CN104066786A - 氟橡胶组合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氟橡胶组合物及其制造方法,所述氟橡胶组合物能够制造不仅表现出耐热性、而且表现出优异的高温下的机械性质的交联氟橡胶制品。该氟橡胶组合物含有:氟橡胶(A);和炭黑(B),其中,当将上述氟橡胶组合物浸入40℃的丙酮:己烷质量比为42.29:57.71的丙酮和己烷的萃取溶剂中160小时并将未被萃取并保持为固体的萃取残余物从上述萃取溶剂中分离并干燥、然后测量萃取残余物的干重时,溶剂不溶性聚合物的量不低于5%。

Description

氟橡胶组合物及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年1月20日递交的美国临时申请第61/589,176号和于2012年2月24日递交的美国临时申请第61/603,021号的依据35U.S.C.§119(e)的权利,通过援引将此二者完整并入本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种氟橡胶组合物及其制造方法。
背景技术
已知氟橡胶表现出优异的耐化学品性、耐油性、耐热性和耐寒性等。
专利文献1提出一种含溴氟橡胶组合物,所述组合物即使加热至高温后也具有较高的耐压缩变形性。
专利文献2提出一种硫化氟橡胶组合物,所述组合物实现了极高的拉伸强度,并且提供了具有与常规硫化氟橡胶相似的优异的耐压缩变形性、耐热性、耐油性和耐化学品性的交联制品。
专利文献3提出一种含氟弹性体,所述弹性体能够提供具有优异的高温(如100℃)断裂伸长率和优异的低温(如0℃)压缩变形特性的硫化产品。
作为具有优异的高温强度的组合物,专利文献4提出一种氟橡胶组合物,所述氟橡胶组合物通过将5重量份~100重量份含氟热塑性弹性体并入100重量份氟树脂(b)而获得。
引用列表
-专利文献
[专利文献1]日本特开昭60-55050号公报
[专利文献2]日本特开平3-122153号公报
[专利文献3]日本特开2008-184496号公报
[专利文献4]日本特开平06-25500号公报
发明内容
-技术问题
本发明的一个目的是提供一种氟橡胶组合物及其制造方法,所述氟橡胶组合物能够提供不仅表现出耐热性,还表现出优异的高温下机械性能的交联氟橡胶制品。
-问题的解决方案
作为勤勉地研究能够提供具有优异机械性质的氟橡胶组合物的氟橡胶组合物的结果,本发明的发明人发现,通过使用某些特定制造方法,可以制造一种新型氟橡胶组合物,其中溶剂不溶性聚合物的量不低于5%,也可以由此氟橡胶组合物获得具有优异机械性质的交联氟橡胶制品,从而完成了本发明。
具体而言,本发明是下述氟橡胶组合物,其包含:氟橡胶(A);和炭黑(B),其中当将氟橡胶组合物浸入40℃的丙酮:己烷质量比为42.29:57.71的丙酮和己烷的萃取溶剂中160小时并将未被萃取并保持为固体的萃取残余物从萃取溶剂中分离并干燥、然后测量萃取残余物的干重时,利用以下表达式计算的溶剂不溶性聚合物的量不低于5%。
[表达式1]
(其中,w为浸入萃取溶剂中的氟橡胶组合物的初始重量(g),w’为萃取残余物的干重(g),φp为浸入萃取溶剂中的氟橡胶组合物中包含的氟橡胶(A)相对于氟橡胶组合物的初始重量分数,并且φp’为萃取残余物中包含的氟橡胶(A)相对于萃取残余物的重量分数)。
氟橡胶(A)优选为偏二氟乙烯类橡胶。
氟橡胶(A)优选为选自由偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯与由通式(2)表示的含氟单体的共聚物和偏二氟乙烯与全氟(烷基乙烯基醚)的共聚物组成的组中的二元共聚物:
此处,通式(2)为CH2=CFRf (2)
(其中,Rf为具有1~12个碳原子的直链或支化氟烷基)。
优选的是,相对于100质量份氟橡胶(A),并入5质量份~65质量份炭黑(B)。
优选的是炭黑(B)的氮吸附比表面积(N2SA)为25m2/g~180m2/g,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值为45ml/100g~180ml/100g。
本发明的氟橡胶组合物优选还含有交联剂(C)和/或交联促进剂(D)。
本发明还涉及一种制造氟橡胶组合物的方法,所述方法包括:步骤(1-1),利用密闭式混炼机将氟橡胶(A)与炭黑(B)混炼,直至最高温度达到80℃~220℃,以获得中间体组合物;步骤(1-2),将中间体组合物冷却至低于50℃的温度;和步骤(2-1),对冷却的中间体组合物进行混炼,直至最高温度达到不低于10℃但低于80℃,以获得氟橡胶组合物。
优选的是,在步骤(1-1)中,将5质量份~65质量份炭黑(B)与100质量份氟橡胶(A)混炼。
优选的是,在步骤(1-1)中,还混炼交联剂(C)和/或交联促进剂(D)。
本发明优选还包括将交联剂(C)和/或交联促进剂(D)与步骤(2-1)中获得的氟橡胶组合物混炼的步骤。
-本发明的有利效果
通过具有上述构成,本发明的氟橡胶组合物能够提供不仅表现出耐热性、还表现出优异的高温下机械性能的交联氟橡胶制品,以及其制造方法。另外,根据本发明的制造氟橡胶组合物的方法,可以制造能够提供不仅表现出耐热性,还表现出优异的高温下机械性能的交联制品的氟橡胶组合物。
附图说明
图1是显示步骤(2-1)和步骤(2-2)中使用的混炼方法的示意图的图。
图2是显示起动注油器的形状的一个实例的示意图。
具体实施方式
本发明的氟橡胶组合物的特征在于,包含氟橡胶(A)和炭黑(B),并且其中溶剂不溶性聚合物的量不低于5%。上述溶剂不溶性聚合物的量更优选不低于40%,且进一步优选不低于48%。其上限没有特别限制,但可以为95%。如果由于未从包含氟橡胶(A)和炭黑(B)的氟橡胶组合物中萃取出而保留的溶剂不溶性聚合物的量很高,则认为橡胶结构将得到进一步增强,并且可以获得具有优异机械性能的交联氟橡胶制品。
上述溶剂不溶性聚合物的量可以利用以下表达式计算。
[表达式2]
(该表达式中,w为浸入萃取溶剂中的氟橡胶组合物的初始重量(g),w’为萃取残余物的干重(g),φp为浸入萃取溶剂中的氟橡胶组合物中包含的氟橡胶(A)相对于氟橡胶组合物的初始重量分数,并且φp’为萃取残余物中包含的氟橡胶(A)相对于萃取残余物的重量分数)
在以上表达式中,w’为未被萃取溶剂萃取的萃取残余物的干重,并可以利用以下方法测量。具体而言,对未交联氟橡胶组合物的一部分进行萃取,测量其重量(w),然后将此部分放置在萃取溶剂中,并使其在40℃静置160小时。将未被萃取溶剂萃取并保持为固体的萃取残余物从萃取溶剂中分离,充分干燥,然后测量其重量(w’)。
上述萃取溶剂为包含丙酮和己烷的溶剂,丙酮:己烷质量比为42.29:57.71。
在以上表达式中,φp为氟橡胶(A)相对于氟橡胶组合物的初始重量分数,并可以通过如下所述的热分析来测量。
在下述条件下对氟橡胶组合物进行TG/DTA测量:在氮气气氛中以10℃/分钟的升温速率由室温加热至600℃,保持在600℃ 30分钟,然后在氧气气氛中保持在600℃ 90分钟。在350℃以下发生的重量损失归因于失去添加剂,在350℃至600℃发生的重量损失归因于失去氟橡胶,并且氟橡胶组合物在氧气气氛中保持在600℃时发生的重量损失归因于失去炭黑。剩余物为金属氧化物。
由这些重量损失值,可以测量氟橡胶(A)相对于氟橡胶组合物的初始重量分数。
在以上表达式中,φp’为氟橡胶(A)相对于萃取残余物的重量分数,并可以通过如下所述的热分析来测量。
在下述条件下对萃取残余物进行TG/DTA测量:在氮气气氛中以10℃/分钟的升温速率由室温加热至600℃,保持在600℃ 30分钟,然后在氧气气氛中保持在600℃ 90分钟。在350℃以下发生的重量损失归因于失去添加剂,在350℃至600℃发生的重量损失归因于失去氟橡胶,并且氟橡胶组合物在氧气气氛中保持在600℃时发生的重量损失归因于失去炭黑。剩余物为金属氧化物。
由这些重量损失值,可以测量氟橡胶(A)相对于萃取残余物的重量分数。
本发明的组合物可以利用以下制造方法制造。具体而言,本发明涉及一种制造氟橡胶组合物的方法,所述方法包括:步骤(1-1),利用密闭式混炼机将氟橡胶(A)与炭黑(B)混炼,直至最高温度达到80℃~220℃,以获得中间体组合物;步骤(1-2),将中间体组合物冷却至低于50℃的温度;和步骤(2-1),对该冷却的中间体组合物进行混炼,直至最高温度达到不低于10℃但低于80℃,以获得氟橡胶组合物。
步骤(1-1)是利用密闭式混炼机将氟橡胶(A)与炭黑(B)混炼,直至最高温度达到80℃~220℃以获得中间体组合物的步骤。
步骤(1-1)的特征在于,在高温将氟橡胶(A)与炭黑(B)混炼。通过包括步骤(1-1),可以制造能够提供具有优异的高温下机械性能的交联氟橡胶制品的氟橡胶组合物。
步骤(1-1)中的混炼使用密闭式混炼机进行。密闭式混炼机的实例包括切向密闭式混炼机,如班伯里混炼机;啮合式密闭式混炼机,如intermix、加压混炼机、单螺杆混炼机和双螺杆混炼机。
当使用密闭式混炼机时,转子的平均剪切速率优选为20~1000(1/sec),更优选为50~1000(1/sec),还更优选为100~1000(1/sec),进而优选为200~1000(1/sec),且特别优选为300~1000(1/sec)。
平均剪切速率(1/sec)利用以下表达式计算。
平均剪切速率(1/sec)=(π×D×R)/(60(sec)×c)
(在该表达式中,
D为转子直径或辊直径(cm)
R为转动速率(rpm)
c为切屑间隙(cm。其为转子与壳体之间的或辊之间的间隙距离)
可以在步骤(1-1)中还混炼交联剂(C)和/或交联促进剂(D)。在交联剂具体为多元醇类交联剂的情形中,优选在步骤(1-1)中还混炼交联剂(C)和/或交联促进剂(D)。可以将氟橡胶(A)、炭黑(B)和交联剂(C)和/或交联促进剂(D)同时置于密闭式混炼机中,然后进行混炼,但也可以先混炼氟橡胶、交联剂(C)和/或交联促进剂(D),然后混炼炭黑(B)。
另外,优选的是,在步骤(1-1)中还混炼有机胺化合物和/或酸受体。
进行步骤(1-1)中的混炼,直至混炼物的最高温度达到80℃~220℃。优选进行上述混炼直至最高温度达到120℃以上,并优选直至最高温度达到200℃以下。上述最高温度可以通过测量刚从混炼机中排出后的混炼物的温度来确定。
在本发明中,步骤(1-2)是将步骤(1-1)中获得的中间体组合物冷却至低于50℃的温度的步骤。步骤(1-1)中获得的中间体组合物具有80℃~220℃的温度,但通过在将中间体组合物充分冷却之后进行步骤(2-1),可以制造提供具有优异高温下机械性能的交联氟橡胶制品的氟橡胶组合物。在步骤(1-2)中,优选进行冷却以使得整个中间体组合物达到上述范围内的温度。冷却温度的下限没有特别限制,不过可以为10℃。
在步骤(1-2)中,优选在使用开放辊混炼机混炼中间体组合物的同时进行冷却。
步骤(1-1)和步骤(1-2)可以重复任意次。如果步骤(1-1)和步骤(1-2)重复进行,则优选的是在步骤(1-1)和步骤(1-2)中混炼中间体组合物直至最高温度达到120℃~220℃,更优选将其混炼直至最高温度达到120℃~140℃。如果步骤(1-1)和步骤(1-2)重复进行,则可以使用密闭式混炼机或开放辊混炼机进行所述混炼。
当使用开放辊混炼机时,转子的平均剪切速率优选为20(1/sec)以上,更优选为50(1/sec)以上,还更优选为100(1/sec)以上,进而优选为200(1/sec)以上,特别优选为(1/sec)以上,并且优选为1000(1/sec)以下。
在上述制造方法中,优选的是具有将氟橡胶(A)和炭黑(B)引入密闭式混炼机中的步骤。在上述步骤中,可以引入交联剂(C)和/或交联促进剂(D),并且可以引入有机胺化合物和/或酸受体。
步骤(1-1)可以包括引入任意添加剂直至中间体组合物被排出的点的步骤。可以使用这些添加剂中的一种或多种。这些添加剂可以引入一次或多次。在引入两种以上添加剂的情形中,添加剂可以同时或分开引入。另外,可以多次引入一种添加剂。“引入任意添加剂直至中间体组合物被排出的点的步骤”可以是例如引入与步骤(1-1)中初始引入的炭黑(B)不同的炭黑(B’)直至中间体组合物被排出的点的步骤。
在步骤(1-1)和步骤(1-2)也被重复的情形中,各个步骤(1-1)均可以包括上述“引入任意添加剂直至中间体组合物被排出的点的步骤”。例如,在第二个步骤(1-1)中,可以还引入与第一个步骤(1-1)中使用的炭黑(B)不同的炭黑(B’)。
在上述制造方法中,步骤(2-1)是通过混炼步骤(1-2)中获得的冷却的中间体组合物而获得氟橡胶组合物的步骤。
步骤(2-1)是将步骤(1-2)中获得的充分冷却的中间体组合物进一步混炼的步骤,并且是为了提高交联氟橡胶制品的高温下机械性能的重要步骤。
步骤(2-1)中的混炼优选进行至组合物的最高温度达到不低于10℃但低于80℃。如果混炼过程中组合物的最高温度过高,则存在将不能获得能够提供具有优异的高温下机械性能的交联氟橡胶制品的氟橡胶组合物的问题。
步骤(2-1)可以包括将步骤(1-2)中获得的不同的冷却的中间体组合物混炼在一起的步骤。在此情形中,混炼应当进行至不同中间体组合物的混合物的最高温度达到不低于10℃但低于80℃。
上述制造方法优选还包括,在步骤(2-1)之后将步骤(2-1)重复m-1次(m为2以上的整数)的步骤(2-2)。通过进行步骤(2-1)总计两次以上,可以稳定地制造能够制造具有优异的高温下机械性能的交联氟橡胶制品的氟橡胶组合物。上述m优选为5以上的整数,更优选10以上的整数,进而优选30以上的整数,且特别优选50以上的整数。在各个步骤(2-2)中,优选的是包括将中间体组合物在混炼前冷却的步骤。
步骤(2-1)和步骤(2-2)中的混炼可以使用上述密闭式混炼机或开放辊混炼机来进行。
步骤(2-1)和步骤(2-2)优选为中间体组合物通过被引入开放辊混炼机然后紧密辊压(tight milled)而混炼的步骤。
当使用开放辊混炼机时,中间体组合物优选在抑制氟橡胶中产生热量的同时进行混炼。这种混炼方法的实例包括在辊的高冷却效率下混炼的方法,和在重量上减少每批要混炼的内容物的混炼方法。在本发明的制造方法中,当使用辊混炼机时,通过在抑制氟橡胶中产生热量的同时混炼中间体组合物,可以显著赋予本发明的效果。本发明的制造方法不限于这种混炼方法。
图1是显示通过紧密辊压来混炼的方法的示意图。如图1(a)所示,中间体组合物被引入设置有第一辊11和第二辊12的开放辊10中。第一辊11和第二辊12沿箭头所示方向以不同速度旋转。所引入的中间体组合物通过在受到剪切力的同时在第一辊11与第二辊12之间通过而辊轧成片,如图1(b)所示,之后,辊轧的组合物在任意位置卷绕,如图1(c)所示。
从获得能够提供具有优异的高温下机械性能的交联氟橡胶制品的氟橡胶组合物方面考虑,优选步骤(2-1)和步骤(2-2)进行至使得下述比例(P/Q)均为0.3~1.5、更优选为1.3以下、进而更优选为1.0以下、特别优选小于1.0且特别是0.9以下,所述比例(P/Q)通过将步骤(2-1)中获得的氟橡胶组合物和步骤(2-2)中获得的氟橡胶组合物的G'(1%)/G'(100%)的值(P)除以步骤(1-2)中获得的中间体组合物的G'(1%)/G'(100%)的值(Q)而获得。
动态应变为1%时的剪切模量(G'(1%))和剪切模量(G'(1%))与动态应变为100%时的剪切模量(G'(100%))之比(G'(1%)/G'(100%))可由动态粘弹性试验而计算获得,所述试验在100℃预热1分钟后在100℃和1Hz的条件下使用橡胶工艺分析仪(RPA2000,由Alpha Technologies制造)进行测量。
可以甚至通过紧密辊压仅仅一次来提高交联制品的高温下机械性能,但为实现更佳的高温下机械性能,优选进行上述类型的辊压总计m次(m为2以上的整数)。上述m优选为5以上的整数,更优选10以上的整数,进而优选30以上的整数,且特别优选50以上的整数。
在使用橡胶工艺分析仪(RPA)对未硫化橡胶进行的动态粘弹性试验(测量温度:100℃,测量频率:1Hz)中,本发明的氟橡胶组合物优选具有不低于120kPa且不高于3,000kPa的δG'(G'(1%)-G'(100%))值,该值为动态应变为1%时的剪切模量(G'(1%))与动态应变为100%时的剪切模量(G'(100%))之差。
差δG'使用橡胶工艺分析仪在动态粘弹性试验中测量和计算,其中橡胶组合物的增强性质被用作评价参数。
差δG'值不低于120kPa且不高于3,000kPa的氟橡胶组合物在静态物理性质和高温下机械性能等方面是有利的。
从实现良好的静态物理性质和高温下机械性能等方面考虑,差δG'优选不低于150kPa,更优选不低于160kPa,而从实现良好的静态物理性质、硬度、挤出成型时的粘度和高温下机械性能等方面考虑,优选不高于2,800kPa,且更优选不高于2,500kPa。
上述制造方法优选还包括将交联剂(C)和/或交联促进剂(D)与步骤(2-1)或步骤(2-2)中获得的氟橡胶组合物混炼的步骤。如上所述,可以在步骤(1-1)中还混炼交联剂(C)和/或交联促进剂(D)。在交联体系为过氧化物交联体系的情形中,优选将交联剂(C)和/或交联促进剂(D)与步骤(2-1)或步骤(2-2)中获得的氟橡胶组合物混炼,而不在步骤(1-1)中混炼交联剂(C)和交联促进剂(D)。
可以同时混炼交联剂(C)和交联促进剂(D),但也可以首先混炼交联促进剂(D)然后混炼交联剂(C)。当在步骤(1-1)中进行混炼时,交联剂(C)和交联促进剂(D)的混炼条件与上述步骤(1-1)中的条件相似,不同之处在于,混炼过程中的最高温度不高于130℃。其中,优选使用开放辊混炼机和密闭式混炼机等进行混炼,由此转子的平均转速不低于20(1/sec),优选不低于50(1/sec),更优选不低于100(1/sec),进而更优选不低于200(1/sec),且特别优选不低于300(1/sec)。在交联剂(C)和/或交联促进剂(D)与步骤(2-1)或步骤(2-2)中获得的氟橡胶组合物混炼的情形中,优选进行混炼至使得最高温度低于130℃。
下面将给出对于上述氟橡胶组合物的组分的说明。
(A)氟橡胶
本发明中使用的氟橡胶(A)优选含有下述结构单元,所述结构单元源自于选自包含例如四氟乙烯(TFE)、偏二氟乙烯(VdF)和由式(1)表示的全氟烯键式不饱和化合物的组中的至少一种单体:
CF 2 = CF - R f a - - - ( 1 )
(其中,为-CF3(为具有1~5个碳原子的全氟烷基)(例如,六氟丙烯(HFP)和全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)等)。
从一个不同方面考虑,氟橡胶优选为非全氟氟橡胶和全氟氟橡胶。
非全氟氟橡胶的实例包括偏二氟乙烯(VdF)类氟橡胶、四氟乙烯(TFE)/丙烯(Pr)类氟橡胶、四氟乙烯(TFE)/丙烯(Pr)/偏二氟乙烯(VdF)类氟橡胶、乙烯/六氟丙烯(HFP)类氟橡胶、乙烯(Et)/六氟丙烯(HFP)/偏二氟乙烯(VdF)类氟橡胶、乙烯(Et)/六氟丙烯(HFP)/四氟乙烯(TFE)类氟橡胶、氟硅酮类氟橡胶和氟磷腈类氟橡胶,它们可以以不破坏本发明效果的量单独或者组合使用。其中,从耐热老化性和耐油性方面考虑,更优选VdF类氟橡胶、TFE/Pr类氟橡胶和TFE/Pr/VdF类氟橡胶。
优选的是,上述VdF类橡胶为相对于VdF重复单元和源自于其他共聚单体的重复单元的总摩尔数,VdF重复单元占不低于20摩尔%且不高于90摩尔%,并且更优选不低于40摩尔%且不高于85摩尔%。更优选的下限为45摩尔%,特别是50摩尔%,且更优选的上限为80摩尔%。
另外,上述VdF类橡胶中的共聚单体没有特别限制,只要可以与VdF共聚即可,其实例包括例如含氟单体,如TFE、HFP、PAVE、氯三氟乙烯(CTFE)、三氟乙烯、三氟丙烯、四氟丙烯、五氟丙烯、三氟丁烯、四氟异丁烯、六氟异丁烯、氟乙烯、含碘氟代乙烯基醚,和由通式(2)表示的含氟单体
CH2=CFRf (2)
(其中,Rf为具有1~12个碳原子的直链或支化氟烷基);无氟单体,如乙烯(Et)、丙烯(Pr)或烷基乙烯基醚、具有可交联基团(固化位点)的单体和反应性乳化剂。可以使用这些单体和化合物中的一种或多种。
作为上述PAVE,更优选全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)和全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE),且特别优选PMVE。
另外,上述PAVE可以为由下式表示的全氟乙烯基醚:(其中为具有1~6个碳原子的直链或支化全氟烷基、具有5~6个碳原子的环状全氟烷基或者具有2~6个碳原子并含有1~3个氧原子的直链或支化全氟氧烷基),并且优选CF2=CFOCF2OCF3、CF2=CFOCF2OCF2CF3和CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3
由式(2)表示的上述含氟单体优选为其中Rf为直链氟烷基的单体,且更优选为其中Rf为直链全氟烷基的单体。Rf中的碳原子数优选为1~6。由式(2)表示的上述含氟单体的实例包括CH2=CFCF3、CH2=CFCF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF2CF3,其中优选由CH2=CFCF3表示的2,3,3,3-四氟丙烯。
上述VdF类橡胶的实例包括VdF/HFP共聚物、VdF/TFE/HFP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、VdF/TFE/丙烯(Pr)共聚物、VdF/乙烯(Et)/HFP共聚物,和VdF与由式(2)表示的含氟单体的共聚物。其中,优选的是具有选自包含TFE、HFP和PAVE的组中的至少一种单体作为VdF以外的单体的共聚物,更优选的是选自包含VdF/HFP共聚物、VdF/TFE/HFP共聚物、VdF与由式(2)表示的含氟单体的共聚物、VdF/PAVE共聚物、VdF/TFE/PAVE共聚物、VdF/HFP/PAVE共聚物和VdF/HFP/TFE/PAVE共聚物的组中的至少一种共聚物,进一步优选的是选自包含VdF/HFP共聚物、VdF/HFP/TFE共聚物、VdF与由式(2)表示的含氟单体的共聚物和VdF/PAVE共聚物的组中的至少一种共聚物,并且进而更优选的是选自包含VdF/HFP共聚物、VdF与由式(2)表示的含氟单体的共聚物和VdF/PAVE共聚物的组中的至少一种二元共聚物。其中,特别优选的是选自包含VdF/HFP共聚物和VdF与由式(2)表示的含氟单体的共聚物的组中的至少一种二元共聚物。
二元共聚物为包含衍生自仅仅两种单体的重复单元的共聚物。
在VdF/HFP共聚物的情形中,VdF/HFP组成优选为(45~85)/(55~15)(摩尔%),更优选为(50~80)/(50~20)(摩尔%),进而优选(60~80)/(40~20)(摩尔%)。
在VdF/TFE/HFP共聚物的情形中,VdF/TFE/HFP组成优选为(30~80)/(4~35)/(10~35)(摩尔%)。
在VdF/PAVE共聚物的情形中,VdF/PAVE组成优选为(65~90)/(35~10)(摩尔%)。
在VdF/TFE/PAVE共聚物的情形中,VdF/TFE/PAVE组成优选为(40~80)/(3~40)/(15~35)(摩尔%)。
在VdF/HFP/PAVE共聚物的情形中,VdF/HFP/PAVE组成优选为(65~90)/(3~25)/(3~25)(摩尔%)。
在VdF/HFP/TFE/PAVE共聚物的情形中,VdF/HFP/TFE/PAVE组成优选为(40~90)/(0~25)/(0~40)/(3~35)(摩尔%),且更优选为(40~80)/(3~25)/(3~40)/(3~25)(摩尔%)。
在VdF和由式(2)表示的含氟单体的二元共聚物的情形中,优选VdF/含氟单体(2)单元摩尔比为85/15~20/80并且除VdF和含氟单体(2)以外的单体单元占单体单元总量的0摩尔%~50摩尔%,并且VdF/含氟单体(2)单元摩尔比更优选为80/20~20/80。另外,也优选VdF/含氟单体(2)单元摩尔比为85/15~50/50,并且除VdF和含氟单体(2)以外的单体单元占单体单元总量的1摩尔%~50摩尔%。除VdF和含氟单体单元(2)以外的单体单元的优选实例包括上述VdF共聚单体,如TFE、HFP、PMVE、全氟乙基乙烯基醚(PEVE)、PPVE、CTFE、三氟乙烯、六氟异丁烯、氟乙烯、乙烯(Et)、丙烯(Pr)、烷基乙烯基醚、具有可交联基团的单体和反应性乳化剂。其中,更优选的是PMVE、CTFE、HFP和TFE。
TFE/丙烯(Pr)类氟橡胶是指包含45摩尔%~70摩尔%TFE和55摩尔%~30摩尔%丙烯(Pr)的含氟共聚物。除这两种成分之外,这种氟橡胶可以还含有0摩尔%~40摩尔%的特定第三成分(例如,PAVE)。
在乙烯(Et)/HFP共聚物的情形中,Et/HFP组成优选为(35~80)/(65~20)(摩尔%),且更优选为(40~75)/(60~25)(摩尔%)。
在Et/HFP/TFE共聚物的情形中,Et/HFP/TFE组成优选为(35~75)/(25~50)/(0~15)(摩尔%),且更优选为(45~75)/(25~45)/(0~10)(摩尔%)。
全氟氟橡胶的实例包括包含TFE/PAVE的氟橡胶等。TFE/PAVE组成优选为(50~90)/(50~10)(摩尔%),更优选为(50~80)/(50~20)(摩尔%),且进而优选为(55~75)/(45~25)(摩尔%)。
在此情形中,PAVE可以是PMVE和PPVE等,可以将它们单独使用,或者作为其任意组合使用。
氟橡胶(A)的数均分子量(Mn)优选为5,000~500,000,更优选为10,000~500,000,且特别优选为20,000~500,000。
另外,在例如氟橡胶组合物需要具有低粘度的情形中,可以将上述氟橡胶(A)与另一氟橡胶共混。其他氟橡胶的实例包括低分子量液体氟橡胶(数均分子量:1,000以上)、数均分子量为约10,000的低分子量氟橡胶和数均分子量为约100,000~200,000的氟橡胶。
从加工性方面考虑,氟橡胶(A)的在100℃的门尼粘度为20~200,且优选为30~180。门尼粘度根据ASTM-D1646和JIS K6300测量。
上述非全氟氟橡胶和全氟氟橡胶可以采用如乳液聚合、悬浮聚合或溶液聚合等常见方法制造。具体而言,通过采用称作碘(或溴)转移聚合的使用碘(或溴)化合物的聚合方法,可以制造具有窄分子量分布的氟橡胶。
示例作为上述非全氟氟橡胶和全氟氟橡胶的材料构成主要单体,可以有利地使用通过共聚具有可交联基团的单体获得的材料,但优选氟橡胶(A)不含衍生自具有可交联基团的单体的重复单元。具有可交联基团的单体应该是能够引入适于本制造方法或交联体系的可交联基团的单体,例如是含有碘原子、溴原子、碳-碳双键、氰基、羧基、羟基、氨基和酯基等的公知的可聚合化合物或链转移剂。
具有可交联基团的单体的优选实例包括由通式(3)表示的化合物:
通式(3):
CY 1 2 = CY 2 R f 2 X 1 - - - ( 3 )
(其中,Y1和Y2各自表示氟原子、氢原子或-CH3表示直链或支化含氟亚烷基,所述直链或支化含氟亚烷基可以具有一个或多个醚键型氧原子,可以具有芳香环,并且其中部分或全部氢原子被氟原子取代;并且X1表示碘原子或溴原子)。
具体而言,可以使用例如由通式(4)表示的含碘单体或含溴单体:
CY 1 2 = CY 2 R f 3 CHR 1 - X 1 - - - ( 4 )
(其中,Y1、Y2和X1与以上所述的相同,表示直链或支化含氟亚烷基,所述直链或支化含氟亚烷基可以具有一个或多个醚键型氧原子并且其中部分或所有氢原子被氟原子取代,即,部分或全部氢原子被氟原子取代的直链或支化含氟亚烷基、部分或全部氢原子被氟原子取代的直链或支化含氟氧亚烷基,或者部分或全部氢原子被氟原子取代的直链或支化含氟聚氧亚烷基;并且R1表示氢原子或甲基),或者
由通式(5)~(22)表示的含碘单体或含溴单体:
CY4 2=CY4(CF2)n-X1 (5)
(其中,Y4基团可以相同或不同,并且为氢原子或氟原子,并且n为1~8的整数)
CF 2 = CFCF 2 R f 4 - X 1 - - - ( 6 )
(其中,
[化学式1]
为–(OCF2)n-或–(OCF(CF3))n-
并且n为0~5的整数)
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2-X1 (7)
(其中,m为0~5的整数,并且n为0~5的整数)
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF3)-X1 (8)
(其中,m为0~5的整数,并且n为0~5的整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n-X1 (9)
(其中,m为0~5的整数,并且n为1~8的整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m-X1 (10)
(其中,m为1~5的整数)
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(-X1)CF3 (11)
(其中,n为1~4的整数)
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)-X1 (12)
(其中,n为2~5的整数)
CF2=CFO(CF2)n-(C6H4)-X1 (13)
(其中,n为1~6的整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)-X1 (14)
(其中,n为1~2的整数)
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)-X1 (15)
(其中,n为0~5的整数)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X1 (16)
(其中,m为0~5的整数,并且n为1~3的整数)
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)-X1 (17)
CH2=CFCF2OCH2CF2-X1 (18)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)-X1 (19)
(其中,m为0以上的整数)
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n-X1 (20)
(其中,n为1以上的整数)
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3)OCF2-X1 (21)
CH2=CH-(CF2)nX1 (22)
(其中,n为2~8的整数)
(在通式(5)~(22)中,X1与以上所述的相同),
并且可以将它们单独使用,或者作为其任意组合使用。
由通式(4)表示的含碘单体或含溴单体优选为由通式(23)表示的含碘氟代乙烯基醚:
[化学式2]
(其中,m为1~5的整数,并且n为0~3的整数)。
更具体而言,可以采用
[化学式3]
等,但其中优选ICH2CF2CF2OCF=CF2
具体而言,由通式(5)表示的含碘单体或含溴单体优选为ICF2CF2CF=CH2或I(CF2CF2)2CF=CH2
具体而言,由通式(9)表示的含碘单体或含溴单体优选为I(CF2CF2)2OCF=CF2
具体而言,由通式(22)表示的含碘单体或含溴单体优选为CH2=CHCF2CF2I或I(CF2CF2)2CH=CH2
另外,由式:R2R3C=CR4-Z-CR5=CR6R7表示的二烯烃化合物
(其中,R2、R3、R4、R5、R6和R7可以相同或不同,并且各自表示H或具有1~5个碳原子的烷基,并且Z表示具有1~18个碳原子的直链或支化亚烷基或环亚烷基(其可以含有氧原子并且优选至少部分被氟代),或者(全)氟聚氧亚烷基)也优选作为具有可交联基团的单体。此外,本说明书中“(全)氟聚氧亚烷基”是指“氟聚氧亚烷基或全氟聚氧亚烷基”。
Z优选为具有4~12个碳原子的(全)氟亚烷基,并且R2、R3、R4、R5、R6和R7优选为氢原子。
在Z为(全)氟聚氧亚烷基的情形中,优选由下式表示的(全)氟聚氧亚烷基:
-(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-(Q)p-
(其中,Q为具有1~10个碳原子的亚烷基或具有2~10个碳原子的氧亚烷基,p为0或1,并且m和n为使m/n为0.2~5的整数,并且所述(全)氟聚氧亚烷基的分子量为500~10,000,且优选为1,000~4,000)。在该式中,Q优选地选自-CH2OCH2-和-CH2O(CH2CH2O)sCH2-(s=1~3)。
优选的二烯烃包括:
CH2=CH-(CF2)4-CH=CH2
CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2,和
由式:CH2=CH-Z1-CH=CH2表示的二烯烃
(其中,Z1为-CH2OCH2-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-CH2OCH2-(m/n=0.5))。
其中,优选由CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2表示的3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-十二氟-1,9-癸二烯。
(B)炭黑
炭黑的种类的实例包括炉黑、乙炔黑、热裂法炭黑、槽法炭黑和石墨,其具体实例包括SAF-HS(N2SA:142m2/g,DBP:130ml/100g)、SAF(N2SA:142m2/g,DBP:115ml/100g)、N234(N2SA:126m2/g,DBP:125ml/100g)、ISAF(N2SA:119m2/g,DBP:114ml/100g)、ISAF-LS(N2SA:106m2/g,DBP:75ml/100g)、ISAF-HS(N2SA:99m2/g,DBP:129ml/100g)、N339(N2SA:93m2/g,DBP:119ml/100g)、HAF-LS(N2SA:84m2/g,DBP:75ml/100g)、HAS-HS(N2SA:82m2/g,DBP:126ml/100g)、HAF(N2SA:79m2/g,DBP:101ml/100g)、N351(N2SA:74m2/g,DBP:127ml/100g)、LI-HAF(N2SA:74m2/g,DBP:101ml/100g)、MAF-HS(N2SA:56m2/g,DBP:158ml/100g)、MAF(N2SA:49m2/g,DBP:133ml/100g)、FEF-HS(N2SA:42m2/g,DBP:160ml/100g)、FEF(N2SA:42m2/g,DBP:115ml/100g)、SRF-HS(N2SA:32m2/g,DBP:140ml/100g)、SRF-HS(N2SA:29m2/g,DBP:152ml/100g)、GPF(N2SA:27m2/g,DBP:87ml/100g)、SRF(N2SA:27m2/g,DBP:68ml/100g)和SRF-LS(N2SA:23m2/g,DBP:51ml/100g)。其中,优选SAF-HS、SAF、N234、ISAF、ISAF-LS、ISAF-HS、N339、HAF-LS、HAS-HS、HAF、N351、LI-HAF和MAF-HS。
这些种类的炭黑可以单独使用或者作为其两种以上的组合使用。
其中,优选炭黑具有25m2/g~180m2/g的氮吸附比表面积(N2SA)和45ml/100g~180ml/100g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值。此外,当使用具有高N2SA和DBP值的炭黑时,损耗弹性模量(E″)和储能弹性模量(E')的值增加,如下所述。
如果氮吸附比表面积(N2SA)低于25m2/g,则当将炭黑与橡胶共混时机械性能容易劣化,因此,氮吸附比表面积(N2SA)优选不低于50m2/g,更优选不低于70m2/g,进而更优选不低于90m2/g,且特别优选不低于110m2/g。从一般便于采购方面考虑,上限优选为180m2/g。
如果邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值低于45ml/100g,则当将炭黑与橡胶共混时机械性能容易劣化,因此,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值不低于50ml/100g,优选不低于60ml/100g,特别优选不低于80ml/100g,且进而优选不低于90ml/100g。从一般便于采购方面考虑,上限优选为175ml/100g,特别是170ml/100g。
优选的是,相对于100质量份氟橡胶(A),共混5质量份~65质量份炭黑(B)。如果炭黑(B)的共混量过高或过低,则交联制品的机械性能容易劣化。从获得物理性质的良好平衡方面考虑,相对于100质量份氟橡胶(A),炭黑的共混量优选不低于6质量份,且更优选不低于10质量份,并且从获得物理性质的良好平衡方面考虑,相对于100质量份氟橡胶(A),优选不高于55质量份,更优选不高于50质量份,进而更优选不高于49质量份,且特别优选不高于45质量份。
交联剂(C)和交联促进剂(D)
交联剂(C)和交联促进剂(D)可以根据交联体系、交联的氟橡胶(A)的种类(例如,共聚物组成,可交联基团的有无及种类)、获得的交联制品的特定用途或使用方式,和混炼条件等适当选择。
交联体系可以是例如过氧化物交联体系、多元醇交联体系、多元胺交联体系、噁唑交联体系、噻唑交联体系、咪唑交联体系和三嗪交联体系等。
(过氧化物交联体系)
当通过过氧化物交联体系进行交联时,由于在交联位点存在碳-碳键,因此耐化学品性和耐蒸汽性优于其中在交联位点存在碳-氧键的多元醇交联体系或者其中存在碳-氮双键的多元胺交联体系。
用于过氧化物交联体系的交联剂应该是在热的存在下或在氧化还原体系中能够容易地生成过氧自由基的过氧化物,其具体实例包括有机过氧化物,如1,1-双(叔丁基过氧)-3,5,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基己烷-2,5-二氢过氧化物、二-叔丁基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、二异丙苯基过氧化物、α,α-双(叔丁基过氧)-对二异丙基苯、α,α-双(叔丁基过氧)-间二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3、苯甲酰过氧化物、叔丁基过氧苯、过氧苯甲酸叔丁基酯、叔丁基过氧马来酸和叔丁基过氧异丙基碳酸酯。其中优选的是2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3。
另外,通常优选将交联促进剂并入过氧化物交联体系中。用于过氧化物类交联剂、特别是有机过氧化物类交联剂的交联促进剂的实例包括氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)、triacrylformal、偏苯三酸三烯丙酯、N,N'-间亚苯基双马来酰亚胺、对苯二甲酸二丙炔醇酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、四烯丙基对苯二甲酸酰胺、磷酸三烯丙酯、双马来酰亚胺、氟代异氰尿酸三烯丙酯(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)-S-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、三乙烯基异氰尿酸酯、2,4,6-三乙烯基甲基三硅氧烷、三(5-降冰片烯-2-亚甲基)氰尿酸酯和亚磷酸三烯丙酯。其中,从交联制品的交联性质和物理性质方面考虑,优选的是异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)。
可以使用具有低自聚合性质的交联促进剂作为用于过氧化物交联体系中的交联促进剂。具有低自聚合性质的交联促进剂是指不像作为公知交联促进剂的异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)那样的具有低自聚合性质的化合物。
具有低自聚合性质的交联促进剂的实例包括:
异氰尿酸三甲基烯丙酯(TMAIC),其由下式表示
[化学式4]
对苯醌二肟,其由下式表示
[化学式5]
p,p'-二苯甲酰苯醌二肟,其由下式表示
[化学式6]
马来酰亚胺,其由下式表示
[化学式7]
N-亚苯基马来酰亚胺,其由下式表示
[化学式8]
N,N’-亚苯基二马来酰亚胺,其由下式表示
[化学式9]
优选的具有低自聚合性质的交联促进剂为异氰尿酸三甲基烯丙酯(TMAIC)。
可以使用二烯烃作为用于过氧化物交联体系中使用的交联促进剂。
能够用作交联促进剂的二烯烃的实例包括由下式表示的二烯烃:
R2R3C=CR4-Z-CR5=CR6R7
(其中,R2、R3、R4、R5、R6和R7可以相同或不同,并且各自表示H或具有1~5个碳原子的烷基,并且Z表示具有1~18个碳原子的线性(直链)或支化亚烷基或环亚烷基(其可以含有氧原子并且优选至少部分被氟代),或者(全)氟聚氧亚烷基)。
Z优选为具有4~12个碳原子的全氟亚烷基,并且R2、R3、R4、R5、R6和R7优选为氢原子。
在Z为(全)氟聚氧亚烷基的情形中,优选由下式表示的(全)氟聚氧亚烷基:-(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-(Q)p-
(其中,Q为具有1~10个碳原子的亚烷基或氧亚烷基,p为0或1,并且m和n为使m/n为0.2~5的整数,并且所述(全)氟聚氧亚烷基的分子量为500~10,000,且优选为1,000~4,000)。在该式中,Q优选地选自-CH2OCH2-和-CH2O(CH2CH2O)sCH2-(s=1~3)。
优选的二烯烃包括:
CH2=CH-(CF2)4-CH=CH2
CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2,和
由式:CH2=CH-Z1-CH=CH2表示的二烯烃
(其中,Z1为-CH2OCH2-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-CH2OCH2-(m/n=0.5))。
其中,优选由CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2表示的3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-十二氟-1,9-癸二烯。
另外,从交联性质方面考虑,含有碘原子和/或溴原子作为交联位点的氟橡胶优选作为适于过氧化物交联体系的氟橡胶(A)。从获得物理性质的良好平衡方面考虑,碘原子和/或溴原子的含量优选为0.001质量%~10质量%,更优选为0.01质量%~5质量%,且特别优选为0.1质量%~3质量%。
相对于100质量份氟橡胶(A),过氧化物类交联剂的共混量优选为0.01质量份~10质量份,更优选为0.1质量份~9质量份,且特别优选为0.2质量份~8质量份。如果过氧化物类交联剂的共混量低于0.01质量份,则氟橡胶(A)的交联趋于不能充分地进行,而如果过氧化物类交联剂的共混量超过10质量份,则物理性质之间的平衡趋于劣化。
另外,相对于100质量份氟橡胶(A),交联促进剂的共混量通常为0.01质量份~10质量份,且优选为0.1质量份~9质量份。如果交联促进剂的共混量低于0.01质量份,则存在发生固化不足的倾向,而如果交联促进剂的共混量超过10质量份,则物理性质之间的平衡趋于劣化。
(多元醇交联体系)
借助多元醇交联体系的交联是优选的,因为交联位点存在碳-氧键、永久压缩变形低和成形性优异。
过去已知的作为氟橡胶用交联剂的化合物可以用作多元醇交联剂,并且优选使用例如多羟基化合物,从实现优异的耐热性方面考虑,特别是使用芳香族多羟基化合物。
上述芳香族多羟基化合物没有特别限制,可以是例如2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(下文中称作“双酚A”)、2,2-双(4-羟基苯基)全氟丙烷(下文中称作“双酚AF”)、间笨二酚、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、4,4'-二羟基芪、2,6-二羟基蒽、氢醌、儿茶酚、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷(下文中称作“双酚B”)、4,4-双(4-羟基苯基)戊酸、2,2-双(4-羟基苯基)四氟二氯丙烷、4,4'-二羟基二苯砜、4,4'-二羟基二苯基酮、三(4-羟基苯基)甲烷、3,3'5,5'-四氯双酚A和3,3'5,5'-四溴双酚A。这些芳香族多羟基化合物可以处于碱金属盐和碱土金属盐等形式,但在使用酸来聚结共聚物的情形中,优选不适用上述金属盐。
其中,从所获得的交联氟橡胶制品表现低永久压缩变形和优异的成形性方面考虑,优选多羟基化合物,而从实现优异的耐热性方面考虑,更优选的是芳香族多羟基化合物,特别优选的是双酚AF。
另外,通常优选将交联促进剂并入多元醇交联体系中。通过使用交联促进剂,可以由于以下原因而促进交联反应:在从氟橡胶主链中消除氢氟酸的反应中生成分子内双键,并且多羟基化合物对于生成的双键的加成得到促进。
鎓化合物常用作多元醇交联体系用交联促进剂。鎓化合物没有特别限制,可以是例如铵化合物,如季铵盐;鏻化合物,如季鏻盐;氧鎓化合物;锍化合物;环胺或单官能胺化合物。其中,优选季铵盐和季鏻盐。
季铵盐没有特别限制,可以是例如8-甲基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氯化物、8-甲基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓碘化物、8-甲基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氢氧化物、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]-7-十一碳烯鎓溴化物、8-丙基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓溴化物、8-十二烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氯化物、8-十二烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氢氧化物、8-二十烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氯化物、8-二十四烷基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氯化物、8-苄基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氯化物(下文中称作“DBU-B”)、8-苄基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氢氧化物、8-苯乙基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氯化物和8-(3-苯基丙基)-1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯鎓氯化物。其中,从交联制品的交联性质和物理性质方面考虑,优选的是DBU-B。
另外,季鏻盐没有特别限制,并可以是例如四丁基鏻氯化物、苄基三苯基鏻氯化物(下文中称作揃TPPC)、苄基三甲基鏻氯化物、苄基三丁基鏻氯化物、三丁基烯丙基鏻氯化物、三丁基-2-甲氧基丙基鏻氯化物或苄基苯基(二甲基氨基)鏻氯化物。其中,从交联制品的交联性质和物理性质方面考虑,优选的是苄基三苯基鏻氯化物(BTPPC)。
另外,可以使用双酚AF和季铵盐或季鏻盐或日本特开平11-147891号公报中所公开的无氯交联促进剂的固溶体作为交联促进剂。
相对于100质量份氟橡胶(A),多元醇交联剂的共混量优选为0.01质量份~10质量份,且更优选为0.1质量份~7质量份。如果多元醇交联剂的共混量低于0.01质量份,则氟橡胶(A)的交联趋于不能充分地进行,而如果多元醇交联剂的共混量超过10质量份,则物理性质之间的平衡趋于劣化。
另外,相对于100质量份氟橡胶(A),交联促进剂的共混量优选为0.01质量份~8质量份,且更优选为0.02质量份~5质量份。如果交联促进剂的共混量低于0.01质量份,则氟橡胶(A)的交联趋于不能充分地进行,而如果过氧化物类交联剂的共混量超过8质量份,则物理性质之间的平衡趋于劣化。
(多元胺交联体系)
借助多元胺交联的交联的特征在于,在交联位点存在碳-氮双键,实现优异的动态机械特性。但是,存在下述趋势:永久压缩变形高于交联借助多元醇交联体系或过氧化物交联体系进行的情形。
多元胺类交联剂的实例包括多元胺化合物,如六亚甲基二胺氨基甲酸盐、N,N'-二亚肉桂基-1,6-六亚甲基二胺和4,4'-双(氨基环己基)甲烷氨基甲酸酯。其中,优选的是N,N'-二亚肉桂基-1,6-六亚甲基二胺。
相对于100质量份氟橡胶(A),多元胺类交联剂的共混量优选为0.01质量份~10质量份,且更优选为0.2质量份~7质量份。如果多元胺类交联剂的共混量低于0.01质量份,则氟橡胶(A)的交联趋于不能充分地进行,而如果多元胺交联剂的共混量超过10质量份,则物理性质之间的平衡趋于劣化。
在本发明中,优选将过氧化物交联体系或多元醇交联体系作为交联体系,并优选使用适于所用交联体系的交联剂(C)。其中,更优选使用用于过氧化物交联体系的交联剂。
如果需要,可以将普通橡胶成分,如填料、加工助剂、增塑剂、着色剂、增粘剂、粘合剂助剂、酸受体、颜料、阻燃剂、润滑剂、光稳定剂、气候稳定剂、抗静电剂、紫外辐射吸收剂、抗氧化剂、脱模剂、发泡剂、香料、油、润滑剂和其他聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯和聚氨酯)以不损害本发明效果的量共混在上述氟橡胶组合物中。
填料的实例包括:金属氧化物,如氧化钙、氧化钛、氧化铝和氧化镁;金属氢氧化物,如氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钙;碳酸盐,如碳酸镁、碳酸铝、碳酸钙和碳酸钡;硅酸盐,如硅酸镁、硅酸钙、硅酸钠和硅酸铝;硫酸盐,如硫酸铝、硫酸钙和硫酸钡;合成水滑石;金属硫化物,如二硫化钼、硫化铁和硫化铜;硅藻土、石棉、查尔顿白(硫化锌/硫化钡)、石墨、氟碳、氟化钙、焦炭、细石英粉末、滑石、云母粉、硅灰石、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维、须晶、玻璃纤维、有机增强剂、有机填料、聚四氟乙烯、云母、二氧化硅、硅藻土和粘土。另外,酸受体包括氧化钙、氧化镁、氧化铅、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝和水滑石。它们可以酌情单独使用或者作为其两种以上的组合使用。它们可以在上述混炼方法中的任意步骤添加,但优选在使用密闭式混炼机或开放辊混炼机混炼氟橡胶(A)和炭黑(B)时添加。
加工助剂包括:高级脂肪酸,如硬脂酸、油酸、棕榈酸和月桂酸;高级脂肪酸盐,如硬脂酸钠和硬脂酸锌;高级脂肪酸酰胺,如硬脂酸酰胺和油酸酰胺;高级脂肪酸酯,如油酸乙酯;石油基蜡,如巴西棕榈蜡和地蜡;聚二醇,如乙二醇、甘油和二乙二醇;脂肪烃,如凡士林和石蜡;硅酮类油脂、硅酮类聚合物、低分子量聚乙烯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、松香、(卤代)二烷基胺、表面活性剂、砜化合物、氟类添加剂和有机胺化合物。
其中,从通过在使用密闭式混炼机或开放辊混炼机混炼氟橡胶(A)和炭黑(B)时存在来提高增强性方面考虑,有机胺化合物和酸受体是优选的共混成分。
有机胺化合物的优选实例包括由R1NH2表示的伯胺、由R1R2NH表示的仲胺和由R1R2R3N表示的叔胺。R1、R2和R3可以相同或不同,并各自优选为具有1~50个碳原子的烷基,并且所述烷基可以含有苯环作为官能团和可以含有双键或共轭双键。此外,烷基可以是直链或支化烷基。
伯胺的实例包括椰子胺、辛胺、月桂胺、硬脂胺、油胺、牛脂胺、17-苯基-十七烷基胺、十八碳-7,11-二烯基胺、十八碳-7,9-二烯基胺、十八碳-9-烯基胺和7-甲基-十八碳-7-烯基胺,仲胺的实例包括双十八烷基胺,叔胺的实例包括二甲基辛胺、二甲基癸胺、二甲基月桂胺、二甲基十四烷胺、二甲基棕榈胺、二甲基硬脂胺和二甲基二十二烷胺。其中,从获得的容易性和较高的增强性方面考虑,优选的是胺,特别是具有约20个碳原子的伯胺。
优选的是,相对于100质量份氟橡胶(A),共混0.01质量份~5质量份有机胺化合物。如果有机胺化合物的共混量过高,则混炼趋于困难,而如果有机胺化合物的共混量过低,则增强性趋于劣化。从增强性方面考虑,更优选的共混量为相对于100质量份氟橡胶(A)不低于0.1质量份,且从增强性和混合的容易性方面考虑不高于4质量份。
在上述酸受体中,从增强性方面考虑,优选的是金属氢氧化物,如氢氧化钙等;金属氧化物,如氧化镁和氧化锌;和水滑石,特别优选的是氧化锌。
优选的是,相对于100质量份氟橡胶(A),共混0.01质量份~10质量份酸受体。如果酸受体的共混量过高,则物理性质趋于劣化,而如果酸受体的共混量过低,则增强性质趋于劣化。从增强性方面考虑,更优选的共混量为相对于100质量份氟橡胶(A)不低于0.1质量份,且从物理性质和混合的容易性方面考虑不高于8质量份,特别是不高于5质量份。
通过交联本发明的氟橡胶组合物,可以获得交联氟橡胶制品。
使氟橡胶组合物交联的方法应适当选择,但可以是例如以下成型法,如挤出成型或通过包裹和蒸煮而成型,或者普通交联法,如使用交联衬套的交联方法等。另外,在因交联制品的预定用途而需要二次交联的情形中,可以进行烘箱交联。
另外,当动态粘弹性试验(测量方式:拉伸,夹具间隙:20mm,拉伸应变:1%,测量频率:10Hz,在应变分散过程中静态负载条件是恒力时的静态拉伸值:157cN,测量温度:160℃)中损耗弹性模量(E″)不低于400kPa且不高于6,000kPa时,交联氟橡胶制品可实现特别优异的静态物理性质和高温下机械性能。
损耗弹性模量的下限优选为420kPa,且更优选为430kPa,并且损耗弹性模量的上限优选为5,900kPa,且更优选为5,800kPa。
另外,从提高高温下机械性能方面考虑,优选获得的交联氟橡胶制品在动态粘弹性试验(测量方式:拉伸,夹具间隙:20mm,测量温度:160℃,拉伸应变:1%,在应变分散过程中静态负载条件是恒力时的静态拉伸值:157cN,测量频率:10Hz)中表现出不低于1,500kPa且不高于20,000kPa的储能弹性模量(E')。储能弹性模量的下限优选为1,600kPa,且更优选为1,800kPa,并且储能弹性模量的上限优选为19,000kPa,且更优选为18,000kPa。
另外,为适合用于高温环境,优选交联氟橡胶制品表现出在160℃的断裂拉伸伸长率为100%~700%,更优选不低于110%,且进而更优选不低于120%,并更优选不高于680%,且进而更优选不高于650%。
另外,为适合用于高温环境,优选交联氟橡胶制品表现出在160℃的断裂拉伸强度不低于1MPa,更优选不低于1.5MPa,且特别优选不低于2MPa,并优选不高于30MPa,且进而更优选不高于28MPa。断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率根据JIS-K6251利用6号哑铃来测量。
另外,为适合用于高温环境,优选交联氟橡胶制品表现出在160℃的撕裂强度为3kN/m~30kN/m,更优选不低于4kN/m,且进而更优选不低于5kN/m,并更优选不高于29kN/m,且进而更优选不高于28kN/m。
另外,为适合用于高温环境,优选交联氟橡胶制品表现出在200℃的断裂拉伸伸长率为100%~700%,更优选不低于110%,且进而更优选不低于120%,并更优选不高于680%,且进而更优选不高于650%。
另外,为适合用于高温环境,优选交联氟橡胶制品表现出在200℃的断裂拉伸强度为1MPa~30MPa,更优选不低于1.5MPa,且特别优选不低于2MPa,并优选不高于29MPa,且进而更优选不高于28MPa。
另外,为适合用于高温环境,优选交联氟橡胶制品表现出在200℃的撕裂强度为3kN/m~30kN/m,更优选不低于4kN/m,且进而更优选不低于5kN/m,并更优选不高于29kN/m,且进而更优选不高于28kN/m。
上述交联氟橡胶制品可用于许多应用,但可特别有利地用于下述各种应用。
(1)软管
软管可以是仅包含通过交联本发明的氟橡胶组合物而获得的交联氟橡胶制品的具有单层结构的软管,但也可以是具有还含有其他层的多层结构的多层软管。
具有单层结构的软管的实例包括排气软管、EGR软管、涡轮增压器软管、燃油软管、制动软管和输油软管。
具有多层结构的软管的实例也包括排气软管、EGR软管、涡轮增压器软管、燃油软管、制动软管和输油软管。
涡轮增压器系统通常安装在柴油机中,并且是下述系统,其中发动机的排气通过所述系统引起涡轮旋转,从而驱动连接于涡轮的压缩机,提高供给至发动机的空气的压缩率并提高发动机的功率输出。这种利用发动机废气并实现高功率输出的涡轮增压器系统导致发动机尺寸减小、低燃油消耗和排气的净化。
涡轮增压器软管用于涡轮增压器系统中,作为用于将压缩空气供给至发动机的软管。为有效地利用局促的发动机舱中的空间,具有优异的韧性和柔性的橡胶软管是有用的,并且通常使用具有多层结构的软管,其中具有优异的耐热老化性和耐油性的橡胶(特别是氟橡胶)层用作内层,并且硅橡胶或丙烯酸类橡胶用作外层。但是,发动机周围的空间,如发动机舱,承受高温并处于发生振动的恶劣环境中,这意味着必须使用不仅表现出优异的耐热老化性而且表现出优异的高温下机械性能的软管。
通过使用经交联本发明的氟橡胶组合物而获得的交联氟橡胶层作为单层结构或多层结构中的橡胶层,可以提供能够轻易满足这些所需性质并表现出优异的性质的涡轮增压器软管。
在涡轮增压器软管以外的具有多层结构的软管中,包含其他材料的层的实例包括包含其他种类的橡胶的层、包含热塑性树脂的层、纤维增强层和金属箔层。
在特别需要耐化学性和柔性的情形中,其他种类的橡胶优选为选自包含丙烯腈-丁二烯橡胶或其氢化产物、通过将丙烯腈-丁二烯橡胶与聚氯乙烯共混而获得的共混橡胶、氟橡胶、表氯醇橡胶、EPDM和丙烯酸类橡胶的组中的至少一种橡胶,且更优选为选自包含丙烯腈-丁二烯橡胶或其氢化产物、通过共混丙烯腈-丁二烯橡胶和聚氯乙烯获得的共混橡胶、氟橡胶和表氯醇橡胶的组中的至少一种橡胶。
另外,热塑性树脂优选为选自包含氟树脂、聚酰胺类树脂、聚烯烃类树脂、聚酯类树脂、聚乙烯醇类树脂、聚氯乙烯类树脂和聚苯硫醚类树脂的组中的至少一种热塑性树脂,且更优选为选自包含氟树脂、聚酰胺类树脂、聚乙烯醇类树脂和聚苯硫醚类树脂的组中的至少一种热塑性树脂。
另外,当制造具有多层结构的软管时,如果需要,可以进行表面处理。该表面处理没有特别限制,只要表面处理能实现粘附即可,并且可以是例如放电处理,如等离子体放电处理,或电晕放电处理,或湿式金属钠/萘处理。另外,底涂处理也被优选作为表面处理。底涂处理可以利用常规方法进行。当进行底涂处理时,可以处理未进行表面处理的氟橡胶的表面,但更有效的是在进行等离子体放电处理、电晕放电处理或使用金属钠/萘的处理之后进行底涂处理。
上述软管可以有利地用于其他领域,例如下述领域。
上述软管可用于下述装置用软管:暴露于高温环境的CVD装置、干式蚀刻装置、湿式蚀刻装置、氧化扩散装置、溅射装置、灰化装置、洗涤装置、离子注入装置、排放装置,和半导体制造相关领域中的类似装置,如半导体制造装置、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、场发射显示面板和太阳能电池基板。
在汽车领域,上述软管除可用于涡轮增压器软管之外,还可用于发动机和自动变速箱的外围设备,并可用作EGR软管、排气软管、燃油软管、输油软管和制动软管。
另外,上述软管也可以用于如航空、火箭、轮船、化工厂、分析/科学仪器、食品加工厂设备和原子能厂设备等领域中。
(2)密封材料
当用作密封材料时,上述交联氟橡胶制品可以有利地用于如以下所述的领域中。
例如,上述交联氟橡胶制品可用于下述装置中的需要耐热性、耐油性、耐燃油性、用于发动机冷却的耐防冻性和耐蒸汽性的密封材料,如密封圈和接触或非接触式填密件材料:汽车发动机的发动机体、主驱动系统、阀系统、润滑/冷却系统、燃油系统、吸气/排气系统;驱动系统的传动系统;底盘转向系统;制动系统;电气设备的基本电气部件、控制系统的电气部件、配件的电气部件等(自密封填密件、活塞环、开口环型填密件、机械密封件和油密封件等)。
用于汽车发动机的发动机体中的密封材料没有特别限制,不过可以是例如下述密封材料,如气缸盖垫圈、汽缸盖罩垫圈、油底壳填密件、普通垫圈、O型环、填密件和正时皮带护罩垫圈。
用于汽车发动机主驱动系统的密封材料没有特别限制,不过可以是例如曲轴密封件或凸轮轴密封件。
用于汽车发动机的阀系统中的密封材料没有特别限制,不过可以是例如发动机阀用阀系统油封件和蝴蝶阀用阀座。
用于汽车发动机润滑/冷却系统的密封材料没有特别限制,不过可以是例如发动机油冷却器用密封垫圈。
用于汽车发动机燃油系统的密封材料没有特别限制,不过可以是例如燃油泵用油封件、油箱用填料密封件和油箱填密件等,燃油管用连接器O型环等,燃油注入系统用注入器震荡环、注入器密封环和注入器O型环等,汽化器用法兰垫圈等,EGR密封材料等。
用于汽车发动机吸气/排气系统的密封材料没有特别限制,不过可以是例如吸入歧管填密件、排出歧管填密件、节流阀体填密件和涡轮增压器涡轮轴填密件。
用于汽车发动机传动系统的密封材料没有特别限制,不过可以是例如传动相关轴承密封件、油密封件、O型环和填密件等,和自动变速系统用O型环和填密件。
用于汽车制动系统中的密封材料没有特别限制,但可以是例如油密封件、O型环和填密件等、主汽缸用活塞皮碗(橡胶皮碗)等、卡钳密封件和制动块等。
用于汽车电气部件中的密封材料没有特别限制,不过可以是例如车辆空调系统用O型环和填密件。
密封材料特别适合作为传感器用密封材料(衬套),特别是氧传感器用密封材料、氧化氮传感器用密封材料和氧化硫传感器用密封材料。O型环也可以是方形环。
汽车领域以外的其他领域的应用没有特别限制,密封材料可以广泛地用于下述领域,例如航空、火箭、轮船、油井钻探(例如,封隔器密封件、MWD密封件和LWD密封件等)、化工厂、制药应用、摄影应用(如显影剂)、打印应用(如打印设备)、涂布应用(如涂布设备)、分析/科学仪器、食品加工厂设备、原子能厂设备、与钢铁相关的应用(如铁板加工设备)、一般的工业应用、电气应用、燃料电池、电子部件和成型应用(如现场施工的模具)。
例如,密封材料可以是运输相关领域(如船运或航运)中的耐油、耐化学品、耐热、耐蒸汽或耐候性填密件、O型环或其他密封材料;油井钻探领域中类似的填密件、O型环或密封材料;化工厂领域中类似的填密件、O型环或密封材料;食品加工厂设备和食品加工设备(包括家用设备)领域中类似的填密件、O型环或密封材料;原子能厂设备领域中类似的填密件、O型环或密封材料;和一般工业设备领域中相似的填密件、O型环或密封材料。
(3)皮带
上述交联氟橡胶制品可以有利地用于皮带,如下述的皮带。
可以将本发明的氟橡胶组合物用于传动带(包括平皮带、V形皮带、V形多楔带和齿形皮带等)或传送带用皮带材料。另外,上述交联氟橡胶制品可用于下述装置用皮带材料:暴露于高温环境的CVD装置、干式蚀刻装置、湿式蚀刻装置、氧化扩散装置、溅射装置、灰化装置、洗涤装置、离子注入装置、排放装置,和半导体制造相关领域中的同类装置,如半导体制造装置、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、场发射显示面板和太阳能电池基板。
平皮带的实例包括用于高温位置,如农业设备、机床和工业设备等中发动机周围的平皮带。传送带的实例包括下述传送带:用于在高温环境中输送如煤、碎石、砂子、矿石和木屑等松散材料或粒状材料的传送带;用于炼铁厂等中的炉的传送带;和用于发生暴露于高温环境的应用,如精密仪器组装厂和食品加工厂等应用的传送带。V形皮带和V形多楔带的实例包括用于农业设备、一般设备(办公自动化设备、打印设备和工业干燥机等)和汽车应用的V形皮带和V形多楔带。齿形皮带的实例包括用于运货机器人用驱动皮带和食品加工设备和机床等用驱动带的齿形皮带,和用于汽车应用、办公自动化设备、医疗应用和打印设备等的齿形皮带。特别是,正时带是汽车齿形皮带的实例。
此外,在具有多层结构的皮带材料中,包含其他材料的层的实例包括包含其他种类的橡胶的层、包含热塑性树脂的层、纤维增强层、帆布和金属箔层。
在特别需要耐化学性和柔性的情形中,其他种类的橡胶优选为选自包含丙烯腈-丁二烯橡胶或其氢化产物、通过将丙烯腈-丁二烯橡胶与聚氯乙烯共混而获得的共混橡胶、氟橡胶、表氯醇橡胶、EPDM和丙烯酸类橡胶的组中的至少一种橡胶,且更优选为选自包含丙烯腈-丁二烯橡胶或其氢化产物、通过共混丙烯腈-丁二烯橡胶和聚氯乙烯获得的共混橡胶、氟橡胶和表氯醇橡胶的组中的至少一种橡胶。
另外,热塑性树脂优选为选自包含氟树脂、聚酰胺类树脂、聚烯烃类树脂、聚酯类树脂、聚乙烯醇类树脂、聚氯乙烯类树脂和聚苯硫醚类树脂的组中的至少一种热塑性树脂,且更优选为选自包含氟树脂、聚酰胺类树脂、聚乙烯醇类树脂和聚苯硫醚类树脂的组中的至少一种热塑性树脂。
另外,当制造具有多层结构的皮带材料时,如果需要,可以进行表面处理。该表面处理没有特别限制,只要表面处理能实现粘附即可,并且可以是例如放电处理,如等离子体放电处理,或电晕放电处理,或湿式金属钠/萘处理。另外,底涂处理也被优选作为表面处理。底涂处理可以利用常规方法进行。当进行底涂处理时,可以处理未进行表面处理的氟橡胶的表面,但更有效的是在进行等离子体放电处理、电晕放电处理或使用金属钠/萘的处理之后进行底涂处理。
(4)橡胶防振体
通过使用上述交联氟橡胶制品作为橡胶防振体中的单层或多层橡胶层,可以提供汽车橡胶防振体,所述防振体可以容易地满足橡胶防振体所需的性质并表现出优异的性质。
在汽车橡胶防振体以外的多层橡胶防振体中,包含其他材料的层的实例包括包含其他种类的橡胶的层、包含热塑性树脂的层、纤维增强层和金属箔层。
在特别需要耐化学性和柔性的情形中,其他种类的橡胶优选为选自包含丙烯腈-丁二烯橡胶或其氢化产物、通过将丙烯腈-丁二烯橡胶与聚氯乙烯共混而获得的共混橡胶、氟橡胶、表氯醇橡胶、EPDM和丙烯酸类橡胶的组中的至少一种橡胶,且更优选为选自包含丙烯腈-丁二烯橡胶或其氢化产物、通过共混丙烯腈-丁二烯橡胶和聚氯乙烯获得的共混橡胶、氟橡胶和表氯醇橡胶的组中的至少一种橡胶。
另外,热塑性树脂优选为选自包含氟树脂、聚酰胺类树脂、聚烯烃类树脂、聚酯类树脂、聚乙烯醇类树脂、聚氯乙烯类树脂和聚苯硫醚类树脂的组中的至少一种热塑性树脂,且更优选为选自包含氟树脂、聚酰胺类树脂、聚乙烯醇类树脂和聚苯硫醚类树脂的组中的至少一种热塑性树脂。
另外,当制造具有多层结构的橡胶防振体时,如果需要,可以进行表面处理。该表面处理没有特别限制,只要表面处理能实现粘附即可,并且可以是例如放电处理,如等离子体放电处理,或电晕放电处理,或湿式金属钠/萘处理。另外,底涂处理也优选作为表面处理。底涂处理可以利用常规方法进行。当进行底涂处理时,可以处理未进行表面处理的氟橡胶的表面,但更有效的是在进行等离子体放电处理、电晕放电处理或使用金属钠/萘的处理之后进行底涂处理。
(5)隔板
上述交联氟橡胶制品可以有利地用于隔板,如下述的隔板。
在汽车发动机应用中,例如,上述交联氟橡胶制品可以用作需要耐热性、耐氧化性、耐燃油性和低透气性等的燃油系统、排气系统、制动系统、驱动系统或点火系统用隔板。
用于汽车发动机燃油系统的隔板的实例包括燃油泵用隔板、汽化器用隔板、压力调节器用隔板、脉动阻尼器用隔板、ORVR隔板、滤毒罐用隔板和自动燃油旋塞用隔板。
用于汽车发动机排气系统的隔板的实例包括排废门用隔板、传动器用隔板和EGR隔板。
用于汽车发动机制动系统的隔板的实例包括空气制动器用隔板。
用于汽车发动机驱动系统的隔板的实例包括油压隔板。
用于汽车发动机点火系统的隔板的实例包括分配器用隔板。
汽车发动机以外的应用的实例包括普通泵用隔板、阀用隔板、压滤机用隔板、吹风机用隔板、空调设备用隔板、控制设备用隔板、供水系统用隔板、用于提供热水的泵中所用的隔板、高温蒸汽用隔板、半导体制造用隔板(例如,用于输送制造工序中所用化学品的隔板)、食品加工设备用隔板、储液罐用隔板、压力开关用隔板、用于石油勘探/油井钻探的隔板(例如,用于对油井钻头提供润滑油的隔板等)、如燃气即时热水器和燃气表等燃气器具用隔板、蓄电池用隔板、悬架空气弹簧等用隔板、船用螺旋进料器用隔板和人工心脏用隔板,对于这些隔板需要耐热性、耐油性、耐化学品性、耐蒸汽性和低透气性。
(6)中空橡胶成型制品
上述交联氟橡胶制品也可以有利地用于中空橡胶成型制品。
上述中空橡胶成型制品的实例包括皮囊、具有风箱状结构的成型制品和启动泵。
(6-1)皮囊
上述交联氟橡胶制品可以有利地用于轮胎硫化工序或成型工序中所使用的皮囊(用于轮胎制造的皮囊)。
在轮胎制造工序中,所使用的皮囊的种类通常分为两类,即,在组装轮胎的各种构成部件之后成型绿色轮胎(未硫化轮胎)时使用的轮胎成型皮囊,和用于在硫化过程中赋予最终轮胎产品形状的轮胎硫化皮囊。
上述交联氟橡胶制品可以用于轮胎成型皮囊和轮胎硫化皮囊,但优选用于轮胎硫化皮囊,所述轮胎硫化皮囊在热条件下反复使用并且需要优异的耐热性和高温拉伸性质。
(6-2)具有风箱状结构的成型制品
风箱状结构是例如在圆筒的圆周方向具有凸部和/或凹部的结构,并且凸部和凹部的形状可以是弯曲的波浪状形状或三角波浪形状。
具有风箱状结构的成型制品的具体实例包括如柔性接头和膨胀接头等接头、保护罩和索环。
接头部件是用于管道和管路设备的接头,并用于如防止管路系统振动和发出噪音、吸收温度或压力波动所导致的膨胀/收缩或移动、吸收尺寸波动和纾缓及防止地震和地面塌陷的影响等应用。
柔性接头和膨胀接头可以有利地作为具有复杂性状的成型制品用于例如造船用管路、泵用管路和压缩机等,化工厂用管路、电气管路、土木工程/水用管路和汽车管路。
保护罩优选为具有复杂性状的成型制品,如用于各种行业中的保护罩,例如汽车保护罩,如恒速接头保护罩、防尘罩、齿轮齿条式保护罩、销保护罩和活塞保护罩、农业设备用保护罩、工业车辆用保护罩、建筑设备用保护罩、液压设备用保护罩、气动设备用保护罩、集中润滑设备用保护罩、输送液体用保护罩、消防设备用保护罩和输送各种液化气用保护罩。
本发明的具有复杂形状的成型制品可以有利地用于起动注油器,如下述的起动注油器。实例包括用于车辆、轮船、航空器、建筑设备、农业设备和矿山设备的起动注油器。例如,上述起动注油器作为船用起动注油器特别有用。
(6-3)起动注油器
起动注油器是用于向汽化器(汽化器中的浮子室)供应燃油以使发动机能够容易地启动的泵。起动注油器具有在圆筒的圆周方向上的单一凸部,并且凸部的形状为弯曲的波浪状形状。起动注油器的形状为例如图2所示的形状,并且起动注油器21通常设置在排放侧(发动机侧)软管23与进口侧(油箱侧)软管24之间。
上述起动注油器的实例包括用于车辆、轮船、航空器、建筑设备、农业设备和矿山设备的起动注油器。例如,上述起动注油器作为船用起动注油器特别有用。
(7)氟橡胶涂料组合物
本发明的氟橡胶组合物也可以用作氟橡胶涂料组合物。由上述氟橡胶涂料组合物获得的涂膜表现出优异的高温拉伸性质,因此在高温条件下不会破裂。
上述氟橡胶涂料组合物优选为将本发明的氟橡胶组合物溶解或分散在液体介质中的氟橡胶涂料组合物。在本发明的氟橡胶组合物用于氟橡胶涂料组合物的情形中,氟橡胶组合物可以在含有上述氟橡胶(A)和炭黑(B)之外还至少含有多元醇交联剂或多元胺交联剂。
上述氟橡胶涂料组合物可以通过溶解或分散氟橡胶组合物来制备,所述氟橡胶组合物通过例如利用上述方法将构成氟橡胶组合物的成分混入如酮、酯或醚等液体介质中而获得。
上述氟橡胶涂料组合物可以直接涂布在包含金属、玻璃、树脂和橡胶等的基板上,或者在由环氧涂料等在基板上形成底涂层之后涂布在基板上。此外,可以在由上述氟橡胶涂料组合物获得的涂膜上形成另一涂膜(顶涂层)。
由上述氟橡胶涂料组合物获得的涂膜可以用于:例如,片材或皮带;圆筒形部件用密封剂;预涂金属;橡胶皮碗、O型环、隔板、耐化学品管、化学品塞、燃油软管、阀密封件、化工装置垫片或发动机垫片;如复印机、打印机或传真机等办公自动化设备用辊(例如,定影辊或接触粘合辊)和传送带等。上述发动机垫片可以是例如汽车发动机用气缸盖垫片等。
(8)线缆涂料
上述氟橡胶组合物也可以有利地用于线缆或片材用绝缘涂料,所述绝缘涂料在线缆的绝缘层外周上形成需要具有耐热性和柔性(韧性)的鞘层,并且可以提供具有优异的高温韧性的涂膜。
上述绝缘涂料或鞘材料可以是用于汽车、航空器或军事车辆等中特别需要具有耐热性的耐热线缆的绝缘涂料或鞘材料。其中,上述绝缘涂料或鞘材料适合作为用于涂布线缆的绝缘涂料或片材,所述涂布线缆用于线缆与内燃机的变速箱油或发动机油或者车辆的内部自动变速系统或发动机油盘进行接触的环境中。
(9)耐生物柴油燃料部件(耐BDF部件)
上述交联氟橡胶制品也可以有利地用于与来自生物来源的柴油燃料,即生物柴油燃料(BDF)进行接触的部件。生物柴油燃料包括通过加工和/或精制生物质原料获得的柴油机用燃料。
在上述交联氟橡胶制品用于耐BDF部件的情形中,如果上述交联氟橡胶制品含有酸受体,则酸受体与BDF反应,由此使交联氟橡胶制品溶胀并加重关于劣化的担心,因此上述交联氟橡胶制品优选在此情形中不含酸受体。换言之,在由本发明的氟橡胶组合物获得的交联制品被用于耐BDF部件时,优选的是不将酸受体混合在氟橡胶组合物中。
上述耐生物柴油部件可用于发生与BDF接触的多种应用中,例如,膜、片、如车辆燃油软管和加油器软管等软管、加油站用地下管、如车辆油箱等瓶、容器、罐、如隔板等汽车密封件、填密件、汽化器用法兰垫圈和燃油泵用O型环,以及如液压设备用密封件等各种机械密封件。
其中,上述耐生物柴油燃油部件优选为软管或密封材料,且更优选为软管。
实施例
下面将通过利用实施例来说明本发明,但本发明并非仅限于这些实施例。
本发明中采用的测量各种物理性质的方法如下。
(1)门尼粘度(ML1+10(100℃))
门尼粘度根据ASTM-D1646和JIS K6300测量。测量温度为100℃。
(2)断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率的测量
所用试验设备为由A&D制造的“Tensilon”RTG-1310和由Toyo Seiki Seisaku-sho制造的“Strograph”TH-200D。利用6号哑铃、50mm的夹具间隙和500mm/分钟的应力速率,根据JIS-K6251测量断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率。测量温度为25℃和160℃。
(3)拉伸疲劳试验
根据JIS-K6270并利用6号哑铃,在60mm的冲程、2Hz的频率、150℃的温度和50mm的夹具间隙下施加反复的拉伸应变,并对哑铃断裂时循环的次数进行计数。进行该测量最多10,000次。
(4)剪切模量(G')
测量动态应变为1%时的剪切模量(G'(1%))和该剪切模量(G'(1%))与动态应变为100%时的剪切模量(G'(100%))之比(G'(1%)/G'(100%))的方法
在100℃预热1分钟后在100℃和1Hz的条件下利用橡胶加工分析仪(RPA2000,由Alpha Technologies制造)测量动态粘弹性。
实施例中使用以下氟橡胶、炭黑、交联剂、交联促进剂、加工助剂和酸受体。
(炭黑)
ISAF(N2SA=119m2/g,DBP吸收值=114ml/100g)。“Seast6”(商品名),由Tokai Carbon制造。
GPF(N2SA=27m2/g,DBP吸收值=87ml/100g)。“Seast V”(商品名),由TokaiCarbon制造。
MT(N2SA=8m2/g,DBP吸收值=43ml/100g)。“N990”(商品名),由CancarbThermax制造
(交联剂)
2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷。“Perhexa25B”(商品名),由NOF Corporation制造
(交联促进剂)
异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)。“TAIC”(商品名),由Nippon Kasei Chemical Co.,Ltd.制造
(加工助剂)
硬脂胺(Farmin86T)(由Kao Corporation制造)
硬脂酸(由Kanto Kagaku制造)
(酸受体)
氧化锌(A级)(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造)
(氟橡胶A1)
将44L纯水、8.8g 50%CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4水溶液和176g 50%F(CF2)5COONH4水溶液置入82L不锈钢高压釜中,然后用氮气充分吹扫该高压釜。在以230rpm搅拌的同时将温度升至80℃以后,供给单体,使得罐内初始单体组成为VdF/HFP=50/50(摩尔%)并且压力为1.52MPa。接下来,利用氮气供给通过将1.0g APS溶解在220mL纯水中获得的聚合引发剂溶液,由此开始反应。在内部压力因聚合进行而下降至1.42MPa时,供给作为追加单体的包含VdF/HFP(78/22,摩尔%)的单体混合物,直至内部压力达到1.52MPa。此时,供给71g二碘化合物I(CF2)4I。在反复增加和降低压力的同时,利用氮气每3小时供给通过将1.0g PS溶解在220mL纯水中获得的水溶液,由此使聚合反应继续。在已添加14,000g单体混合物时,排放未反应的单体,冷却高压釜,获得固体成分浓度为23.5质量%的氟橡胶分散体。通过NMR分析研究该氟橡胶的共聚物组成,发现其VdF/HFP之比为78/22(摩尔%),并且门尼粘度(ML1+10(100℃))为62。将该氟橡胶用作氟橡胶A1。
实施例1
使用混炼机(TD35100MB(由Toshin制造),转子直径:30cm,切屑间隙:0.1cm),将20质量份ISAF炭黑、0.5质量份硬脂胺和1质量份氧化锌与100质量份氟橡胶A1以40rpm的前转子速度和33rpm的后转子速度混炼,由此获得氟橡胶初步混炼物。从混炼机中排放出来的混合产物的温度为175℃。使用调节至25℃的16英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排出。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时,获得氟橡胶初步混炼物B1。
接下来,使用混炼机(TD35100MB(由Toshin制造),转子直径:30cm,切屑间隙:0.1cm),将氟橡胶初步混炼物B1再次以40rpm的前转子速度和33rpm的后转子速度混炼。从混炼机中排出的混合产物的温度为131℃。使用调节至25℃的16英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排放。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时,获得氟橡胶初步混炼物C1。
使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造,前辊速:12rpm,后辊速:11rpm,辊间间隙:0.2cm,辊温:25℃),在最高温度为76℃的条件下紧密辊压氟橡胶初步混炼物C1。将通过紧密辊压10次和50次获得的产物分别用作氟橡胶初步混炼物D1-1和D1-2。
溶剂不溶性聚合物的量的测量
将氟橡胶初步混炼物形成厚度为2mm的片,切割成边长为约12mm且重0.5g±0.01g的方形试样,并放置在边长为2cm且孔径为100目的立方SUS网箱中。将网箱悬挂在容有150mL萃取溶剂的萃取容器中,并将其在规定的萃取温度(40℃)置于该溶剂中160小时,以萃取溶剂可溶性成分。使用200mL的振荡式反应釜(由TaiatsuTechno制造)作为萃取容器,并将TBS281HA水浴和SRS710DA搅拌器(均由Advantec Toyo制造)用于加热。将网箱提出萃取溶剂,回收萃取残余物并在110℃真空干燥3.5小时以除去溶剂(真空干燥器:DP33,由amato Scientific Co.,Ltd.制造,抽吸器:WP15,由Yamato Scientific Co.,Ltd.制造),并测量萃取之后的干重。利用以下表达式计算溶剂不溶性聚合物的量。氟橡胶初步混炼物C1、D1-1和D1-2中溶剂不溶性聚合物的量分别为44.6%、53.2%和52.6%。
[表达式3]
w , × φ p , w × φ p 36 × 100
溶剂不溶性聚合物的量(%)=
(该表达式中,w为浸入萃取溶剂中的氟橡胶组合物的初始重量(g),w’为萃取残余物的干重(g),φp为浸入萃取溶剂中的氟橡胶组合物中包含的氟橡胶(A)相对于氟橡胶组合物的初始重量分数,并且φp’为萃取残余物中包含的氟橡胶(A)相对于萃取残余物的重量分数)
使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造),将1.0质量份交联剂、0.5质量份交联促进剂(TAIC)和1.0质量份硬脂酸与121.5质量份氟橡胶初步混炼物D1-1或D1-2以12rpm的前辊速、11rpm的后辊速、0.4cm的辊间间隙和25℃的辊温混炼60分钟,由此获得氟橡胶完全混炼物E1-1和E1-2。此外,从开放辊混炼机中排出的混合产物的最高温度为100℃。由此获得的两种氟橡胶完全混炼物通过在160℃挤压30分钟而交联,由此获得两种2mm厚的片状交联制品。
由这些片制备试样(JIS6号哑铃),并测量这些试样在25℃和160℃的断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率,并对其在150℃进行拉伸疲劳试验。结果显示在表1中。
[表1]
实施例2
使用混炼机(TD35 100MB(由Toshin制造),转子直径:30cm,切屑间隙:0.1cm),将15质量份ISAF炭黑、0.5质量份硬脂胺和1质量份氧化锌与100质量份氟橡胶A1以40rpm的前转子速度和33rpm的后转子速度混炼,由此获得氟橡胶初步混炼物。从混炼机中排出的混合产物的温度为165℃。使用调节至25℃的16英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排放。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时,获得氟橡胶初步混炼物B2。
然后使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造,前辊速:12rpm,后辊速:11rpm,辊间间隙:0.2cm,辊温:25℃),在最高温度为71℃的条件下紧密辊压氟橡胶初步混炼物B2。将通过紧密辊压10次获得的产物用作氟橡胶初步混炼物D2。
当以与实施例1中相同的方式测量由此获得的氟橡胶初步混炼物D2的溶剂不溶性聚合物的量时,该量为52.5%。
使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造),将1.0质量份交联剂、0.5质量份交联促进剂(TAIC)和1.0质量份硬脂酸与116.5质量份氟橡胶初步混炼物以12rpm的前辊速、11rpm的后辊速、0.4cm的辊间间隙和25℃的辊温混炼60分钟,由此获得氟橡胶完全混炼物E2。此外,从开放辊混炼机中排出的混合产物的最高温度为97℃。由此获得的氟橡胶完全混炼物通过在160℃挤压30分钟而交联,由此获得2mm厚的片状交联制品。由该片制备试样(JIS6号哑铃),并测量该试样在25℃和160℃的断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率,并对其在150℃进行拉伸疲劳试验。结果显示在表2中。
[表2]
实施例3
氟橡胶初步混炼物的制备
使用混炼机(TD35 100MB(由Toshin制造),转子直径:30cm,切屑间隙:0.1cm),将35质量份ISAF炭黑、0.5质量份硬脂胺和1质量份氧化锌与100质量份氟橡胶A1以40rpm的前转子速度和33rpm的后转子速度混炼,由此获得氟橡胶初步混炼物。从混炼机中排放出来的混合产物的温度为175℃。使用调节至25℃的16英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排放。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时,获得氟橡胶初步混炼物B3。
然后使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造,前辊速:12rpm,后辊速:11rpm,辊间间隙:0.2cm,辊温:25℃),在最高温度为74℃的条件下紧密辊压氟橡胶初步混炼物B3。将通过紧密辊压10次获得的产物用作氟橡胶初步混炼物D3。
当以与实施例1中相同的方式测量由此获得的氟橡胶初步混炼物D3的溶剂不溶性聚合物的量时,该量为42.0%。
使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造),将1.0质量份交联剂、0.5质量份交联促进剂(TAIC)和1.0质量份硬脂酸与136.5质量份氟橡胶初步混炼物以12rpm的前辊速、11rpm的后辊速、0.4cm的辊间间隙和25℃的辊温混炼60分钟,由此获得氟橡胶完全混炼物E3。此外,从开放辊混炼机中排放出来的混合产物的最高温度为110℃。由此获得的氟橡胶完全混炼物通过在160℃挤压30分钟而交联,由此获得2mm厚的片状交联制品。由该片制备试样(JIS6号哑铃),并测量该试样在25℃和160℃的断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率,并对其在150℃进行拉伸疲劳试验。结果显示在表3中。
[表3]
实施例4
氟橡胶初步混炼物的制备
使用混炼机(TD35100MB(由Toshin制造),转子直径:30cm,切屑间隙:0.1cm),将20质量份GPF炭黑、0.5质量份硬脂胺和1质量份氧化锌与100质量份氟橡胶A1以40rpm的前转子速度和33rpm的后转子速度混炼,由此获得氟橡胶初步混炼物。从混炼机中排放出来的混合产物的温度为156℃。使用调节至25℃的16英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排放。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时,获得氟橡胶初步混炼物B4。
然后使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造,前辊速:12rpm,后辊速:11rpm,辊间间隙:0.2cm,辊温:25℃),在最高温度为65℃的条件下紧密辊压氟橡胶初步混炼物B4。将通过紧密辊压10次获得的产物用作氟橡胶初步混炼物D4。
当以与实施例1中相同的方式测量由此获得的氟橡胶初步混炼物D4的溶剂不溶性聚合物的量时,该量为8.0%。
使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造),将1.0质量份交联剂、0.5质量份交联促进剂(TAIC)和1.0质量份硬脂酸与121.5质量份氟橡胶初步混炼物以12rpm的前辊速、11rpm的后辊速、0.4cm的辊间间隙和25℃的辊温混炼60分钟,由此获得氟橡胶完全混炼物E4。此外,从开放辊混炼机中排放出来的混合产物的最高温度为96℃。由此获得的氟橡胶完全混炼物通过在160℃挤压30分钟而交联,由此获得2mm厚的片状交联制品。由该片制备试样(JIS6号哑铃),并测量该试样在25℃和160℃的断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率,并对其在150℃进行拉伸疲劳试验。结果显示在表4中。
[表4]
比较例1
氟橡胶初步混炼物的制备
使用混炼机(TD35 100MB(由Toshin制造),转子直径:30cm,切屑间隙:0.1cm),将20质量份MT炭黑、0.5质量份硬脂胺和1质量份氧化锌与100质量份氟橡胶A1以40rpm的前转子速度和33rpm的后转子速度混炼,由此获得氟橡胶初步混炼物。从混炼机中排放出来的混合产物的温度为141℃。使用调节至25℃的16英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排放。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时,获得氟橡胶初步混炼物B5。
然后使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造,前辊速:12rpm,后辊速:11rpm,辊间间隙:0.2cm,辊温:25℃),在最高温度为61℃的条件下紧密辊压氟橡胶初步混炼物B5。将通过紧密辊压10次获得的产物用作氟橡胶初步混炼物D5。
当以与实施例1中相同的方式测量由此获得的氟橡胶初步混炼物D5的溶剂不溶性聚合物的量时,该量为0.0%。
使用22英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造),将1.0质量份交联剂、0.5质量份交联促进剂(TAIC)和1.0质量份硬脂酸与121.5质量份氟橡胶初步混炼物以12rpm的前辊速、11rpm的后辊速、0.4cm的辊间间隙和25℃的辊温混炼60分钟,由此获得氟橡胶完全混炼物E5。此外,从开放辊混炼机中排放出来的混合产物的最高温度为96℃。由此获得的氟橡胶完全混炼物通过在160℃挤压30分钟而交联,由此获得2mm厚的片状交联制品。由该片制备试样(JIS6号哑铃),并测量该试样在25℃和160℃的断裂拉伸强度和断裂拉伸伸长率,并对其进行在150℃的拉伸疲劳试验。结果显示在表5中。
[表5]
(氟橡胶A6)
将1.7L纯水、0.17g 50%CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4水溶液和6.8g 50%F(CF2)5COONH4水溶液置入3L不锈钢高压釜中,然后用氮气充分吹扫该高压釜。在以600rpm搅拌的同时将温度升至80℃以后,供给单体,使得罐内初始单体组成为VdF/HFP=45/55(摩尔%)并且压力为1.52MPa。接下来,利用氮气供给通过将60mg APS溶解在5mL纯水中获得的聚合引发剂溶液,由此开始反应。在内部压力因聚合进行而下降至1.42MPa时,供给作为追加单体的包含VdF/HFP(78/22,摩尔%)的单体混合物,直至内部压力达到1.52MPa。此时,供给1.96g二碘化合物I(CF2)4I。在反复增加和降低压力的同时,利用氮气每3小时供给通过将60mg PS溶解在5mL纯水中获得的水溶液,由此使聚合反应继续。在已添加600g单体混合物时,排出未反应的单体,冷却高压釜,获得610g固体成分浓度为26.1质量%的氟橡胶分散体。聚合时间为7.1小时。通过NMR分析研究该氟橡胶的共聚物组成,发现其VdF/HFP之比为78/22(摩尔%),并且门尼粘度(ML1+10(100℃))为77。将该氟橡胶用作氟橡胶A6。
实验例5
实验例5是进行步骤(1-1)和步骤(1-2)并且进行步骤(2-1)的实施例,和在步骤(2-1)之后进行步骤(2-2)的实施例。
使用混炼机(Mix Labo 0.5L(由Moriyama制造),转子直径:6.6cm,切屑间隙:0.05cm),将20质量份ISAF炭黑、0.5质量份硬脂胺和1.0质量份氧化锌与100质量份氟橡胶(A6)以60rpm的前转子速度和50rpm的后转子速度混炼。从混炼机中排放出来的混合产物的温度为165℃。使用调节至25℃的8英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排放。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时,获得氟橡胶初步混炼物B6。氟橡胶初步混炼物B6具有866kPa的剪切模量(G'(1%)),并且剪切模量(G'(1%))与剪切模量(G'(100%))之比(G'(1%)/G'(100%))为4.9。
接下来,使用混炼机(Mix Labo 0.5L(由Moriyama制造),转子直径:6.6cm,切屑间隙:0.05cm),将氟橡胶初步混炼物B6再次以60rpm的前转子速度和50rpm的后转子速度混炼。从混炼机中排放出来的混合产物的温度为131℃。使用调节至25℃的8英寸开放辊混炼机将该混合产物冷却至100℃以下的温度,混炼,然后排放。通过在25℃熟化所获得的冷却混炼物24小时获得氟橡胶初步混炼物C6(本发明的制造方法中的中间体组合物)。氟橡胶初步混炼物C6具有795kPa的剪切模量(G'(1%)),并且剪切模量(G'(1%))与剪切模量(G'(100%))之比(G'(1%)/G'(100%))为4.5。
使用8英寸开放辊混炼机(辊温:25℃,前辊速度:21rpm,后辊速度:19rpm,辊间间隙:0.05cm),在最高温度为25℃~70℃的条件下紧密辊压氟橡胶初步混炼物C6。
将通过紧密辊压一次获得的产物作为氟橡胶初步混炼物D6使用,并将通过紧密辊压10次(即,m=10)获得的产物作为氟橡胶初步混炼物D7使用。
氟橡胶初步混炼物D6具有690kPa的剪切模量(G'(1%)),并且剪切模量(G'(1%))与剪切模量(G'(100%))之比(G'(1%)/G'(100%))为4.1。氟橡胶初步混炼物D6的(G'(1%)/G'(100%))值除以氟橡胶初步混炼物C6的(G'(1%)/G'(100%))值获得的值为0.92。
氟橡胶初步混炼物D7具有631kPa的剪切模量(G'(1%)),并且剪切模量(G'(1%))与剪切模量(G'(100%))之比(G'(1%)/G'(100%))为3.9。氟橡胶初步混炼物D7的(G'(1%)/G'(100%))值除以氟橡胶初步混炼物C6的(G'(1%)/G'(100%))值获得的值为0.87。
使用8英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造),将1.0质量份交联剂、0.5质量份交联促进剂和1.0质量份硬脂酸与121.5质量份氟橡胶初步混炼物(C6和D7)以25℃的辊温、21rpm的前辊速、19rpm的后辊速和0.1cm的辊间间隙混炼15分钟,由此获得氟橡胶完全混炼物(E6和E7)。从开放辊混炼机中排放出来的混合产物的温度为70℃~73℃。
氟橡胶完全混炼物(E6和E7)通过在160℃挤压30分钟而交联,由此获得2mm厚的片状试样。由这些片制备试样(JIS6号哑铃),并对直至试样断裂的循环数计数。结果显示在表6中。
[表6]
如表6所示,具有优异的高温下机械性能的交联氟橡胶制品由氟橡胶初步混炼物D7获得,氟橡胶初步混炼物D7通过使用开放辊紧密辊压而获得。
参考例
使用8英寸开放辊混炼机(由Kansai Roll Co.,Ltd.制造),将1.0质量份交联剂、0.5质量份交联促进剂和0.5质量份硬脂胺与121.5质量份由实验例5获得的氟橡胶初步混炼物(B6、C6、D6和D7)以25℃的辊温、21rpm的前辊速度、19rpm的后辊速度和0.1cm的辊间间隙混炼15分钟,由此获得四种氟橡胶完全混炼物。从开放辊混炼机中排放出来的混合产物的温度为70℃~73℃。
氟橡胶完全混炼物通过在160℃挤压30分钟而交联,由此获得2mm厚的片状试样。
将由此获得的片状试样浸入90℃的包含95体积%水和5体积%二乙醇胺的溶液中200小时。令人惊讶的是,通过交联B6、C6、D6和D7获得的片状试样表现出5%以下的体积增加,而通过下述方式获得的片状试样在同样条件下表现出100%的体积增加:使用控制在25℃的8英寸开放辊将20质量份MT炭黑、4质量份交联促进剂(TAIC)和1.5质量份(过氧化物)交联剂与100质量份氟橡胶(A6)混炼,然后通过在160℃挤压30分钟而交联。
(附图标记列表)
10:开放辊
11:第一辊
12:第二辊
13:中间体组合物
14:紧密辊压之后的组合物

Claims (12)

1.一种氟橡胶组合物,所述氟橡胶组合物包含:氟橡胶(A);和炭黑(B),其中,
当将所述氟橡胶组合物浸入40℃的丙酮:己烷质量比为42.29:57.71的丙酮和己烷的萃取溶剂中160小时并且将未被萃取并保持为固体的萃取残余物从上述萃取溶剂中分离并干燥、然后测量所述萃取残余物的干重时,利用以下表达式计算的溶剂不溶性聚合物的量不低于5%:
[表达式1]
(其中,w为浸入所述萃取溶剂中的所述氟橡胶组合物的初始重量(g),w’为所述萃取残余物的干重(g),φp为浸入所述萃取溶剂中的所述氟橡胶组合物中包含的所述氟橡胶(A)相对于所述氟橡胶组合物的初始重量分数,并且φp’为所述萃取残余物中包含的所述氟橡胶(A)相对于所述萃取残余物的重量分数)。
2.如权利要求1所述的氟橡胶组合物,其中,所述氟橡胶(A)为偏二氟乙烯橡胶。
3.如权利要求1或2所述的氟橡胶组合物,其中,所述氟橡胶(A)为选自由偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯与由通式(2)表示的含氟单体的共聚物和偏二氟乙烯与全氟(烷基乙烯基醚)的共聚物组成的组中的二元共聚物:
此处,通式(2)为CH2=CFRf (2)
(其中,Rf为具有1~12个碳原子的直链或支化氟烷基)。
4.如权利要求1、2或3所述的氟橡胶组合物,所述氟橡胶组合物含有相对于100质量份的所述氟橡胶(A)为5质量份~65质量份的炭黑(B)。
5.如权利要求1、2、3或4所述的氟橡胶组合物,其中,所述炭黑(B)具有25m2/g~180m2/g的氮吸附比表面积(N2SA)和45ml/100g~180ml/100g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的氟橡胶组合物,所述氟橡胶组合物还含有交联剂(C)和/或交联促进剂(D)。
7.一种制造氟橡胶组合物的方法,
所述方法包括:
步骤(1-1),利用密闭式混炼机将氟橡胶(A)与炭黑(B)混炼,直至最高温度达到80℃~220℃,以获得中间体组合物;
步骤(1-2),将所述中间体组合物冷却至低于50℃的温度;和
步骤(2-1),对冷却的中间体组合物进行混炼,直至最高温度达到不低于10℃但低于80℃,以获得氟橡胶组合物。
8.如权利要求7所述的制造氟橡胶组合物的方法,其中,所述氟橡胶(A)为偏二氟乙烯橡胶。
9.如权利要求7或8所述的制造氟橡胶组合物的方法,其中,在所述步骤(1-1)中,将5质量份~65质量份的所述炭黑(B)与100质量份的所述氟橡胶(A)混炼。
10.如权利要求7、8或9所述的制造氟橡胶组合物的方法,其中,所述炭黑(B)具有25m2/g~180m2/g的氮吸附比表面积(N2SA)和45ml/100g~180ml/100g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值。
11.如权利要求7、8、9或10所述的制造氟橡胶组合物的方法,其中,在所述步骤(1-1)中,还混炼交联剂(C)和/或交联促进剂(D)。
12.如权利要求7、8、9、10或11所述的制造氟橡胶组合物的方法,所述方法还包括将交联剂(C)和/或交联促进剂(D)与所述步骤(2-1)中获得的所述氟橡胶组合物混炼的步骤。
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