CN1054778A - 基于1,1-二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯的新型氟橡胶 - Google Patents
基于1,1-二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯的新型氟橡胶 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及玻璃化温度低和低温下压缩永久变
形低的新型氟橡胶,其特征在于其单体组成如下:
1,1-二氟乙烯:60.5-64%(重量)
六氟丙烯:30-33%(重量)
四氟乙烯:5-8%(重量)
Description
本发明涉及基于1,1-二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯三元共聚物的新型氟橡胶。
美国专利第4,123,603号公开了具有下列单体组成的弹性三元共聚物:
1,1-二氟乙烯:57-61%(重量)
六氟丙烯:27-31%(重量)
四氟乙烯:10-14%(重量)
这些三元共聚物的玻璃化温度低,在低温下的压缩永久变形也低。
上述专利的优选产品具有下述单体组成(重量):59%的1,1-二氟乙烯,29%的六氟丙烯和12%的四氟乙烯。该产品的四个样品的平均Tg为24.75℃。在0℃时经70小时的压缩试验(根据ASTM-D395试验,方法B)后,室温下1小时内测量得到上述样品的压缩永久变形值小于或等于20%。
除所述的单体组成区间外,该专利通过若干对比例的方法说明和证实了不可能同时获得低玻璃化温度和在低温下低的压缩永久变形。
现在,我们惊异地发现在三元共聚物的另一个单体组成区间内同时获得了上述两种特性。
因而本发明的目的之一是提供基于1,1-二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯三元共聚物的新型氟橡胶,该橡胶同时具有低的玻璃化温度和在低温下低的压缩永久变形。
目的之二是提供上述类型的氟橡胶,该橡胶还显示了很低的结晶度(低于上述已知产品),和低的温度收缩(TR)值。
目的之三是提供上述类型的氟橡胶,该橡胶进一步显示了比上述已知产品高的硫化速度。
通过本发明的氟橡胶而达到这些目的和其他目的,其特征在于氟橡胶的单体组成如下:
1,1-二氟乙烯:60.5-64%(重量)
六氟丙烯:30-33%(重量)
四氟乙烯:5-8%(重量)
这些氟橡胶具有低于或等于大约-25℃的玻璃化温度(Tg)和低于或等于大约18%的压缩永久变形[在0℃时盘片上经70小时压缩试验(根据ASTM D395试验,方法B)后在23℃、30分钟后测量]。
其次,它们具有低的结晶度和低的温度收缩值。此外,与本领域的上述三元共聚物相比,它们显示了较高的硫化速度,对于成形物品的生产,这可以提高设备的生产效率。
它们特别适用于那些需要低的Tg和在低温下低的压缩永久变形的用途,具体地说,适用于制造密封圈和轴封。
在这些用途中,人们特别需要降低Tg和主要地降低TR值而不损害压缩永久变形值,对人们来说,赢得几摄氏度就代表着重大的技术进步。
本发明的三元共聚物可以由已知的方法来制备,例如,kirk othmer,《化学技术大全》(第8卷,500页开始,1979年)所介绍的方法。就聚合方法而言,具体地说,可以使用本体聚合、在有机溶剂中的溶液聚合和在水中的乳液或悬浮聚合。就自由基聚合引发剂而言,例如,可以使用无机过氧化物,如过硫酸铵或过硫酸钾,氧化还原体系如过硫酸盐-亚硫酸氢盐和有机过氧化物如过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯。
至于链转移剂,例如,可以使用乙酸乙酯和丙二酸二乙酯。
最好是水乳液聚合,温度范围为25~150℃和压力为8-80大气压。
本发明的其他目的也可以通过以本发明三元共聚物为原料制备的物品来说明。
下列实施例只是对本发明的说明而不能理解为是对本发明范围的限制。
在所考虑的实施例中,实施例1和2是在本发明的组成范围内的,而实施例3是根据上面引用的美国专利第4,123,603号的优选组成。
制备聚合物的乳液聚合工艺被控制在使其保证所有的橡胶(在所考虑的实施例中的)具有相同的平均分子量(由120℃下的门尼粘度ML(1+10)和特性粘度获得]和相同的分子量分布。
因而,表1所展示的理化性质只与聚合物的单体组成有关。
实施例1
在装有搅拌器的10升反应釜内抽真空后加入6,5000g水,釜内的压力由具有下列摩尔比的单体混合物产生:
1,1-二氟乙烯:58%
六氟丙烯:38%
四氟乙烯:4%
加热反应釜至85℃;压力升至19巴。
加入:
260ml 66ml/l的乙酸乙酯水溶液;
13g 150g/l的过硫酸铵水溶液。
聚合过程中,加入下列摩尔比的单体维持压力恒定:
1,1-二氟乙烯:78.5%
六氟丙烯:16.5%
四氟乙烯:5%
聚合时间为55分钟,反应进行到获得2,800g聚合物后,将整个体系冷却到室温。放出乳液,然后加入硫酸铵水溶液进行絮凝。分离出聚合物,水洗,再在空气循环式烘箱中60℃下干燥直至聚合物的含水量不超过0.2%(重量)。
经核磁共振19F分析,聚合物具有下列单体组成:
1,1-二氟乙烯:63%(重量)
六氟丙烯:30.6%(重量)
四氟乙烯:6.4%(重量)
对聚合物的若干项测定和试验见表1。
用含50%双酚AF和50%氟橡胶的主料M1与含30%促进剂和70%氟橡胶的主料M2制备硫化混合料。促进剂的结构式为:
混合料含:
三元共聚物 100 (重量份数)
主料M1 4 (重量份数)
主料M2 1.5 (重量份数)
Ca(OH) 6 (重量份数)
MgO 3 (重量份数)
MT黑 25 (重量份数)
实施例2
在操作方法同例1的基础上,与例1不同的是反应釜内的压力由加入下列单体混合物而产生:
1,1-二氟乙烯:59%(摩尔)
六氟丙烯:36%(摩尔)
四氟乙烯:5%(摩尔)
在聚合过程中,与例1不同的是加入下列摩尔比的单体维持压力恒定:
1,1-二氟乙烯:77.2%
六氟丙烯:16.5%
四氟乙烯:6.3%
经核磁共振19F分析,所获得的2,800g三元共聚物具有下列单体组成(重量):
1,1-二氟乙烯:61.4%
六氟丙烯:30.8%
四氟乙烯:7.8%
对三元共聚物的测定和试验同例1,结果见表1。
实施例3
制备美国专利第4,123,603号的优选三元共聚物作为参比。方式同例1,不同之处在于:
1.反应釜内的压力由加入下列摩尔比的单体产生:
1,1-二氟乙烯:56%
六氟丙烯:36%
四氟乙烯:8%
2.在聚合过程中,加入下列摩尔比的单体以维持压力恒定:
1,1-二氟乙烯:74%
六氟丙烯:15.6%
四氟乙烯:9.7%
经核磁共振19F分析,所获得的2,800g三元共聚物具有下列单体组成(重量):
1,1-二氟乙烯:59.5%
六氟丙烯:28.6%
四氟乙烯:11.9%
表1
A-橡胶的测定:
试验的特性 例1 例2 例3
Tg中间点(ASTM D 3418-82) -26℃ -25.2℃ -25.4℃
Tf1(ASTM D 3418-82) 51.3℃ 42.7℃ 44.9℃
Tf2 72℃ 58℃ 63.7℃
DH1 0.03 0.11 0.10
DH2 0.08 0.02 0.12
DH1+DH2 0.11 0.13 0.22
DMS(按国际标准方法R 5378)
Tα -19℃ -19℃ -18℃
G′(10℃) 1.2N/mm 1.1N/mm 1.35N/mm
特性粘度 59ml/g 60ml/g 58ml/g
(ASTM D 1416-83)
Mw/Mn(ASTM D 3593-80) 2.6 2.5 2.4
门尼粘度
ML(1+10′)于121℃(门尼单位)
(ASTM D 1646-82) 19 20 20
表1(续)
B-硫化混合料试验:
试验的特性 例1 例2 例3
混合门尼粘度
(ASTM D 1646-82)
ML(1+10′)于121℃(门尼单位) 36 37 37
焦燃在135℃
(ASTM D 1646-82)
MV(磅X吋) 12 14 14
t△15 46′30″ 47′30″ 45′45″
ODR 177℃,自动量程控制±3°
(ASTM D 2084-81)
ML(磅X吋) 3.4 3.5 3.5
MH(磅X吋) 96.5 100 99.5
ts2(秒) 171 170 177
t′90(秒) 243 235 267
Vmax(磅X吋/秒) 3 3.2 2.7
表1(续)
C-硫化后的样品验:
试验的特性 例1 例2 例3
加压硫化
在170℃下 10分钟(ASTM D 41.2-83)
100%模量(MPa) 3.7 3.6 3.5
抗张强度 10.6 10.0 10.5
断裂伸长(%) 245 250 256
国际橡胶硬度(点)
(ASTM D 2240-81) 68 68 68
250℃处理24小时后,
包括升温8小时
(ASTM D 412-83)
100%模量(MPa) 5.4 5.5 5.3
抗张强度(MPa) 14.5 14.5 14.4
断裂伸长(%) 188 200 194
国际橡胶硬度(点)
(ASTM D 2240-81) 69 70 70
温度收缩试验(ASTM D 1329)
温度收缩10% -18.4℃ -19℃ -18℃
温度收缩30% -14.1℃ -14.5℃ -14.1℃
温度收缩50% -10.7℃ -11.5℃ -10.6℃
表1(续)
压缩永久变形 例1 例2 例3
(ASTM D 395 方法B)
70小时在0℃,盘片(12.5×29mm)
-在0℃30秒后读数 73% 73% 76%
-在23℃30分钟后读数 18% 17% 20%
-读数在23℃24小时后读数 10% 9% 11%
70小时在23℃:密封圈D 214
(ASTM 395/B)
-在23℃30分钟后读数 20% 20% 22%
由本发明(例1和2)和先有技术(例3)的三元聚物之间的对比可以具体得出如下结论:
1.本发明产品的Tg和TR值等于或低于已知产品;
2.由DH1+DH2和DMS的数据可知,本发明产品的结晶度较低;
3.经℃和23℃下的压缩试验后,压缩永久变形较低;
4.尽管焦烧偏低(见门尼焦烧数据,135℃:t△15),本发明三元共聚物的硫化速度较高(见ODR数据,177℃:V最大)。
实施例4-6
操作同实施例1,不同之处是反应釜内的压力由加入下列单体混合物而产生:
实施例4 实施例5 实施例6
1,1-二氟乙烯|58.5%(摩尔)|57%(摩尔)|57.5%(摩尔)
六氟丙烯|36.5%(摩尔)|38.5%(摩尔)|39%(摩尔)
四氟乙烯|5%(摩尔)|4.5%(摩尔)|5.5%(摩尔)
其他的不同之处是在聚合过程中,加入下列摩尔比的单体维持压力恒定:
实施例4 实施例5 实施例6
1,1-二氟乙烯|76.7%(摩尔)|77.8%(摩尔)|78.2%(摩尔)
六氟丙烯|17.5%(摩尔)|17.0%(摩尔)|17.2%(摩尔)
四氟乙烯|5.8%(摩尔)|5.2%(摩尔)|4.6%(摩尔)
经核磁共振19F分析,所获得的2800g三元共聚物的组成(重量)如下:
实施例1 实施例2 实施例3
1,1-二氟乙烯|61%(摩尔)|62%(摩尔)|62.5%(摩尔)
六氟丙烯|32%(摩尔)|31.5%(摩尔)|32%(摩尔)
四氟乙烯|7%(摩尔)|6.5%(摩尔)|5.5%(摩尔)
对三元共聚物的测定和试验同例1。
结果见表2。
表2
A-橡胶的测定:
试验的特性 例4 例5 例6
Tg中间点(ASTM D 3418-82) -25.4℃ -26℃ -26.2℃
Tf1(ASTM D 3418-82) 44℃ 48.2℃ 50.1℃
Tf2 72℃ 58℃ 63.7℃
DH1 0.05 0.03 0.08
DH2 0.05 0.09 0.10
DH1+DH2 0.10 0.12 0.18
DMS(按国际标准方法R 5378)
Tα -19℃ -19℃ -19℃
G′(10℃) <1N/mm 1.0N/mm 1.2N/mm
特性粘度 59ml/g 60ml/g 60ml/g
(ASTM D 1416-83)
Mw/Mn(ASTM D 3593-80) 2.4 2.6 2.5
门尼粘度
ML(1+10′)于121℃(门尼单位)
(ASTM D 1646-82) 21 20 20
表2(续)
B-硫化混合料试验:
试验的特性 例4 例5 例6
混合门尼粘度
(ASTM D 1646-82)
ML(1+10′)于121℃(门尼单位) 38 37 37
焦燃在135℃
(ASTM D 1646-82)
MV(磅X吋) 15 14 14
t△15 48′00″ 46′45″ 47′50″
ODR 177℃,自动量程控制±3°
(ASTM D 2084-81)
ML(磅X吋) 3.7 3.5 3.5
MH(磅X吋) 105 100 99.8
ts2(秒) 173 170 172
t′90(秒) 230 236 240
Vmax(磅X吋/秒) 2.9 3.1 3.2
表2(续)
C-硫化后的样品验:
试验的特性 例4 例5 例6
加压硫化
在170℃下用10分钟
(ASTM D 41.2-83)
100%模量(MPa) 3.8 3.7 3.7
抗张强度 11 10.5 10.3
断裂伸长(%) 260 250 248
国际橡胶硬度(点)
(ASTM D 2240-81) 68 68 68
250℃处理24小时后,
包括升温8小时
(ASTM D 412-83)
100%模量(MPa) 5.6 5.5 5.3
抗张强度(MPa) 14.7 14.5 14.5
断裂伸长(%) 190 188 200
国际橡胶硬度(点)
(ASTM D 2240-81) 70 70 70
温度收缩试验(ASTM D 1329)
温度收缩10% -19.3℃ -19.4℃ -19.1℃
温度收缩30% -14.8℃ -15.4℃ -15.1℃
温度收缩50% -12.1℃ -12.9℃ -12.8℃
表2(续)
压缩永久变形
(ASTM D 395方法B)
70小时在0℃,盘片(12.5×29mm)
-在0℃30秒后读数 71% 73% 74%
-在23℃30分钟后读数 16% 17% 18%
-读数在23℃24小时读数 8% 9% 10%
70小时在23℃:密封圈D 214
(ASTM 395/B)
-在23℃30分钟读数 16% 17% 20%
Claims (2)
1、玻璃化温度低和在低温下压缩永久变形低的新型氟橡胶,其特征在于其单体组成如下:
1,1-二氟乙烯: 60.5-64%(重量)
六氟丙烯: 30-33%(重量)
四氟乙烯: 5-8%(重量)
2、由权利要求1所述的氟橡胶制备的物品。
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IT41003A/90 | 1990-03-09 | ||
IT41003A IT1242304B (it) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | Fluoroelastomeri a base di fluoruro di vinilidene, esafluoropropene e tetrafluoroetilene |
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CN1054778A true CN1054778A (zh) | 1991-09-25 |
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CN91101531A Pending CN1054778A (zh) | 1990-03-09 | 1991-03-09 | 基于1,1-二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯的新型氟橡胶 |
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