JP2003160616A - フルオロエラストマー - Google Patents
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Abstract
トマーを提供すること。 【解決手段】 過酸化ルートにより硬化することがで
き、以下のモノマー: a)C2−C8水素化フルオロオレフィン;b)一般式
(I):CFX=CXOCF2ORのフルオロビニルエ
ーテル;c)一般式(IA):RI 1RI 2C=CRI 3−Z
−CRI 4=CRI 5RI 6を有するビスオレフィンおよび任
意に、d)(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル
(PAVE)CF2=CFOR2 f、(ペル)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;e)C
2−C8ペルフルオロオレフィン;f)1つ以上のC2−
C8非フッ化オレフィンコモノマーを重合して得ること
でき、鎖および/または末端位がヨウ素および/または
臭素原子からなるフルオロエラストマー。
Description
縮永久歪および低温特性の改良された組み合わせを有す
るフルオロエラストマーおよびその製造方法に関する。
フルオロアルキルビニルエーテルは、Oリングおよびシ
ャフト封止のような製造物を提供するのに適切なフルオ
ロエラストマーを得るために、フッ化ビニリデン(VD
F)のようなオレフィンの共重合用モノマーとして通常
用いられ、上記すべてのものは自動車および化学工業で
使用されていることが公知である。架橋性フルオロエラ
ストマー中への多量のペルフルオロエラストマーの導入
は、フッ化ゴムの低温における弾力特性をもたらす。
と組み合わせて、改善された低温特性を有する利用可能
なフルオロエラストマーの必要性を感じられた。前記の
技術的問題を解決するために、様々な構造特性を有する
フルオロビニルエーテルが先行技術で提案されてきた。
しかしながら、先行技術から得られたポリマーは、上記
特性の組み合わせを示していない。
1)には、それぞれのホモポリマーおよびTFEとのコ
ポリマーのペルフルオロアルキルビニルエーテルの製造
方法が記載されている。ホモポリマーは、極限実験条件
下において4,000〜18,000atmの重合圧力
を用いて得られる。ペル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:である: CF2=CFOR0 F (式中、R0 Fは、好ましくは1〜5の炭素原子のペルフ
ルオロアルキル基である)である。
2)は、式: CF2=CFO(CF2CFX0O)n'CF2CF2X0 (式中、X0はF、Cl、CF3、Hであり、n’は1〜
20の範囲であってよい)のビニルエーテルに関する。
また、UV重合により得られるホモポリマーが記載され
ている。例証されたコポリマーは、低温での機械的特性
および弾力特性(elastomeric properties)で特徴付け
られていない。
3)は、式: CF3O(CF2O)n"CF2CF2OCF=CF2 (式中、n”は1〜5の範囲であってよい)のペルフル
オロビニルエーテルの製造および重合方法に関する。上
記特性についての特性データは記載されていない。
4)は、式: CF2=CF(OCF2CFY0)n 0OX2 (式中、n0は1〜4の範囲内であり、Y0はF、Cl、
CF3、Hであり;X2はC1−C3ペルフルオロアルキ
ル、C1−C3ω-ハイドロペルフルオロアルキル、C1−
C3ω-クロロペルフルオロアルキルであってよい)のペ
ルフルオロビニルエーテルが使用されるフルオロエラス
トマーのコポリマーの製造に関する。そのポリマーは、
15〜50モル%の範囲内のフルオロビニルエーテルユ
ニット含量を有する。前記ビニルエーテルは、上記PV
E(ペルフルオロプロピルビニルエーテル)およびMV
Eタイプのペル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。また、この場合
の硬化エラストマーの上記特性に関する特性データは示
されていない。
5)には、−15〜−100℃の範囲内のTgを有する
非晶質ペルフルオロポリマーの取得を導くペルフルオロ
ビニルポリエーテル(PVPE)の重合が記載されてい
る。記載されたポリマーは、−76℃に達するTg値を
有し、ペル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値が減少する。この特許には、
式: CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n'''R0 f' (式中、n'''は3〜30の範囲内であり、R0 f'はペル
フルオロアルキルである)のビニルエーテル(PVP
E)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。精製が困難なため、使用され
るビニルエーテルは異なる値のn'''を有するビニルエ
ーテルの混合物である。この特許によれば、Tgの減少
に最も著しい効果が現れたのは、n'''が3またはそれ
以上、好ましくは4より高い場合である。
6)は、米国特許第4,487,903号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増大させるため、
ペルフルオロビニルポリエーテル(PVPE)とTFE
および低い割合のペル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弾力特性の改善は記載さ
れていない。
7)は、ペルフッ化ゴム(TFE/MVEコポリマー)の
可塑剤としての高い粘性を有するペルフルオロポリエー
テルの使用による、低いTgを有するペルフッ化ゴムの
製造方法を開示している。得られた製造物は、使用中、
特にペルフルオロポリエーテル(PFPE)が低い分子
量(低い粘性)を有する場合に、PFPEが滲出すると
いう欠点を有する。したがって、この特許では、高い粘
性を有するPFPEの使用が開示され、低い粘性のもの
は前もって取り除かれている。
8)は、式: R1 f(OCF2CF2CF2)m'-OCF=CF2 (式中、R1 fはC1−C3ペルフルオロアルキル基であ
り、m’は1〜4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良された特性を有するペル
フルオロビニルエーテルの製造方法に関する。前記ペル
フルオロビニルエーテルの製造方法は、産業的見地から
補足的方法の単一性を必要とする元素F2とのペルフッ
素化をさらに要求される。
ルエーテルのペルフルオロオキシアルキレン置換基側の
一部であるペルフルオロオキシアルキレンユニットを増
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。しかしながら、上記の特性
の最良の組み合わせを有するポリマーを得ることは不可
能である。
FEの非晶質コポリマーは、約0℃またはそれより少し
低いTgを有する(Maskornik, M.ら,「ECD-006 Fluor
oelastomer- A high performance engineering materia
l」,Soc. Plast Eng. Tech.Pao. (1974), 20, 675-7、
非特許文献1)。MVEホモポリマーの推定値Tgは、
約−5℃である(J. Macromol. Sci.-Phys.,Bl(4), 81
5-830, Dec. 1967、非特許文献2)。
文献9)において、各コポリマーのTgを低下させるこ
とが可能なフルオロビニルエーテルが記載されるが、得
られた製造物の機械的および弾力特性は記載されていな
い。
10)に、式: CF2=CF-O-(CF2)mm-(O(CF2)pp)nn-O-RfXL (式中、mmは1〜4であり、nnは0〜6であり、p
pは1〜2であり、RfX LはC1−C4ペルフッ化アルキ
ル基である)のフルオロビニルエーテルとのVDFベー
スのコポリマーが記載されている。この特許の実施例で
は、酸素原子数が4またはそれ以上で、mmが2である
フルオロビニルエーテルが用いられている。低いTg値
であるが、例えば、7MPaより低い破断点応力および
62ショアーAより低い硬度値のような不十分な機械特
性が得られる。
ーは、上記特性の最良の組み合わせを示しておらず、特
に、硬化する際に、以下の特性の組み合わせ: −改良された機械特性および弾力特性、 −例えば、TR10(ASTM D 1329法)で示
されるような低温度に対する高耐性、 −同じ酸素数および炭素原子を有するビニルエーテルに
対する非常に低いTg、 −ポリマー(kg)/(時間×水(リットル))のフル
オロポリマーの高い生産性を示すフルオロエラストマー
が入手可能になる必要性があった。
lastomer- A high performance engineering materia
l」,Soc. Plast Eng. Tech. Pao. (1974), 20, 675-7
5-830, Dec. 1967
れるように、上記の技術的課題を解決できることを意外
にも予期せず見出した。
F)、トリフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルエ
チレンCH2=CH−R2 f(式中、R2 fはC1−C6ペル
フルオロアルキルである)のようなC2−C8水素化フル
オロオレフィン; b)一般式: CFX=CXOCF2OR (I) (式中、Rは以下: −C2−C6直鎖または分岐状(ペル)フルオロアルキ
ル、 −C5−C6環式(ペル)フルオロアルキル、 ―1〜3の酸素原子を含むC2−C6直鎖または分岐状
(ペル)フルオロオキシアルキルの意味を有し、Xは
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、RI 4、RI 5、RI 6は同一ま
たは互いに異って、HまたはC1−C5アルキルであり、
Zは任意に酸素原子を含有し、好ましくは少なくとも一
部がフッ化されたC1−C18直鎖もしくは分岐状アルキ
レンまたはC4−C 18シクロアルキレン基、あるいは
(ペル)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; d)任意に、以下: −(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAV
E)CF2=CFOR2 f(式中、R2 fはC1−C6(ペ
ル)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)、 −(ペル)フルオロ-オキシアルキルビニルエーテルC
F2=CFOXa(式中、XaはC1−C12アルキル、C1
−C12オキシアルキルまたは1つ以上のエーテル基を有
するC1−C12(ペル)フルオロオキシアルキル、例え
ばペルフルオロ−2−プロポキシプロピルである)、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; e)任意に、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキ
サフルオロプロペン(HFP)のようなC2−C8ペルフ
ルオロオレフィン、および/またはクロロトリフルオロ
エチレン(CTFE); f)任意に、1つ以上のC2−C8非フッ化オレフィンコ
モノマー、例えばエチレン、プロピレン、イソブテン;
を重合して得ることができ、鎖および/または末端位が
ヨウ素および/または臭素から選択されるハロゲンから
なり、前記ハロゲン原子が「硬化部位」コモノマーおよ
び/または重合に用いられる連鎖移動剤に由来する硬化
性フルオロエラストマーを提供することである。
a)は、VDFである。好ましいフルオロビニルエーテ
ル成分b)は、一般式: CFX=CXOCF2OCF2CF2Y (II) (式中、YはF、OCF3であり、Xは上記のとおりで
ある)のものであり、ペルフルオロビニルエーテルの
式: CF2=CFOCF2OCF2CF3 (MOVE1) CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3 (MOVE2) が最も好ましい。
いて、好ましくは、RI 1、RI 2、R I 3、RI 4、RI 5、R
I 6が水素で、ZがC4−C12ペルフルオロアルキレン基
または式: −(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)ma(CF2O)na-CF2−(Q)p− (IIA) [式中、Qが、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−、−CH2
O(CH2CH2O)sCH2−(式中、Sは1〜3の整数で
ある)から選択され、pは0または1の整数であり、m
aおよびnaは、ma/na比が0.2〜5であるよう
な数である]の(ペル)フルオロポリオキシアルキレン
基であり、式(IIA)の(ペル)フルオロポリオキシア
ルキレン基の分子量が、500〜10,000、好まし
くは、1,000〜4,000である。より好ましいビ
スオレフィンは、式: CH2=CH−(CF2)t0−CH=CH2 (式中、t0は6〜10の整数である)である。
るヨウ素および/または臭素原子は、臭素化および/ま
たはヨウ化「硬化部位」コモノマー、例えば、以下: −少なくとも1つの原子、好ましくは1〜3の臭素およ
び/またはヨウ素原子を含有するC2−C10ブロモおよ
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
有するC1−C10直鎖または分岐状(ペル)フルオロア
ルキルビニルエーテルおよび/または(ペル)フルオロ
オキシアルキルビニルエーテルにより導入することがで
きる。
たは臭素原子は、ヨウ化および/または臭素化連鎖移動
剤、例えば、以下: −式Rb f(I)x(Br)y' (式中、Rb fが、1〜8の炭素原子を有する(ペル)フ
ルオロアルキルまたは(ペル)フルオロクロロアルキル
で、一方、xおよびyは、0〜2の間の整数で、1≦x
+y≦2である)の化合物; −アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のヨウ化物お
よび/または臭素化物を用いて導入することができる。
フルオロエラストマーは、好ましくは、鎖および/また
は末端位にヨウ素原子を含有する。好ましい任意の成分
d)は、式CF2=CF−O−CF3を有するペルフルオ
ロメチルビニルエーテル(MVE)である
ーは、上記の特性の組み合わせを示す。特に、ビニルエ
ーテルの成分b)を用いて得られる低いTgは、不飽和
に直接連結される(−OCF2O−)ユニットが存在す
るためである。その上、前記のユニットがビニルエーテ
ル成分b)の反応性を増大させることが見出された。
意にTFEと比較して、この発明のポリマーはより低い
Tgを示し、先行技術のVDFベースポリマーに組み込
まれた同数の酸素および炭素原子を有するビニルエーテ
ルは得られない。この発明のポリマーの利点は、以下: −より優れた機械特性および弾力特性、 −ポリマー(kg)/(時間×水(リットル))でのフ
ルオロビニルエーテルの成分b)の非常に優れた反応
性、 −低Tg −低TR10 のように要約することができる。
るために使用可能なフルオロビニルエーテルの成分b)
の量は、非結晶質コポリマーを得るために結晶部位の消
失を導くような量であるべきである。一般的に、非結晶
ポリマーを得ることが可能なフルオロビニルエーテルの
成分b)由来のユニット量は、好ましくは15モル%よ
り高く、より好ましくは17モル%より高い。b)の最
大量に制限はないが、80〜90%までのモル量が、通
常用いられる。さらに、フルオロビニルエーテル成分
b)由来のユニット、任意のモノマー成分d)、および
/またはHFPおよびCTFE(成分e))由来のユニ
ットがそのポリマー存在する場合、b)+d)HFP+
CTFEの全モル量は、15モル%より高く、好ましく
は17モル%より高くなければならない。b)+d)の
全モル量は、80〜90%の割合に達してもよい。
ユニット量は、通常、0.01〜2.0モル%、好まし
くは0.05〜0.8モル%である。最終化合物におけ
る臭素化および/またはヨウ化「硬化部位」コモノマー
由来のユニット量は、0〜5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、0〜2重量%、好ましくは0.05〜0.8重量%
である。ペルフッ素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、0.05〜4重量%の範囲内
である。
オロビニルエーテル成分b)およびビスオレフィンの成
分c)と共重合し、また成分d)、成分e)およびf)
から選択される1つ以上のコモノマーが任意に存在し得
るVDFベースのコポリマーが好ましい。
下: VDF 5〜85、好ましくは20〜85 成分b) 1〜45、好ましくは5〜40 成分c) 0.01〜2 ヨウ素量(重量%として) 0.05〜0.6 成分d) 0〜45、好ましくは5〜30 成分e) 0〜60 成分f) 0〜40、好ましくは5〜20 であり、成分e)がTFEと異なる場合、成分b)+成
分d)+成分e)の総モルパーセントは、非晶質ポリマ
ーを生じるような割合であり、15%より高く、好まし
くは17%より高く、かつモノマーの総モルパーセント
は100%に等しい。好ましい成分b)がムーブ1およ
び/またはMOVE2である場合、成分c)は上記の好
ましいビスオレフィンであり、成分d)はMVEであ
り、成分e)は任意にTFEの存在下におけるHFPま
たはTFEであり、成分f)はエチレンである。
中、Zはアルキレンまたはシクロアルキレン基である)
は、例えば、I. L. Knunyants ら,in Izv. Akad. Nau
k. SSR, Ser. Khim.,1964(2), 384-6に記載されている
ように製造することができ、一方、(ペル)フルオロポ
リオキシアルキレン序列を含むビスオレフィンは、米国
特許第3,810,874号明細書に記載されている。
コモノマーは、例えば、米国特許第4,035,565号明細書
および米国特許第4,694,045号明細書、米国特許第4,74
5,165号明細書、米国特許第4,564,662号明細書ならびに
欧州特許第199,138号明細書に記載されている。ヨウ化
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4,234,770号明細書および米国特許第4,943,6
22号明細書を参照する。アルカリ金属もしくはアルカリ
土類金属のヨウ化物および/または臭素化物で形成され
る連鎖移動剤については、米国特許第5,173,553号明細
書を参照する。
は、米国特許第4,789,717号明細書および米国特許第4,8
64,006号明細書に従って、ペルフルオロポリオキシアル
キレンのエマルション、分散液またはマイクロエマルシ
ョンの存在下、水性エマルション中のモノマーの共重合
によって行われる。合成は、ペルフルオロポリオキシア
ルキレンマイクロエマルシ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、過リン酸、過硼酸または過炭
酸のアルカリまたはアンモニウム塩と、任意に鉄、銅ま
たは銀の塩、もしくは他の易酸化性金属の組み合わせが
用いられる。反応媒体には、各種の界面活性剤も存在さ
せることができ、中でも式: R3 f-X-M+ (式中、R3 fはC5−C16(ペル)フルオロアルキル鎖
または(ペル)フルオロポリオキシアルキル鎖、X-は
−COO-または−SO3 -であり、M+は、H+、N
H4 +、アルキル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。一般的に最も使用されている
ものの中で、我々は、アンモニウムペルフルオロオクタ
ノエート、1つ以上のカルボキシル基で終わる(ペル)
フルオロポリオキシアルキレンなどを記憶している。米
国特許第4,990,283号明細書および米国特許第4,864,00
6号明細書を参照。
内の温度で、1から10MPaまでの間からなる圧力で
行われる。ヨウ素および/または臭素を含有する連鎖移
動剤の代わりに、またはそれと組み合わせて、酢酸エチ
ル、マロン酸ジエチルのような先行技術において公知の
他の連鎖移動剤を使用できる。重合が完了する際に、フ
ルオロエラストマーは、電解質の添加または冷却によっ
て凝固するような従来方法でエマルションから単離され
る。
は、好ましくは、公知技術に従って、加熱によってラジ
カルを発生し得る適切な過酸化物を添加して、過酸化物
ルートで硬化することである。最も一般的に使用される
過酸化物のうち、例えば、ジ−t−ブチル-ペルオキシ
ドおよび2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペ
ルオキソ)ヘキサンのような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
−t−ブチルペルベンゾエート;ジ−[1,3−ジメチ
ル−3−(t−ブチルペルオキソ)ブチル]炭酸塩が記
載されている。他の過酸化物系は、例えば、欧州特許第
136,596号明細書および欧州特許第410,351号に記載され
ている。
化合物が添加される: (A)通常、ポリマーに対して0.5〜10重量%、好
ましくは1〜7重量%の範囲内の量の硬化助剤;それら
のうち一般的に用いられるものは、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(TAIC)、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
などであり、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%の範囲内の量で、例えば、B
a、Na、K、Pb、Caのステアリン酸塩、安息香酸
塩、炭酸塩、蓚酸塩または亜リン酸塩のような弱酸塩と
任意に組み合わせられた、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
選択された任意の金属化合物; (C)ポリマーに対して0〜10重量%の量の、欧州特
許第708,797号明細書に記載されているような、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
などのような非金属酸化物タイプの任意の酸受容体;
量%である、増粘剤、顔料、酸化防止剤、安定剤などの
ような任意の従来の添加剤; (E)ポリマーに対して0〜80重量%、好ましくは1
5〜50重量%の量である、例えばカーボンブラック、
シリカ、硫酸バリウム、二酸化チタンなどのような任意
の充填剤であって、PTFE、MFAおよびPFAのよ
うな半晶質フルオロポリマーの充填剤も存在させること
ができる。
硬化される場合に、非常に優れた特性の組み合わせを示
し、特に、以下の試験を満足する:モルパーセントで以
下: −フッ化ビニリデン(VDF) 80.92% −フルオロビニルエーテル成分b)MOVE1 19.00% −式CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2のビスオレフィン成分c) 0.08% の組成を有するコポリマーは、過酸化物の架橋のために
結合部位として: −0.2重量%に等しい量で、ヨウ化移動剤の1,4−
ジヨードペルフルオロブタン(C4F8I2)の鎖の末端
基に存在するヨウ素、 −0.78重量%に等しい量で、コモノマーの4−ブロ
モヘプタフルオロエチルビニルエーテルCF2=CF-O
-CF2CF2Brの鎖に存在する臭素、を有し、100
phrのフルオロエラストマーについて、化合物中に −Luperco(商品名)101XL* 2 −DRIMIX(商品名)TAIC** 4 −ZnO 5 −Black MT(商品名)N990 30 *45重量%の2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキソ)ヘキ サンを含有する **75重量%のTAIC を含有し、160℃で10分間加圧硬化し、強制空気循
環炉中、230℃で4時間、後硬化に付し、室温から2
30℃に1時間継続して温める工程の後に、以下のよう
な特性の組み合わせを示す: −破断時の応力(ASTM D 412-83) >13MPa −破断時の伸び(ASTM D 412-83) >120% −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% −TR10(ASTM D 1329) ≦40℃。
は、イオン的に硬化させることができる。硬化用ブレン
ドに、先行技術で公知の適当なな硬化剤および促進剤、
さらに成分(B)、(C)、(D)(E)を添加する。
例えば、欧州特許第335,705号明細書および米国特許第
4,233,427号明細書に記載されるように、硬化剤とし
て、例えば、芳香族または脂肪族ポリヒドロキシ化合物
またはその誘導体を用いることができる。それらの中
で、特に、ジ−、トリ−およびテトラ−ヒドロキシベン
ゼン、ナフタレンおよびアントラセン;2つの芳香環
が、脂肪族、脂環族または芳香族の2価の基、または1
つの酸素もしくは硫黄原子、またはカルボニル基により
互いに結合しているビスフェノールが挙げられる。芳香
環は、1つ以上の塩素、フッ素、臭素原子またはカルボ
ニル、アルキル、アシルで置換されていてもよい。
モニウム、ホスホニウム、アルソニウムまたはアンチモ
ンの第4級塩(例えば、欧州特許第335,705号明細書お
よび米国特許第3,876,654号明細書を参照)、アミノ-ホ
スホニウム塩(例えば、米国特許第4,259,463号明細書
を参照)、ホスホラン(例えば、米国特許第3,752,787
号明細書を参照)、欧州特許第182,299号明細書および
欧州特許第120,462号明細書に記載のイミノ化合物など
が挙げられる。促進剤と硬化剤との間の付加物を使用す
ることもできる。米国特許第5,648,429号明細書、米国
特許第5,430,381号明細書、米国特許第5,648,430号明細
書を参照としてここに入れる。また、欧州特許第136,59
6号明細書に記載されているように、イオンおよび過酸
化物硬化剤の双方の混合系を使用することもできる。
の合成方法は以下の工程からなる: a’)次亜フッ素酸塩と式R1R2C=CR3R4のフッ化
オレフィンとから次式の次亜フッ素酸塩 CF2(OF)2+R1R2C=CR3R4→ F-R1R2-CR3R4-OCF2OF (VI) を得る当初反応: b’)次亜フッ素酸塩と式R5R6C=CR7R8の第2の
フッ化オレフィンとから中間体のF-CR1R2-CR3R4
-OCF2O-CR5R6-CR7R8-F F-R1R2-CR3R4-OCF2OF+R5R6C2=C1R7R8→ F-CR1R2-CR3R4-OCF2O-C2R5R6-C1R7R8-F (VII) を得る反応: c’)脱ハロゲン化または脱ヒドロハロゲンで、ペルフ
ルオビニルエーテルを得る:
り、R2、R3は同一または異なって、H、Clであり、
次の条件で:(1)最終反応が脱ハロゲンの場合、
R2、R3はClであり、(2)最終反応が脱ヒドロハロ
ゲンの場合、2つの置換基R2、R3のうち一方がHで、
他方はClであり; −R5、R6、R7、R8は、 −Fまたはそれらのうち1つがC1−C4直鎖または分岐
状ペルフルオロアルキル基もしくは1〜3の酸素原子を
含有するC1−C4直鎖または分岐状ペルフルオロオキシ
アルキル基であり、あるいはR5およびR7またはR6お
よびR8が互いに結合して、C2およびC1とC5−C6ペ
ルフルオロアルキル環を形成し、 −基R5〜R8のうち1つがC2−C4直鎖または分岐状フ
ルオロアルキルもしくは1〜3の酸素原子を含有するC
2−C4直鎖または分岐状フルオロオキシアルキルであ
り、他のR5〜R8のうち1つまたは2つがFであり、残
りの1つまたは2つが同一または互いに異なって、H、
Clから選択されれ、HおよびClから選択される置換
基が2つである場合、それらの両方が同じ炭素原子に結
合し、R 5およびR7またはR6およびR8が互いに結合し
て、C2およびC1とC5−C6ペルフルオロアルキル環を
形成し、2つの遊離置換基R6、R8またはR5、R7のう
ち一方がFで、他方がH、Clから選択される。
ンは、次の反応b’)のフルオロアルケンと代替可能で
あり、この場合、中間体の化合物(VII)の鎖にある−
OCF2O−に対して、2つの各群R1〜R4およびR5〜
R8の各基の位置が同じで、上記のスキームに従って合
成が起こる際に占められた位置であり、2つのオレフィ
ンが予定の工程でそれぞれ反応するという条件付きで、
R1〜R4基およびR5〜R8基のそれぞれの置換基につい
て定義される意味は、互いに交換可能である。
て、その底部に放出口を備えた適当な反応器(第1反応
器)で、不活性液体で適度に希釈された次亜フッ素酸塩
ガス流CF2(OF)2を、不活性液体で任意に希釈された
オレフィンR1R2C=CR3R4で形成された流れと接触
させ、中間体の次亜フッ素酸塩(VI)の形成を伴う化学
反応a’)をさせる。化学量論的反応に見合うように、
反応物を、およそ単位モル比で、または過剰なCF2(O
F)2と共に、反応器に導入すべきである。反応器中の混
合物の残留時間は、オレフィン反応、反応温度および任
意の反応溶媒の存在によって、100分の数秒から約1
20秒にまでに及ぶ。
しくは−80℃〜−130℃の範囲であってもよい。化
合物(VI)は、通常、反応粗化合物から分離され、続い
て、工程b’)に記載の次の反応に移される。第1反応
器から出される混合化合物は、第2反応器に供給される
前に、室温に加熱してもよい。
は溶解状態で、第2のオレフィンR 5R6C=CR7R
8は、化合物(VII)の形成を伴う当初反応で得られた化
合物と反応する。続いて、反応器中の濃度を一定に維持
するために、オレフィンを供給してもよい。反応b’)
の温度は、−20〜−130℃、好ましくは−50〜−
100℃の範囲であってもよい。オレフィンの濃度は、
0.01Mまたはそれ以上、好ましくは3Mより高く、
より好ましくは純化合物を使用してもよい。
は、ペルフッ化もしくはクロロヒドロフッ化溶媒または
ヒドロフルオロカーボンである。前記溶媒の例は、CF
2Cl2、CFCl3、CF3CF2H、CF3CFH2、C
F3CF2CF3、CF3CCl 2H、CF3CF2Clであ
る。
b’)で用いられるオレフィンによって、化合物(VI
I)を、反応粗化合物から蒸留の際に、脱塩素または脱
塩化水素反応に付して、式(I)のビニルエーテルが得
られる。
ている反応を用いて行うことができる。合成に用いられ
る2つのオレフィンのR1〜R8置換基を適当に選択する
ことにより、この発明のビニルエーテルが得られる。
目的で示されるが、それらはこの発明の範囲を限定する
ものではない。
ートクレーブに、排気後、1.3リットルの脱イオン水
および −式: CF2ClO(CF2-CF(CF3)O)n(CF2O)mCF2C
OOH (式中、n/m=10、600の平均分子量を有する)
の酸末端基を有する4.3mlのペルフルオロポリオキ
シアルキレン; −30容量%の4.3mlのNH3水溶液; −8.8mlの脱イオン水; −式: CF3O(CF2-CF(CF3)O)n(CF2O)mCF3 (式中、n/m=20、450の平均分子量を有する)
の2.6mlのGalden(商品名)D02を混合す
ることによって得られた20mlのマイクロエマルショ
ンを導入した。
温度まで加熱し、全反応中、この温度を維持した。次い
で、35gのCF2=CF-O-CF2-O-CF2CF3(M
OVE1)および1.2gの1,4−ジヨードペルフル
オロブタン(C4F8I2)を添加した。次いで、オート
クレーブを、純フッ化ビニリデン(VDF)と共に、8
バール(0.8MPa)に加圧した。
に、 −開始剤として0.065gの過硫酸アンモニウム(A
PS); −0.6gの式CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2のビ
スオレフィン;その化合物の添加を、重合の開始時から
スタートして、0.03gずつを合計20回で、かつモ
ノマー転化率が5%ずつ増加するように行った; −8.6gの式CF2=CF-O-CF2CF2Brの4−
ブロモ−ヘプタフルオロエチルビニルエーテル;その化
合物の添加を、重合の開始時からスタートして、0.4
3gずつを合計20回で、かつモノマー転化率が5%ず
つ増加するように行った; −112gのCF2=CF-O-CF2-O-CF2CF3(M
OVE1) その化合物の添加を、5%に等しいモノマー転化が起こ
る時からスタートして、5.9gずつを合計19回で、
モノマー転化が5%ずつ増加するのが続くように行っ
た;を導入した。
ッ化ビニリデン(VDF)を供給することによって、全
重合中、一定に維持した。70分の反応後、100%の
モノマー転化率に対応して、オートクレーブを冷却し、
ラテックスを排出した。そのように得られたラテックス
を硫酸アルミニウム溶液(1リットルのラテックスにつ
き6gのAl2(SO4)3)で凝固させ、空気循環炉中、
90℃で16時間乾燥させた。220gのポリマーが得
られた。
R分析によって、19%に等しいポリマー中のMOVE
1のモル比が測定された。DSCで測定されたTgは、
−41℃であった。テトラヒドロフラン(THF)中の
ポリマーの固有粘度は、35ml/gであった。XRF
で測定されたポリマー中のヨウ素および臭素の重量パー
セントは、それぞれ0.20重量%および0.78重量
%であった。ATSM D 1646法に従って測定さ
れたムーニー粘度(ML(1+10’@121℃))は、
7MUであった。
排出口を備えた重合用の40mlのAISI−316反
応器に、CFCl2CF2Cl中の3重量%のペルフルオ
ロプロピオニルペルオキシド250μl、9.8ミリモ
ルのMOVE1および18ミリモルのテトラフルオロエ
チレンを導入した。
し、次いで、再度室温に戻し、再度冷却した。この全工
程を2回行った。脱気操作の終わりに、反応器を30℃
の温度に調温し、反応混合物を電磁撹拌下で維持した。
約8時間(反応時間)かけて、内圧を6.4atmから
4.7atmまで減圧した。未反応のモノマーを蒸留
し、真空下、150℃で3時間ポリマーをストリッピン
グした後、透明で無色のゴムのような1,100mgの
ポリマーを回収した。
R分析によって、ポリマー中のMOVE1のモル比が2
4%であると測定された。DSCで測定されたTgは、
−21.4℃であった。30℃で測定されたFluor
inert(商品名)FC−75中のポリマーの固有粘
度は、35.5ml/gであった。
CF=CF2)77/23実施例2に記載されているも
のと同じ重合用反応器に、CFCl2-CF2Cl中の3
重量%のペルフルオロプロピオニルペルオキシド250
μl、10ミリモルのβ−PDEおよび18ミリモルの
テトラフルオロエチレンを連続して導入した。先の実施
例2に記載されている手順を、電磁撹拌下、30℃の温
度に調温する工程まで従った。
って、ポリマー中のβ−PDEのモル比が23%である
と測定された。DSCで測定されたTgは、−4.8℃
であった。前記Tg値は、実質的に同一のビニルエーテ
ルのモル比を含む実施例2のTFE/MOVE1コポリ
マーで得られる値よりも高かった。
化し得るフルオロエラストマーを提供することができ
る。
Claims (20)
- 【請求項1】 以下のモノマー: a)フッ化ビニル(VF)、フッ化ビニリデン(VD
F)、トリフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルエ
チレンCH2=CH−R2 f(式中、R2 fはC1−C6ペル
フルオロアルキルである)のようなC2−C8水素化フル
オロオレフィン; b)一般式: CFX=CXOCF2OR (I) (式中、Rは以下: −C2−C6直鎖または分岐状(ペル)フルオロアルキ
ル、 −C5−C6環式(ペル)フルオロアルキル、 ―1〜3の酸素原子を含むC2−C6直鎖または分岐状
(ペル)フルオロオキシアルキルの意味を有し、Xは
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、RI 4、RI 5、RI 6は同一ま
たは互いに異って、HまたはC1−C5アルキルであり、
Zは任意に酸素原子を含有し、好ましくは少なくとも一
部がフッ化されたC1−C18直鎖もしくは分岐状アルキ
レンまたはC4−C 18シクロアルキレン基、あるいは
(ペル)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; d)任意に、以下: −(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAV
E)CF2=CFOR2 f(式中、R2 fはC1−C6(ペ
ル)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)、 −(ペル)フルオロ-オキシアルキルビニルエーテルC
F2=CFOXa(式中、XaはC1−C12アルキル、C1
−C12オキシアルキルまたは1つ以上のエーテル基を有
するC1−C12(ペル)フルオロオキシアルキル、例え
ばペルフルオロ−2−プロポキシプロピルである)、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; e)任意に、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキ
サフルオロプロペン(HFP)のようなC2−C8ペルフ
ルオロオレフィン、および/またはクロロトリフルオロ
エチレン(CTFE); f)任意に、1つ以上のC2−C8非フッ化オレフィンコ
モノマー、例えばエチレン、プロピレン、イソブテン;
を重合して得ることができ、鎖および/または末端位が
ヨウ素および/または臭素からなり、前記ハロゲン原子
が「硬化部位」コモノマーおよび/または重合に用いら
れる連鎖移動剤に由来する硬化性フルオロエラストマ
ー。 - 【請求項2】 フルオロオレフィン成分a)が、VDF
である請求項1に記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項3】 フルオロビニルエーテル成分b)が、一
般式: CFX=CXOCF2OCF2CF2Y (II) (式中、YはF、OCF3であり、Xは上記のとおりで
ある)を有する請求項1または2に記載のフルオロエラ
ストマー。 - 【請求項4】 ペルフルオロビニルエーテルが、以下の
式: CF2=CFOCF2OCF2CF3 (MOVE1) CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3 (MOVE2) を有する請求項3に記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項5】 ビスオレフィン成分c)の式(IA)に
おいて、RI 1、RI 2、RI 3、RI 4、RI 5、RI 6が水素
で、ZがC4−C12ペルフルオロアルキレン基または
式: −(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)ma(CF2O)na-CF2−(Q)p− (IIA) [式中、Qが、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−、−CH2
O(CH2CH2O)sCH2−(式中、Sは1〜3の整数で
ある)から選択され、pは0または1の整数であり、m
aおよびnaは、ma/na比が0.2〜5であるよう
な数である]の(ペル)フルオロポリオキシアルキレン
基であり;式(IIA)の(ペル)フルオロポリオキシア
ルキレン基の分子量が、500〜10,000、好まし
くは、1,000〜4,000である請求項1〜4のい
ずれか1つに記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項6】 ビスオレフィンが、式: CH2=CH−(CF2)t0−CH=CH2 (式中、t0は6〜10の整数である)を有する請求項
5に記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項7】 臭素化および/またはヨウ化「硬化部
位」コモノマーが、以下: −少なくとも1つの原子、好ましくは1〜3の臭素およ
び/またはヨウ素原子を含有するC2−C10ブロモおよ
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
有するC1−C10直鎖または分岐状(ペル)フルオロア
ルキルビニルエーテルおよび/または(ペル)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
〜6のいずれか1つに記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項8】 ヨウ化および/または臭素化連鎖移動剤
が、以下: −式Rb f(I)x(Br)y' (式中、Rb fが、1〜8の炭素原子を有する(ペル)フ
ルオロアルキルまたは(ペル)フルオロクロロアルキル
で、一方、xおよびyは、0〜2の間の整数で、1≦x
+y≦2である)の化合物; −アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のヨウ化物お
よび/または臭素化物から選択される請求項1〜6のい
ずれか1つに記載のフルオロエラストマー - 【請求項9】 鎖および/または末端位にヨウ素原子を
含有する請求項7または8に記載のフルオロエラストマ
ー。 - 【請求項10】 任意の成分d)が、ペルフルオロメチ
ルビニルエーテル(MVE)CF2=CF−O−CF3で
ある請求項1〜9のいずれか1つに記載のフルオロエラ
ストマー。 - 【請求項11】 フルオロビニルエーテルの成分b)由
来のユニット量が、15モル%、好ましくは17モル%
より高い請求項1〜10のいずれか1つに記載のフルオ
ロエラストマー。 - 【請求項12】 フルオロビニルエーテル成分b)、任
意のモノマー成分d)、HFPおよびCTFE(成分
e))由来の総ユニット量が、15モル%、好ましくは
17モル%より高い請求項1〜11のいずれか1つに記
載のフルオロエラストマー。 - 【請求項13】 ビスオレフィン成分c)由来の鎖にお
けるユニット量が、0.01〜2.0モル%、好ましく
は0.05〜0.8モル%である請求項1〜12のいず
れか1つに記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項14】 臭素化および/またはヨウ化「硬化部
位」コモノマー由来のユニット量が、0〜5モル%で、
鎖の末端基に存在する移動剤からのヨウ素および/また
は臭素量が、0〜2重量%、好ましくは0.05〜0.
8重量%である請求項1〜13のいずれか1つに記載の
フルオロエラストマー。 - 【請求項15】 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、0.05〜4重量%の範囲内であ
る請求項14に記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項16】 モル%で、以下のモノマー組成: VDF 5〜85、好ましくは20〜85 成分b) 1〜45、好ましくは5〜40 成分c) 0.01〜2 ヨウ素量(重量%として) 0.05〜0.6 成分d) 0〜45、好ましくは5〜30 成分e) 0〜60 成分f) 0〜40、好ましくは5〜20 を有し、成分e)がTFEと異なる場合、成分b)+成
分d)+成分e)の総モルパーセントが、15%、好ま
しくは17%より高く、かつモノマーの総モルパーセン
トが100%に等しい請求項1〜15のいずれか1つに
記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項17】 請求項1〜16のいずれか1つに記載
のフルオロエラストマーおよび (A)通常、ポリマーに対して0.5〜10重量%の範
囲内の量の硬化助剤; (B)0〜15重量%の範囲内の量で、例えば、Ba、
Na、K、Pb、Caのステアリン酸塩、安息香酸塩、
炭酸塩、蓚酸塩または亜リン酸塩のような弱酸塩と任意
に組み合わせられた、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
された任意の金属化合物; (C)ポリマーに対して0〜10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
のような非金属酸化物タイプの任意の酸受容体; (D)各量がポリマーに対して0〜10重量%である、
増粘剤、顔料、酸化防止剤、安定剤のような任意の添加
剤; (E)ポリマーに対して0〜80重量%、好ましくは1
5〜50重量%の量である、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
ポリマーのような任意の充填剤を含有する過酸化物ルー
トで硬化可能なブレンド。 - 【請求項18】 イオンルートで硬化される請求項1〜
16のいずれか1つに記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項19】 請求項1〜18のいずれか1つによる
硬化されたフルオロエラストマー。 - 【請求項20】 請求項17〜19のフルオロエラスト
マーから得ることが可能な製造物。
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