JP2002523576A - 低温フルオロカーボンエラストマ - Google Patents
低温フルオロカーボンエラストマInfo
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Abstract
Description
ーテル化合物から誘導される繰り返し単位を含有するフルオロカーボンポリマ物
質および硬化エラストマ物質(cured elastomeric materials)の調製に関する。
ポリマである。例えば、W.M.Grootaert et al.,“Flu
orocarbon Elastomers”,Kirk−Othmer,En
cyclopedia of Chemical Technology,Vo
l 8,pp.900−1005(4th ed.,John Wiley &
Sons,1993)を参照されたい。フルオロカーボンエラストマ、特に、
フッ化ビニリデン(VF2)と、C3F6(ヘキサフルオロプロピレンまたはHF
P)のような他のエチレン性不飽和ハロゲン化モノマとのコポリマは、シール、
ガスケット、ライニングなどの高温用途向けに一般的に好まれるポリマになって
きており、特に、その造形品が、溶剤、潤滑剤、酸化または還元条件などの浸食
的な環境または過酷な環境に暴露される恐れのある場合に選択される。例えば、
VF2と、テトラフルオロエチレン(TFE)と、共重合性炭化水素オレフィン
とから調製されるフルオロエラストマポリマが開示されている米国特許第4,9
12,171号(Grootaertら)を参照されたい。
に多く見られる主な欠点は、低温において満足に機能する能力が欠如しているこ
とであった。典型的には、0℃よりも僅かに低い温度において、VF2とHFP
とのコポリマから作製された造形品は、剛性を帯びて満足に性能を発揮できない
。
に、VF2エラストマの低温可撓性は、VF2/HFP/TFEコポリマ中のH
FPの代わりにペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)を使用することによっ
て改良される可能性がある。また、ペルフルオロビニルエーテルのポリマまたは
TFEとのコポリマが米国特許第3,817,960号(Resnick)に記
載されている。
に、選択されたペルフルオロポリエーテルを従来の配合方法によりペルフルオロ
エラストマコンパウンド中に導入することによって低温特性の強化された硬化ペ
ルフルオロエラストマを得ることが可能である。米国特許第3,632,788
号(Stiversら)に記載されているように、相容性増量剤(a compatibili
ty extender)を用いることによって、このような添加剤の配合率を通常よりも高
くすることが可能である。これらの添加剤は、永久にポリマ中に取り込まれるわ
けではなく、後処理時および造形品の使用時に欠除される可能性がある。
サフルオロプロピレンオキサイドから得られる式−CF(CF3)CF2−O−の
繰り返し単位を有するいくつかのホモポリマセグメントまたはブロックのうちの
一つによって特性付けられる。もう一つのタイプは、テトラフルオロエチレンオ
キサイドから得られる式−CF2CF2−O−の繰り返し単位を有するブロックに
よって特性付けられるものである。酸素をテトラフルオロエチレンまたはヘキサ
フルオロプロピレンと反応させることによって得られる他のタイプは、−CF2
O−、−CF(CF3)CF2O−、または−CF(CF3)O−の繰り返し単位
を有する骨格、ランダムに分布した−CF2O−および−CF2CF2O−の単位
を有する骨格、−CF(CF3)CF2O−および−CF2CF2O−の単位ならび
に場合により−CF2O−および−CF(CF3)O−の単位を有する骨格によっ
て特性付けられる。フッ素化エーテルのもう一つのタイプは、光重合によって得
られる式−(CF2)aO(CF2)b−の骨格単位によって特性付けられるもので
ある。
Tatsuら)に開示されているように、一般式:CF2=CFO(CF2CF(
CF3)O)m(CF2)nX〔式中、Xは、臭素原子またはヨウ素原子であり、m
およびnは、それぞれ、1、2、または3である。〕によって表されるペルフル
オロ(ビニルエーテル)化合物を、一般式:RBrnIm〔式中、Rは、フルオロ
炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基、または炭化水素基
であり、nおよびmは、それぞれ、1または2である。〕で表されるヨウ素およ
び臭素含有化合物の存在下で、2〜8個の炭素原子を有するフッ素含有オレフィ
ンと共重合することによって得ることができる。
特に、−50℃程度の低温またはそれよりも低い温度では可撓性をもたない。
、Rf 1は、過フッ素化(C1〜C4)アルキル基であり、m=1〜4、n=0〜6
、およびp=1〜2である。〕で表される1種以上の過フッ素化エーテルから誘
導される繰り返し単位と、フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位とを含
み、しかも−50℃以下のガラス転移温度および少なくとも約0.2の対炭素酸
素比を有するフルオロカーボンポリマを提供する。好ましくは、上式において、
mが2または3であるとき、nは0でない。
中、(i)Xは、HまたはFであり、かつ(ii)Zは、Br、I、またはRf 2 U{式中、U=Br、I、またはCNであり、かつRf 2=場合によりO原子を含
有する過フッ素化二価連結基である。}である。〕およびb)Y(CF2)qY〔
式中、(i)Yは、BrまたはIであり、かつ(ii)q=1〜6である。〕で
表される1種以上の化合物から誘導される有効量(好ましくは、0.2〜5モル
%)の硬化部位部分(cure site moieties)が更に含まれる。
製されるエラストマポリマを提供する。前記架橋性組成物には、過酸化物開始剤
のような遊離基開始剤、トリアリルイソシアヌレートのような共硬化剤(co-curi
ng agent)、および/または1種以上の充填剤が更に含まれる。エラストマポリ
マは、シール、ホース、ダイアフラム、コーティングなどを作製するために使用
することができる。
しい方法には、(a)i)次の式(式I):CF2=CFO−(CF2)m−(O
(CF2)p)n−ORf 1〔式中、Rf 1は、過フッ素化(C1〜C4)アルキル基で
あり、m=1〜4、n=0〜6、およびp=1〜2である。〕で表される1種以
上の過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位と、ii)フッ化ビニリデ
ンから誘導される繰り返し単位と、iii)式:CX2=CX(Z)〔式中、X
は、HまたはFであり、かつZは、Br、I、またはRf 2U{式中、U=Br、
I、またはCNであり、かつRf 2=場合によりO原子を含有する過フッ素化二価
連結基である。}である。〕およびY(CF2)qY〔式中、Yは、BrまたはI
であり、かつq=1〜6である。〕で表される1種以上の化合物から誘導される
0.2〜5モル%の硬化部位部分とを含有しかつ−50℃以下のガラス転移温度
および少なくとも約0.2の対炭素酸素比を有するフルオロカーボンポリマを含
んでなる架橋性組成物を提供することと、(b)架橋性組成物を、少なくとも部
分的に硬化させるのに有効な条件に付すこととが含まれる。好ましくは、架橋性
組成物を、少なくとも部分的に硬化させるのに有効な条件に付すステップには、
熱および圧力を加えることおよび/または組成物を放射線に暴露することが含ま
れる。
カーボンポリマ(curable fluorocarbon polymers)、硬化エラストマの調製、お
よびそれらを硬化させるプロセスに関する。これらの物質には様々な用途がある
。フルオロカーボンポリマを硬化させることによって、低温における性能特性、
特に可撓性の改良されたシール、ガスケット、ホース、ダイアフラム、ライニン
グ、および他の造形品に使用するためのフルオロカーボンエラストマを提供する
ことができる。それらはまたコーティングとして使用することもできる。たとえ
硬化させない場合であっても、これらの物質は、例えば、強化された低温特性を
提供すべく、コーキング材中でまたは熱可塑性物質用の希釈剤として使用するこ
とができる。
ルとフッ化ビニリデンとから調製され、そして約−50℃未満、より好ましくは
約−60℃未満のTgを有する。本明細書中において、特に請求項において、T
gは、ASTM E1356−91(1995年再承認)を用いてポリマの示差
走査熱量計(DSC)分析から得られる曲線上の中点として定義される。実施例
のセクションに記載のいくつかの実施例に対するTg値は、この方法を用いてい
れば得られたであろう値よりも僅かに低い。これらの値は、5kg荷重下でサン
プルを解凍したときの変形の始まりをTgとして規定するRussion標準法
12254-66を用いて得られたものである。このような値は、典型的には、
ASTM法を用いていれば得られたであろう値よりも5〜10℃低い。
ル基であり、m=1〜4(好ましくは、m=2〜4、より好ましくは、特定の実
施形態に対して2、他の実施形態に対して1〜2)、n=0〜6(好ましくは1
〜5、より好ましくは2〜4)、およびp=1〜2(好ましくは1)である。〕
で表される過フッ素化エーテルとから誘導される繰り返し単位(すなわち、イン
タポリマ化された単位)を含むフルオロカーボンポリマ(好ましくは、硬化性フ
ルオロカーボンエラストマ)を提供する。本発明の特定の態様では、m>2のと
き、nは好ましくは少なくとも1である。これらの過フッ素化エーテルは、本明
細書中において、ペルフルオロアルコキシアルキルビニルエーテル(「PAAV
E」)とも記されている。Izvestiya Akademii Nauk
SSSR,Seriya Khimicheskaya,No.10,pp.2
268−2272,October,1978から翻訳された「ヘキサフルオロ
プロピレンの液相酸化における反応器表面の役割」,S.V.Kartsov,
P.I.Valov,L.F.Sokolov,and S.V.Sokolo
v,Institute of Chemical Physics,Acad
emy of Sciences of the USSR,Moscow、な
らびに米国特許第3,817,960号(Resnick)および同第5,69
6,216号(Krugerら)には、式Iで表される化合物の製造に関して言
及されている。
あるペンダントアルキル基(例えば、−CF(CF3)−CF2−O−)をもたな
い。フルオロカーボンポリマはまた、少なくとも約0.2の対炭素酸素比を有す
る。この比は、最終的な硬化エラストマ物質の低温特性に対して重要な役割を果
たすことを見いだした。
の全モル数で割ることによって求められる。対炭素酸素比が高いほど、硬化エラ
ストマの低温特性は望ましいものになる。より詳細には、O/C比が高いほど、
ガラス転移温度(Tg)は低くなり、その結果、より低い温度においてポリマは
依然として弾性があり、しかもより低い温度において硬化エラストマは依然とし
て可撓性がある。しかしながら、O/C比を変化させる効果は、定性的であって
定量的ではない。なぜなら、Tgは多くの他の因子による影響を受ける可能性が
あるからである。このような因子としては、全体的な分子量、TFEのような任
意のコモノマの存在、およびコモノマの単位ブロックの長さが挙げられる。
することが可能である。O/C比を増大させることのできる一つの方法は、酸素
原子の多いペルフルオロアルコキシフラグメントを付加することによって、ポリ
マの任意のペンダント基(典型的には酸素含有アルキル基)の長さを増大させる
ことである。もう一つの方法は、全組成物に対して、酸素原子の多いペルフルオ
ロアルコキシアリルビニルエーテルのモルパーセントを増大させることである。
しかしながら、O/C比を増大させる最も効果的な方法は、ビニルエーテル中の
ペルフルオロメチルビニルエーテル(−CF2O−)またはペルフルオロエチル
ビニルエーテル(−CF2CF2O−)のセグメントの量を増大させることである
。ペルフルオロプロピルビニルエーテルを使用することは、O/C比を増大させ
る上で効果は少ない。
m+n=1)と共に次の表1に列挙する。
しかしながら、それらが特に有利であるのは、硬化させることによって有意な低
温特性(例えば、可撓性)を有するエラストマを形成することができるからであ
る。それらは種々の手法によって硬化させることができる。しかしながら、好ま
しくは、ポリマには、分子内に、ハロゲン(典型的には、臭素およびヨウ素)硬
化部位またはニトリル硬化部位が含まれる。
=CFO−(CF2)m−(O(CF2)p)n−ORf 1〔式中、Rf 1は、過フッ素
化(C1〜C4)アルキル基であり、m=1〜4、n=0〜6、およびp=1〜2
である。〕で表される過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位と、フッ
化ビニリデンから誘導される繰り返し単位と、ハロゲンまたはニトリル部分を含
有する1種以上の化合物から誘導される有効量(すなわち、硬化エラストマを提
供するのに有効な量)の硬化部位部分とが含まれる。本発明で使用される硬化部
位部分は、所望により、アルキル部分のようなペンダント基を有していてもよい
。硬化部位部分を提供するのに有用なこうした化合物の例は、米国特許第5,6
96,216号(Krugerら)および同第5,679,851号(Saito
ら)に記載されている。好ましくは、硬化部位部分は、式:CX2=CX(Z)
〔式中、Xは、HまたはF(好ましくはF)であり、かつZは、Br、I、また
はRf 2U{式中、U=Br、I、またはCNであり、かつRf 2は場合によりO原
子を含有する過フッ素化二価連結基である。}である。〕およびY(CF2)qY
〔式中、Yは、BrまたはIであり、かつq=1〜6である。〕で表される1種
以上の化合物から誘導される。好ましくは、これらの硬化部位部分は約0.2〜
5モル%存在する。硬化部位部分の好ましい基としては、CF2=CFBr、C
F2=CHBr、CF2=CHCF2CF2Br、ICF2CF2CF2CF2I、Br
CF2CF2Br、−CF2=CFO(CF2)3−OCF2CF2Brのような化合
物およびそれらの混合物から誘導されるものが挙げられる。このような化合物は
、米国特許第4,418,186号(Yamabeら)、同第5,225,50
4号(Tatsuら)、および同第5,214,106号(Carlsonら)
に記載されているように生成可能である。硬化部位部分のもう一つの好ましい基
としては、CF2=CFO(CF2)rOCF(CF3)CN〔式中、r=2〜5。
〕のような化合物から誘導されるものが挙げられる。このような化合物は、米国
特許第5,679,851号(Saitoら)、同第5,717,037号(S
aitoら)、および同第5,736,614号(Saitoら)、ならびに「
フルオロ有機化合物の合成」モノマおよび中間生成物,Academician
I.L.Knunyanc and Prof.G.G.Yakobson,
Moscow,Izdatelstuo,“Chimia” 1997に記載さ
れているように生成可能である。
導される繰り返し単位が約50〜80モル%および過フッ素化エーテルから誘導
される繰り返し単位が約10〜50モル%含まれ、ハロゲン硬化部位は含まれて
いても含まれていなくてもよい。それらには、場合により、過フッ素化エーテル
およびフッ化ビニリデンを除くフルオロモノオレフィンから誘導される繰り返し
単位が約30モル%まで含まれていてもよい。このような他のフルオロモノオレ
フィンとしては、例えば、ヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレ
ン、テトラフルオロエチレン、1−ヒドロペンタフルオロプロペン、ペルフルオ
ロ(メチルビニルエーテル)、ペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)、ペル
フロウロシクロブテン、およびペルフルオロ(メチルシクロプロペン)が挙げら
れる。場合により、前述の1種以上のフルオロモノオレフィンを、エチレンおよ
びプロピレンのようなフッ素非含有オレフィン系モノマと共重合させてもよい。
結合された各炭素原子上に少なくとも1個のフッ素原子置換基を含有する少なく
とも1種の末端不飽和フルオロモノオレフィンとのコポリマである。但し、この
フルオロモノオレフィンの各炭素原子は、フッ素、塩素、水素、低級フルオロア
ルキル基、または低級フルオロアルコキシ基だけで置換されており、このフルオ
ロモノオレフィンとしては、特に、ヘキサフルオロプロペン、テトラフルオロエ
チレン、クロロトリフルオロエチレン、および1−ヒドロペンタフルオロプロペ
ンがある。テトラフルオロエチレン(TFE)のような他の共重合性モノマを含
有させ、しかも優れた低温特性を保持することが望まれる場合、実質的に低温特
性を変更させない量および単位ブロックでモノマを導入しなければならない。
調製されるエラストマポリマを提供する。ハライド硬化部位部分を含有する化合
物の場合、架橋性組成物に任意の遊離基開始剤および任意の共硬化剤を更に導入
することができる。このような添加剤は好ましいものではあるが、例えば、e−
ビーム放射線を用いて架橋を引き起こすこともできるため、必ずしも必要という
訳ではない。
、有機または無機の過酸化物が包含される。有機過酸化物が好ましく、特に、動
的混合温度で分解しないものが好ましい。好適な過酸化物としては、ジクミルペ
ルオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサ
ン、ジ−t−ブチルペルオキサイド、t−ブチルペルオキシベンゾエート、2,
5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン−3、およびラウ
レルペルオキサイドが挙げられる。他の好適な過酸化物硬化剤は、米国特許第5
,225,504号(Tatsuら)に列挙されている。過酸化物硬化剤の使用
量は、一般的には、フルオロポリマガム(すなわち、フルオロカーボンポリマ)
100部あたり0.1〜5部、好ましくは1〜3部であろう。
ばしば、共硬化剤(例えば、助剤または共架橋剤)を導入することが望ましい。
このような共硬化剤の使用は、当業者に周知である。このような薬剤としては、
例えば、トリ(メチル)アリルイソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート
、トリ(メチル)アリルシアヌレート、N、N’−m−フェニレンビスマレイミ
ド、ジアリルフタレート、トリス(ジアリルアミン)−s−トリアジン、トリア
リルホスファイト、1,2−ポリブタジエン、エチレングリコールジアクリレー
ト、ジエチレングリコールジアクリレートなどが挙げられる。もう一つの有用な
共硬化剤は、式CH2=CH−Rf 1−CH=CH2〔式中、Rf 1は、先に記載した
通りである。〕で表すことが可能である。このような共硬化剤を用いると、最終
的な硬化エラストマの機械的強度が増大する。これらは、フルオロカーボンポリ
マ100部あたり1〜10部、好ましくは1〜5部の量で使用される。
て、架橋性組成物に、トリアジン環の形成を促進することが知られている1種以
上の物質を更に導入することができる。こうした物質としては、米国特許第3,
470,176号(Zollingerら)および同第3,546,186号(
Gladdingら)に記載のヒ素、アンチモン、およびスズの有機金属化合物
、ならびに米国特許第3,523,118号(Emersonら)に記載の金属
酸化物が挙げられる。
に使用することのできる他の化合物としては、下記の式
で表されるテトラアミンが挙げられる。このような化合物は、米国特許第4,5
25,539号(Feiring)に開示されている。ニトリル硬化部位を有す
るフルオロカーボンポリマを含有してなる組成物中で使用することのできる他の
加硫剤または促進剤は、米国特許第4,005,142号(Evers)および
同第4,434,106号(Rosserら)に開示されている。
合物にとって好ましい成分)は、酸受容体である。酸受容体は、無機または有機
の化合物であってよい。有機の酸受容体としては、ステアリン酸ナトリウムおよ
びシュウ酸マグネシウムが挙げられる。しかしながら、酸受容体は、一般的には
、無機塩基であり、具体的には、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化カルシウム、
水酸化カルシウム、二塩基性亜リン酸鉛、酸化亜鉛、炭酸バリウム、水酸化スト
ロンチウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。好ましい酸受容体は、酸化亜鉛
および水酸化カルシウムである。酸受容体は、単独でまたは組み合わせて使用す
ることが可能であり、ポリマ100重量部あたり約1〜約25部の範囲の量で使
用される。
フルオロカーボンポリマと混合することによって、成形特性および他の性質を改
良することができる。充填剤を利用する場合、フルオロカーボンポリマ100重
量部あたり約100重量部までの量、好ましくはフルオロカーボンポリマ100
重量部あたり約15〜50部の量で加硫配合物に添加することができる。使用し
うる充填剤としては、限定されるものではないが、例えば、強化用サーマル等級
カーボンブラックあるいは粘土およびバライトのような比較的低い強化特性を有
する非黒色顔料が挙げられる。
ミキサ)、ロールミルなどのような通常のゴム混合装置のいずれを用いても、一
ステップまたは数ステップで配合または混合が可能である。最良の結果を得るた
めには、混合物の温度が約120℃を超えないようにしなければならない。有効
な硬化を行うために、混合中、成分および添加剤を全体にわたって一様に分布さ
せることが必要である。
たは成形(例えば、Oリングシールの形態で)によって、混合物の加工および造
形が行われる。その後、造形品を加熱することによって、ゴム組成物を硬化させ
、硬化エラストマ物品を形成することができる。
約95〜230℃、好ましくは約150〜205℃の温度において、約1分間〜
約15時間、通常は約1〜10分間にわたって行われる。組成物の成形時、約7
00〜20,000kPa、好ましくは約3400〜6800kPaの圧力が一
般に使用される。最初に、型を離型剤で被覆してプリベークしてもよい。
好ましくは約200〜260℃の温度において、約2〜50時間またはそれ以上
にわたって、成形加硫物をオーブン中で後硬化させる。断面が厚い場合、通常、
後硬化時の温度を、その範囲の最低レベルから所望の最大の温度まで徐々に上昇
させる。使用最大温度は、好ましくは約260℃であり、約4時間以上にわたっ
てこの値に保持される。
実施例は、種々の特定の例示的な実施形態および手法を更に具体的に示すために
提示されたものである。しかしながら、本発明の範囲内において多くの変更およ
び修正を行いうるものと理解すべきである。
コポリマ物質および硬化組成物の調製および評価について説明する。記載の結果
は、次の試験方法を用いて得られたものである。
求めた。結果はムーニー単位で報告されている。
動ダイレオメータ(MDR)モデル2000を用いてASTM D 5289−
95に従って、177℃、予備加熱なし、経過時間12分間(他に記載のないか
ぎり)、および0.5°アークの条件で行った。最小トルク(ML)、最大トル
ク(MH)、すなわち、平坦部も最大も得られないときは所定の時間で到達した
最大のトルク、およびトルクの差ΔT、すなわち(MH−ML)を報告した。また
、ts2(トルクがMLから2単位増加するまでの時間)、t’50(トルクがM L +0.5[MH−ML]に達するまでの時間)、およびt’90(トルクがML+
0.9[MH−ML]に達するまでの時間)についても報告した。
9×103kPaで加圧することにより、プレス硬化サンプル(他に記載のない
かぎり、150×75×2.0mmのシート)を作製した。
よって作製した。オーブンを232℃に保持し、サンプルを16時間にわたって
処理した。
M D 412-75を用いて、破断点引張強度、破断点伸び、および100%
伸び率におけるモジュラスを求めた。メガパスカル(MPa)単位で報告されて
いる。
ュロメータにより求めた。ポイント単位で報告されている。
STM D1329−88(1993年再承認)を用いて求めた。℃単位で報告
されている。
のOリングを用いてASTM D 395−89方法Bにより求めた。結果は%
で報告されている。
て、または以下に簡潔に説明されているRussian標準法12254-66
によって求めた。この測定は静荷重を用いて行った。予測されるガラス転移温度
よりも10〜20度低い温度まで1〜5度/分の速度でゴム円柱体を冷却した。
サンプルが凍結するまでこの温度を保持した。典型的には、凍結するまで約10
分間かかった。次に、5kgの荷重を加え、1度/分の速度で加熱した。1分ご
とに温度および歪みを記録した。変形の規則的増加が始まる温度をガラス転移温
度とした。5〜10回の測定の平均を求めた。
プル採取用サイホン、熱電対、真空計、およびサーモスタット制御式ジャケット
を備えた1リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ1を調製した。反応器を減
圧し、脱イオン水225グラムを仕込んだ。その後、次の成分、すなわち、92
グラムのCF2=CFOCF2CF2(OCF2)4OCF3(エーテル)、2.0グ
ラムのCF2=CFOCF2CF2CF2OCF2CF2Br(ハロゲン硬化部位)を
ガラスアンプルから添加し、更に、0.45グラムの開始剤[CF3CF2CF2
OCF(CF3)COO]2を含む6.9グラムのフレオン113溶液を反応器に
仕込んだ。次に、攪拌しながら、23.8グラムのTFEモノマおよび30.1
グラムのVF2モノマを金属シリンダから供給した。仕込んだモノマVF2/T
FE/エーテル/ハロゲン硬化部位のモル比は、それぞれ、53.6/26.7
/19.2/0.5であった。
。重合は、21〜22℃で行った。重合が進むにつれて、圧力は低下した。そし
て、圧力が一定値1.3atmに達したときに、プロセスを停止させた。反応器
を室温まで冷却し、攪拌を停止し、そしてガス状物質をパージした。反応器を開
放し、すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水でコポリマを充分に洗
浄し、次いでエタノールで1回洗浄し、そして60℃で乾燥させた。130グラ
ムの収量でコポリマが得られた。コポリマ1の性質は、表2に示されている。
プル採取用サイホン、熱電対、真空計、およびサーモスタット連結型ジャケット
を備えた1リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ2を調製した。反応器を減
圧し、脱イオン水230グラムを仕込んだ。その後、次の成分、すなわち、93
.6グラムのCF2=CFOCF2CF2(OCF2)4OCF3(エーテル)、1.
98グラムのCF2=CFOCF2CF2CF2OCF2CF2Br(ハロゲン硬化部
位)をガラスアンプルから反応器中に仕込み、更に、0.45グラムの開始剤[
CF3CF2CF2OCF(CF3)COO]2を含む6.9グラムのフレオン11
3溶液を反応器に仕込んだ。次に、攪拌しながら、24.0グラムのTFEモノ
マおよび30.7グラムのVF2モノマを金属シリンダから供給した。仕込んだ
モノマVF2/TFE/エーテル/ハロゲン硬化部位のモル比は、それぞれ、5
3.6/26.7/19.2/0.5であった。
。重合は、21〜24℃で行った。重合が進むにつれて、圧力は低下した。そし
て、圧力が一定値2.6atmに達したときに、プロセスを停止させた。反応器
を室温まで冷却し、攪拌を停止し、そしてガス状物質をパージした。反応器を開
放し、すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水でコポリマを充分に洗
浄し、次いでエタノールで1回洗浄し、そして減圧下において60℃で乾燥させ
た。110グラムの収量でコポリマが得られた。コポリマ2の性質は、表2に示
されている。
mで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排
出バルブを備えた40リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ3を調製した。
反応器を減圧し、22.1kgの脱イオン水、1.4kgのフレオン113、お
よび、8.0グラムの[CF3CF2CF2OCF(CF3)COO]2を含む39
グラムのフレオン113を仕込んだ。次に、攪拌しながら、3.25kgのVF 2 と、1.55kgのTFEと、7.27kgのCF2=CFOCF2CF2(OC
F2)3OCF3と、0.065kgのCF2=CFBrとの混合物を、1時間にわ
たってステンレス鋼シリンダから添加した。その間、温度を30℃、圧力を17
.5atmに保持した。仕込んだモノマVF2/TFE/エーテル/ハロゲン硬
化部位のモル比は、それぞれ、61.7/19.1/18.7/0.5であった
。圧力が1atmに低下するまで、所定の温度で反応を進行させた。全反応時間
は19時間であった。
すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水(70℃)でコポリマを充分
に洗浄し、次いで減圧下において60℃で乾燥させた。7.7kgの収量でコポ
リマが得られた。コポリマ3の性質は、表2に示されている。
mで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排
出バルブを備えた40リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ4を調製した。
反応器を減圧し、22.1kgの脱イオン水、1.4kgのフレオン113、お
よび、8.0グラムの[CF3CF2CF2OCF(CF3)COO]2を含む39
グラムのフレオン113を仕込んだ。次に、攪拌しながら、3.25kgのVF 2 と、1.55kgのTFEと、7.27kgのCF2=CFOCF2CF2(OC
F2)3OCF3と、0.065kgのCF2=CFBrとの混合物を、1時間にわ
たってステンレス鋼シリンダから添加した。その間、温度を35℃、圧力を17
.5atmに保持した。仕込んだモノマVF2/TFE/エーテル/ハロゲン硬
化部位のモル比は、それぞれ、61.7/19.1/18.7/0.5であった
。圧力が1atmに低下するまで、所定の温度で反応を進行させた。全反応時間
は16時間であった。
すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水(70℃)でコポリマを充分
に洗浄し、次いで減圧下において60℃で乾燥させた。9.7kgの収量でコポ
リマが得られた。コポリマ4の性質は、表2に示されている。
硬化剤および他の添加剤は、ゴムまたはコポリマ100部あたりの部(phr)
として記されている。処方および試験結果は、表3にまとめられている。
mで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排
出バルブを備えた40リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ5を調製した。
反応器を減圧し、13kgの脱イオン水、ならびに界面活性剤を合計で190グ
ラム含有する重量比60/40のアンモニウムペルフルオロヘプタノエート/ア
ンモニウムペルフルオロオクタノエートの水溶液を仕込んだ。次に、過硫酸アン
モニウム13グラムの水溶液を添加した。その後、攪拌しながら、2.1kgの
VF2と、4.27kgのCF2=CFOCF2CF2(OCF2)2OCF3と、0
.17kgのCF2=CFO(CF2)3OCF(CF3)CNとの混合物を、ステ
ンレス鋼シリンダから添加した。仕込んだモノマVF2/エーテル/ニトリル硬
化部位のモル比は、それぞれ、75.3/23.7/1.0であった。次に、温
度を60℃まで上昇させたところ、圧力は28.7atmになった。圧力が1a
tmに低下するまで、反応を進行させた。全反応時間は12時間であった。
らラテックスを取り出し、MgCl2溶液を用いて凝結させ、熱水(70℃)で
洗浄し、そして減圧下において60℃で乾燥させた。4.0kgの収量でポリマ
が得られた。コポリマ5の性質は、表4に示されている。
mで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排
出バルブを備えた40リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ6を調製した。
反応器を減圧し、13kgの脱イオン水、ならびに界面活性剤を合計で190グ
ラム含有する重量比60/40のアンモニウムペルフルオロヘプタノエート/ア
ンモニウムペルフルオロオクタノエートの水溶液を仕込んだ。次に、過硫酸アン
モニウム13グラムの水溶液を添加した。その後、攪拌しながら、2.0kgの
VF2と、4.1kgのCF2=CFOCF2CF2(OCF2)2OCF3と、0.
24kgのCF2=CFO(CF2)3OCF(CF3)CNとの混合物を、ステン
レス鋼シリンダから添加した。仕込んだモノマVF2/エーテル/ニトリル硬化
部位のモル比は、それぞれ、74.8/23.7/1.5であった。次に、温度
を60℃まで上昇させたところ、圧力は23.6atmになった。圧力が1at
mに低下するまで、反応を進行させた。全反応時間は19時間であった。
らラテックスを取り出し、MgCl2溶液を用いて凝結させ、熱水(70℃)で
洗浄し、そして減圧下において60℃で乾燥させた。3.9kgの収量でポリマ
が得られた。コポリマ6の性質は、表4に示されている。
mで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排
出バルブを備えた40リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ7を調製した。
反応器を減圧し、21kgの脱イオン水、ならびに界面活性剤を合計で315グ
ラム含有する重量比60/40のアンモニウムペルフルオロヘプタノエート/ア
ンモニウムペルフルオロオクタノエートの水溶液を仕込んだ。次に、過硫酸アン
モニウム21グラムの水溶液を添加した。その後、攪拌しながら65℃の温度で
、2.6kgのVF2と、1.1kgのTFEと、6.5kgのCF2=CFOC
F2CF2(OCF2)2OCF3と、0.39kgのCF2=CFO(CF2)3OC
F(CF3)CNとの混合物を、ステンレス鋼シリンダから連続的に添加した。
仕込んだモノマVF2/TFE/エーテル/ニトリル硬化部位のモル比は、それ
ぞれ、59.4/16.1/23.0/1.5であった。モノマの添加速度を調
節することによって、重合時の圧力を4atmに保持した。すべてのモノマを添
加し、圧力が1atmに低下した後、反応を停止させた。全反応時間は57時間
であった。
らラテックスを取り出し、MgCl2溶液を用いて凝結させ、熱水(70℃)で
洗浄し、そして減圧下において60℃で乾燥させた。6.0kgの収量でポリマ
が得られた。コポリマ7の性質は、表4に示されている。
硬化剤および他の添加剤は、ゴムまたはコポリマ100部あたりの部(phr)
として記されている。処方および試験結果は、表5にまとめられている。
ンプルを作製することが可能である。
内容はいずれも、この明細書中に具体的に記載されたものとする。以上の詳細な
これらによってなんら制限されるものではないことを理解すべきである。当業者
説明および実施例は、単に明瞭に理解できるようにすべく提示されたものである
。に自明な変更は、特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲内に含まれる
であろう。従って、本発明は、提示および説明された詳細な内容そのものに限定
されるわけではない。
ーテル化合物から誘導される繰り返し単位を含有するフルオロカーボンポリマ物
質および硬化エラストマ物質(cured elastomeric materials)の調製に関する。
ポリマである。例えば、W.M.Grootaert et al.,“Flu
orocarbon Elastomers”,Kirk−Othmer,En
cyclopedia of Chemical Technology,Vo
l 8,pp.900−1005(4th ed.,John Wiley &
Sons,1993)を参照されたい。フルオロカーボンエラストマ、特に、
フッ化ビニリデン(VF2)と、C3F6(ヘキサフルオロプロピレンまたはHF
P)のような他のエチレン性不飽和ハロゲン化モノマとのコポリマは、シール、
ガスケット、ライニングなどの高温用途向けに一般的に好まれるポリマになって
きており、特に、その造形品が、溶剤、潤滑剤、酸化または還元条件などの浸食
的な環境または過酷な環境に暴露される恐れのある場合に選択される。例えば、
VF2と、テトラフルオロエチレン(TFE)と、共重合性炭化水素オレフィン
とから調製されるフルオロエラストマポリマが開示されている米国特許第4,9
12,171号(Grootaertら)を参照されたい。
Tatsuら)に開示されているように、一般式:CF2=CFO(CF2CF(
CF3)O)m(CF2)nX〔式中、Xは、臭素原子またはヨウ素原子であり、m
およびnは、それぞれ、1、2、または3である。〕によって表されるペルフル
オロ(ビニルエーテル)化合物を、一般式:RBrnIm〔式中、Rは、フルオロ
炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基、または炭化水素基
であり、nおよびmは、それぞれ、1または2である。〕で表されるヨウ素およ
び臭素含有化合物の存在下で、2〜8個の炭素原子を有するフッ素含有オレフィ
ンと共重合することによって得ることができる。 米国特許第5,292,216号(Krugerら)には、フッ化ビニリデン
と、フッ素化されたプロペン及びフッ素化されたエーテル、並びに、任意にテト
ラフルオロエチレン及び架橋性活性反応部位とを重合させることにより得られる
ペルオキサイド架橋性フルオロポリマが開示されている。
特に、−50℃程度の低温またはそれよりも低い温度では可撓性をもたない。 欧州特許0290828(Okaら)には、エチレン性不飽和化合物と共重合
され、低いTg及び改良された低温特性を提供する、ペルフルオロアルキル基を
含有するフルオロビニルエーテルが開示されている。
、Rf 1は、過フッ素化(C1〜C4)アルキル基であり、m=1〜4、n=0〜6
、およびp=1〜2である。〕で表される1種以上の過フッ素化エーテルから誘
導される繰り返し単位と、フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位とを含
み、しかも−50℃以下のガラス転移温度および少なくとも約0.2の対炭素酸
素比を有するフルオロカーボンポリマを提供する。好ましくは、上式において、
mが2または3であるとき、nは0でない。
カーボンポリマ(curable fluorocarbon polymers)、硬化エラストマの調製、お
よびそれらを硬化させるプロセスに関する。これらの物質には様々な用途がある
。フルオロカーボンポリマを硬化させることによって、低温における性能特性、
特に可撓性の改良されたシール、ガスケット、ホース、ダイアフラム、ライニン
グ、および他の造形品に使用するためのフルオロカーボンエラストマを提供する
ことができる。それらはまたコーティングとして使用することもできる。たとえ
硬化させない場合であっても、これらの物質は、例えば、強化された低温特性を
提供すべく、コーキング材中でまたは熱可塑性物質用の希釈剤として使用するこ
とができる。
ルとフッ化ビニリデンとから調製され、そして約−50℃未満、より好ましくは
約−60℃未満のTgを有する。本明細書中において、特に請求項において、T
gは、ASTM E1356−91(1995年再承認)を用いてポリマの示差
走査熱量計(DSC)分析から得られる曲線上の中点として定義される。実施例
のセクションに記載のいくつかの実施例に対するTg値は、この方法を用いてい
れば得られたであろう値よりも僅かに低い。これらの値は、5kg荷重下でサン
プルを解凍したときの変形の始まりをTgとして規定するRussian標準法
12254-66を用いて得られたものである。このような値は、典型的には、
ASTM法を用いていれば得られたであろう値よりも5〜10℃低い。
Claims (12)
- 【請求項1】 a)下記の式(式I): CF2=CFO−(CF2)m−(O(CF2)p)n−ORf 1 〔式中、Rf 1は、過フッ素化(C1〜C4)アルキル基であり、m=1〜4、n=
0〜6、およびp=1〜2である。〕 で表される1種以上の過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位と、 b)フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位と、場合により、 c)下記の式: i)CX2=CX(Z) 〔式中、 (i)Xは、HまたはFであり、かつ (ii)Zは、Br、I、またはRf 2U{式中、U=Br、I、またはC
Nであり、かつRf 2=場合によりO原子を含有する過フッ素化二価連結基である
。}である。〕 および ii)Y(CF2)qY 〔式中、 (i)Yは、BrまたはIであり、かつ (ii)q=1〜6である。〕 で表される1種以上の化合物から誘導される有効量の硬化部位部分と、 を含み、しかも −50℃以下のガラス転移温度および少なくとも約0.2の対炭素酸素比を有
するフルオロカーボンポリマ。 - 【請求項2】 前記硬化部位部分を0.2〜5モル%含む、請求項1に記載
のフルオロカーボンポリマ。 - 【請求項3】 フッ化ビニリデンから誘導される前記繰り返し単位を50〜
80モル%および式Iの過フッ素化エーテルから誘導される前記繰り返し単位を
10〜50モル%含む、請求項1または2に記載のフルオロカーボンポリマ。 - 【請求項4】 フッ化ビニリデンおよび式(I)の過フッ素化ビニルエーテ
ルを除くフルオロモノオレフィンから誘導される繰り返し単位を30モル%以下
含む、請求項1または2に記載のフルオロカーボンポリマ。 - 【請求項5】 前記フルオロモノオレフィンがテトラフルオロエチレンであ
る、請求項4に記載のフルオロカーボンポリマ。 - 【請求項6】 前記硬化部位部分が、CF2=CFBr、ICF2CF2CF2 CF2I、BrCF2CF2Br、CF2=CFO(CF2)3−OCF2CF2Br、
CH2=CHCF2CF2Br、およびそれらの混合物からなる群より選ばれる1
種以上の化合物から、ならびに式CF2=CFO(CF2)rOCF(CF3)CN
〔式中、r=2〜5。〕で表される1種以上の化合物から誘導される、請求項2
に記載のフルオロカーボンポリマ。 - 【請求項7】 請求項2に記載のフルオロカーボンポリマと、遊離基開始剤
と、場合により共硬化剤とを含む架橋性組成物から調製されるエラストマポリマ
。 - 【請求項8】 前記遊離基開始剤が過酸化物開始剤を含み、かつ前記共硬化
剤がトリアリルイソシアヌレートを含む、請求項7に記載のエラストマポリマ。 - 【請求項9】 請求項7に記載のエラストマポリマを含む物品であって、シ
ール、ホース、ダイアフラム、または被覆基材の形態である物品。 - 【請求項10】 エラストマポリマを調製する方法であって、 (a)請求項2に記載のフルオロカーボンポリマと、場合により遊離基開始剤
と、場合により共硬化剤とを含む架橋性組成物を提供するステップと、 (b)該架橋性組成物を、少なくとも部分的に硬化させるのに有効な条件に付
すステップと、 を含む方法。 - 【請求項11】 ステップ(b)が、熱および圧力を加えることを含むか、
または前記組成物を放射線に暴露することを含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 少なくとも部分的に架橋された請求項1または2に記載の
フルオロカーボンポリマを含むエラストマポリマ。
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