JP2000063605A - 共重合体組成物 - Google Patents

共重合体組成物

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Tetsuya Miwa
哲哉 三輪
Takeo Kaneko
武夫 金子
Makoto Honda
誠 本多
Masayuki Saito
正幸 斉藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フッ化ビニリデンに基づく重合単位が少ない共
重合体を含み、多価フェノール系化合物による加硫性が
良好で、耐熱性、耐油性の優れた加硫物を与える共重合
体組成物。 【解決手段】テトラフルオロエチレン/プロピレン/フ
ッ化ビニリデンの重合割合が35〜65/20〜50/
0.5〜15(モル%)の共重合体、有機オニウム化合
物、多価フェノール系化合物、金属酸化物または金属水
酸化物、極性溶媒を含む組成物。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、多価フェノール系
化合物による加硫性が良好で、耐熱性、耐油性が良好な
加硫物が得られる共重合体組成物に関する。 【0002】 【従来の技術】フッ化ビニリデン(以下、VdFとい
う)が重合された共重合体は、多価フェノール系化合物
を加硫剤として用いると、良好な金型離形性を示し、ま
た耐熱性、耐油性、圧縮永久歪に優れた加硫物を与える
ことが知られている。この共重合体の加硫物は、オイル
シール等の自動車部品に好適に用いられているが、エン
ジンオイルの高性能化に伴い、多量にアミン系添加剤を
配合されたエンジンオイルに対する耐久性が重要な課題
となっている。 【0003】特に、VdFに基づく重合単位の含量が多
い共重合体、例えば、ヘキサフルオロプロピレン(以
下、HFPという)−VdF系共重合体、HFP−Vd
F−テトラフルオロエチレン(以下、TFEという)系
共重合体を含む組成物の加硫物は、VdFに基づく重合
単位の部位にアミン系添加剤が反応することによる劣化
の度合いが大きいという問題があった。これに対し、V
dFに基づく重合単位の含量の少ない(例えば15モル
%)共重合体として、TFE−プロピレン(以下、Pと
いう)−VdF系共重合体を含む組成物の加硫物は耐エ
ンジンオイル性に優れている。 【0004】有機4級アンモニウム硫酸水素塩を加硫促
進剤として用いることで、VdFに基づく重合単位の含
量が4モル%と少なく、共重合体分子内に不飽和結合を
有さないTFE−P−VdF系共重合体でも良好な加硫
物が得られる(特開平6−157858)が、その実施
例に見られるように、VdFに基づく重合単位の含量が
8モル%以下のTFE−P−VdF系共重合体は、10
モル%以上と多いTFE−P−VdF系共重合体と比較
して加硫速度が低下している。加硫速度を上げるために
は比較的多量の有機4級アンモニウム硫酸水素塩を配合
すると、加硫物の耐熱性や耐油性に悪影響を及ぼすこと
があった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Vd
Fに基づく重合単位の含量が少ないTFE−P−VdF
系共重合体を含み、多価フェノール系化合物による加硫
性が良好で、耐熱性、耐油性の優れた加硫物を与える共
重合体組成物を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究し
た結果、多価フェノール系化合物による加硫性を阻害し
ない極性溶媒を共重合体組成物に添加することで有機オ
ニウム化合物の分散を良好にし、耐熱性、耐油性に優れ
た加硫物物性が得られることを見出した。 【0007】すなわち、本発明は、(A)テトラフルオ
ロエチレンに基づく重合単位を35〜65モル%、プロ
ピレンに基づく重合単位を20〜50モル%、およびフ
ッ化ビニリデンに基づく重合単位を0.5〜15モル%
の割合で含む共重合体、(B)有機オニウム化合物、
(C)多価フェノール系化合物およびその誘導体から選
ばれる1種以上、(D)金属酸化物および金属水酸化物
から選ばれる1種以上、および(E)極性溶媒、を含む
ことを特徴とする共重合体組成物を提供する。 【0008】(A)成分の共重合体におけるTFEに基
づく重合単位の割合は良好な耐熱性や耐薬品性を与える
ために35〜65モル%とされ、より好ましくは45〜
64モル%である。Pに基づく重合単位の割合は良好な
耐熱性や耐薬品性を有する加硫物を与えるため20〜5
0モル%とされ、より好ましくは35〜50モル%であ
る。VdFに基づく重合単位の割合は耐エンジンオイル
性がきわめて良好な加硫物を与えるために0.5〜15
モル%とされ、より好ましくは0.5〜10モル%であ
る。したがって、本発明における好ましい共重合体は、
TFE、P、VdFの各重合単位の割合が、45〜64
モル%、35〜50モル%、0.5〜10モル%である
共重合体である。 【0009】(A)成分は、共重合体中に易加硫性部位
として不飽和結合を含んでもよく、また含まなくてもよ
い。(A)成分を単に熱処理することや、塩基性物質ま
たは酸性物質存在下で熱処理することなどにより、Vd
Fに基づく重合単位から脱HFしてその共重合単位中に
炭素−炭素不飽和結合を導入しうる。また、重合して得
られる(A)成分の水性分散体を水酸化カリウム等の塩
基性物質により処理することにより、同様に不飽和結合
を導入しうる。不飽和結合を導入することにより、
(A)成分の加硫性を向上させうる。 【0010】本発明の組成物における(A)成分の共重
合体の分子量の指標であるムーニー粘度ML1+10(12
1℃)は特に限定されないが、組成物を製造する際に混
練するために5〜150の範囲が好ましく、特に10〜
100の範囲が好ましい。 【0011】(A)成分の共重合体の製造には、塊状重
合、懸濁重合、乳化重合、溶液重合など各種重合方式を
採用でき、ラジカル重合開始剤を使用する触媒重合法、
電離性放射重合法、レドックス系重合法などを適宜採用
できる。 【0012】加硫促進剤として作用する(B)成分の有
機オニウム化合物としては、有機アンモニウム化合物、
有機ホスホニウム化合物、有機イミニウム化合物、有機
アミノホスホニウム化合物、有機スルホニウム化合物等
が挙げられ、下記のような有機アンモニウム化合物、有
機ホスホニウム化合物が好ましく使用できる。 【0013】有機アンモニウム化合物:臭化テトラブチ
ルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、硫酸
水素テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラブチルア
ンモニウム、水酸化トリオクチルメチルアンモニウム、
臭化トリドデシルメチルアンモニウム、8−ベンジル−
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−
エニウムクロリド、塩化ベンジルトリメチルアンモニウ
ム、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−
7−エニウム p−トルエンスルホネート等。 【0014】有機ホスホニウム化合物:塩化テトラブチ
ルホスホニウム、臭化テトラブチルホスホニウム、テト
ラブチルホスホニウムベンゾトリアゾレート、塩化トリ
ブチルベンジルホスホニウム等。 【0015】上記(B)成分はそれぞれ単独で用いても
よく、2種以上併用してもよい。水またはアルコール等
の極性溶媒に溶解ないし分散させて用いることにより、
加硫促進剤としての効果を高めうる。 【0016】(B)成分の使用量(2種以上併用の場合
は合計の使用量)は共重合体100重量部当たり0.1
〜10重量部、特に0.2〜3重量部、が好ましい。
0.1重量部未満では充分な加硫密度および加硫物性を
得られ難く、10重量部超ではスコーチ現象等を起こし
成形加工に悪影響を及ぼし、また耐薬品性等が低下しや
すい。 【0017】加硫剤として作用する(C)成分の多価フ
ェノール系化合物は、フェノール性ヒドロキシ基を2個
以上有する芳香族化合物を意味する。特に好ましい多価
フェノール系化合物は、1個のヒドロキシ基を有するフ
ェニル基(フェニル基には他の置換基を有してもよい)
を2個有する化合物である。 【0018】具体的な多価フェノール系化合物として
は、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)パーフル
オロプロパン[ビスフェノールAF]、1,3,5−ト
リヒドロキシベンゼン、1,7−ジヒドロキシナフタレ
ン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒド
ロキシナフタレン、4,4’−ジヒドロキシビフェニ
ル、カテコール、4,4’−ジヒドロキシスチルベン、
2,6−ジヒドロキシアントラセン、ヒドロキノン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)テトラフルオロジ
クロロプロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルス
ルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルケトン、ト
リス(4−ヒドロキシフェニル)メタンなどが好ましく
使用できる。(C)成分の誘導体としては、アルカリ金
属やアルカリ土類金属の多価フェノール系化合物に基づ
くフェノラートなどが挙げられる。 【0019】(C)成分としては、多価フェノール系化
合物および/またはその誘導体から選ばれる1種または
2種以上が使用できる。(C)成分の使用量(2種以上
併用の場合は合計の使用量)は共重合体100重量部当
たり0.1〜10重量部、特に0.5〜5重量部、が好
ましい。使用量が少なすぎると充分な架橋密度が得られ
にくく、多すぎても効果は変わらない。 【0020】受酸剤として作用する(D)成分の金属酸
化物または金属水酸化物は、マグネシウム、カルシウ
ム、鉛、亜鉛などの2価金属の酸化物または水酸化物が
好ましい。その他、水酸化リチウム等も使用できる。
(D)成分は2種以上併用してもよい。(D)成分の使
用量(2種以上併用の場合は合計の使用量)は共重合体
100重量部当たり1〜50重量部、特に2〜30重量
部、が好ましい。 【0021】(A)成分、(B)成分、(C)成分、
(D)成分を含む組成物に、さらにこれら以外の化合物
である(E)成分の極性溶媒を添加することにより、
(B)成分の有機オニウム化合物が飛躍的に良好に分散
し、加硫促進剤としての効果を高めうる。極性溶媒とし
ては常温で液体のものが好ましいが、常温で固体であっ
ても、本発明の組成物を製造する際の混合時の温度条件
下において液状であるものも好ましい。 【0022】(E)成分の具体例としては、水;メタノ
ール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコ
ール、n−ブタノール、sec−ブチルアルコール、t
ert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール等のアルコール類;アセトン、メチル
エチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;酢酸メ
チル、酢酸エチル、マロン酸エチル等のエステル類;ジ
メチルスルホキシド等が挙げられ、これら極性溶媒から
選ばれる1種または2種以上が使用できる。特に好まし
い極性溶媒は、水、アルカンモノオール、およびそれら
の混合物であり、アルカンモノオールとしては炭素数4
以下が好ましい。 【0023】(E)成分の使用量(2種以上併用の場合
は合計の使用量)は特に限定されないが、(B)成分を
溶解または分散できる程度の量以上が好ましく、(B)
成分100重量部に対して通常10〜1000重量部、
好ましくは20〜300重量部の範囲である。あらかじ
め(B)成分を(E)成分に溶解または分散させたもの
を使用するのが望ましい。 【0024】本発明の組成物に、従来ゴムの製造に際し
て通常使用されるカーボンブラック、ファインシリカ、
クレイ、タルクなどの補強剤、その他の充填剤、顔料、
酸化防止剤、安定剤、加工助剤、内部離型剤などを添
加、配合してもよい。本発明の組成物の製造に際して
は、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成
分、(E)成分および必要に応じてその他の添加剤を充
分均一に混合することが望ましい。 【0025】この混合は、従来より通常使用されている
混練用ロール、ニーダ、バンバリミキサ、押出し機等を
使用して行われる。混合時の作業条件は特に限定されな
いが、通常は30〜100℃程度の加硫が起きにくい温
度で約1〜60分間混練することによって、添加配合物
を共重合体中に分散しうる。また、これらの添加配合物
を適当に溶媒中に分散し、懸濁溶液として混合すること
もできる。 【0026】さらに、混合を最初から媒体中で行ういわ
ゆるウェット混合もできる。この場合、ロール、ボール
ミル、ホモジナイザ等の混合機を用いることによって溶
液状または分散液状の組成物が得られる。混合時の操作
条件は、使用原料および配合剤の種類や目的に応じて最
適条件を選定して行うのが望ましい。 【0027】本発明の組成物は、金型成形や射出成形の
他、押出し成形、トランスファ成形、ロールコート、は
け塗り、含浸等の連続成形加工法により、シート、パイ
プ、ロッド、チューブ、アングル、チャンネル、引布、
塗布板などの成形物等に成形加工されうる。また、その
他各種成形加工法によつて異形品、特殊成形品、例えば
スポンジ状ラバー等にも成形加工できる。こうして成形
加工された組成物は、下記の加硫手段によって加硫物に
され、加硫物であるゴム製品が得られる。 【0028】本発明において加硫する操作は、従来より
通常使用されている操作を採用しうる。例えば、成形金
型中で加圧しながら加熱する操作が採用され、また押出
し成形または射出成形等で成形した後に加熱炉等の中で
加熱する操作が採用されうる。加硫温度は、通常100
〜400℃程度、好ましくは150〜200℃程度、ま
た、加硫時間は30秒程度〜数時間の範囲である。得ら
れた加硫物を二次加硫してもよい。二次加硫により物性
が向上することもある。二次加硫条件は特に限定され
ず、成形品の形状や大きさ等により適宜選定されるが、
150〜250℃、好ましくは180〜230℃で、2
〜25時間程度である。 【0029】 【作用】極性溶媒を添加することにより、有機オニウム
化合物が良好に分散し、加硫促進剤としての効果を高
め、加硫性、耐熱性、耐油性に優れた加硫物が得られ
る。 【0030】 【実施例】例1〜6は実施例、例7〜12は比較例であ
る。表1、表2の組成(単位:重量部)で配合した材料
を2本ロールで均一に混合して共重合体組成物を得た。
この組成物の加硫特性について、オシレーティング・デ
ィスクレオメーター(東洋精機社製)を用いて、170
℃、24分間での、最小トルク(ML )、最大トルク
(MH )および最大トルク値の90%トルク値に到達す
るまでの時間(tc (90))を測定した。また、この
組成物を、170℃で20分間プレス加硫した後、オー
ブン中で230℃で24時間熱処理して二次加硫した。
なお、(B)成分の有機オニウム化合物と(E)成分の
極性溶媒とはあらかじめ両者を混合し、溶液にして用い
た。 【0031】得られた加硫物をJIS−K6301に従
い、常態物性、耐熱性(230℃で70hr)、耐油性
(175℃で70hr)を測定した。耐油性の測定には
SH級エンジンオイル(トヨタ自動車社製、キャッスル
モーターオイルクリーンSH)を用いた。結果を表3、
表4に示す。表中の「*」は、加硫シートが得られなか
ったことを示す。 【0032】表1、表2の略号等を表5に示した。な
お、使用した各共重合体は乳化重合により製造したもの
で、それらの各単量体に基づく重合単位の含有割合(モ
ル%)、ムーニー粘度ML1+10(121℃)も表5に示
す。(A)成分の各単量体に基づく重合単位の組成は、
19F−NMRおよび 1H−NMRにより求めた。また、
共重合体5中の不飽和結合は、赤外分析での波数312
0cm-1、1722cm-1の吸収より存在を確認した。 【0033】 【表1】【0034】 【表2】 【0035】 【表3】【0036】 【表4】【0037】 【表5】 【0038】 【発明の効果】VdFに基づく重合単位含量の少ない、
TFE−P−VdF系共重合体を含む組成物は、多価フ
ェノール系化合物による良好な加硫性を示し、耐熱性、
耐油性の優れた加硫物を与える。さらに、加硫物は種々
の優れた加硫物性を有し、自動車のラジエータ、エンジ
ン回りのO−リング、ガスケット、シール材、ダイヤフ
ラム、チューブ、ホース等、食品プラントや化学プラン
ト等の同様の部品等の広範囲の用途にきわめて有用であ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) (C08F 214/22 210:06 214:22) (72)発明者 斉藤 正幸 神奈川県川崎市幸区塚越3丁目474番地2 旭硝子株式会社内 Fターム(参考) 4J002 BB141 BB201 BD151 BD171 DE029 DE058 DE078 DE088 DE108 DE158 EC039 EC049 EE039 EE049 EH039 EJ017 EJ037 EJ047 EJ057 EJ077 EN136 EU096 EV209 EV217 EV296 EW176 FD010 FD147 FD156 FD208 FD209 GN00 HA03 4J100 AA03Q AC24R AC26P CA05 CA31 DA22 DA36 HA53 HB36 HB39 HC09 HC10 HC25 HC33 HC42 HC69 HC75 JA28

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】(A)テトラフルオロエチレンに基づく重
    合単位を35〜65モル%、プロピレンに基づく重合単
    位を20〜50モル%、およびフッ化ビニリデンに基づ
    く重合単位を0.5〜15モル%の割合で含む共重合
    体、(B)有機オニウム化合物、(C)多価フェノール
    系化合物およびその誘導体から選ばれる1種以上、
    (D)金属酸化物および金属水酸化物から選ばれる1種
    以上、および(E)極性溶媒、を含むことを特徴とする
    共重合体組成物。
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