CN103282428B - 氟橡胶成型品 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种氟橡胶成型品,其并未通过层积或涂装在橡胶表面形成氟树脂层,具有低摩擦性和防水性。本发明涉及氟橡胶成型品,其为通过对含有氟橡胶(A)与氟树脂(B)的交联性组合物进行交联而得到的氟橡胶成型品,其特征在于:在氟橡胶成型品表面具有凸部,具有上述凸部的区域相对于上述氟橡胶成型品表面的面积比为0.06以上;氟树脂(B)相对于上述氟橡胶成型品的体积比为0.05~0.45,具有上述凸部的区域的面积比为上述氟树脂(B)的体积比的1.2倍以上;氟树脂(B)为四氟乙烯/六氟丙烯共聚物。
Description
技术领域
本发明涉及氟橡胶成型品。
背景技术
氟橡胶显示出优异的耐化学药品性、耐溶剂性和耐热性,因此在汽车工业、半导体工业、化学工业等各种领域中广泛使用,例如,在汽车产业中,作为发动机以及周边装置、AT装置、燃料系统以及周边装置等中使用的软管、密封材料等来使用。
但是,由于氟橡胶、例如丙烯〔P〕-四氟乙烯〔TFE〕共聚物橡胶等在低温下会发生脆化,因此为了对此进行改善,有提案提出了下述方法:混配熔点为240℃~300℃的乙烯〔Et〕-TFE共聚物树脂〔ETFE〕,进行熔融混炼,之后进行放射线交联或过氧化物交联(专利文献1)。
另外,在专利文献2中记载了如下方法:对于将氟橡胶(偏二氟乙烯〔VdF〕系橡胶)与氟树脂〔ETFE〕以及含氟热塑性弹性体混配而成的氟橡胶组合物进行加压交联(160℃、10分钟),然后进行烘箱交联(180℃、4小时),来制造热强度得到改善的交联橡胶。
在专利文献3中记载了一种含氟共聚物组合物,该组合物由分别具有与通用的过氧化物系交联剂发生反应的反应点的含氟弹性体75重量%~98重量%和氟树脂25重量%~2重量%形成。
在专利文献4中记载了均为多元醇交联性的氟橡胶与氟树脂的橡胶成型品。
在密封材料等领域中,作为发挥出橡胶的特性同时降低摩擦系数的方法,例如有提案提出了在橡胶的表面层积氟树脂(或氟树脂纤维层)的方法(专利文献5、6);在橡胶的表面形成氟树脂涂膜的方法(专利文献7)等。
在专利文献8中记载了下述内容:对于含有偏二氟乙烯单元的氟橡胶和氟树脂,在比氟树脂的熔点低5℃的温度以上的温度进行混炼,对所得到的交联性氟橡胶组合物进行成型交联,其后在氟树脂的熔点以上的温度进行加热,如此可得到表面的氟树脂比例增大的低摩擦性的氟橡胶成型品。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭50-32244号公报
专利文献2:日本特开平6-25500号公报
专利文献3:日本特开2000-230096号公报
专利文献4:日本特开2001-131346号公报
专利文献5:日本特开平7-227935号公报
专利文献6:日本特开2000-313089号公报
专利文献7:日本特开2006-292160号公报
专利文献8:国际公开第2010/029899号小册子
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1~4中记载了将氟橡胶与氟树脂混合来得到成型品的内容,但所得到的成型品的低摩擦性和防水性不充分,还有改善的余地。
另外,如专利文献5~7所示,在通过层积或涂装在橡胶表面形成氟树脂层的情况下,可得到具有由表面的氟树脂所致的低摩擦性和防水性的成型品,但现状是氟橡胶与氟树脂界面处的粘接性的提高为重要课题,受到解决该课题的困扰。
在如专利文献8所示使用在比氟树脂的熔点低5℃的温度以上的温度对氟橡胶与氟树脂进行混炼而得到的交联性氟橡胶组合物的情况下,所得到的氟橡胶成型品表面的氟树脂比例还不够高,从低摩擦性和防水性的方面考虑有改善的余地。
本发明的目的在于提供一种氟橡胶成型品,其并未在橡胶表面通过层积或涂装来形成氟树脂层,具有低摩擦性和防水性。
解决课题的手段
本发明涉及一种氟橡胶成型品,其为通过对含有氟橡胶(A)与氟树脂(B)的交联性组合物进行交联而得到的氟橡胶成型品,该氟橡胶成型品的特征在于:在氟橡胶成型品表面具有凸部,具有上述凸部的区域相对于上述氟橡胶成型品表面的面积比为0.06以上;氟树脂(B)相对于上述氟橡胶成型品的体积比为0.05~0.45,具有上述凸部的区域的面积比为上述氟树脂(B)的体积比的1.2倍以上;氟树脂(B)为四氟乙烯/六氟丙烯共聚物。
优选凸部实质上由交联性组合物所含有的氟树脂(B)形成。
优选凸部的高度为0.2μm~5.0μm、标准偏差为0.300以下。
优选凸部的底部截面积为2μm2~500μm2。
本发明的氟橡胶成型品中,优选凸部的数目为3000个/mm2~60000个/mm2。
氟橡胶(A)优选为选自由偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯/六氟丙烯/四氟乙烯共聚物、四氟乙烯/丙烯共聚物、四氟乙烯/丙烯/偏二氟乙烯共聚物、乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚物、乙烯/六氟丙烯/四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯/四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物、以及偏二氟乙烯/三氟氯乙烯共聚物组成的组中的至少一种。
本发明的氟橡胶成型品优选为密封材料。
本发明的氟橡胶成型品优选为滑动部件。
本发明的氟橡胶成型品优选为非粘合性部件。
本发明的氟橡胶成型品优选在表面具有防水防油性。
发明效果
本发明的氟橡胶成型品含有氟橡胶(A)与氟树脂(B)、在表面具有大量凸部,从而在氟橡胶和氟树脂本来具有的耐化学药品性、耐热性、低透过性方面优异,并且可在维持氟橡胶优异的柔软性的同时显示出比仅由氟橡胶形成的成型品更为优异的低摩擦性和高防水性。
附图说明
图1中,图1(a)为示意性示出氟橡胶成型品所具有的凸部的形状的立体图,图1(b)为利用包含与图1(a)的表面垂直的直线B1与直线B2的平面切断凸部31而得到的截面图,图1(c)为利用包含与图1(a)的表面平行的直线C1与直线C2的平面进行切断而得到的截面图。
图2为按照凸部的高度示出实施例1中得到的成型品表面的凸部的数目的图。
图3为按照凸部的高度示出比较例1中得到的成型品表面的凸部的数目的图。
图4为示出了利用激光显微镜对实施例1中得到的成型品表面进行测定的结果的图像。
图5为示出了利用激光显微镜对比较例1中得到的成型品表面进行测定的结果的图像。
具体实施方式
本发明的氟橡胶成型品在成型品表面均匀存在大量凸部,从而显示出优异的低摩擦性和高防水性。上述凸部优选实质上由交联性组合物所含有的氟树脂(B)形成。上述凸部例如可通过后述的方法使上述交联性组合物所含有的氟树脂(B)在表面析出而形成。
上述凸部与本发明的氟橡胶成型品主体之间不存在明确的界面等,上述凸部与氟橡胶成型品一体构成,可更为确实地享有上述凸部不易脱落、不易缺损的效果。
对于上述凸部实质上由上述交联性组合物所含有的氟树脂形成这一点,可通过IR分析或ESCA分析来求出来自氟橡胶(A)的峰与来自氟树脂(B)的峰的峰比,显示出凸部实质上由氟树脂(B)形成。具体地说,在具有凸部的区域,通过IR分析,在凸部与凸部外的各部分测定来自氟橡胶(A)的特性吸收峰与来自氟树脂(B)的特性吸收峰之比(来自成分的峰比=(来自氟橡胶(A)的峰强度)/(来自氟树脂(B)的峰强度)),只要来自凸部外的成分的峰比相对于来自凸部成分的峰比为1.5倍以上、优选为2倍以上即可。
关于上述凸部的形状,参照附图稍加详细说明。
图1(a)为示意性示出氟橡胶成型品所具有的凸部的形状的立体图,图1(b)为利用包含与图1(a)的表面垂直的直线B1与直线B2的平面切断凸部31而得到的截面图,图1(c)为利用包含与图1(a)的表面平行的直线C1与直线C2的平面进行切断而得到的截面图。另外,图1(a)~图1(c)示意性描绘出了本发明的氟橡胶成型品表面的微小区域。如图1(a)~图1(c)所示,本发明的氟橡胶成型品表面例如形成了近圆锥形状(锥体形状)的凸部31。
此处,凸部31的高度指的是从氟橡胶成型品表面突出的部分的高度(参照图1(b)中的H)。另外,凸部31的底部截面积指的是,利用与氟橡胶成型品表面平行的平面(包含直线C1与直线C2的平面)对凸部31进行切断,在所形成的面中观察到的凸部31的截面的面积值(参照图1(c))。
具有上述凸部的区域相对于上述氟橡胶成型品表面的面积比(凸部占有率)为0.06(6%)以上。优选的面积比为0.15以上,更优选为0.30以上。具有凸部的区域相对于上述氟橡胶成型品表面的面积比指的是,在对上述凸部的底部截面积进行评价的切断面中,凸部所占的面积的比例。
本发明的氟橡胶成型品中,氟树脂(B)的体积比为上述氟橡胶成型品的0.05~0.45(5体积%~45体积%)。体积比的下限优选为0.10(10体积%)。体积比的上限优选为0.40(40体积%)、更优选为0.35(35体积%)、进一步优选为0.30(30体积%)。
上述氟树脂(B)为由基于四氟乙烯的聚合单元与基于六氟丙烯的聚合单元构成的共聚物,具有优异的耐热性。从而,由于其不会在后述的成型交联工序或热处理工序中发生分解,因而可将上述体积比视作与交联性组合物所含有的氟树脂(B)的体积比例相同。
具有上述凸部的区域的面积比为上述氟树脂(B)的体积比的1.2倍以上,优选为1.3倍以上。这意味着,本发明的氟橡胶成型品中,成型品表面的具有凸部的区域的比例高于成型品中的氟树脂(B)的体积比、即高于交联性组合物所含有的氟树脂(B)的体积比。本发明的氟橡胶成型品能够通过该特征与现有的氟橡胶成型品相区别,即使成型品中氟树脂(B)的混合比例低,作为氟橡胶缺点的滑动性及防水性也会得到改善,也不会损害氟橡胶的优点。
上述凸部的高度优选为0.2μm~5.0μm。凸部的高度处于该范围时,氟橡胶成型品的低摩擦性和防水性更为优异。更优选的高度为0.3μm~4.0μm、进一步优选为0.5μm~3.0μm。
上述凸部的底部截面积优选为2μm2~500μm2。凸部的底部截面积处于该范围时,氟橡胶成型品的低摩擦性和防水性更为优异。更优选的底部截面积为3μm2~400μm2,进一步优选的底部截面积为3μm2~300μm2。
本发明的氟橡胶成型品中,上述凸部的高度的标准偏差优选为0.300以下。标准偏差处于该范围时,氟橡胶成型品的低摩擦性和防水性更为优异。
本发明的氟橡胶成型品中,凸部的数目优选为3000个/mm2~60000个/mm2。凸部的数目处于该范围时,氟橡胶成型品的低摩擦性和防水性更为优异。
本发明的氟橡胶成型品中,上述凸部在氟橡胶成型品的一部分表面形成即可,在氟橡胶成型品表面也可以具有未形成该凸部的区域。例如,在本发明的氟橡胶成型品中,在不需要低摩擦性及高防水性的部分无需形成上述凸部。
上述交联性组合物优选含有通过氟橡胶(A)与氟树脂(B)的共沉析而得到的沉析物。通过使交联性化合物含有将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析而得到的沉析物,可以充分提高在氟橡胶成型品表面形成的凸部的占有率。由此,可以得到低摩擦性和高防水性更为优异的本发明的氟橡胶成型品。
上述交联性组合物含有通过将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析而得到的沉析物的情况下,预计氟橡胶(A)与氟树脂(B)在交联性组合物中发生了均匀分散。据认为,若对这样的交联性组合物进行交联、热处理,则可得到具有高防水性、同时为低摩擦性的本发明的氟橡胶成型品。
本发明的氟橡胶成型品由于具有上述构成,因而作为成型品整体在非粘合性、防油性、弹性体性方面优异。进一步地,由于在所得到的氟橡胶成型品中不存在氟树脂与氟橡胶的明确的界面状态,因而表面的富于氟树脂的区域也不会脱落或剥离,与现有的通过氟树脂的涂布或粘接对氟橡胶的表面进行改性而成的成型品相比,耐久性优异。本发明的氟橡胶成型品优选在使氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析来得到交联性组合物之后再进行上述交联性组合物的交联而得到。
作为上述共沉析的方法,可以举出例如:(i)将氟橡胶(A)的水性分散液与氟树脂(B)的水性分散液混合后进行沉析的方法;(ii)将氟橡胶(A)的粉末添加到氟树脂(B)的水性分散液中之后进行沉析的方法;(iii)将氟树脂(B)的粉末添加到氟橡胶(A)的水性分散液中之后进行沉析的方法。作为上述共沉析的方法,特别是从氟橡胶(A)和氟树脂(B)均容易均匀分散的方面考虑,优选上述(i)的方法。
上述交联性组合物优选含有将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析而得到的共沉析粉末。上述共沉析粉末例如可如下得到:将氟橡胶(A)的水性分散液与氟树脂(B)的水性分散液混合后进行沉析,接下来回收沉析物,根据需要进行干燥,从而得到该共沉析粉末。另外,上述交联性组合物优选含有上述共沉析粉末与交联剂,进一步可以含有后述的各种添加剂等。
上述交联性组合物优选是如下得到的:将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析,得到共沉析粉末,向该共沉析粉末中添加交联剂,得到该交联性组合物。
(A)氟橡胶
上述氟橡胶(A)通常由非晶态聚合物形成,该非晶态聚合物具有键合在构成主链的碳原子上的氟原子且具有橡胶弹性。上述氟橡胶(A)可以由1种聚合物形成,也可以由2种以上的聚合物形成。
氟橡胶(A)优选为选自由偏二氟乙烯(VdF)/六氟丙烯(HFP)共聚物、VdF/HFP/四氟乙烯(TFE)共聚物、TFE/丙烯共聚物、TFE/丙烯/VdF共聚物、乙烯/HFP共聚物、乙烯/HFP/VdF共聚物、乙烯/HFP/TFE共聚物、VdF/TFE/全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)共聚物、以及VdF/CTFE共聚物组成的组中的至少一种。
下面对上述由含有偏二氟乙烯(VdF)单元的共聚物构成的氟橡胶(下文中也称为“VdF系氟橡胶”。)进行说明。VdF系氟橡胶为至少含有来自偏二氟乙烯的聚合单元的氟橡胶。
作为含有VdF单元的共聚物,优选为含有VdF单元和来自含氟烯键式单体的共聚单元(其中不包括VdF单元。)的共聚物。含有VdF单元的共聚物还优选进一步含有来自能够与VdF和含氟烯键式单体共聚的单体的共聚单元。
作为含有VdF单元的共聚物,优选含有30摩尔%~85摩尔%的VdF单元和70摩尔%~15摩尔%的来自含氟烯键式单体的共聚单元、更优选含有30摩尔%~80摩尔%的VdF单元和70摩尔%~20摩尔%的来自含氟烯键式单体的共聚单元。相对于VdF单元与来自含氟烯键式单体的共聚单元的总量,来自能够与VdF和含氟烯键式单体共聚的单体的共聚单元优选为0摩尔%~10摩尔%。
作为含氟烯键式单体,可以举出例如TFE、CTFE、三氟乙烯、HFP、三氟丙烯、四氟丙烯、五氟丙烯、三氟丁烯、四氟异丁烯、全氟(烷基乙烯基醚)(下文中也称为PAVE)、氟乙烯等含氟单体,这些之中,优选为选自由TFE、HFP和PAVE组成的组中的至少一种。
作为上述PAVE,优选为选自由通式(1)以及通式(2)组成的组中的至少一种:
CF2=CFO(CF2CFY1O)p-(CF2CF2CF2O)q-Rf (1)
(式中,Y1表示F或CF3,Rf表示碳原子数为1~5的全氟烷基。p表示0~5的整数,q表示0~5的整数。);
CFX=CXOCF2OR1 (2)
(式中,X表示H、F或CF3,R1表示直链或支链的碳原子数为1~6的氟代烷基、或碳原子数为5或6的环状氟代烷基。)。
通式(2)中的R1可以为含有1~2个选自由H、Cl、Br和I组成的组中的至少一种原子的氟代烷基。
作为上述PAVE,更优选为全氟(甲基乙烯基醚)或全氟(丙基乙烯基醚),进一步优选为全氟(甲基乙烯基醚)。它们可以分别单独使用或任意组合来使用。
作为能够与VdF和含氟烯键式单体共聚的单体,可以举出例如乙烯、丙烯、烷基乙烯基醚等。
作为这样的含有VdF单元的共聚物,具体地说,优选举出VdF/HFP共聚物、VdF/HFP/TFE共聚物、VdF/CTFE共聚物、VdF/CTFE/TFE共聚物、VdF/PAVE共聚物、VdF/TFE/PAVE共聚物、VdF/HFP/PAVE共聚物、VdF/HFP/TFE/PAVE共聚物等的1种或2种以上。这些含有VdF单元的共聚物中,从耐热性、压缩永久变形、加工性、成本的方面考虑,特别优选VdF/HFP共聚物、VdF/HFP/TFE共聚物。
作为VdF/HFP共聚物,优选VdF/HFP的摩尔比为45~85/55~15,该摩尔比更优选为50~80/50~20、进一步优选为60~80/40~20。
作为VdF/HFP/TFE共聚物,优选VdF/HFP/TFE的摩尔比为40~80/10~35/10~35。
作为VdF/PAVE共聚物,优选VdF/PAVE的摩尔比为65~90/10~35。
作为VdF/TFE/PAVE共聚物,优选VdF/TFE/PAVE的摩尔比为40~80/3~40/15~35。
作为VdF/HFP/PAVE共聚物,优选VdF/HFP/PAVE的摩尔比为65~90/3~25/3~25。
作为VdF/HFP/TFE/PAVE共聚物,优选VdF/HFP/TFE/PAVE的摩尔比为40~90/0~25/0~40/3~35,该摩尔比更优选为40~80/3~25/3~40/3~25。
上述氟橡胶(A)还优选由下述共聚物构成,该共聚物含有来自可提供交联部位的单体的共聚单元。作为可提供交联部位的单体,可以举出例如:日本特公平5-63482号公报、日本特开平7-316234号公报中所记载那样的全氟(6,6-二氢-6-碘-3-氧杂-1-己烯)或全氟(5-碘-3-氧杂-1-戊烯)等含碘单体;日本特表平4-505341号公报中所记载的含溴单体;日本特表平4-505345号公报、日本特表平5-500070号公报中所记载那样的含氰基单体、含羧基单体、含烷氧羰基的单体等。
氟橡胶(A)还优选为在主链末端具有碘原子或溴原子的氟橡胶。在主链末端具有碘原子或溴原子的氟橡胶可以通过在实质上无氧条件下、在水介质中在卤化物的存在下添加自由基引发剂进行单体的乳液聚合来制造。作为所使用的卤化物的代表例,可以举出例如通式:
R2IxBry
(式中,x和y各自为0~2的整数,且满足1≦x+y≦2;R2是碳原子数为1~16的饱和或不饱和的氟烃基、碳原子数为1~16的饱和或不饱和的氯氟烃基、碳原子数为1~3的烃基、或者是被碘原子或溴原子所取代或未被取代的碳原子数为3~10的环状烃基,它们含有氧原子或不含氧原子)所表示的化合物。
作为卤化物,可以举出例如1,3-二碘全氟丙烷、1,3-二碘-2-氯全氟丙烷、1,4-二碘全氟丁烷、1,5-二碘-2,4-二氯全氟戊烷、1,6-二碘全氟己烷、1,8-二碘全氟辛烷、1,12-二碘全氟十二烷、1,16-二碘全氟十六烷、二碘甲烷、1,2-二碘乙烷、1,3-二碘正丙烷、CF2Br2、BrCF2CF2Br、CF3CFBrCF2Br、CFClBr2、BrCF2CFClBr、CFBrClCFClBr、BrCF2CF2CF2Br、BrCF2CFBrOCF3、1-溴-2-碘全氟乙烷、1-溴-3-碘全氟丙烷、1-溴-4-碘全氟丁烷、2-溴-3-碘全氟丁烷、3-溴-4-碘全氟-1-丁烯、2-溴-4-碘全氟-1-丁烯、苯的单碘单溴取代体、苯的二碘单溴取代体、以及苯的(2-碘乙基)取代体和苯的(2-溴乙基)取代体等,这些化合物可以单独使用,也可以相互组合来使用。
这些之中,从聚合反应性、交联反应性、获得容易性等方面考虑,优选使用1,4-二碘全氟丁烷或二碘甲烷。
从加工性良好的方面考虑,优选氟橡胶(A)的门尼粘度(ML1+10(100℃))为5~140,该门尼粘度更优选为10~120、进一步优选为20~100。
上述氟橡胶(A)可以根据用途选择交联体系。作为交联体系,优选为选自由过氧化物交联体系以及多元醇交联体系组成的组中的至少一种。
从耐化学药品性的方面出发,优选过氧化物交联体系;从耐热性的方面出发,优选多元醇交联体系。上述交联性组合物可以含有在各自的交联体系中所使用的交联剂。
过氧化物交联可以通过使用能够进行过氧化物交联的氟橡胶和作为交联剂的有机过氧化物来进行。
作为能够进行过氧化物交联的氟橡胶没有特别限定,只要为具有能够进行过氧化物交联的部位的氟橡胶即可。作为上述能够进行过氧化物交联的部位没有特别限定,可以举出例如具有碘原子的部位、具有溴原子的部位等。
作为有机过氧化物,只要为在热或氧化还原体系的存在下能够容易地产生过氧化自由基的有机过氧化物即可,可以举出例如1,1-双(叔丁基过氧化)-3,5,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基己烷-2,5-二过氧化氢、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二枯基过氧化物、α,α-双(叔丁基过氧化)-对二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)-3-己炔、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化苯、过氧化马来酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯等。这些之中,优选2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)-3-己炔。
过氧化物交联体系中,作为有机过氧化物的混合量,相对于能够进行过氧化物交联的氟橡胶100质量份,优选该混合量为0.01质量份~10质量份。通过使有机过氧化物的混合量为这样的范围,可以充分进行过氧化物交联。该混合量更优选为0.1质量份~5.0质量份。
交联剂为有机过氧化物的情况下,上述交联性组合物优选进一步含有交联助剂。作为交联助剂,可以举出例如三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪、偏苯三酸三烯丙酯、N,N′-间亚苯基双马来酰亚胺、对苯二甲酸二炔丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、四烯丙基对苯二甲酰胺、三烯丙基磷酸酯、双马来酰亚胺、氟化三烯丙基异氰脲酸酯(1,3,5-三(2,3,3-三氟-2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮)、三(二烯丙基胺)-均三嗪、N,N-二烯丙基丙烯酰胺、1,6-二乙烯基十二氟己烷、六烯丙基磷酰胺、N,N,N′,N′-四烯丙基邻苯二甲酰胺、N,N,N′,N′-四烯丙基丙二酰胺、三乙烯基异氰脲酸酯、2,4,6-三乙烯基甲基三硅氧烷、三(5-降冰片烯-2-亚甲基)氰尿酸酯、三烯丙基亚磷酸酯等。这些之中,从交联性和氟橡胶成型品的物性优异的方面考虑,优选三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)。
相对于氟橡胶(A)100质量份,交联助剂的混合量优选为0.01质量份~10质量份、更优选为0.1质量份~5.0质量份。交联助剂若少于0.01质量份,交联时间倾向于延长到无法实用的程度;若超过10质量份,则交联时间过快,并且氟橡胶成型品的压缩永久变形也有降低的倾向。
多元醇交联可以通过使用能够进行多元醇交联的氟橡胶和作为交联剂的多羟基化合物来进行。
作为上述能够进行多元醇交联的氟橡胶没有特别限定,只要为具有能够进行多元醇交联的部位的氟橡胶即可。作为上述能够进行多元醇交联的部位没有特别限定,可以举出例如具有偏二氟乙烯(VdF)单元的部位等。
作为导入上述交联部位的方法,可以举出在氟橡胶的聚合时将提供交联部位的单体共聚的方法等。
作为多羟基化合物,从耐热性优异的方面考虑,适于使用多羟基芳香族化合物。
作为上述多羟基芳香族化合物没有特别限定,可以举出例如2,2-双(4-羟苯基)丙烷(下文称为双酚A)、2,2-双(4-羟苯基)全氟丙烷(下文称为双酚AF)、间苯二酚、1,3-二羟基苯、1,7-二羟基萘、2,7-二羟基萘、1,6-二羟基萘、4,4’-二羟基联苯、二苯乙烯-4,4’-二醇、2,6-二羟基蒽、对苯二酚、邻苯二酚、2,2-双(4-羟苯基)丁烷(下文称为双酚B)、4,4-双(4-羟苯基)戊酸、2,2-双(4-羟苯基)四氟二氯丙烷、4,4’-二羟基二苯砜、4,4’-二羟基二苯甲酮、三(4-羟苯基)甲烷、3,3’,5,5’-四氯双酚A、3,3’,5,5’-四溴双酚A等。这些多羟基芳香族化合物可以为碱金属盐、碱土金属盐等,但在使用酸进行共聚物的沉析的情况下,优选不使用上述金属盐。
多元醇交联体系中,作为多羟基化合物的混合量,相对于能够进行多元醇交联的氟橡胶100质量份,优选该混合量为0.01质量份~8质量份。通过使多羟基化合物的混合量为这样的范围,可以充分进行多元醇交联。该混合量更优选为0.02质量份~5质量份。
交联剂为多羟基化合物的情况下,上述交联性组合物优选进一步含有交联促进剂。交联促进剂促进聚合物主链的脱氢氟酸反应中的分子内双键的生成以及促进多羟基化合物向所生成的双键上的加成。
需要说明的是,交联促进剂也可以进一步与氧化镁等酸性接受剂或氢氧化钙等交联助剂组合来使用。
作为交联促进剂,可以举出鎓化合物,鎓化合物中,优选为选自由季铵盐等铵化合物、季鏻盐等磷鎓化合物、氧鎓化合物、锍化合物、环状胺以及单官能性胺化合物组成的组中的至少一种,更优选为选自由季铵盐和季鏻盐组成的组中的至少一种。
作为季铵盐没有特别限定,可以举出例如8-甲基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氯化鎓、8-甲基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯碘化鎓、8-甲基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氢氧化鎓、8-甲基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓甲基硫酸盐、8-乙基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯溴化鎓、8-丙基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯溴化鎓、8-十二烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氯化鎓、8-十二烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氢氧化鎓、8-二十烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氯化鎓、8-二十四烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氯化鎓、8-苄基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氯化鎓(下文称为DBU-B)、8-苄基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氢氧化鎓、8-苯乙基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氯化鎓、8-(3-苯基丙基)-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯氯化鎓等。这些之中,从交联性和氟橡胶成型品的物性优异的方面考虑,优选DBU-B。
另外,作为季鏻盐没有特别限定,可以举出例如四丁基氯化鏻、苄基三苯基氯化鏻(下文称为BTPPC)、苄基三甲基氯化鏻、苄基三丁基氯化鏻、三丁基烯丙基氯化鏻、三丁基-2-甲氧基丙基氯化鏻、苄基苯基(二甲氨基)氯化鏻等,这些之中,从交联性和氟橡胶成型品的物性优异的方面考虑,优选苄基三苯基氯化鏻(BTPPC)。
另外,作为交联促进剂,也可以使用季铵盐与双酚AF的固溶体、季鏻盐与双酚AF的固溶体、日本特开平11-147891号公报中公开的无氯交联促进剂。
相对于氟橡胶(A)100质量份,交联促进剂的混合量优选为0.01质量份~8质量份、更优选为0.02质量份~5质量份。交联促进剂若小于0.01质量份,则氟橡胶的交联不会充分进行,所得到的氟橡胶成型品的耐热性和耐油性有降低的倾向;交联促进剂若超出8质量份,则上述交联性组合物的成型加工性有降低的倾向。
(B)氟树脂
氟树脂(B)为四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、即为由基于四氟乙烯的聚合单元和基于六氟丙烯的聚合单元形成的共聚物(下文中也称为“FEP”。)。从氟橡胶成型品的摩擦系数降低效果良好的方面、以及与氟橡胶(A)的相容性特别优异的方面考虑,FEP是优选的。
特别是从氟橡胶成型品的耐热性优异、表现出优异的燃料阻隔性的方面考虑,FEP也是优选的。作为FEP,优选由TFE单元70摩尔%~99摩尔%和HFP单元1摩尔%~30摩尔%形成的共聚物,更优选由TFE单元80摩尔%~97摩尔%和HFP单元3摩尔%~20摩尔%形成的共聚物。TFE单元若小于70摩尔%,则机械物性有降低的倾向;TFE单元若超出99摩尔%,则熔点过高、成型性有降低的倾向。
FEP还可以为由TFE、HFP、以及能够与TFE和HFP共聚的单体形成的共聚物,作为该单体,可以举出CF2=CF-ORf 6(式中,Rf 6表示碳原子数为1~5的全氟烷基。)所表示的全氟(烷基乙烯基醚)〔PAVE〕、CX5X6=CX7(CF2)nX8(式中,X5、X6和X7相同或不同,表示氢原子或氟原子;X8表示氢原子、氟原子或氯原子;n表示2~10的整数。)所表示的乙烯基单体、CF2=CF-OCH2-Rf7(式中,Rf7表示碳原子数为1~5的全氟烷基。)所表示的烷基全氟乙烯基醚衍生物等,其中优选为PAVE。
作为上述PAVE,优选为选自由全氟(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〕以及全氟(丁基乙烯基醚)组成的组中的至少一种,其中更优选为选自由PMVE、PEVE和PPVE组成的组中的至少一种。
作为上述烷基全氟乙烯基醚衍生物,优选Rf7是碳原子数为1~3的全氟烷基的物质,更优选CF2=CF-OCH2-CF2CF3。
FEP具有来自能够与TFE和HFP共聚的单体的单体单元的情况下,优选来自能够与TFE和HFP共聚的单体的单体单元为0.1摩尔%~10摩尔%、TFE单元和HFP单元合计为90摩尔%~99.9摩尔%。若能够共聚的单体单元小于0.1摩尔%,则成型性、耐环境应力开裂性和耐应力裂纹性容易变差;若超出10摩尔%,则试剂低透过性、耐热性、机械特性、生产率等有变差的倾向。
氟树脂(B)的熔点优选为氟橡胶(A)的交联温度以上。只要氟树脂(B)的熔点为氟橡胶(A)的交联温度以上,则根据氟橡胶(A)种类的不同,其优选范围不同,例如更优选为150℃以上、进一步优选为200℃以上。上限没有特别限定,可以为300℃。若使用聚偏二氟乙烯这样的熔点低的氟树脂作为氟树脂(B),则在交联成型时氟树脂发生熔融,可能得不到具有足够数目的凸部的氟橡胶成型品。
为了提高氟树脂(B)与氟橡胶(A)的相容性,上述交联性组合物可以含有至少一种多官能化合物。所谓多官能化合物为在1个分子中具有2个以上结构相同或不同的官能团的化合物。
作为多官能化合物所具有的官能团,只要为羰基、羧基、酰卤基、酰胺基、烯烃基、氨基、异氰酸酯基、羟基、环氧基等已知通常具有反应性的官能团就可以任意使用。具有这些官能团的化合物不仅与氟橡胶(A)具有高亲和性,而且还可与氟树脂(B)所具有的已知具有反应性的官能团发生反应,可期待进一步提高相容性。
含有上述氟橡胶(A)和氟树脂(B)的交联性组合物中,优选氟橡胶(A)与氟树脂(B)的体积比(氟橡胶(A))/(氟树脂(B))为60/40~95/5。若氟树脂(B)过少,则可能无法充分得到摩擦系数降低的效果;另一方面,若氟树脂(B)过多,则橡胶弹性可能会显著受损。从柔软性和低摩擦性这两方面良好的方面考虑,(氟橡胶(A))/(氟树脂(B))更优选为65/35~95/5、进一步优选为70/30~90/10。
上述交联性组合物可以根据需要混配通常在氟橡胶中所混配的添加剂,例如可混配填充剂、加工助剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、粘接助剂、防粘剂、导电性赋予剂、热传导性赋予剂、表面非粘合剂、柔软性赋予剂、耐热性改善剂、阻燃剂等各种添加剂,这些添加剂在不损害本发明效果的范围内进行使用即可。
接着对本发明的氟橡胶成型品的制造方法进行说明。
本发明的氟橡胶成型品可通过包括下述工序的制造方法进行制造:(I)将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析来得到交联性组合物的工序;(II)将交联性组合物成型并进行交联来得到交联成型品的成型交联工序;以及(III)将交联成型品加热至氟树脂(B)的熔点以上的温度来得到氟橡胶成型品的热处理工序。
下面对各工序进行说明。
(I)工序
该工序为将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析来得到交联性组合物的工序。通过利用共沉析将氟橡胶(A)与氟树脂(B)混合,可以提高氟橡胶成型品表面的凸部占有率,其结果,本发明的氟橡胶成型品具有高防水性和低摩擦性。
另一方面,为了得到含有氟橡胶(A)和氟树脂(B)的交联性组合物,即使在例如氟树脂(B)发生熔融的温度下进行氟橡胶(A)与氟树脂(B)的混炼,也无法充分提高所得到的氟橡胶成型品表面的凸部占有率。
作为上述共沉析的方法,可以举出例如:(i)将氟橡胶(A)的水性分散液与氟树脂(B)的水性分散液混合后进行沉析的方法;(ii)将氟橡胶(A)的粉末添加到氟树脂(B)的水性分散液中之后进行沉析的方法;(iii)将氟树脂(B)的粉末添加到氟橡胶(A)的水性分散液中之后进行沉析的方法。
作为上述共沉析的方法,特别是从氟橡胶(A)和氟树脂(B)均易于均匀分散的方面考虑,优选上述(i)的方法。
上述(i)~(iii)的沉析方法中的沉析例如可以使用凝聚剂来进行。作为这样的凝聚剂没有特别限定,可以举出例如:硫酸铝、明矾等铝盐;硫酸钙等钙盐;氯化镁、硫酸镁等镁盐;氯化钠、氯化钾等一价阳离子盐等公知的凝聚剂。利用凝聚剂进行沉析时,为了促进凝聚,可以添加酸或碱来调节pH。
根据氟橡胶(A)的交联体系,交联剂是必须的,因而工序(I)也优选为如下工序:将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析来得到共沉析粉末后,将交联剂添加到共沉析粉末中,来得到交联性组合物。
通常,在将交联剂添加到共沉析粉末中之后,将共沉析粉末与交联剂混合。上述混合例如可通过使用开炼机等的通常的混合方法在小于氟树脂(B)熔点的温度下进行混合。上述工序(I)中,优选将氟橡胶(A)与氟树脂(B)共沉析得到共沉析粉末,之后向共沉析粉末中添加交联剂,在小于氟树脂(B)熔点的温度下将共沉析粉末与交联剂混合,得到交联性组合物。
(II)成型交联工序
工序(II)为将工序(I)中得到的交联性组合物成型并进行交联来制造交联成型品的工序。成型和交联的顺序并无限定,可以在成型后进行交联,可以在交联后进行成型,也可以同时进行成型和交联。
例如在软管、长板等的情况下,挤出成型后进行交联的方法为适宜的;在异形成型品的情况下,也可采用在得到块状交联物之后实施切削等成型处理的方法。另外,在活塞环或油封装置等比较简单的成型品的情况下,在模具等中同时进行成型和交联也是通常应用的方法。
作为成型方法,可示例出例如挤出成型法、基于模具等的加压成型法、注射成型法等,但并不限于这些。
交联方法也可以采用蒸汽交联法、放射线交联法、通过加热来引发交联反应的常规方法。本发明中,从有效提高氟橡胶成型品表面的凸部占有率的方面考虑,基于加热的交联反应为适宜的。
交联性组合物的成型和交联的方法以及条件可以为所采用的成型和交联中公知的方法和条件的范围内。
进行交联的温度为氟橡胶(A)的交联温度以上,优选小于氟树脂(B)的熔点。若在氟树脂(B)的熔点以上进行交联,则可能无法得到具有大量凸部的成型品。
进行交联的温度更优选小于比氟树脂(B)的熔点低5℃的温度、且为氟橡胶(A)的交联温度以上。作为交联时间例如为1分钟~24小时,根据所使用的交联剂等的种类适当确定即可。
另外,在橡胶的交联中,以往在实施最初的交联处理(称为1次交联)后会实施被称为2次交联的后处理工序,但如接下来的热处理工序(III)中所说明,现有的2次交联工序与本发明中的成型交联工序(II)和热处理工序(III)为不同的处理工序。
(III)热处理工序
在该工序中,将成型交联工序(II)中得到的交联成型品加热至氟树脂(B)的熔点以上的温度,得到氟橡胶成型品。
本发明中的热处理工序(III)是为了提高交联成型品表面的氟树脂比例而进行的处理工序,结合该目的,采用为氟树脂(B)的熔点以上且小于氟橡胶(A)和氟树脂(B)的热分解温度的温度作为加热温度。
加热温度低于氟树脂的熔点的情况下,无法得到具有大量凸部的成型品。另外,为了避免氟橡胶和氟树脂的热分解,加热温度必须小于氟橡胶(A)的热分解温度或氟树脂(B)的热分解温度中任意较低一方的温度。从易于在短时间内进行低摩擦化的方面考虑,优选的加热温度为比氟树脂的熔点高5℃以上的温度。
上述的上限温度为通常的氟橡胶的情况下的上限温度,在使用具有超耐热性的氟橡胶的情况下,由于上限温度为具有超耐热性的氟橡胶的分解温度,因而上述上限温度并不限于此。
在热处理工序(III)中,加热温度与加热时间有密切关系,优选采用如下加热时间:在比较接近于下限的加热温度下进行较长时间的加热、在比较接近于上限的加热温度下进行较短时间的加热。如此根据与加热温度的关系来适宜设定加热时间即可,但如果加热处理进行的时间太长,则氟橡胶会热劣化,因而除了使用耐热性优异的氟橡胶的情况以外,加热处理时间在实用上至多为48小时。加热处理时间通常优选为1分钟~48小时,从生产率良好的方面考虑,更优选为1分钟~24小时,在希望充分降低摩擦系数的情况下,优选为8小时~48小时。
另外,以往进行的2次交联是为了将1次交联终止时所残存的交联剂完全分解来完成氟橡胶的交联,从而提高交联成型品的机械特性及压缩永久变形特性而进行的处理。
因而,现有的2次交联条件中并未设想有氟树脂(B)的共存,即使该交联条件偶然与本发明中热处理工序的加热条件重叠,在2次交联中也并未考虑将氟树脂的存在作为交联条件设定的主要因素,只不过是采用了在完成氟橡胶的交联(交联剂的完全分解)这一目的范围内的加热条件,而不会推导出在混配有氟树脂(B)的情况下在橡胶交联物(而不是橡胶未交联物)中将氟树脂(B)加热软化或熔融的条件。
需要说明的是,在上述成型交联工序(II)中,也可以进行用于完成氟橡胶(A)的交联(用于使交联剂完全分解)的2次交联。
另外,在热处理工序(III)中,也有残存的交联剂发生分解而完成氟橡胶(A)的交联的情况,但在热处理工序(III)中,该氟橡胶(A)的交联终究不过是次要效果。
利用上述制造方法,可以得到下述的氟橡胶成型品,该氟橡胶成型品中,氟树脂(B)的特性(例如低摩擦性、防水性)相比于未进行热处理格外得到了提高。而且可得到下述优异的氟橡胶成型品,该氟橡胶成型品在表面区域以外反而能发挥出氟橡胶(A)的特性,作为整体在低摩擦性、防水性、弹性体性中的任一方面均平衡良好且优异。进一步地,在所得到的氟橡胶成型品中,由于并不存在氟树脂(B)与氟橡胶(A)的明确的界面状态,因而表面的富含氟树脂(B)的区域也不会脱落、剥离,与现有的通过氟树脂的涂布或粘接对氟橡胶的表面进行改性的成型品相比,耐久性优异。
对于本发明的氟橡胶成型品来说,利用其低摩擦性、防水性,作为密封材料、滑动部件、非粘合性部件等是有用的。
具体地说,可示例出如下的成型品,但并不限于这些。
密封材料:
在半导体制造装置、液晶面板制造装置、等离子体面板制造装置、等离子体寻址液晶面板、场发射显示器面板、太阳能电池基板等半导体相关领域中,可以举出O(方)形环、密封垫、垫圈、隔膜、其它各种密封材料等,这些材料可以用于CVD装置、干蚀刻装置、湿蚀刻装置、氧化扩散装置、溅射装置、灰化装置、清洗装置、离子注入装置、排气装置中。具体地说,可以作为闸阀的O形环、石英窗的O形环、腔室的O形环、栅极的O形环、钟形罩的O形环、连接器的O形环、泵的O形环或隔膜、半导体用气体控制装置的O形环;抗蚀剂显影液、剥离液用的O形环;其它各种密封材料来使用。
在汽车领域中,可以用于发动机以及周边装置中所用的垫圈、轴封装置、阀杆密封件、各种密封材料;AT装置的各种密封材料中。作为燃料系统以及周边装置中所用的密封材料,可以举出O(方)形环、密封垫、隔膜等。具体地说,可以作为机座垫圈、金属垫圈、油盘垫圈、曲轴密封件、凸轮轴油封、阀杆密封件、歧管密封垫、氧传感器用密封件、喷射器O形环、喷射器密封垫、燃料泵的O形环或隔膜、曲轴密封件、齿轮箱密封件、动力活塞密封垫、气缸衬层的密封件、阀杆的密封件、自动变速机的前泵密封件、后轴小齿轮密封件、万向接头的垫圈、计速器的小齿轮密封件、脚制动器的活塞皮碗、扭矩传递的O形环、油封装置、尾气再燃烧装置的密封件、轴承密封件、汽化器的传感器用隔膜等来使用。
在航空器领域、火箭领域和船舶领域中,可以举出隔膜、O(方)形环、阀、密封垫、各种密封材料等,它们可以在燃料系统中使用。具体地说,在航空器领域中,可以用于喷气发动机阀杆密封件、垫圈和O形环、旋转轴密封件、油压机器的垫圈、防火墙密封件等;在船舶领域中,可以用于螺旋桨的推进轴船尾密封件、柴油发动机的吸排气用阀杆密封件、蝶形阀的阀封、蝶形阀的轴封等。
在化学设备领域中,可以举出阀、密封垫、隔膜、O(方)形环、各种密封材料等,它们可以用于医药、农药、涂料、树脂等化学品制造工序中。具体地说,可以作为化学药品用泵、流动计或配管的密封件;热交换器的密封件、硫酸制造装置的玻璃冷却器密封垫、农药喷洒机或农药输送泵的密封件、气体配管的密封件、电镀液用密封件、高温真空干燥机的密封垫、造纸用皮带轮的密封件、燃料电池的密封件、风洞的接合密封件、气相色谱或pH计的管结合部的密封垫;分析仪器或理化仪器的密封或隔膜、阀部件等来使用。
在显影机等照相领域、印刷机械等印刷领域和涂装设备等涂装领域中,可以作为干式复印机的密封件、阀部件等来使用。
在食品工厂机器领域中,可以举出阀、密封垫、隔膜、O(方)形环、各种密封材料等,可以用于食品制造工序中。具体地说,可以作为板式热交换器的密封件、自动销售机的电磁阀密封件等来使用。
在原子能发电站机器领域中,可以举出密封垫、O形环、隔膜、阀、各种密封材料等。
在一般工业领域中,可以举出密封垫、O形环、隔膜、阀、各种密封材料等。具体地说,可以用于油压或润滑机械的密封件、轴承密封件;干洗机器的窗用密封件、其它密封件;六氟化铀浓缩装置的密封件、回旋加速器的密封(真空)阀、自动包装机的密封件、空气中的二氧化硫或氯气分析用泵的隔膜(公害测定器)等。
在电气领域中,具体地说,可以作为新干线的绝缘油盖、液封型变压器的通风密封件等来使用。
在燃料电池领域中,具体地说,可以作为电极或隔板间的密封材料、氢·氧·生成水配管的密封等来使用。
在电子部件领域中,具体地说,可以用于散热材料原料、电磁波屏蔽材料原料、计算机硬盘驱动器的垫圈等。
作为能够用于现场施工型的成型中的成型品没有特别限定,可以举出例如发动机油盘的垫圈、磁记录装置用垫圈、洁净室用过滤器单元的密封剂等。
此外,特别适合用于磁记录装置(硬盘驱动器)用垫圈、半导体制造装置或晶片等的器件保存库等的密封圈材等洁净设备用密封材料。
进一步地,还特别适合用于燃料电池的电池单元电极间或其周边配管等中所用的密封垫等的燃料电池用密封材料等。
滑动部件:
在汽车相关领域中,可以举出活塞环、轴封装置、阀杆密封件、曲轴密封件、凸轮轴油封、油封装置等。通常可以举出在与其它材料接触并进行滑动的部位中所应用的氟橡胶制品。
非粘合性部件:
可以举出计算机领域中的硬盘撞击挡块(ハードディスククラッシュストッパー)等。此外可以举出复印机、打印机领域中的辊部件等。
利用防水防油性的领域:
可以举出汽车的刮水片、室外帐篷的胶布等。
实施例
下面举出实施例来说明本发明,但本发明并不仅限定于所述实施例。
本说明书中的各种特性按下述方法进行测定。
(1)交联(硫化)特性
使用Curelastometer II型(JSR株式会社制造)测定最低扭矩(ML)、最高扭矩(MH)、诱导时间(T10)和正硫化时间(T90)。
(2)100%模量(M100)
基于JIS K6251进行测定。
(3)拉伸断裂强度(Tb)
基于JIS K6251进行测定。
(4)拉伸断裂伸长率(Eb)
基于JIS K6251进行测定。
(5)硬度(邵氏硬度A)
基于JIS K6253,利用A型硬度计进行测定(峰值)。
(6)摩擦系数
利用Rhesca社制造的摩擦磨耗试验机(フリクションプレーヤー)FPR2000,在载荷20g、旋转模式、转速60rpm、旋转半径10mm下进行测定,在旋转后经过5分钟以上之后,读取稳定时的摩擦系数,将该数值作为动摩擦系数。
(7)具有凸部的区域的占有率(凸部占有率)
使用KEYENCE社制造的彩色3D激光显微镜(VK-9700),对成型品表面的任意区域(270μm×202μm)进行测定,求出凸部的底部截面积,将截面积的合计值在测定区域总面积中所占的比例作为占有率。作为激光显微镜的解析软件,使用三谷商事株式会社制造的WinRooF Ver.6.4.0。
(8)凸部高度
使用KEYENCE社制造的彩色3D激光显微镜(VK-9700),对成型品表面的任意区域(270μm×202μm)进行测定,求出凸部高度与凸部高度的标准偏差。作为激光显微镜的解析软件,使用三谷商事株式会社制造的WinRooF Ver.6.4.0。
(9)凸部的底部截面积
使用KEYENCE社制造的彩色3D激光显微镜(VK-9700),对成型品表面的任意区域(270μm×202μm)进行测定,求出凸部的底部截面积。作为激光显微镜的解析软件,使用三谷商事株式会社制造的WinRooF Ver.6.4.0。
(10)凸部数目
使用KEYENCE社制造的彩色3D激光显微镜(VK-9700),对成型品表面的任意区域(270μm×202μm)进行测定,将该区域中的凸部数目换算为每1mm2中的数目。作为激光显微镜的解析软件,使用三谷商事株式会社制造的WinRooF Ver.6.4.0。
(11)防水性
使用接触角计(协和界面科学株式会社制造)测定氟橡胶成型品的对水的静止接触角。
另外,表和说明书中的使用材料分别如下所示。
氟橡胶分散体(A1)
能够进行多元醇交联的2元氟橡胶(VdF/HFP共聚物、VdF/HFP=78/22)的分散体(固体成分浓度:24质量%、氟橡胶的门尼粘度(ML1+10(100℃):80)
氟橡胶分散体(A2)
能够进行多元醇交联的2元氟橡胶(VdF/HFP共聚物、VdF/HFP=78/22)的分散体(固体成分浓度:23质量%、氟橡胶的门尼粘度(ML1+10(100℃):60)
氟橡胶(A3)
能够进行多元醇交联的2元氟橡胶(大金工业株式会社制造的G7400BP)
氟树脂分散体(B1)
FEP水性分散体(固体成分浓度:21质量%、MFR:31.7g/10min(在327℃测定)、熔点:约215℃)
氟树脂(B2)
ETFE(大金工业株式会社制造的EP-610)
填充剂
炭黑(Cancarb社制造的MT碳:N990)
交联剂
双酚AF 特级试剂和光纯药工业株式会社制造
交联促进剂
BTPPC 特级试剂和光纯药工业株式会社制造
酸性接受剂
氧化镁 协和化学工业株式会社制造
交联助剂
氢氧化钙 近江化学工业株式会社制造
实施例1
向在容量1L的混合器内预先混合水500mL与氯化镁4g所得到的溶液中,投入按照固体成分以体积比计为75/25(氟橡胶/FEP)的方式预先混合FEP水性分散体(B1)与氟橡胶分散体(A1)所得到的溶液400mL,利用混合器混合5分钟,进行共沉析。
共沉析后,取出固体成分,利用干燥炉在120℃×24小时下进行干燥后,利用开炼机混合表1所示的特定配合物。
其后进行170℃×10分钟的加热成型,进一步利用烘箱进行250℃×24小时的热处理,完成硫化。
实施例2
向在容量1L的混合器内预先混合水500mL与氯化镁4g所得到的溶液中,投入按照固体成分以体积比计为75/25(氟橡胶/FEP)的方式预先混合FEP分散体(B1)与氟橡胶水性分散体(A2)所得到的溶液400mL,利用混合器混合5分钟,进行共沉析。
共沉析后,取出固体成分,利用干燥炉在120℃×24小时下进行干燥后,利用开炼机混合表1所示的特定配合物。
其后进行170℃×10分钟的加热成型,进一步利用烘箱进行250℃×24小时的热处理,完成硫化。
比较例1
在容量3L的捏合机内,将氟橡胶(A3)与氟树脂(B2)以体积比75/25投入填充率为80%的量,进行混炼。
在材料温度达到235℃后停止混炼,取出材料。
其后,利用开炼机混合表1所示的特定配合物,进行170℃×10分钟的加热成型,进一步利用烘箱进行250℃×24小时的热处理,完成硫化。
下述表1中示出了交联性氟橡胶组合物的配合比以及对硫化特性进行测定的结果。下述表2中示出了对所得到的成型品进行各测定的结果。
[表1]
实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | |
交联性氟橡胶组合物(质量份) | - | - | - |
氟橡胶及氟树脂 | 100 | 100 | 100 |
双酚AF | 2 | 2 | 2 |
BTPPC | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
MgO | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
氢氧化钙 | 5 | 5 | 5 |
氟象胶/氟树脂的混合方法 | 共沉析 | 共沉析 | 在235℃混炼 |
交联(硫化)特性@170℃ | - | - | - |
最低扭矩ML(N) | 3.8 | 2.8 | 2.5 |
最高扭矩MH(N) | 44.3 | 44.5 | 44.2 |
诱导时间T10(分) | 5.1 | 4.8 | 2.9 |
正硫化时间T90(分) | 8.9 | 7.8 | 4.5 |
[表2]
实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | |
加压交联(温度×时间) | 170℃×10分 | 170℃×10分 | 170℃×10分 |
热处理(温度℃×时间) | 250℃×24小时 | 250℃×24小时 | 250℃×24小时 |
M100(MPa) | 4.9 | 4.1 | 5.3 |
Tb(MPa) | 14.1 | 13.7 | 15.9 |
Eb(%) | 190 | 210 | 330 |
硬度(邵氏A) | 80 | 79 | 78 |
凸部占有率(%) | 38.1 | 35.6 | 24.5 |
面积比/体积比 | 1.52 | 1.42 | 0.98 |
凸部高度(μm) | 0.44~1.9 | 0.45~1.8 | 0.42~2.75 |
凸部高度的标准偏差 | 0.281 | 0.270 | 0.303 |
凸部的底部截面积(μm2) | 3.8~197.2 | 3.3~195.1 | 1.9~149.7 |
凸部数目(个/mm2) | 8892 | 8526 | 8159 |
摩擦系数 | 0.98 | 0.97 | 1.32 |
防水性(接触角) | 110° | 111° | 100° |
另外,图2为按照凸部的高度示出实施例1中得到的成型品表面的凸部数目的图,图3为按照凸部的高度示出比较例1中得到的成型品表面的凸部数目的图,图4为示出了利用激光显微镜对实施例1中得到的成型品表面进行测定的结果的图像,图5为示出了利用激光显微镜对比较例1中得到的成型品表面进行测定的结果的图像。如由这些图所知,可知与比较例1中得到的成型品相比,尽管实施例1中得到的成型品为由相同的交联性组合物得到的成型品,但其存在大量均匀的凸部。
工业实用性
本发明的氟橡胶成型品能够作为密封材料、滑动部件、非粘合性部件进行利用。
符号说明
30:氟橡胶成型品
31:凸部
Claims (9)
1.一种氟橡胶成型品,其为通过对含有通过氟橡胶(A)与氟树脂(B)的共沉析而得到的沉析物的交联性组合物进行交联而得到的氟橡胶成型品,其特征在于,
在氟橡胶成型品表面具有凸部,所述凸部实质上由交联性组合物所含有的氟树脂(B)形成,具有所述凸部的区域相对于所述氟橡胶成型品表面的面积比为0.06以上;
氟树脂(B)相对于所述氟橡胶成型品的体积比为0.05~0.45,
所述面积比为所述体积比的1.2倍以上;
氟树脂(B)为四氟乙烯/六氟丙烯共聚物。
2.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,凸部的高度为0.2μm~5.0μm、标准偏差为0.300以下。
3.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,凸部的底部截面积为2μm2~500μm2。
4.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,凸部的数目为3000个/mm2~60000个/mm2。
5.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,氟橡胶(A)为选自由偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯/六氟丙烯/四氟乙烯共聚物、四氟乙烯/丙烯共聚物、四氟乙烯/丙烯/偏二氟乙烯共聚物、乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚物、乙烯/六氟丙烯/四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯/四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物、以及偏二氟乙烯/三氟氯乙烯共聚物组成的组中的至少一种。
6.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,该成型品为密封材料。
7.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,该成型品为滑动部件。
8.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,该成型品为非粘合性部件。
9.如权利要求1所述的氟橡胶成型品,其中,该成型品在表面具有防水防油性。
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