在0.5到7Mpa的范围内。聚合压力越高,聚合速度越快。因此,从增加生产率的观点出发,聚合压力优选不低于0.7Mpa。
如上所述,为了将选自腈基、羧基和烷氧基羰基的至少一个基团引入在本发明中使用的含氟弹性体中,存在着在制备这个实施方案中的含氟弹性体时,通过加入具有固化位点的单体进行共聚的方法。另一种方法的例子,是对聚合产物进行酸处理,以将基团例如聚合产物中包含的羧酸的金属盐或铵盐转化成羧基的方法。适合的酸处理方法的例子是用盐酸、硫酸或硝酸洗涤,或在聚合反应后通过使用上面提到的酸将混合体系的pH值降低到3或更低的方法。
此外,还可以通过将包含碘或溴的可交联弹性体用发烟硝酸进行氧化来导入羧基。
优选本发明的这个实施方案的含氟弹性体组合物包含交联剂(B),该交联剂(B)能够与上述含氟弹性体的能够用作固化位点的基团交联。
在本发明中使用的交联剂(B)是选自噁唑交联剂、咪唑交联剂、噻唑交联剂、三嗪交联剂、偕胺肟交联剂和氨基腙交联剂中的至少一种交联剂。其中,咪唑交联剂是优选的,因为可以提供具有优良的机械强度、耐热性、化学耐性和耐冷性的交联制品,特别是在耐热性和耐冷性良好平衡方面优异的交联制品。
从耐热性的观点出发,噁唑交联剂、咪唑交联剂、噻唑交联剂和三嗪交联剂的优选的例子,是选自下列化合物的至少一种化合物:如上所述含有至少两个由式(II)表示的可交联反应基团的化合物:
其中R1基团是相同或不同的,并且各自为-NH2、-NHR2、-OH或-SH;R2是单价有机基团,
由式(III)表示的化合物:
其中R3是-SO2-、-O-、-CO-、具有1到6个碳原子的亚烷基、具有1到10个碳原子的全氟亚烷基或单键;R4是
或
由式(IV)表示的化合物:
其中Rf 1是具有1到10个碳原子的全氟亚烷基,以及
由式(V)表示的化合物:
其中n是1到10的整数。
在这些化合物中,正如本文提到的其它实施方案的情况,含有至少两个由式(II)表示的可交联反应基团的化合物是优选的,因为由于交联后芳香环的稳定作用,耐热性增强了。
含有至少两个由式(II)表示的可交联反应基团的化合物优选为具有2或3个可交联反应基团的化合物,更优选为具有2个可交联反应基团的化合物。当由式(II)表示的可交联反应基团的数量少于2时,交联不能实现。
在由式(II)表示的可交联反应基团的取代基R1中含有的R2为不是氢原子的单价有机基团。因为N-R2键的耐氧化性比N-H键高,优选使用-NHR2作为上面提到的取代基R1。
对单价有机基团没有具体的限制,其例子是脂族烃基、苯基和苯甲基。具体而言,例如,至少一个R2是具有1到10个、特别是1到6个碳原子的低级烷基,例如-CH3、-C2H5或-C3H7;具有1到10、特别是1到6个碳基团的包含氟原子的低级烷基例如-CF3、-C2F5、-CH2F、-CH2CF3或-CH2C2F5;苯基;苯甲基;其中1到5个氢原子被氟原子取代的苯基或苯甲基,例如-C6F5或-CH2C6F5;或其中1到5个氢原子被-CF3取代的苯基或苯甲基,例如-C6H5-n(CF3)n或-CH2C6H5-n(CF3)n,其中n是1到5的整数。
其中,从特别优异的耐热性、令人满意的交联能力和相对容易的合成的观点出发,苯基和-CH3是优选的。
从容易合成的观点出发,优选作为所述交联剂(B)的是具有两个由式(II)表示的可交联反应基团的化合物,并且如上所述由式(VIII)表示:
其中R1如上所定义,R6是-SO2、-O-、-CO-、具有1至约6个碳原子的亚烷基、具有1至约10个碳原子的全氟亚烷基、单键或由下式表示的基团:
如上面提到的,具有1至6个碳原子的亚烷基的优选例子是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基等。具有1至10个碳原子的全氟亚烷基的例子是
等。
这些化合物作为双二氨基苯基化合物的例子公开在日本专利2-591177B和日本Kokai专利8-120146A等中。
在这些化合物中,更优选的作为交联剂(B)的化合物是由式(X)表示的化合物:
其中R7基团是相同的或不同的,并且各自为氢原子,具有1至10个碳原子的烷基;具有1到10个碳原子并含有氟原子的烷基;苯基;苯甲基;或其中1到5个氢原子被氟原子和/或-CF3取代的苯基或苯甲基。
其非限制性的例子与本文其它实施方案的情况相同,例如2,2-双(3,4-二氨基苯基)六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-甲基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-乙基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-丙基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4-(N-全氟苯基氨基)苯基]六氟丙烷,2,2-双[3-氨基-4(N-苯甲基氨基)苯基]六氟丙烷,等等。其中,从优异的耐热性观点出发,2,2-双[3-氨基-4-(N-甲基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-乙基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-丙基氨基)苯基]六氟丙烷和2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷是优选的,并且从特别优异的耐热性观点出发,2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷是优选的。
双偕胺肟交联剂、双氨基腙交联剂、双氨基苯酚交联剂、双氨基苯硫酚交联剂或双二氨基苯基交联剂,与所述含氟弹性体的腈基、羧基或烷氧基羰基反应,并形成了噁唑环、噻唑环、咪唑环或三嗪环,从而提供了交联制品。
从增加所述组合物的交联能力的观点出发,交联剂(B)的量优选为基于100重量份弹性体计的不低于0.3重量份,更优选不低于0.5重量份,进一步优选不低于0.7重量份。此外,交联剂(B)的量优选为基于100重量份弹性体计的不超过10.0重量份,更优选不超过2.0重量份。
在本发明中,除了上面提到的交联剂之外,可以一起使用其它交联剂。
当所述含氟弹性体包含腈基时,在本发明的这个实施方案中的含氟弹性体组合物可以包含有机锡化合物,例如四苯基锡、三苯基锡等,因为腈基形成了三嗪环,从而使得可能获得三嗪交联。
在本发明的这个实施方案中,这样的有机锡化合物的量优选为基于100重量份的含氟弹性体计的0.05到10重量份,更优选1到5重量份。当有机锡化合物的量低于0.05重量份时,存在着所述含氟弹性体不充分交联的倾向,和当有机锡化合物的量高于10重量份时,交联制品的物理性质倾向于劣化。
在本发明的这个实施方案的含氟弹性体组合物中,当情况需要时,可以向可交联弹性体组合物中加入常用的添加剂,例如可以向其中掺混填料、加工助剂、增塑剂和着色剂。此外,可以将一种或多种与上述不同的常用交联剂或交联加速剂混合到所述组合物中。此外,还可以混合不同种类的弹性体,混合的程度不损害本发明的效果。
用于这个实施方案的填料的例子是有机填料,并且从耐热性和等离子体耐性(在等离子体发射时颗粒数量减少和重量减少的速度低)的观点出发,存在着优选的示例性有机颜料;具有酰亚胺结构的酰亚胺填料,例如聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚醚酰亚胺;酮工程塑料,例如聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮(PEK),并且特别优选有机颜料。
在这个实施例中使用的有机颜料的例子是缩合的偶氮颜料、isoindolenone颜料、喹吖啶酮颜料、二酮吡咯并吡咯颜料、蒽醌颜料等。在这些颜料中,从优异的耐热性和化学耐性以及对模制品的特性的较少影响的观点出发,优选喹吖啶酮颜料、二酮吡咯并吡咯颜料和蒽醌颜料,并且更优选喹吖啶酮颜料。
本发明的该实施方案的含氟可交联组合物还可以包含常用填料。
这种常用填料的例子是由工程塑料制成的有机填料,例如聚芳基化物、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚氧基苯甲酸酯和聚四氟乙烯粉末;金属氧化物填料,例如氧化铝、氧化硅、氧化钇和氧化钛;金属碳化物,例如碳化硅和碳化铝,金属氮化物填料,例如氮化硅和氮化铝;以及无机填料,例如氟化铝、氟化碳、硫酸钡、炭黑、二氧化硅、粘土和滑石。
在这些填料中,从防护各种等离子体的效果的观点出发,优选氧化铝、氧化钇、氧化硅、聚酰亚胺和氟化碳。
同样,上述的无机填料和有机填料也可以单独使用,或者可以在其两种或更多种的组合中混合。
本发明的这个实施方案的含氟弹性体组合物,可以通过使用常用的用于橡胶的加工设备混合每种上述成分来制备,所述设备例如开放式辊压机、密闭式混炼机、捏合机等。此外,所述组合物还可以通过使用封闭式混合器的方法和通过乳液混合共凝结的方法来制备。
通过交联本发明的这个实施方案的含氟弹性体获得的交联制品的硬度,以ShoreA表示优选为不低于50,更优选不低于55,进一步优选不低于60,因为由本发明的弹性体组合物制成的密封材料的密封性能令人满意。此外,交联制品的硬度优选不超过95,更优选不超过90,进一步优选不超过85,因为由本发明的弹性体组合物制成的密封材料的密封性能令人满意。
通过交联和模制本发明的这个实施方案的含氟弹性体组合物获得的交联制品,在化学耐性、机械强度和耐热性方面是优异的。同样,根据本发明的这个实施方案,因为硬度的调整可以通过混合两种全氟弹性体来进行,因此甚至不加入填料也可以将硬度调整到理想的硬度。在这种情况下,从降低工作环境污染方面的改进的观点出发,所固化的制品适合作为密封材料用于例如半导体设备的密封,因为从所固化的制品产生的释气成分被降低了。所述密封材料的例子是O型环、方型环、垫圈、衬垫、油封、轴封、唇式密封等。
在本发明中,所述半导体制造设备不具体限于用于生产半导体的设备,并且包含了在需要高度洁净度的半导体领域中使用的全部制造设备,例如用于制造液晶面板和等离子面板的设备。所述半导体制造设备的例子如下所述。
(1)蚀刻系统
干蚀刻设备
等离子体蚀刻机
反应性离子蚀刻机
反应性离子束蚀刻机
溅射蚀刻机
离子束蚀刻机
湿蚀刻设备
磨光设备
(2)清洗系统
干蚀刻清洗设备
UV/O3清洗机
离子束清洗机
激光束清洗机
等离子体清洗机
气体蚀刻清洗机
提取器清洗设备
索氏提取器清洗机
高温高压提取器清洗机
微波提取器清洗机
超临界提取器清洗机
(3)曝光系统
步进器
涂布机和显影机
(4)抛光系统
CMP设备
(5)薄膜形成系统
CVD设备
溅射设备
(6)扩散和离子注入系统
氧化和扩散设备
离子注入设备。
具体实施方式
下面将用实施例解释本发明,但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在该实施例中使用的化合物如下所示。将如下所示的化合物(NPh-AF)用作固化或交联剂。
制备实施例1:全氟弹性体(1)的合成:
向没有点火源的6升不锈钢高压釜中,倒入2.34升纯水,23.4g作为乳化剂的
以及0.21g(NH4)2CO3,并将系统内部用氮气充分置换并进行除气。然后,将高压釜加热到高达52℃,同时在600rpm下搅拌,并导入四氟乙烯(TFE)和全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)的气体混合物(TFE/PMVE的摩尔比例=22/78),使得内部压力变为0.78MPa·G。然后,在随着加压氮气导入0.82g CF2=CFO(CF2)5CN后,将通过使12.3g过硫酸铵(APS)溶解在30g水中制备的溶液随着加压氮气导入,以引发反应。
当聚合进行时,反应器的内部压力降低,并且将加压的TFE和PMVE导入,使得内部压力变为0.78MPa·G。直到聚合完成,以确定的比例导入了323g TFE和356g PMVE。在反应过程中,导入了17次加压的CF2=CFO(CF2)5CN,总共14.67g,从而获得2,989g水性分散体系,该水性分散体的固含量为21.2wt%。
从获得的水性分散体系中,取500g与500g水一起蒸馏,并且将该蒸馏的溶液在搅拌下缓慢加入到2,800g3.5wt%的盐酸水溶液中。加入完成后,将溶液搅拌5分钟,和然后过滤出凝结的产物。将获得的聚合物投入到2kg HCFC-141b中,然后进行5分钟搅拌,并再次过滤出来。然后再重复4次用HCFC-141b进行的洗涤和过滤,然后在60℃下真空干燥72小时以获得110g聚合物(全氟弹性体(1))。
根据F-NMR分析,获得的全氟弹性体(1)的每种单体的含量显示在表1中。
实施例2
制备实施例2:全氟弹性体(2)的合成:
向没有点火源的6升不锈钢高压釜中,倒入2.34升纯水,23.4g作为乳化剂的
以及0.21g(NH4)2CO3,并将系统内部用氮气充分置换并进行除气。然后,将高压釜加热到高达52℃,同时在600rpm下搅拌,并导入四氟乙烯(TFE)和全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)的气体混合物(TFE/PMVE的摩尔比例=41/59),使得内部压力变为0.78MPa·G。然后,在随着加压氮气导入0.87g CF2=CFO(CF2)5CN后,将通过使12.3g过硫酸铵(APS)溶解在30g水中制备的溶液随着加压氮气导入,以引发反应。
当聚合进行时,反应器的内部压力降低,并且将加压的TFE和PMVE导入,使得内部压力变为0.78MPa·G。直到聚合完成,以确定的比例导入了400g TFE和284g PMVE。在反应过程中,导入了17次加压的CF2=CFO(CF2)5CN,总共14.72g,从而获得3,087g水性分散体系,该水性分散体的固含量为22.5wt%。
从获得的水性分散体系中,取500g与500g水一起蒸馏,并且将该蒸馏的溶液在搅拌下缓慢加入到2,800g3.5wt%的盐酸水溶液中。加入完成后,将溶液搅拌5分钟,和然后过滤出凝结的产物。将获得的聚合物投入到2kg HCFC-141b中,然后进行5分钟搅拌,并再次过滤出来。然后再重复4次用HCFC-141b进行的洗涤和过滤,然后在60℃下真空干燥72小时以获得110g聚合物(全氟弹性体2)。
根据F-NMR分析,获得的全氟弹性体(2)的每种单体的含量显示在表1中。
表1
含量(mol%) | 全氟弹性体(1) | 全氟弹性体(2) |
PMVE | 41.7 | 30.2 |
TFE | 57.9 | 69.4 |
CF2=CFO(CF2)5CN | 0.43 | 0.43 |
实施例3
将来自实施例1的全氟弹性体(1)、来自实施例2的全氟弹性体(2)以及作为交联剂的NPh-AF(如上所示的),以表2所示的量进行混合,并用开放式辊压机捏合,以制备可交联含氟弹性体组合物。
通过在180℃下加压20分钟,使该含氟弹性体组合物经历交联,并在290℃下在烘箱中进一步交联18小时,以制造O型环测试样品(P-24)。对于该测试样品,通过下面的方法测量交联时的交联能力和正常状态下的物理性质。结果显示在表2中。
交联能力:对于每种可交联组合物而言,通过使用JSR型Curastometer Model II,在180℃下获得了硬化作用曲线,并测定了最小扭矩(ML)、最大扭矩(MH)和诱导时间(T10)和最佳硬化时间(T90)。
正常状态下的物理性质:按照JIS K6301,测量2mm厚的交联制品在正常状态(25℃)下的100%模量(M100)、抗张强度(TB)、延伸率(EB)和硬度(HS)。
对比例1
按照与实施例3中相同的方式制备组合物,差别是只使用全氟弹性体(1)作为全氟弹性体,代替全氟弹性体(1)和(2)的组合使用。然后按照与实施例3中相同的方式测量交联时的交联能力和正常状态下的物理性质。结果也显示在表2中。
对比例2
按照与实施例3中相同的方式制备组合物,差别是只使用全氟弹性体(2)作为全氟弹性体,代替全氟弹性体(1)和(2)的组合使用。然后按照与实施例3中相同的方式测量了交联时的交联能力和正常状态下的物理性质。结果也显示在表2中。
表2
实施例4-14
在实施例4-14中的弹性体组合物是通过将所述全氟聚合物与任何所需的添加剂掺混来生产的。所述聚合物和任何添加剂可以使用密闭式混合机进行混合,所述密闭式混合机例如是可以从S.Hackensack,NJ.的C.W.Brabender Instruments,Inc.商购的密闭式混合机或其它密闭式混合机,例如可以从Farmingdale,N.Y.的Morijama商购的。实施例4-12通过在具有6英寸直径的双辊筒混合器(也称为“开放式粉碎混合机”)中,使用现有技术已知的常规橡胶配料混合方法进行掺混来制备。对于500克的批料重量而言,所述辊筒温度为约50℃,辊筒速度为约25到35rpm。
制备方法包括在50℃下将第一聚合物加到碾压机上,并混合约8-9分钟。在第一可固化全氟聚合物在碾压机上成片后,加入第二可固化全氟聚合物。在将两种聚合物继续混合3-4分钟后,加入固化剂并充分混合。在加入固化剂后,将混合物在辊筒上切割和掺混3次,并然后切割/混合30次。将掺混物从碾压机上取下,冷却至约室温。冷却后,将掺混物放回到碾压机中,并切割/混合多次。
使用标准的常规橡胶配混步骤,差别只在混合温度50℃和切割和重新混合步骤(3+30+30次切割/重新混合)。
对于实施例13和14,首先使用密闭式混合机,在50℃下,通过按照母料浓缩物的配方加入第一全氟聚合物和固化剂来混合母料浓缩物。所述母料包含100重量份的聚合物A以及NPh-AF(其量为每100重量份的6.8份)。然后将母料稀释以制备实施例13和14提到的制剂。将母料浓缩物从密闭式混合机中取出,转移到开放式辊压机。进行与上述用于实施例4-12的相同的步骤,不同之处在于在最后一步中加入具有固化剂的母料浓缩物(代替只加入固化剂)。
应该认识到,这些步骤只用于这些实施例,并且任何其它的标准橡胶配料混合器或常规的密闭式混合机都可用于本发明中。
根据本发明的方法制备的弹性体组合物和模制品的例子显示在下面的表3中。表3中包括了通过本发明形成的弹性体的物理性质。使用表4中明确的ASTM步骤对实施例4-14进行性质测试,并记录物理性质参数:从所述弹性体制备的O型环的Tb(断裂张力,单位为psi(MPa));EB(断裂延伸率,单位为%);M100(100%模量,单位为psi(MPa)),硬度(硬度计M)和压缩形变。
所述实施例配混物从可商购的全氟聚合物组合物制备,并按照本文的描述混合。在实施例中,来自Daikin Industries的聚合物A是本文定义的第一全氟聚合物,它是摩尔比例为60/40的TFE和全氟甲基乙烯基醚(PMVE)的全氟聚合物。来自Daikin Industries的聚合物B是使用的第二聚合物,它是摩尔比例为70/30的TFE和PMVE的全氟聚合物。在聚合物A和B二者中,存在0.6mol%的包括用于固化的氰官能团的固化位点单体。固化剂,NPh-AF是4,4'-[2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)亚乙基]双[N1-苯基-1,2-苯二胺]。每种成分,聚合物A和B以及NPh-AF,都是可商购的。得到的实施例弹性体(实施例4-14)的重量百分比比例如表3中所示那样变化。将该配混物在182℃固化30分钟,然后在290℃后固化18小时。
本文描述了从本发明的弹性体形成的模制品,最常用的是O型环、密封件或垫圈。密封件可以通过多种加工方法从所述全氟聚合物形成,所述加工方法例如为加压模制、注入模制、挤出等。在本文的实施例中使用模制。
如表3中所示,在高温下在远程NF3等离子体中测试后,样品显示出不显著的重量损失。样品的完整性和表面外观显示出没有显著变化。与用作对照的商用样品相比,实施例显示出较好的对远程NF3等离子体的耐性。在直接等离子体环境(O2,O2+CF4)中,结果与商用产品相当。
从实施例4-14获得的弹性体形成O型环,用于评价压缩形变。实施例4-14在25%形变下,在300℃70小时后,各自显示出小于25%的压缩形变,和在25%形变下,在300℃168小时后,各自显示出小于40%的压缩形变。这是现有技术的显著改进。
将从实施例4-14的弹性体形成的O型环放置到等离子体气体环境中并评价。表3中的每个样品的损失百分率是根据表4中列出的内部筛选方法定义的。
表3
表4
实施例15
如本文别处提到的,可以将本文描述的多种含氟弹性体和全氟弹性体混合物粘接和模制到金属和其它基材上以形成粘接的产品。制备了粘接样品,并使用目前的ASTM-D-429方法A对其进行评价,该方法包括在室温下以0.4mm/秒(1英寸/分钟)的速度将两个金属板拉开,并记录粘接力。将本发明的两种全氟聚合物的混合物模制在两个圆形金属板表面之间,在粘接加工之前将每个表面都用粘接剂进行处理。在使用前,将表面积为2平方英寸(12.9cm2)的金属板用36号粗砂进行磨砂。
将全氟弹性体化合物C溶解在FC-77中以将表3中实施例9的掺混的组合物粘接到铝和钢表面上。实施例9的组合物包含每100份35份的聚合物A,每100份65份的聚合物B以及NPh-AF(每100份0.9份)。所述粘接剂(全氟弹性体化合物C)包括具有腈官能化的固化位点单体的全氟弹性体聚合物(FFKM,100份)、R972(每100份FFKM12份)、2,2-双[3-氨基-4-羟基苯基]六氟丙烷(每100份固化剂1.5份)、Cromophthal Blue A3R(每100份0.5份,作为着色剂)、Cromophthal Yellow2RF(每100份0.5份,作为着色剂)和DBPH-50(每100份1份)。在聚合物FFKM D中,TFE:PMVE:CSM的摩尔比例为53:44:3。
在将化合物C溶解在FC-77中之后,将该混合物作为薄层施加到金属基质上。使溶液干燥30分钟,并将实施例9的组合物的压制部分在360℉(182.2℃)下模制到基质上30分钟,然后在550℉(287.8℃)下后固化22小时。
表5显示了粘接力测试的结果。
表5
粘接剂 | 基质 | 后固化前 | 后固化后 | 粘接力lbs(N) |
化合物C在FC-77中,1:15 | 铝 | 双粘接* | 双粘接 | 1337(5947),895(3981) |
化合物C在FC-77中,1:6 | 铝 | 双粘接 | 双粘接 | 1390(6183),1449(6445) |
化合物C在FC-77中,1:15 | 钢 | 双粘接 | 双粘接 | 1436(6387),1603(7130) |
化合物C在FC-77中,1:6 | 钢 | 粘接* | 粘接 | 1328(5907),-- |
*“双粘接”表示两个制造的样品都被粘接,和“粘接”表示只制造和测试了一个样品。
本领域普通技术人员将会认识到,可以对上面描述的实施方案进行改变,而不背离其广泛的发明概念。因此,可以理解,本发明不限于公开的具体实施方案,而是打算覆盖由随附的权利要求书定义的本发明的主旨和范围内的修改。
Claims (29)
1.一种可固化全氟弹性体组合物,其包含:
第一可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该全氟聚合物中四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为0:100至65:35mol%;
第二可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在该聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为65:35至95:5,和其中当所述第一和第二可固化全氟聚合物包括相同的单体时,在所述第二可固化全氟聚合物中的四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例不同于所述第一可固化全氟聚合物的四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例;和
至少一种固化剂,它能够固化所述至少一种第一固化位点单体和所述至少一种第二固化位点单体,其中所述组合物包含0.6至0.9重量%的所述至少一种固化剂,其中在所述组合物中所述第一全氟聚合物与所述第二全氟聚合物的重量百分比比例为65:35至35:65,和其中当固化时,所固化的组合物具有在300℃下在70小时下小于25%的压缩形变,并且当暴露于NF3等离子体时是等离子体耐性的。
2.权利要求1的组合物,其中所述第一可固化全氟聚合物包含0至58.5mol%的四氟乙烯,31.5至99.99mol%的第一全氟烷基乙烯基醚和0.1mol%至10mol%的至少一种第一固化位点单体,和所述第二可固化全氟聚合物包含65至85.5mol%的四氟乙烯,4.5至35mol%的第二全氟烷基乙烯基醚和0.1mol%至10mol%的至少一种第二固化位点单体,其中所述第一可固化全氟聚合物中的所有单体的总和为100mol%,且所述第二可固化全氟聚合物中的所有单体的总和为100mol%。
3.权利要求1的组合物,其中所述第一可固化全氟聚合物包含49.8至63.1mol%的四氟乙烯,49.75至34mol%的第一全氟烷基乙烯基醚和0.5mol%至3mol%的至少一种第一固化位点单体,和所述第二可固化全氟聚合物包含64.7至82.5mol%的四氟乙烯,14.6至34.83mol%的第二全氟烷基乙烯基醚和0.5mol%至3mol%的至少一种第二固化位点单体,其中所述第一可固化全氟聚合物中的所有单体的总和为100mol%,且所述第二可固化全氟聚合物中的所有单体的总和为100mol%。
4.权利要求1的组合物,其中所述至少一种第一固化位点单体的固化位点和所述至少一种第二固化位点单体的固化位点,各自是选自腈基、羧基和烷氧基羰基的官能团。
5.权利要求4的组合物,其中所述至少一种第一固化位点单体提供的官能团在所述第一可固化全氟聚合物的至少一个末端上和/或悬挂在所述第一可固化全氟聚合物的聚合物主链上。
6.权利要求4的组合物,其中所述至少一种第二固化位点单体提供的官能团在所述第二可固化全氟聚合物的至少一个末端上和/或悬挂在所述第二可固化全氟聚合物的聚合物主链上。
7.权利要求4的组合物,其中所述至少一种固化剂与所述至少一种第一固化位点单体和/或所述至少一种第二固化位点单体的官能团反应,以形成苯并咪唑交联结构。
8.一种可固化全氟弹性体组合物,其包含:
第一可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该全氟聚合物中四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为0:100至65:35mol%;
第二可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在该聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为65:35至95:5,和其中当所述第一和第二可固化全氟聚合物包括相同的单体时,在所述第二可固化全氟聚合物中的四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例不同于所述第一可固化全氟聚合物的四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例;和
至少一种固化剂,它能够固化所述至少一种第一固化位点单体和所述至少一种第二固化位点单体,其中在所述第一全氟烷基乙烯基醚和所述第二全氟烷基乙烯基醚之间的摩尔百分含量的差异为5%至25%,和其中在所述组合物中所述第一全氟聚合物与所述第二全氟聚合物的重量百分比比例为65:35至35:65。
9.权利要求1的组合物,其还包含至少一种另外的可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚和固化位点单体。
10.一种固化的全氟弹性体组合物,其包含:
从第一可固化全氟聚合物形成的第一全氟弹性体,所述第一可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该全氟聚合物中四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为0:100至65:35mol%;以及
从第二可固化全氟聚合物形成的第二全氟弹性体,所述第二可固化全氟聚合物包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在该第二可固化全氟聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为65:35至95:5,和其中当所述第一和第二可固化全氟聚合物包括相同的单体时,在所述第二可固化全氟聚合物中的四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例不同于所述第一可固化全氟聚合物的四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例,其中所述固化的组合物具有在300℃下在70小时下小于25%的压缩形变,并且当暴露于NF3等离子体时是等离子体耐性的。
11.权利要求10的组合物,其中所述第一可固化全氟聚合物包含0至58.5mol%的四氟乙烯,31.5至99.99mol%的第一全氟烷基乙烯基醚和0.1mol%至10mol%的至少一种第一固化位点单体,和所述第二可固化全氟聚合物包含65.0至85.5mol%的四氟乙烯,4.5至35mol%的第二全氟烷基乙烯基醚和0.1mol%至10mol%的至少一种第二固化位点单体,其中所述第一可固化全氟聚合物中的所有单体的总和为100mol%,且所述第二可固化全氟聚合物中的所有单体的总和为100mol%。
12.权利要求10的固化的全氟弹性体组合物,其中在所述第一可固化全氟聚合物中,该第一可固化全氟聚合物具有的四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔百分比比例为50:50至65:35,和在所述第二可固化全氟聚合物中,该第二可固化全氟聚合物具有的四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔百分比比例为65:35至85:15。
13.权利要求10的固化的全氟弹性体组合物,其中所述至少一种第一固化位点单体的固化位点和所述至少一种第二固化位点单体的固化位点,各自是选自腈基、羧基和烷氧基羰基的官能团。
14.权利要求10的固化的全氟弹性体组合物,其中所述第一全氟弹性体和所述第二全氟弹性体中的至少一种具有苯并咪唑交联结构。
15.权利要求10的固化的全氟弹性体组合物,其中在该组合物中第一全氟弹性体与第二全氟弹性体的重量百分比比例为1:99至99:1。
16.权利要求15的固化的全氟弹性体组合物,其中在该组合物中第一全氟弹性体与第二全氟弹性体的重量百分比比例为20:80至80:20。
17.权利要求16的固化的全氟弹性体组合物,其中在该组合物中第一全氟弹性体与第二全氟弹性体的重量百分比比例为75:25至55:45。
18.权利要求10的固化的全氟弹性体组合物,其中所述第一全氟烷基乙烯基醚与所述第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔百分比比例的差异为5%至25%。
19.一种模制品,其包含权利要求10所述的固化的全氟弹性体组合物。
20.权利要求19的模制品,其中该模制品是密封件。
21.权利要求19的模制品,其中该模制品是O型环或垫圈。
22.权利要求19的模制品,其中将该模制品粘接于包含金属或金属合金的表面。
23.权利要求22的模制品,其中将该模制品粘接于用于密封半导体加工仓室的门的表面。
24.制造固化的全氟弹性体组合物的方法,该方法包括:
(a)通过将下列成分(i)至(iii)混合而制备可固化全氟弹性组合物:
(i)第一可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第一全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第一固化位点单体,其中在该全氟聚合物中四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为0:100至65:35;
(ii)第二可固化全氟聚合物,它包含四氟乙烯、第二全氟烷基乙烯基醚和具有固化位点的至少一种第二固化位点单体,所述第二全氟烷基乙烯基醚可以与所述第一全氟烷基乙烯基醚相同或不同,所述至少一种第二固化位点单体可以与所述至少一种第一固化位点单体相同或不同,其中在该聚合物中四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例为65:35至95:5,和其中当所述第一和第二可固化全氟聚合物包括相同的单体时,在所述第二可固化全氟聚合物中的四氟乙烯与第二全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例不同于所述第一可固化全氟聚合物的四氟乙烯与第一全氟烷基乙烯基醚的摩尔比例;和
(iii)至少一种固化剂,它能够固化所述至少一种第一固化位点单体的固化位点和所述至少一种第二固化位点单体的固化位点;以及
(b)固化在所述全氟弹性组合物中的第一和第二可固化全氟聚合物,以形成固化的全氟弹性组合物,其中所述固化的组合物具有在300℃下在70小时下小于25%的压缩形变,并且当暴露于NF3等离子体时是等离子体耐性的。
25.权利要求24的方法,其中所述固化的全氟弹性体组合物包含苯并咪唑交联结构。
26.权利要求24的方法,其中步骤(b)还包括将所述可固化全氟弹性体组合物在150℃至250℃的温度下固化5分钟至40分钟。
27.权利要求26的方法,其中步骤(b)还包括在250℃至320℃的温度下后固化5至48小时。
28.权利要求24的方法,其中步骤(a)还包括将(iv)至少一种添加剂组合到所述可固化全氟弹性体组合物中。
29.权利要求24的方法,其中该方法还包括在固化所述可固化全氟弹性体组合物的同时,将所述可固化全氟弹性体组合物形成为模制品。
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Legal Events
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C10 | Entry into substantive examination | ||
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |