JP2003137930A - パーフルオロエラストマー - Google Patents
パーフルオロエラストマーInfo
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Abstract
ストマーを提供することを課題とする。 【解決手段】 以下のモノマー:a)テトラフルオロエチ
レン(TFE)、b)一般式:CFX=CXOCF2OR (I)のフルオロビ
ニルエーテル、c)一般式:RI 1RI 2C=CRI 3-Z-CRI 4=CRI 5RI
6 (IA)のビス-オレフィン、d)任意に、C2-C8パーフル
オロオレフィン、パーフルオロアルキルビニルエーテル
(PAVE)CF2=CFOR2 f、パーフルオロ-オキシアルキルビニ
ルエーテルCF2=CFOXaから選択される1つ以上のフッ化オ
レフィンコモノマー、を重合させて得ることができる、
過酸化物ルートにより硬化可能なパーフルオロエラスト
マーであって、鎖中および/または末端位置にヨウ素お
よび/または臭素原子を含み、前記ハロゲン原子は「硬
化部位」コモノマーおよび/または重合に使用される連
鎖移動剤に由来するパーフルオロエラストマー。
Description
縮永久歪、低温特性の組み合わせが非常に優れたパーフ
ルオロエラストマーとその製造方法に関する。
産業、石油産業、石油化学産業、および半導体産業にお
いて使用されるパーフルオロエラストマーを得るため
に、テトラフルオロエチレン(TFE)との共重合にパーフ
ルオロアルキルビニルエーテルが一般にモノマーとして
使用されていることは公知である。架橋性のフルオロエ
ラストマー中に多量のパーフルオロビニルエーテルを投
入するとフッ化ゴムに低温での弾性特性をもたらす。優
れた機械的特性および圧縮永久歪特性の組み合わせを有
すると共に、低温での特性が改善されたパーフルオロエ
ラストマーを提供する必要性が感じられた。
造的特性を有するフルオロビニルエーテルが先行技術に
おいて提案されてきた。しかし、先行技術では得られた
パーフルオロエラストマーは上記特性の組み合わせを示
さない。
は、それぞれのホモポリマーおよびTFEとのコポリマー
からなるパーフルオロアルキルビニルエーテルの製造を
記載している。ホモポリマーは極限実験条件下において
4,000から18,000 atmの重合圧力を用いて得られた。パ
ーフルオロメチルビニルエーテル(MVE)のホモポリマー
はエラストマーであるが、そのTgは十分に低くない。記
載されたビニルエーテルの一般式は以下のとおりであ
る: CF2=CFOR0 F [式中、R0 Fは好ましくは1つから5つの炭素原子のパーフ
ルオロアルキル基である]。
式: CF2=CFO(CF2CFX0O)n'CF2CF2X0 [式中、X0=F、Cl、CF3、Hであり、n'は1から20の範囲で
あってよい]のビニルエーテルに関する。UV重合により
得られたホモポリマーがさらに記載されている。例証さ
れたコポリマーは低温での機械的特性およびエラストマ
ー特性で特徴づけられていない。
式: CF3O(CF2O)n''CF2CF2OCF=CF2 [式中、n''は1から5の範囲であってよい]のパーフルオ
ロビニルエーテルの製造および重合に関する。上記特性
についての特性データは記載されていない。
式: CF2=CF(OCF2CFY0)n 0OX2 [式中、n0は1から4の範囲であり、Y0=F、Cl、CF3、Hで
あり;X2はC1-C3パーフルオロアルキル、C1-C3ω-ハイ
ドロパーフルオロアルキル、C1-C3ω-クロロパーフルオ
ロアルキルであってよい]のパーフルオロビニルエーテ
ルが使用されるフルオロエラストマーコポリマーの製造
に関する。ポリマーは15から50モル%の範囲のフルオロ
ビニルエーテル単位含量を有する。前記ビニルエーテル
は上記PVE(パーフルオロプロピルビニルエーテル)およ
びMVE系のパーフルオロビニルエーテルよりも優れた低
温特性を有するコポリマーを提供する。その上、この場
合の硬化エラストマーの上記特性に関するデータは示さ
れていない。
15°から-100℃の範囲のTgを有する非晶質パーフルオロ
ポリマーの獲得につながるパーフルオロビニルポリエー
テル(PVPE)の重合を記載している。記載されたポリマー
は-76℃に達するTg値を有し、パーフルオロポリエーテ
ルを可塑剤として使用することによりさらにTg値を減少
させることができる。この特許には、式: CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n'''R0 f [式中、n'''は3から30の範囲であり、R0 fはパーフルオ
ロアルキルである]のビニルエーテルとのTFEおよびMVE
のコポリマーおよびターポリマーが記載されている。精
製上の困難のため、使用されるビニルエーテルは異なる
値のn'''を持つビニルエーテルの混合物である。この特
許によると、Tgの減少にもっとも著しい効果が現れたの
はn'''が3に等しいかそれより大きい時、好ましくは4よ
り大きい時である。
は、米国特許第4,487,903号(特許文献4)に記載のも
のと同様に、得られたポリマーの機械的特性を上げるた
めのパーフルオロビニルポリエーテル(PVPE)とTFEおよ
び低いパーセンテージのパーフルオロプロペンとの重合
に関する。低温での機械的特性およびエラストマー特性
の改善は記載されていない。
は、パーフッ化ゴム(TFE/MVEコポリマー)の可塑剤とし
て高い粘性を有するパーフルオロポリエーテルを使用し
て行う、低いTgを有するパーフッ化ゴムの製造を開示し
ている。得られた製造物は使用中、特にPFPEの分子量が
低い(粘性が低い)時、パーフルオロポリエーテル(PFPE)
が滲出するという欠点を持つ。従って、この特許では高
い粘性を持つPFPEの使用が開示され、低い粘性のものは
前もって取り除く必要がある。
式: R1 f(OCF2CF2CF2)m'-OCF=CF2 [式中、R1 fはC1-C3パーフルオロアルキル基、m'は1から
4の範囲の整数である]で表され、それぞれのコポリマー
が低温で改善された特性を有するパーフルオロビニルエ
ーテルの製造に関する。前記パーフルオロビニルエーテ
ルの製造は、元素のF2によるパーフッ素化をさらに要す
るがこれには産業的見地から一連の補足的方法を必要と
する。
ルエーテルの側パーフルオロオキシアルキレン置換基の
一部であるパーフルオロオキシアルキレン単位を増加す
ることにより、得られた非晶質コポリマーのTgが減少す
ることは公知である。しかし、上記特性の最良の組み合
わせを持つポリマーを得ることは不可能である。
との非晶質コポリマーは約0℃もしくはそれより少し低
いTgを有する(Maskornik, M. et al. "ECD-006 Fluoroe
lastomer- A high performance engineering materia
l". Soc. Plast Eng. Tech. Pao.(1974), 20, 675-7)
(非特許文献1)。MVEホモポリマーの外挿値Tgは約-5
℃である(J. Macromol. Sci.-Phys., Bl(4), 815-830,
Dec. 19-67)(非特許文献2)。
9)において、各コポリマーのTgを下げることが可能な
フルオロビニルエーテルが記載されているが、得られた
製造物の機械的特性およびエラストマー特性は記載され
ていない。
トマーは上記特性の最良の組み合わせを示していない。
特に、硬化時に以下の特性の組み合わせ: −優れた機械的特性およびエラストマー特性、 −例えばTR10(ASTM D 1329法)により示される優れた低
温耐性、 −同じ酸素数および炭素原子を有するビニルエーテルに
対してより低いTg、 −パーフルオロエラストマーを高い温度範囲でも使用で
きるように、高温においても優れた機械的特性およびエ
ラストマー特性を維持する、 −ポリマー(Kg)/(時間×水(リットル))で示される、パ
ーフルオロエラストマーの生産性が高いを示すパーフル
オロエラストマーが入手可能になれば望ましいであろ
う。出願人は驚くべきことに上記の問題が以下に記載さ
れるとおりに解決可能であることを予期せず発見した。
roelastomer- A high performance engineering materi
al". Soc. Plast Eng. Tech. Pao. (1974), 20, 675-7)
5-830, Dec. 19-67
ノマー: a)テトラフルオロエチレン(TFE) b)一般式: CFX=CXOCF2OR (I) [式中、 − Rは以下の意味を有し: − C2-C6直鎖または分岐(パー)フルオロアルキル、 − C5-C6環状(パー)フルオロアルキル、 − 1つから3つの酸素原子を含むC2-C6直鎖または分
岐(パー)フルオロオキシアルキル、 − X=F、Hである] のフルオロビニルエーテル
または異なってH、もしくはC1-C5アルキル、Zは任意に
酸素原子を含み、好ましくは少なくとも一部がフッ化し
ているC1-C18直鎖または分岐アルキレンもしくはC4-C18
シクロアルキレン基、または(パー)フルオロポリオキシ
アルキレン基である]を有するビス-オレフィン
トリフルオロエチレン(CTFE)などのC3-C8パーフルオロ
オレフィン、 − パーフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)CF2=CF
OR2 f[式中、R2 fはC1-C6パーフルオロアルキル、例えば
トリフルオロメチル、ヘプタフルオロプロピルであ
る]、 − パーフルオロ-オキシアルキルビニルエーテルCF2=C
FOXa[式中、XaはC1-C12アルキル、またはC1-C12オキシ
アルキル、もしくは1以上のエーテル基を有するC 1-C
12(パー)フルオロ-オキシアルキル、例えばパーフルオ
ロ-2-プロポキシ-プロピルである]
ンコモノマーを重合することにより得ることができ、鎖
中および/または末端位置にヨウ素および/または臭素か
ら選択されるハロゲン原子を含み、前記ヨウ素および/
または臭素原子は「硬化部位」コモノマーおよび/また
は重合に使用される連鎖移動剤に由来する過酸化物ルー
トで硬化可能なパーフルオロエラストマーである。
成分b)は下記の一般式のものである: CFX=CXOCF2OCF2CF2Y (II) [式中、Y=F、OCF3であり、Xは上記のとおりである]。 式: CF2=CFOCF2OCF2CF3 (MOVE 1) CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3 (MOVE 2) のパーフルオロビニルエーテルが最も好ましい。
て、RI 1、RI 2、RI 3、RI 4、RI 5、RI 6は水素で、Zは式: -(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)ma(CF2O)na-CF2-(Q)p- (IIA) [式中、QはC1-C10アルキレンまたはオキシアルキレン基
で、好ましくは-CH2OCH2-、-CH2O(CH2CH2O)sCH2-(sは=1
から3の整数である)から選択され、pは整数で、0または
1、maおよびnaはma/na比が0.2から5であるような数、式
(IIA)の(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子
量は500から10,000、好ましくは1,000から4,000である]
のC4-C12パーフルオロアルキレン基または(パー)フルオ
ロポリオキシアルキレン基である。より好ましいのは、
式: CH2=CH-(CF)t0-CH=CH2 [式中、t0は6から10の整数である]を有するビス-オレフ
ィンである。
あるヨウ素および/または臭素原子は、例えば以下: − 少なくとも1つ、好ましくは1つから3つの臭素およ
び/またはヨウ素原子を含むC2-C10ブロモオレフィンお
よび/またはヨードオレフィン − 少なくとも1つのヨウ素および/または臭素原子を含
むC1-C10直鎖または分岐(パー)フルオロアルキルビニル
エーテルおよび/または(パー)フルオロオキシアルキル
ビニルエーテルなどの臭素化および/またはヨウ素化
「硬化部位」コモノマーにより導入されてもよい。
または臭素原子は、例えば以下: − 式 Rb f(I)x(Br)yの化合物[式中、xおよびyは0から
2に含まれる整数で1≦x+y≦2である一方、Rb fは1つから
8つの炭素原子を有する、(パー)フルオロアルキルまた
は(パー)フルオロクロロアルキルである]、 − アルカリ金属またはアルカリ土類金属のヨウ化物お
よび/または臭化物などのヨウ素化および/または臭素化
連鎖移動剤を使用しても導入できる。パーフルオロエラ
ストマーはヨウ素原子を鎖中および/または末端位置に
含むのが好ましい。
有するパーフルオロメチルビニルエーテル(MVE)であ
る。前記のとおり本発明のパーフルオロポリマーは上記
特性の組み合わせを示す。特に、ビニルエーテル成分b)
を使用して得たTgの減少は、不飽和に直接結合している
(-OC-F2O-)単位の存在によるものである。さらに、前記
単位はビニルエーテル成分b)の反応性を上げることが発
見されている。
は以下のとおりに要約できる: − 改善された機械的特性およびエラストマー特性 − ポリマー(Kg)/水(時間リットル)で示す、パーフル
オロビニルエーテル成分b)の非常に優れた反応性 − 低いTg − 低いTR 10
ためのフルオロビニルエーテルの量は、結晶部位を消失
させ、非晶質コポリマーが得られるようなものでなけれ
ばならない。非晶質ポリマーの獲得を可能にする、フル
オロビニルエーテル成分b)由来の単位の量は一般に、好
ましくは15モル%以上、より好ましくは20モル%以上で
ある。b)の最大量に制限はなく、一般にモル量80-90%
までのモル量を使用することができる。もしもポリマー
中に、フルオロビニルエーテル成分b)に由来する単位に
加えて任意のモノマー成分d)に由来する単位が存在すれ
ば、b)+d)の総モル量は15%以上、好ましくは20モル%
以上でなければならない。b)+d)の総量は80-90モル%に
達してもよい。
位量は一般に0.01から2.0モル%、好ましくは0.05から
0.8モル%である。最終化合物中の臭素化および/または
ヨウ素化「硬化部位」コモノマーに由来する単位量は0
から5モル%である。鎖の末端基に存在する移動剤から
のヨウ素および/または臭素量は0から2重量%、好まし
くは0.05から0.8重量%である。パーフッ化ポリマー中
に存在するヨウ素および/または臭素の総量は0.05から4
重量%の範囲である。
Eがフルオロビニルエーテル成分b)およびビスオレフィ
ン成分c)と共重合し、成分d)から選択された1つ以上の
コモノマーが任意に存在してもよいTFE系コポリマーで
ある。好ましいモノマー組成(モル%)は以下のとおりで
ある: − TFE 40-85 − 成分b) 1-50、好ましくは5-40 − 成分c) 0.01-2 − ヨウ素量(重量%) 0.05-0.6 − 成分d) 0-50 成分b)+成分c)のモルパーセンテージの合計が非晶質ポ
リマーを提供するようなものであり、前記合計が15%以
上、好ましくは20%以上、モノマーのモルパーセンテー
ジの合計が100%に等しい。
従って(パー)フルオロポリオキシアルキレン序列(sequ
ence)を含むビスオレフィンが得られる一方、zがアル
キレン基またはシクロアルキレン基である式(IA)のビス
オレフィン成分c)が例えばI.L. Knunyants et al. in I
zv. Akad. Nauk. SSR, Ser. Khim. 1964(2), 384-6に記
載されるように製造することができる。
位」コモノマーは例えば、米国特許第4,035,565号、米
国特許第4,694,045号、米国特許第4,745,165号、米国特
許第4,564,662号および欧州特許199,138号に記載されて
いる。ヨウ素化および/または臭素化連鎖移動剤につい
ては、例えば米国特許第4,243,770号および米国特許第
4,943,622号などを参照されたい。アルカリ金属または
アルカリ土類金属のヨウ化物および/または臭化物から
形成された連鎖移動剤については、米国特許第5,173,55
3号を参照されたい。本発明のパーフルオロエラストマ
ーの製造は米国特許第4,789,717号および米国特許第4,8
64,006号に従って、パーフルオロポリオキシアルキレン
の乳濁液、分散液またはマイクロエマルジョンの存在下
で、水性乳濁液中のモノマーを共重合させて行われる。
合成はパーフルオロポリオキシアルキレンのマイクロエ
マルジョンの存在下で行われるのが好ましい。
開始剤、例えば過硫酸、過燐酸、過ホウ酸、もしくは過
炭酸のアルカリ塩またはアンモニウム塩が任意に第一鉄
塩、銅塩、銀塩、または他の酸化されやすい金属の塩と
組み合わせて使用される。反応媒質にはさらに様々なタ
イプの界面活性剤が任意に存在するが、そのうち、以下
の式: R3 f-X-M+ [式中、R3 fはC5-C16(パー)フルオロアルキル鎖または
(パー)フルオロポリオキシアルキル鎖であり、X-は-COO
-または-SO3 -、M+はH+、NH4 +、アルカリ金属イオンから
選択される]のフッ化界面活性剤が特に好ましい。記憶
される最もよく使用されるものの中に、:アンモニウム
パーフルオロオクタノエート、末端が1以上のカルボキ
シル基である(パー)フルオロポリオキシアルキレン等が
ある。米国特許第4,990,283号および米国特許第4,864,0
06号参照。
で、大気圧から10MPaまでの間の圧力で行われる。ヨウ
素および/または臭素を含む連鎖移動剤のかわりに、も
しくはそれと組み合わせて、エチルアセテート、ジエチ
ルマロネート等のような先行技術で公知の他の連鎖移動
剤を使用してもよい。重合が終了すると、パーフルオロ
エラストマーは電解質の添加または冷却による凝固のよ
うな従来の方法で乳濁液から分離される。
物は、加熱により基を発生させることが可能な適切な過
酸化物を添加して、公知の方法に従って過酸化物ルート
によって硬化される。もっともよく使用される過酸化物
の中で、以下が挙げられる:例えばジ-ターブチル-ペル
オキシドおよび2,5-ジメチル-2,5-シ゛(ターブチルペルオ
キシ)ヘキサンなどのジアルキルペルオキシド、ジ-クミ
ルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ジターブ
チルパーベンゾエート、ジ-[1,3-ジメチル-3-(ターブチ
ルペルオキシ)ブチル]カーボネート。他の過酸化物系
は、例えば欧州特許出願第136,596号および欧州特許出
願第410,351号に記載されている。
物に添加する: (A)ポリマーに対して、一般に0.5-10重量%、好ましく
は1-7重量%の範囲の量の硬化助剤で、そのうちよく使
用されるものは:式(IA)のビス-オレフィン、トリアリ
ル-シアヌレート、トリアリル-イソシアヌレート(TAI
C)、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、N,N-ジアリル-アクリルアミド、N,N,N',
N'-テトラアリル-マロンアミド、トリ-ビニル-イソシア
ヌレート、および4,6-トリ-ビニル-メチルトリシロキサ
ン等で、TAICおよび式: CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2 のビス-オレフィンが特に好ましい、
%、好ましくは2-10重量%の範囲の量で、例えばMg、Z
n、Ca、またはPbなどの二価金属の酸化物および水酸化
物から選択され、例えばBa、Na、K、Pb、Caのステアレ
ート、ベンゾエート、カーボネート、オキザレート、ま
たはホスファイトなどの弱酸塩と任意に組み合わされ
る、任意の金属化合物、 (C)任意に、ポリマーに対して0から10重量%の量で、欧
州特許第708,797号に記載のとおり1,8ビスジメチルアミ
ノナフタレン、オクタデシルアミン等の非金属酸化物型
の酸受容体、 (D)任意に、増粘剤、顔料、酸化防止剤、安定剤などの
従来の添加物で、前記添加物の量がポリマーに対して0-
10重量%の間 (E)任意に、ポリマーに対して0から80重量%、好ましく
は15から50重量%の量の例えばカーボンブラック、シリ
カ、硫酸バリウム、二酸化チタン等の充填剤。PTFE、MF
AおよびPFAなどの半晶質フルオロポリマーからなる充填
剤がさらに存在してもよい。
明のコポリマーは非常に優れた特性の組み合わせを示
し、特に以下の試験をクリアする:以下のモル%での組
成: − テトラフルオロエチレン(TFE) 69.9% − フルオロビニルエーテル成分b) MOVE1 30% − 式 CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2のビス-オレフィン成分c) 0.1% を有し、過酸化物架橋のための結合部位として0.24重量
%に等しいヨウ素量を有し、ヨウ素がヨウ素化移動剤1,
4-ジヨードパーフルオロブタン(C4F8I2)を介して鎖末端
基上に存在し、100phrのパーフルオロエラストマーにつ
いて調合物中に以下を含む: − Luperco 101 XL*(商品名) 1.5 − DRIMIX TAIC**(商品名) 2 − ZnO 5 − Black MT N990(商品名) 20* 2,5-ジメチル-2,5-ジ(ターブチルペルオキシ)ヘキサンを45重量%含む** TAICを75重量%含む
れ、1時間続く室温から230℃への加熱工程の後、230度
で4時間強制空気循環炉で後硬化にかけられ、以下の特
性の組み合わせを示す: − 破断点応力(ASTM D 412-83) >13MPa − 破断点伸び(ASTM D 412-83) >130% − 硬度(ショアーA) >65 − 200℃で70時間のO-リング上の圧縮永久歪(ASTM D 395) <40% − TR 10(ASTM D 1329) <-20℃
成方法は以下の工程からなる: a')以下の次亜フッ素酸塩を式 R1R2C=CR3R4のフッ化オ
レフィンと初期反応させ、以下の次亜フッ素酸塩を生成
する CF2(OF)2 + R1R2C=CR3R4 → F-CR1R2-CR3R4-OCF2OF (VI) b')以下の次亜フッ素酸塩を式R5R6C=CR7R8の第二フッ化
オレフィンと反応させ、中間体F-CR1R2-CR3R4-OCF2O-CR
5R6-CR7R8-Fを生成する F-CR1R2-CR3R4-OCF2OF + R5R6C2=C1R7R8 ------→ F-CR1R2-CR3R4-OCF2O-C2R5R6-C1R7R8-F (VII) c')脱ハロゲンまたは脱ハロゲン化水素およびパーフル
オロビニルエーテルの獲得 F-CR1R2-CR3R4-OCF2O-C2R5R6-C1R7R8-F →脱ハロゲン/
脱ハロゲン化水素→ CFX=CXOCF2OR (I)
R3は、以下の条件下で等しくまたは異なってH、Clであ
る: (1)最終反応が脱ハロゲンである時、R2、R3=Cl、(2)最
終反応が脱ハロゲン化水素の時、2つの置換基R2、R3の1
つがHでもう一方がClである − R5、R6、R7、R8は: − Fまたは上記の1つはC1-C4直鎖または分岐パーフル
オロアルキル基もしくは1つから3つの酸素原子を含むC1
-C4直鎖または分岐パーフルオロオキシアルキル基、も
しくはR5およびR7、またはR6およびR8は互いに結合しC2
およびC1と共にC5-C 6パーフルオロアルキル環を形成す
る、
分岐フルオロアルキルもしくは1つから3つの酸素原子を
含むC2-C4直鎖または分岐フルオロオキシアルキルの
時、他のR5からR8の1つまたは2つはFおよび残りの1つま
たは2つは、互いに等しくまたは異なってH、Clから選択
され、HおよびClから選択された置換基が2つの時、両者
とも同じ炭素原子に結合される。R5およびR7、またはR6
およびR8は互いに結合しC2およびC1と共にC5-C6フルオ
ロアルキル環を形成する時、2つの遊離置換基R6、R8ま
たはR5、R7の1つはFであり、もう一方はH、Clから選択
される。
関する2つの群R1-R4およびR5-R8それぞれの各基の位置
が、合成が上記プロセスに従って行われ、2つのオレフ
ィンが計画された各工程において反応する時占有される
位置と同じであるという条件で、反応a')で使用された
フルオロアルケンは次の反応b')のものと置換可能であ
り、この場合、R1-R4基の置換基およびR5-R8基の置換基
それぞれのために定義された効果は、互いに交換可能で
ある。
活性流体と適切に希釈された次亜フッ素酸塩ガス流CF
2(OF)2が、流出口を備えた適切な反応器中(第一の反応
器)の底部上で、不活性流体と任意に希釈されたオレフ
ィンR1R2C=CR3R4により形成された流れと接触し、化学
反応a')と、中間体次亜フッ素酸塩(VI)の形成とを可能
にする。化学量論的反応を促進するために、反応物をお
およそモル比1またはCF2(OF)2を過多にして反応器に導
入しなければならない。反応器中の混合物の残留時間
は、オレフィン反応性、反応温度および任意の反応溶剤
の存在と関係して数百分の1秒から約120秒までの範囲で
あってよい。反応温度は-40℃から-150℃、好ましく
は-80℃から-130℃の範囲であってよい。
されずに、工程b')に記載された次の反応に連続して移
動する。第一反応器からくる化合混合物は、第二反応器
に供給される前に室温まで加熱できる。第二反応b')に
おいて、純粋な状態または溶液の第二オレフィンR5R6C=
CR7R8は、第一反応で得られた化合物と反応し、化合物
(VII)の生成する。オレフィンは反応器内での濃度を一
定に維持するため連続して供給できる。反応b')の温度
は-20℃から-130℃、好ましくは-50℃から-100℃の範囲
であってよい。オレフィン濃度は0.01Mより高いかまた
はそれに等しく、好ましくは3Mより高く、より好ましく
は純粋な化合物も使用可能である。
フッ化溶剤またはクロロヒドロフッ化溶媒もしくはヒド
ロフルオロカーボンである。前記溶剤は例えば:CF2C
l2、CFCl3、CF3CF2H、CF3CFH2、CF3CF2CF3、CF3CCl2H、
CF3CF2Clである。反応c')において、化合物(VII)は、工
程a')およびb')で使用されたオレフィン次第で、反応粗
化合物から蒸留されると、脱塩素または脱塩化水素酸に
付され、式(I)のビニルエーテルを得る。
いる反応を使用して行うことができる。合成で使用され
る2つのオレフィン中のR1からR8の置換基を適切に選択
すれば本発明のビニルエーテルを得ることができる。以
下の実施例は本発明を例証するためのものであり、その
範囲を限定するものではない。
モル% 630rpmで作動する撹拌機を備えた5リットルのオートク
レーブ中に、排気後、以下のもの: − 平均分子量が600で、式: CF2ClO(CF2-CF(CF3)O)n(CF2O)mCF2COOH (式中n/m=10である)の酸末端基を有するパーフルオロポ
リオキシアルキレン7.5ml − 30容量%NH3水溶液7.5ml − 脱イオン水15ml − 平均分子量が450で、式: CF3O(CF2-CF(CF3)O)n(CF2O)mCF3 (式中、n/m=20である)のガルデン(Galden商品名) D02
を 4.5mlを混合して得たマイクロエマルジョン34.5mlお
よび脱イオン水3.5リットルを投入した。
全反応の間前記温度で維持した。次いでCF2=CF-O-CF2-O
-CF2CF3(MOVE 1)146g、1,4-ジヨードパーフルオロブタ
ン(C4F8I2)6.2gを添加した。次にオートクレーブ内部を
テトラフルオロエチレン(TFE)を用いて5バール(0.5MPa)
に加圧した。前記内部圧力値に達すると、以下を投入し
た: − 開始剤として過硫酸アンモニウム(APS)0.35g、 − 式 CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2を有するビス-オレフィ
ン2.2g(6.2ミリモル)、
めから開始して各回0.11gで、モノマーの転化が5%増加
するごとに合計20回行った。 − CF2=CF-O-CF2-O-CF2CF3(MOVE 1)462g、 この化合物の添加は、5%に等しいモノマー転化が起こ
った時に開始して、各回24.3gで、モノマーの転化が5%
増加するごとに合計19回行った。純粋なTFEを供給し
て、圧力を全重合の間、一定に維持した。100%のモノ
マー転化に相当する220分の反応後、オートクレーブを
冷却し、ラテックスを放出した。このようにして得られ
たラテックスを硫酸アルミニウム溶液(ラテックス1リッ
トルごとにAl2(SO4)36g)で凝固させ、90℃の空気循環炉
で16時間乾燥させた。ポリマー910gが得られた。
分析により、30%に等しいポリマー中のMOVE 1のモルパ
ーセンテージを測定した。DSCにより測定されたTgは-25
℃である。Galden D80(商品名)中のポリマーの固有粘
度は36.7ml/gであった。XRFにより測定されたポリマー
中のヨウ素の重量パーセンテージは0.24重量%である。
ATSM D 1646法に従って測定されたムーニー粘度(ML(1+1
0'@121℃)は27 MUである。得られたポリマーを開放型ロ
ール機内で、表1に示されるphrの比の架橋添加物と混合
した。架橋曲線、機械的特性、圧縮永久歪およびTR 10
を表1に示す。
レーブに、排気後、脱イオン水3.5リットルおよび実施
例1のマイクロエマルジョン35mlを投入した。反応混合
物を80℃まで加熱し、その温度を全反応の間維持した。
次いでCF2=CF-O-CF2-O-CF2CF3(MOVE 1)222g、1,4-ジヨ
ードパーフルオロブタン(C4F8I2)5.5g添加した。次いで
オートクレーブ内部をテトラフルオロエチレン(TFE)を
用いて4バール(0.4MPa)に加圧した。
した: − 開始剤として過硫酸アンモニウム(APS)0.53g、 − 式 CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2を有するビス-オレフィ
ン2.6g(7.3ミリモル)、このビス-オレフィンの添加は、
重合の始めから開始して各回0.13gで、モノマーの転化
が5%増加するごとに合計20回行った、 − CF2=CF-O-CF2-O-CF2CF3(MOVE 1)を703g、 この化合物の添加は、5%に等しいモノマー転化が起こ
った時に開始して、各回24.3gで、モノマーの転化が5%
増加するごとに合計19回行った。
に維持した。100%のモノマー転化に相当する500分の反
応の後、オートクレーブを冷却し、ラテックスを放出し
た。実施例1に記載されたとおりにラテックスを凝固
し、処理してポリマー1,200gを得た。C6F6中に熱溶解さ
れたポリマーの19F-NMR分析により、41%に等しいポリ
マー中のMOVE 1のモルパーセンテージが測定された。DS
Cにより測定されたTgは-31℃である。
粘度は35.8ml/gである。XRFにより測定されたポリマー
中のヨウ素の重量パーセンテージは0.16重量%である。
得られたポリマーを、開放型ロール機内で、表1に示さ
れるphr比の架橋添加物と混合した。架橋曲線、機械的
特性、圧縮永久歪およびTR 10は表1に示される。
レーブに、排気後、以下のもの: − 実施例1のマイクロエマルジョンで使用されたもの
と同じ式および同じ分子量を持つ酸末端基を有するパー
フルオロポリオキシアルキレン4.3ml − 30容量%のNH3の水溶液4.3ml − 脱イオン水8.8ml − Galden D02(商品名)(実施例1の式および分子量)
2.6ml を混合して得たマイクロエマルジョン20mlおよび脱イオ
ン水1.3リットルを投入した。
の温度を全反応の間維持した。次いでCF2=CF-O-CF2-O-C
F2CF3(MOVE 1)33gおよび1,4-ジヨードパーフルオロブタ
ン(C 4F8I2)1.1gをオートクレーブに添加した。次にオー
トクレーブ内部をテトラフルオロエチレン(TFE)を用い
て6バール(0.6MPa)に加圧した。
ン0.4g(1.1ミリモル)、この化合物の添加は、重合の始
めから開始して各回0.02gで、モノマーの転化が5%増加
するごとに合計20回行った − 4-ブロモ-ヘプタフルオロエチルビニルエーテル C
F2=CF-O-CF2CF2Br 5.8g、この化合物の添加は、重合の
始めから開始して各回0.29gで、のモノマーの転化が5%
増加するごとに合計20回行った − CF2=CF-O-CF2-O-CF2CF3(MOVE 1)104.5g、 この化合物の添加は、5%に等しいモノマー転化が起こ
った時に開始して、各回5.5gで、モノマーの転化が5%
増加するごとに合計19回行った。
て、全重合の間6バール(0.6MPa)の圧力を一定に維持し
た。100%のモノマー転化に相当する240分の反応の後、
オートクレーブを冷却し、ラテックスを放出した。実施
例1に記載されるとおりにラテックスを凝固し、処理し
てポリマー200gを得た。
分析により、22%に等しいポリマー中のMOVE 1のモルパ
ーセンテージが測定された。DSCにより測定されたTgは-
23℃である。Fluorinert FC-75(商品名)中のポリマー
の固有粘度は28.4ml/gである。XRFにより測定されたポ
リマー中のヨウ素および臭素の重量パーセンテージは、
それぞれ0.16重量%と0.47重量%である。ATSM D 1646
法に従って測定されたムーニー粘度(ML(1+10'@121℃))
は48 MUである。得られたポリマーを開放型ロール機内
で、表1に示されるphr比の架橋添加物と混合した。架橋
曲線、機械的特性、圧縮永久歪およびTR 10は表1に示さ
れる。
放出用の入口を備えた40ml重合用AISI-316反応器に、CF
Cl2CF2Clの3重量%のパーフルオロプロピオニルパーオ
キサイド250μl、9.8ミリモルのMOVE 1およびテトラフ
ルオロエチレン18ミリモルを投入した。反応器を-196℃
まで冷却、排気し、次いで室温に再度戻して、再び冷却
した。この全工程を2回行った。
度調節し、反応混合物を電磁撹拌下で維持した。内部圧
力は約8時間(反応時間)で6.4atmから4.7atmに減少す
る。150℃で3時間の減圧下での未反応モノマーの蒸留お
よびポリマーのストリッピングの後、透明な無色ゴムと
して出現するポリマー1,100mgを回収した。C6F6中に熱
溶解されたポリマーの19F-NMR分析により、ポリマー中
のMOVE 1のモルパーセンテージは24%であることが測定
された。DSCにより測定されたTg値は-21℃である。Fluo
rinert FC-75(商品名)中、30℃で測定されたポリマー
の固有粘度は35.5ml/gである。
FCl2-CF2Cl中の3重量%のパーフルオロプロピオニルパ
ーオキサイド250μl、10ミリモルのβ-PDEおよびテトラ
フルオロエチレン18ミリモルを連続して投入した。前の
実施例4に記載された手順を、電磁撹拌下、30℃での温
度調節工程まで続けた。
より、ポリマー中のβ-PDEのモルパーセンテージは23%
であることが測定された。DSCにより測定されたTgは-5
℃である。前記Tg値は、ビニルエーテルのモルパーセン
テージが実質的に同一である実施例4のTFE/MOVE 1コポ
リマー中で得られた値よりも明らかに高い。
組み合わせ: − 優れた機械的特性およびエラストマー特性、 − 例えばTR10(ASTM D 1329法)により示される優れた
低温耐性、 − 同じ酸素数および炭素原子を有するビニルエーテル
に対してより低いTg、 − パーフルオロエラストマーを高い温度範囲でも使用
できるように、高温においても優れた機械的特性および
エラストマー特性を維持する、 − ポリマー(Kg)/(時間×水(リットル))で示される、
パーフルオロエラストマ ーの生産性が高い を示すパーフルオロエラストマーが入手可能となる。
Claims (18)
- 【請求項1】 以下のモノマー: a)テトラフルオロエチレン(TFE)、 b)一般式: CFX=CXOCF2OR (I) (式中、 − Rは以下の意味を有し: − C2-C6直鎖または分岐(パー)フルオロアルキル、 − C5-C6環状(パー)フルオロアルキル、 − 1つから3つの酸素原子を含むC2-C6直鎖または分岐
(パー)フルオロオキシアルキル、 - X=F、Hである)のフルオロビニルエーテル、 c)一般式: RI 1RI 2C=CRI 3-Z-CRI 4=CRI 5RI 6 (IA) (式中、RI 1、RI 2、RI 3、RI4、RI 5、RI 6は互いに等しくま
たは異なってHまたはC1-C 5アルキル、Zは、任意に酸素
原子を含み、少なくとも一部がフッ化しているのが好ま
しいC1-C18直鎖または分岐アルキレンもしくはC4-C18シ
クロアルキレン基、または(パー)フルオロポリオキシア
ルキレン基である)のビス-オレフィン、d)任意に、以
下: - ヘキサフルオロプロペン(HFP)および/またはクロロ
トリフルオロエチレン(CTFE)などのC3-C8パーフルオロ
オレフィン、 − パーフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE) CF2=
CFOR2 f(式中、R2 fはC1-C 6パーフルオロアルキル、例え
ばトリフルオロメチル、ヘプタフルオロプロピルであ
る)、 − パーフルオロ-オキシアルキルビニルエーテル CF2
=CFOXa(式中、XaはC1-C1 2アルキル、またはC1-C12オキ
シアルキル、もしくはエーテル基を1つ以上有するC1-C
12(パー)フルオロ-オキシアルキル、例えばパーフルオ
ロ-2-プロポキシ-プロピルである)、から選択された1つ
以上のフッ化オレフィンコモノマー、を重合させて得る
ことができ、鎖中および/または末端位置にヨウ素およ
び/または臭素原子を含み、前記ヨウ素および/または臭
素原子は「硬化部位」コモノマーおよび/または重合に
使用される連鎖移動剤に由来する過酸化物ルートにより
硬化可能なパーフルオロエラストマー。 - 【請求項2】 フルオロビニルエーテル成分b)が一般
式: CFX=CXOCF2OCF2CF2Y (II) (式中、Y=F、OCF3であり、Xは上記のとおりである)を有
する、請求項1のパーフルオロエラストマー。 - 【請求項3】 パーフルオロビニルエーテルが以下の
式: CF2=CFOCF2OCF2CF3 (MOVE 1) CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3 (MOVE 2) を有する、請求項2のパーフルオロエラストマー。 - 【請求項4】 ビス-オレフィン成分c)の式(IA)におい
てRI 1、RI 2 、RI 3 、R I 4 、RI 5、RI 6が水素で、Zが式: -(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)ma(CF2O)na-CF2-(Q)p- (IIA) [式中、QはC1-C10アルキレンまたはオキシアルキレン基
で、好ましくは-CH2OCH2-、-CH2O(CH2CH2O)sCH2-(sは=1
から3の整数である)から選択され、pは整数で、0または
1、maおよびnaはma/na比が0.2から5であるような数、式
(IIA)の(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子
量は500から10,000、好ましくは1,000から4,000である]
のC4-C12パーフルオロアルキレン基または(パー)フルオ
ロポリオキシアルキレン基である、請求項1-3のパーフ
ルオロエラストマー。 - 【請求項5】 ビス-オレフィンが式: CH2=CH-(CF2)t0-CH=CH2 (式中、t0は6から10の整数である)を有する、請求項4の
パーフルオロエラストマー。 - 【請求項6】 臭素化および/またヨウ素化「硬化部
位」コモノマーが以下: − 少なくとも1つ、好ましくは1つから3つの臭素およ
び/またはヨウ素原子を含むC2-C10臭素/ヨウ素オレフィ
ン、 − 少なくとも1つのヨウ素および/または臭素原子を含
むC1-C10直鎖または分岐(パー)フルオロアルキルビニル
エーテルおよび/または(パー)フルオロオキシアルキル
ビニルエーテルから選択される、請求項1-5のパーフル
オロエラストマー。 - 【請求項7】 ヨウ素化および/または臭素化連鎖移動
剤が以下: − 式 Rb f(I)x(Br)yの化合物(式中、Rb fは、1つから8
つの炭素原子を有し、xおよびyが0から2に含まれる整数
で1≦x+y≦2である(パー)フルオロアルキルまたは(パ
ー)フルオロクロロアルキルである)、 − アルカリ金属またはアルカリ土類金属のヨウ化物お
よび/または臭化物から選択される、請求項1-5のパーフ
ルオロエラストマー。 - 【請求項8】 鎖および/または末端位置にヨウ素原子
を含む、請求項6-7のパーフルオロエラストマー。 - 【請求項9】 任意成分d)がパーフルオロメチルビニル
エーテル(MVE) CF2=CF-O-CF3である、請求項1-8のパー
フルオロエラストマー。 - 【請求項10】 フルオロビニルエーテル成分b)に由来
する単位の量が15モル%より高く、好ましくは20モル%
より高い、請求項1-9のパーフルオロエラストマー。 - 【請求項11】 フルオロビニルエーテル成分b)および
任意のモノマー成分d)に由来する単位の総量が15%より
高く、好ましくは20モル%より高い、請求項1-10のパー
フルオロエラストマー。 - 【請求項12】 ビス-オレフィン成分c)に由来する鎖
中の単位の量が0.01から2.0モル%、好ましくは0.05か
ら0.8モル%である、請求項1-11のパーフルオロエラス
トマー。 - 【請求項13】 臭素化および/またはヨウ素化「硬化
部位」コモノマーに由来する単位の量が0から5モル%
で、鎖末端基に存在する連鎖移動剤からのヨウ素および
/または臭素量が0重量%から2重量%、好ましくは0.05
重量%から0.8重量%である、請求項1-12のパーフルオ
ロエラストマー。 - 【請求項14】 ポリマー中に存在するヨウ素および/
または臭素の総量が0.05重量%-4重量%の範囲である、
請求項13のパーフルオロエラストマー。 - 【請求項15】 モル%で表した以下のモノマー組成: − TFE 40-85 − 成分b) 1-50、好ましくは5-40 − 成分c) 0.01-2 − ヨウ素量(重量%) 0.05-0.6 − 成分d) 0-50 を有し、成分b)+成分d)のモルパーセンテージの合計が1
5%より高く、好ましくは20%より高く、モノマーのモ
ルパーセンテージの合計が100%に等しい、請求項1-14
のパーフルオロエラストマー。 - 【請求項16】 請求項1-15のパーフルオロエラストマ
ーおよび以下: (A)ポリマーに対してほぼ0.5〜10重量%の範囲の量の硬
化助剤、(B)任意に、例えばMg、Zn、Ca、またはPbのよ
うな二価金属の酸化物および水酸化物から選択され、弱
酸塩、例えばBa、Na、K、Pb、Caのステアリン酸塩、安
息香酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩または亜燐酸塩と任意に
組合される、0-15%の範囲の量の金属化合物、(C)任意
に、ポリマーに対して0から10重量%の量の、1,8ビスジ
メチルアミノナフタレン、オクタデシルアミンなどの非
金属酸化物型の酸受容体、(D)任意に、ポリマーに対す
るそれぞれの量が0から10重量%の間の増粘剤、顔料、
酸化防止剤、安定剤などの添加物、(E)任意に、ポリマ
ーに対して0から80重量%、好ましくは15から50重量%
の量の、例えばカーボンブラック、シリカ、硫酸バリウ
ム、二酸化チタン、半晶質フルオロポリマーなどの充填
剤を含む、過酸化物ルートにより硬化可能な配合物。 - 【請求項17】 過酸化物ルートにより硬化された、請
求項1-16のパーフルオロエラストマー。 - 【請求項18】 請求項17のパーフルオロエラストマー
から得られる製造品。
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