JP2003526705A - フルオロエラストマー組成物およびそれから作製される物品 - Google Patents
フルオロエラストマー組成物およびそれから作製される物品Info
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Abstract
Description
様において、本発明は、硬化性フルオロエラストマー組成物から作製される物品
、例えば、Oリング、シールおよびガスケットのような成形品に関する。
および過酷な化学的環境に対してかなりの耐性を呈する高分子材料である。した
がって、フルオロエラストマーは、高温および/または腐食性化学物質に暴露さ
れる系においてシールおよびガスケットならびに他の成形エラストマー部品とし
て使用するのに特に好適である。そのような部品は、特に、化学プロセス産業、
半導体産業、航空宇宙産業および石油産業で広く使用されている。
たフッ素化モノマー単位の安定性および不活性によるところが大きい。テトラフ
ルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、およびペルフルオロビニルエーテル
のような過フッ素化モノマーは、そのようなフッ素化モノマー単位に属する。フ
ッ素化ポリマーのエラストマー特性が完全に得られるように、典型的にはポリマ
ーを架橋させる。すなわち、ポリマーを加硫する。これを達成するために、硬化
部位モノマーの少量部分を過フッ素化モノマー単位と共重合させる。少なくとも
1個のブロモ基またはヨード基を有するモノマーを含めて、多くの硬化部位モノ
マーが知られている。そのような硬化部位モノマーは、ペルオキシドおよび共薬
剤と組み合わせると、適切に硬化した組成物を提供するであろう。
て測定される。ほとんどの場合百分率で表される硬化させたポリマーの圧縮永久
歪は、変形力に対するその応答の指標となる。硬化させたエラストマー組成物の
圧縮永久歪が大きくなるほど、圧縮力に付されたときに永久的に変形する。逆に
、硬化させたポリマーの圧縮永久歪が小さくなるほど、ポリマーが圧縮力下で永
久歪に抵抗する可能性が高くなるであろう。所定の硬化させたフルオロエラスト
マーの圧縮永久歪が低くなるほど、そのエラストマーはほとんどの用途に対して
一般に有用なものとなる。
させたポリマーに生じる圧縮永久歪に影響を与える可能性がある。例えば、半導
体グレードのフルオロエラストマーは、典型的には、例えば、炭酸カルシウム、
水酸化カルシウムおよび酸化亜鉛のような無機酸受容体なしで配合され、これら
の物質はすべて、硬化させた組成物中に痕跡量の抽出可能な金属化合物を残存さ
せる可能性がある。しかしながら、酸受容体なしで配合されたフルオロエラスト
マー組成物は、典型的には、圧縮永久歪の増大を招き、要求の厳しいいくつかの
用途では、あまり望ましいものではなく、場合により許容できないものとなる。
剤として、有機オニウム、ホスフェート、ホスフィンオキシドまたはアミンオキ
シド、アルキルアミン、あるいは複素環式アミンのうちの少なくとも1種を利用
する。これらの添加剤は、酸受容体なしで配合される配合物を含めて、広範にわ
たるフルオロエラストマー配合物に組み込むことができる。本発明の組成物は、
半導体用途に使用される成形品に特に有用である。
ロ(アルキルビニル)エーテル、ペルフルオロ(アルコキシビニル)エーテル、
およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のペルフルオロ
ビニルエーテルと、(c)ペルオキシド硬化反応に関与しうる硬化部位成分と、
から誘導される共重合単位を含有するフルオロエラストマーと、 (2)有機オニウム、ホスフェート、ホスフィンオキシド、アミンオキシド、
アルキルアミン、ならびに複素環式アミンおよび複素環式アミンの塩からなる群
から選択される少なくとも1種の添加剤と、 (3)ペルオキシド硬化剤と、 (4)任意に、共薬剤と、 を含んでなる硬化性フルオロエラストマー組成物を提供する。
上記の硬化性フルオロエラストマー組成物から作製される成形品を提供する。
般に形成される高分子組成物である。一般的には、モノマーのうちの一方は、ペ
ルフルオロオレフィンであり、他方は、ペルフルオロビニルエーテル、典型的に
はペルフルオロ(ビニルアルキル)エーテルまたはペルフルオロ(ビニルアルコ
キシ)エーテルである。ペルフルオロオレフィンモノマーの代表例は、テトラフ
ルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロペンである。
直鎖状または分枝状ペルフルオロアルキレン基であり、 mおよびnは、独立して、0または1〜10の整数であり、そして Rfは、1〜6個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基である。〕 で表される化合物が含まれる。
原子を有するペルフルオロアルキル基である。〕 で表される組成物が含まれる。
2のいずれかにおいてnが0または1でありかつRfが1〜3個の炭素原子を含
有する化合物である。そのような過フッ素化エーテルの例には、例えば、ペルフ
ルオロ(メチルビニル)エーテル、ペルフルオロ(エチルビニル)エーテル、お
よびペルフルオロ(プロピルビニル)エーテルが含まれる。
mは0または1であり、nは0〜5であり、ZはFまたはCF3である。〕 で表される化合物が含まれる。このクラスの好ましいメンバーは、RfがC3F7
でありmが0でありかつnが1である化合物である。
式: CF2=CFO[(CF2CFCF3O)n(CF2CF2CF2O)m(CF2)p]
CxF2x+1 (4) 〔式中、mおよびnは、それぞれ、0または1〜10の整数であり、pは0〜3
であり、xは0〜5である。〕 で表される化合物が含まれる。このクラスの好ましいメンバーには、nが0また
は1でありmが0または1でありかつxが1である化合物が挙げられる。
ルの特定の代表的な例には、CF2=CFOCF2OCF2CF2CF3、CF2=C
FOCF2OCF3、CF2=CFO(CF2)3OCF3、およびCF2=CFOC
F2CF2OCF3が挙げられる。
)エーテルとの混合物を利用することも可能である。
レンと少なくとも1種のペルフルオロ(アルキルビニル)エーテルとからなる。
そのようなコポリマーの場合、共重合された過フッ素化エーテル単位は、ポリマ
ー中に存在する全モノマー単位の約15〜約50モル%を占める。
が可能である。例えば、モノマー単独で、あるいは有機溶媒中または水中の溶液
、エマルション、または分散液として遊離基重合させることにより重合プロセス
を実施することができる。モノマーが迅速かつほぼ完全に変換されること、重合
熱が容易に除去されること、しかもポリマーの単離が容易であることを理由に、
多くの場合、水性のエマルション中または懸濁液中で重合させることが好ましい
。乳化重合または懸濁重合では、典型的には、過硫酸アンモニウムまたは過マン
ガン酸カリウムのような無機遊離基開始剤系と界面活性剤または沈殿防止剤との
存在下でモノマーの重合が行われる。
ルションまたは懸濁液を連続的に除去しながら、最適な圧力および温度の条件下
で、モノマー、水、界面活性剤、緩衝剤および触媒を攪拌型反応器に連続的に供
給する。他の方法は、成分を攪拌型反応器に供給して所定の時間にわたり調整温
度でそれらを反応させるか、またはモノマーを反応器に供給して所望の量のポリ
マーが形成されるまで一定圧力を保持することによる、バッチ重合またはセミバ
ッチ重合である。
ルオロスルフィネートおよび酸化剤の存在下で遊離基重合プロセスを行うことも
できる。そのような酸化剤は水溶性であり、スルフィネートをスルホニル部分に
変換することができる。生成したスルホニルラジカルは、SO2を脱離して、エ
チレン性不飽和モノマーの重合を開始させるフッ素化ラジカルを形成すると考え
られている。米国特許第5,285,002号に教示されているように、数多く
の有用な酸化剤が知られている。そのような有用な酸化剤の代表例は、ナトリウ
ム、カリウム、およびアンモニウムの過硫酸塩、過リン酸塩、過ホウ酸塩、過炭
酸塩、臭素酸塩、塩素酸塩および次亜塩素酸塩である。酸化剤の使用量は、利用
する個々の酸化剤およびスルフィネートに応じて変化させることができる。典型
的には、等モル又はそれ以下の量(スルフィネートの量を基準にして)が使用さ
れる。
5,285,002号に記載されているもの及び一般式: R3 fSO2M1/x (6)又は R2 f[SO2M1/x]n (7) 〔式中、 R3 fは、例えば1〜20個の炭素原子、好ましくは4〜10個の炭素原子を有
する一価のフルオロ脂肪族基を表し、 R2 fは、例えば1〜20個の炭素原子、好ましくは2〜10個の炭素原子を有
する多価、好ましくは二価のフルオロ脂肪族基を表し、 Mは、水素原子、あるいは1または2である原子価xを有するカチオンを表し
、 nは、1〜4、好ましくは1または2である。〕 で表される化合物が挙げられる。
のポリマー分子量に応じて変化させることができる。好ましくは、フルオロ脂肪
族スルフィネートの量は、モノマーの全量を基準にして、スルフィネート化合物
0.01〜50モル%、最も好ましくは0.05〜10モル%である。
酸塩、重亜硫酸塩、メタ重亜硫酸塩、次亜硫酸塩、チオ亜硫酸塩、亜リン酸塩、
ナトリウムまたはカリウムのホルムアルデヒドスルホキシル酸塩または次亜リン
酸塩のような他の還元剤を存在させることができる。第一鉄塩、第一銅塩、また
は銀塩のような活性剤を存在させてもよい。
できる。硬化部位成分は、部分フッ素化または完全フッ素化させることができる
。硬化部位成分を完全フッ素化させた場合、得られるポリマーは過フッ素化され
ており、硬化部位成分を部分フッ素化させた場合でも、依然として得られるポリ
マーは高度にフッ素化されているであろうと思われる。一般的には、最も有用な
硬化部位成分には、1個以上のヨウ素基または臭素基が含まれるであろうが、ニ
トリル基のように硬化反応に関与できる他の官能基を利用してもよい。硬化部位
成分には、2〜4個の炭素原子を有するヨウ素末端または臭素末端不飽和モノオ
レフィン、例えば、ブロモジフルオロエチレン、ブロモトリフルオロエチレン、
ヨードトリフルオロエチレン、および4−ブロモ−3,3,4,4−テトラフル
オロブテン−1が包含され得る。他の好適な硬化部位成分には、CF2=CFO
CF2CF2Br、CF2=CFOCF2CF2CF2Br、CF2=CFOCF2CF 2 CF2OCF2Br、ならびにEPA 0 661 304 A1、EPA 0
784 064およびEPA 0 769 521 A1に開示されているよ
うなビス−オレフィンが挙げられる。好ましくは、これらの成分のすべてまたは
本質的にすべてがエチレン的不飽和である。
始剤である。有用な連鎖移動剤には、例えば、BrCF2CF2Br、ICF2C
F2I、BrCF2CF2Iなどのようなペルフルオロアルキルブロミドまたはイ
オジドが挙げられる。
およびニトリル含有フッ素化ビニルエーテルが挙げられる。そのようなニトリル
含有モノマーとしては、次の化合物: CF2=CFO(CF2)nCN (8) CF2=CFO[CF2CFCF3O]pCF2CF(CF3)CN (9) CF2=CF[OCF2CFCF3]xO(CF2)mCN (10) 〔上記式中、n=2〜12、p=0〜4、x=1〜2、およびm=1〜4である
。〕 が挙げられる。そのようなモノマーの例は、ペルフルオロ(8−シアノ−5−メ
チル−3,6−ジオキサ−1−オクテン)である。
遊離基を発生する物質である。50℃を超える温度で分解するジアルキルペルオ
キシドおよびビス(ジアルキルペルオキシド)は、特に好ましい。多くの場合、
ペルオキシ酸素原子に結合された第三級炭素を有するジ−第三級ブチルペルオキ
シドを使用することが好ましい。このタイプの最も有用なペルオキシドの中には
、2,5−ジメチル−2,5−ジ(第三級ブチルペルオキシ)ヘキセン−3およ
び2,5−ジメチル−2,5−ジ(第三級ブチルペルオキシ)ヘキサンがある。
他のペルオキシドは、ジクミルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、第三
級ブチルペルベンゾエート、a,a’−ビス(t−ブチルペルオキシ−ジイソプ
ロピルベンゼン)、およびジ[1,3−ジメチル−3−(t−ブチルペルオキシ
)−ブチル]カーボネートのような化合物から選択することができる。一般に、
ペルフルオロエラストマー100部あたり約1〜3部のペルオキシドが使用され
る。
添加剤の一クラスである。好適な有機オニウム化合物は、一般的には、ジヒドロ
キシ含有硬化剤で硬化されるフルオロエラストマー用の加硫促進剤として当技術
分野で知られている。周知の通り、有機オニウムは、好適なルイス塩基(例えば
、ホスフィン、アミン、エーテル、およびスルフィド)の共役酸であり、該ルイ
ス塩基を好適なアルキル化剤(例えば、アルキルハライドまたはアシルハライド
)と反応させてルイス塩基の電子供与性原子の原子価および有機オニウム化合物
上の正電荷を増大させることによって生成させることができる。本発明に有用な
有機オニウム化合物の多くは、有機部分または無機部分に結合された少なくとも
1個のヘテロ原子、すなわち、N、P、S、Oのような非炭素原子を含有してい
る。一つの特に有用なクラスの第四級有機オニウム化合物には、相対的に正のイ
オンと相対的に負のイオンとが幅広く含まれ、この場合、リン、ヒ素、アンチモ
ンまたは窒素が一般に正イオンの中心原子を構成し、負イオンは有機アニオンで
あっても無機アニオンであってもよい(例えば、ハライド、スルフェート、アセ
テート、ホスフェート、ホスホネート、ヒドロキシド、アルコキシド、フェノキ
シド、ビスフェノキシドなど)。
ム化合物が、当技術分野で報告され公知になっている。例えば、米国特許第4,
233,421号(Worm)、同第4,912,171号(Grootaer
tら)、同第5,086,123号(Guenthnerら)、および同第5,
262,490号(Kolbら)を参照されたい。これらの記載内容はすべて、
引用により本明細書に組み入れられるものとする。代表例には、以下に個別に列
挙されている化合物およびそれらの混合物が含まれる。 トリフェニルベンジルホスホニウムクロリド トリブチルアリルホスホニウムクロリド トリブチルベンジルアンモニウムクロリド テトラブチルアンモニウムブロミド アンモニウムペルフルオロオクタノエート トリアリールスルホニウムクロリド ベンジルトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムクロリド ベンジル(ジエチルアミノ)ジフェニルホスホニウムクロリド
している他のクラスの有機オニウムは、以下の式11で表される酸官能性オニウ
ムである。 〔式中、 Qは、窒素、リン、ヒ素、またはアンチモンであり、 Zは、水素原子であるかまたは式−COOA(式中、Aは、水素原子であるか
または金属カチオンである)で表される基を末端基とした4〜約20個の炭素原
子を有する置換もしくは無置換の環式もしくは非環式アルキル基であるか、ある
いはZは、式CY2−COOR’[式中、Yは、水素原子もしくはハロゲン原子
であるか、または任意により1個以上のカテナリーヘテロ原子を含有していても
よい1〜約6個の炭素原子を有する置換もしくは無置換のアルキル基もしくはア
リール基であり、R’は、水素原子、金属カチオン、アルキル基、または非環式
無水物、例えば、式−COR{式中、Rは、アルキル基であるかまたはそれ自体
が有機オニウムを含有する基(すなわち、ビス有機オニウムを与える基)である
。}であり、好ましくは、R’は水素である。]で表される基であり、Zはまた
、式−COOA(式中、Aは、水素原子であるかまたは金属カチオンである。)
で表される基を末端基とした4〜約20個の炭素原子を有する置換もしくは無置
換の環式もしくは非環式アルキル基であってもよく、 R1、R2、およびR3は、それぞれ独立して、水素原子もしくはアルキル、ア
リール、アルケニル、またはそれらの任意の組み合わせであり、各R1、R2、お
よびR3は、塩素、フッ素、臭素、シアノ、−OR”または−COOR”(式中
、R”は、C1〜C20アルキル、アリール、アラルキル、またはアルケニルであ
る。)で置換することが可能であり、またR1、R2、およびR3基の任意の二つ
は、互いにおよびQと結合して複素環を形成することが可能であり、R1、R2、
およびR3基のうちの1個以上は、式Z(ここで、Zは先に定義した通りである
。)の基であってもよく、 Xは、有機または無機のアニオン(例えば、ハロゲン化物イオン、硫酸イオン
、酢酸イオン、リン酸イオン、ホスホン酸イオン、水酸化物イオン、アルコキシ
ドイオン、フェノキシドイオン、またはビスフェノキシドイオン)であり、そし
て nは、アニオンXの原子価に等しい数である。〕
アルキル基を有する化合物が含まれる。一般的には、最も有用なそうしたフッ素
化オニウム化合物は、米国特許第5,591,804号にCoggioらによっ
て開示されている。この有用なクラスのオニウム化合物の代表例は、以下の化合
物である。
は、少なくとも1個が環原子である2個の窒素原子を有する複素環式アミン化合
物を包含する複素環式アミン化合物である。そのような化合物は、遊離形のいず
れのその塩として使用してもよい。多くのそのような化合物は、例えば、米国防
衛公開第T107,801号に開示されている。特定のクラスの環状アミンには
、式: 〔式中、R1およびR2は、同じであっても異なっていてもよく、かつ独立して1
〜5個の炭素原子を含有しうるアルキル基である。〕 で表されるようなジアルキルアミノプリイジン(dialkylaminopr
yidine)が含まれる。このほか、R1およびR2は、互いに結合して、それ
らが結合しているN原子と共に複素環を形成することが可能である。上記の式1
5で表される代表的なジアルキルアミノピリジンには、p−ジメチルアミノピリ
ジン、ジプロピルアミノピリジン、および4−ピロリジノプリイジン(pyro
llidinopryidine)が含まれる。
の整数として選択される。〕 で表されるようなジアザビシクロ化合物が含まれる。上記式16で表される代表
的なジアゾビシクロ(diazobicyclo)化合物には、1,4−ジアゾ
ビシクロ(diazobicyclo)[2,2,2]オクタンが含まれ、式1
7で表される代表的なジアゾビシクロ(diazobicyclo)化合物とし
ては、1,5−ジアゾビシクロ(diazobicyclo)[4,3,0]−
5−ノネンおよび1,9−ジアゾビシクロ(diazobicyclo)[5,
4,0]−7−ウンデセンが挙げられる。そのような化合物の塩、例えば、8−
ベンジル−1,8−ジアゾビシクロ(diazobicyclo)[5,4,0
]−7−ウンデセニウムクロリドを使用してもよい。
フェート、ホスフィンオキシド、アミンオキシド、およびアルキルアミンである
。これらの化合物としては、例えば、アルキルおよびアリールホスフェート、ト
リアリールホスフィンオキシド、トリアルキルホスフィンオキシド、トリアリー
ルアミンオキシド、トリアルキルアミンオキシド、およびトリアルキルアミンが
挙げられる。そのような化合物には、式PR3O、NR3O、およびNR3〔式中
、各R置換基は、独立して、1〜約20個の炭素原子を有する直鎖状または分枝
状のアルキル基またはアリール基である。〕で表される化合物が包含される。
利用されるいずれの助剤をも含有することが可能である。例えば、硬化剤系の一
部分としてフルオロエラストマー組成物としばしばブレンドされる物質の一つは
、ペルオキシドと協同して有用な硬化を行いうるポリ不飽和化合物から構成され
た共薬剤(coagent)(共硬化剤と呼ばれることもある)である。この共薬剤は、
一般に、フルオロエラストマー100部あたり0.1〜10部、好ましくはフル
オロエラストマー100部あたり1〜5部に等しい量で添加することができる。
有用な共薬剤には、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレ
ート、トリ(メチルアリルイソシアヌレート)、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、N,N−ジアリルアクリルアミド、ヘ
キサアリルホスホルアミド、N,N,N’,N’−テトラアルキルテトラフタル
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、2,4,6−トリビニルメチルトリシロキサン、およびトリ(5−ノ
ルボルネン−2−メチレン)シアヌレートが含まれる。特に好ましいのは、トリ
アリルイソシアヌレートである。
84 064 A1およびEPA 0 769 521 A1に開示されている
ビス−オレフィンが含まれる。
、可塑剤、滑剤、充填剤、および加工助剤のような添加剤を、本発明の組成物に
組み込むことが可能であるが、この場合、これらの添加剤は、所定の使用条件に
対して適切な安定性を有するものでなければならない。特に、低温性能は、ペル
フルオロポリエーテルの組み込みにより増強させることができる。例えば、米国
特許第5,268,405号を参照されたい。
度、伸び、硬度、耐摩耗性、導電性、および加工性のバランスをとる手段として
エラストマー中で利用される。好適な例としては、N−991、N−990、N
−908、およびN−907と呼ばれるMTブラック(メディアムサーマルブラ
ック)および大きな粒子径のファーネスブラックが挙げられる。使用する場合、
一般的には、1〜70phrの大きなサイズの粒子ブラックで十分である。
、フルオロエラストマー100部あたり1〜50部のフルオロポリマー充填剤が
使用される。フルオロポリマー充填剤を微細に分割して、フルオロエラストマー
組成物の作製時および硬化時に利用される最高温度において固体として容易に分
散させることができる。固体とは、充填材料が、部分的結晶質の場合も含めて、
フルオロエラストマー(1種または複数種)の加工温度を超える結晶融点を有す
ることを意味する。そのように微細に分割されて容易に分散されるフルオロプラ
スチックは、一般に、ミクロ粉末またはフルオロ添加剤と呼ばれる。ミクロ粉末
は、通常、部分結晶質ポリマーである。
金属化合物の存在が望ましくない場合(例えば、半導体用途の場合)、無機酸受
容体の使用を最小限に抑えなければならず、好ましくは完全に排除しなければな
らない。慣用される酸受容体としては、例えば、酸化亜鉛、水酸化カルシウム、
炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。これらの化合物は、一般
に、フルオロエラストマーを機能させなければならない高い温度で発生する恐れ
のあるHFまたは他の酸のいずれにも結合するようにフルオロエラストマー配合
物中で使用される。
ペルオキシド硬化剤と、選択された1種または複数種の添加剤と、必要な場合に
は他の助剤とを混合することにより調製することができる。密閉式ミキサー、(
例えば、バンバリーミキサー)、ロールミルのような通常のゴム混合装置、また
は任意の他の便利な混合装置のいずれかを利用することにより、所望の量の配合
成分および他の従来型の助剤または成分を未加硫フルオロカーボンガムストック
に添加して均質に混合または配合することができる。最良の結果を得るには、典
型的には、ミルにかける混合物の温度が約120℃を超えて上昇しないようにし
なければならない。混練時、有効に硬化させるべくガム全体にわたり一様に成分
および助剤を分布させることが好ましい。
は成形(例えば、Oリングシールの形態で)により、混合物を処理して造形する
。その後、造形品を加熱することによりガム組成物を硬化させて硬化エラストマ
ー物品を形成することができる。
好ましくは約150℃〜約205℃の温度で、1分〜15時間、典型的には5分
〜30分間かけて行われる。通常、約700kPa〜約20,600kPaの圧
力が金型中の配合混合物に加えられる。金型をまず剥離剤で被覆し、プレベーキ
ングしてもよい。次に、成形された加硫物を、物品の横断面厚さに応じて、通常
、約150℃〜約275℃、典型的には約232℃の温度で、約2時間〜50時
間またはそれ以上の時間かけて後硬化(例えば、オーブン硬化)させる。断面が
厚い場合、通常、後硬化時の温度を、この範囲の下限から所望の最大温度まで徐
々に上昇させる。使用する最高温度は、好ましくは約260℃であり、この温度
で約4時間又はそれ以上保持される。
の作製に有用である。そのような物品は、硬化性組成物の配合物を種々の添加剤
と一緒に加圧下で成形してその物品を硬化させ、次いで後硬化サイクルに付すこ
とにより作製される。無機酸受容体なしで配合された硬化性組成物は、半導体デ
バイスを作製するためのシールおよびガスケットならびに高温の自動車に使用す
るためのシールのような用途に特に好適である。
変更態様は当業者には自明なものとなるであろう。また本発明は、以上に記載の
例示的態様に不当に限定されるものではないことを理解すべきである。
は、200℃で70時間圧縮した直径0.139インチ(3.5mm)のOリン
グを用いてASTM 395−89方法Bにより測定した。結果を百分率で報告
する。
%溶液。 添加剤B:トリフェニルホスフィンオキシド。 添加剤C:テトラブチルアンモニウムクロリド。 添加剤D:メタノール中の1.29ミリモルのトリアリールホスホニウムクロ
リド(米国特許第5,262,490号に記載の方法に従って調製した)を、メ
タノール中の1.29ミリモルのナトリウムメトキシド(メタノール中の25重
量%NaOCH3、Aldrich Chemical Co.から入手可能)
と反応させることにより調製したトリアリールスルホニウムメトキシド。 添加剤E:オクタデシルアミン。 添加剤F:アンモニウムペルフルオロオクタノエート。 添加剤G:トリブチルホスフェート。 添加剤H:トリフェニルホスフィン。 添加剤I:トリフェニルアミン。
ペルフルオロメチルビニルエーテル、および0.36重量%の臭素(ブロモトリ
フルオロエチレンとして)を含有するフルオロエラストマーを、以下の表1に記
載されているように本発明に従って添加剤と配合した。
配合して200℃のオーブン中で2時間加熱した。室温まで冷却させた後、10
0部のフルオロエラストマー/添加剤混合物を、Medicine Hat,A
lberta,CanadaにあるCanCarbから入手可能な15部のMT
N990カーボンブラック;Norwalk,CTにあるR.T.Vande
rbilt Co.から入手可能な0.75部のVaroxTM DBPH−50
ペルオキシド;およびMilwaukee,WIにあるAldrich Che
mical Co.から入手可能な1.5部のTAIC(ニート)と配合した。
化を行うことにより、上記の配合混合物のOリングを調製した。得られたOリン
グの圧縮永久歪を試験した(70時間、200℃、25%撓み)。以下の表2に
結果を報告する。
た場合と比較して、本発明の添加剤を用いて達成される圧縮永久歪は小さい。
ドの50%溶液である添加剤Aを様々なレベルで評価した。例8では0.5ph
rの添加剤Aを使用し、例9では2.0phrの添加剤Aを使用した以外は例1
と同様にして、フルオロエラストマー製のOリングを調製し、評価した。例8で
は36.2%の圧縮永久歪が得られ、例9では31.4%の圧縮永久歪が得られ
た。
硬化させた以外は例1との場合と同様にして、フルオロエラストマー組成物を調
製し、評価した。硬化および後硬化の同じ条件下で、30.0%の圧縮永久歪が
得られたことから、本発明の添加剤を含むフルオロエラストマーは加熱する必要
がないことが示唆された。
エラストマー組成物を調製して評価した。それぞれの例および比較例に対して、
64.9モル%テトラフルオロエチレンと、34.6モル%ペルフルオロビニル
エーテルと、0.5モル%CF2=CFOC5F10CNとの共重合体を、以下の表
3に記載の処方に従って配合した。
Coから入手可能である。 2 有効成分50%で炭酸カルシウム上のものが入手可能である。
価したところ、次の結果が得られた。
様において、本発明は、硬化性フルオロエラストマー組成物から作製される物品
、例えば、リング、シールおよびガスケットのような成形品に関する。
たフッ素化モノマー単位の安定性および不活性によるところが大きい。テトラフ
ルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、およびペルフルオロビニルエーテル
のような過フッ素化モノマーは、そのようなフッ素化モノマー単位に属する。フ
ッ素化ポリマーのエラストマー特性が完全に得られるように、典型的にはポリマ
ーを架橋させる。すなわち、ポリマーを加硫する。これを達成するために、硬化
部位モノマーの少量部分を過フッ素化モノマー単位と共重合させる。少なくとも
1個のブロモ基またはヨード基を有するモノマーを含めて、多くの硬化部位モノ
マーが知られている。そのような硬化部位モノマーは、ペルオキシドおよび共薬
剤と組み合わせると、適切に硬化した組成物を提供するであろう。 WO-A-90/14368はTFE、ペルフルオロ(アルキルビニル)エーテル、及びシアノ
硬化部位反応剤のランダム共重合によるペルフルオロポリマーの調製方法であっ
て、その中で、共重合反応剤はさらに式RIn(式中、RはC1〜C8の炭化水素又はハ
ロゲン炭素化合物基であり、かつnは1又は2である)の化合物を含む上記方法
を記載している。 米国特許第5,910,552号(DE-A-197 13 806に対応)は、臭素基を架橋可能基と
して有するフッ素含有共重合体エラストマーを記載し、それは45〜80モル%のTF
E、50から20モル%の一般式CF2=CFO(CF2)2(OCF2)nOCF3(式中、nは1〜5の整数
である)で表されるペルフルオロ(ビニルエーテル)、及び0.2〜5モル%の臭素
含有不飽和モノマー化合物、を含み、合計は100モル%である。これらのフルオ
ロエラストマーの加硫製品は化学物質、低温及び熱に対して耐性であると言われ
ている。 米国特許第5,041,480は、フルオロエラストマー、フッ素含有界面活性剤、及
び任意に加硫剤を含むフルオロエラストマー組成物を記述し、それは改良された
加工性を有すると言われている。
ム化合物が、当技術分野で報告され公知になっている。例えば、米国特許第4,
233,421号(Worm)、同第4,912,171号(Grootaer
tら)、同第5,086,123号(Guenthnerら)、および同第5,
262,490号(Kolbら)を参照されたい。代表例には、以下に個別に列
挙されている化合物およびそれらの混合物が含まれる。 トリフェニルベンジルホスホニウムクロリド トリブチルアリルホスホニウムクロリド トリブチルベンジルアンモニウムクロリド テトラブチルアンモニウムブロミド アンモニウムペルフルオロオクタノエート トリアリールスルホニウムクロリド ベンジルトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムクロリド ベンジル(ジエチルアミノ)ジフェニルホスホニウムクロリド
は、少なくとも1個が環原子である2個の窒素原子を有する複素環式アミン化合
物を包含する複素環式アミン化合物である。そのような化合物は、遊離形のいず
れのその塩として使用してもよい。多くのそのような化合物は、例えば、米国防
衛公開第T107,801号に開示されている。特定のクラスの環状アミンには
、式: 〔式中、R1およびR2は、同じであっても異なっていてもよく、かつ独立して1
〜5個の炭素原子を含有しうるアルキル基である。〕 で表されるようなジアルキルアミノピリジンが含まれる。このほか、R1および
R2は、互いに結合して、それらが結合しているN原子と共に複素環を形成する
ことが可能である。上記の式15で表される代表的なジアルキルアミノピリジン
には、p−ジメチルアミノピリジン、ジプロピルアミノピリジン、および4−ピ
ロリジノピリジンが含まれる。
の整数として選択される。〕 で表されるようなジアザビシクロ化合物が含まれる。上記式16で表される代表
的なジアザビシクロ化合物としては、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オ
クタンが含まれ、式17で表される代表的なジアザビシクロ化合物には、1,5
−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネンおよび1,8−ジアザビシクロ[
5,4,0]−7−ウンデセンが含まれる。そのような化合物の塩、例えば、8
−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロ
リドを使用してもよい。
Claims (10)
- 【請求項1】 (1)(a)少なくとも1種のペルフルオロオレフィンと、
(b)ペルフルオロ(アルキルビニル)エーテル、ペルフルオロ(アルコキシビ
ニル)エーテル、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1
種のペルフルオロビニルエーテルと、(c)ペルオキシド硬化反応に関与しうる
硬化部位成分と、から誘導される共重合単位を含有するフルオロエラストマーと
、 (2)有機オニウム、ホスフェート、ホスフィンオキシド、アミンオキシド、
アルキルアミン、ならびに複素環式アミンおよび複素環式アミンの塩からなる群
から選択される少なくとも1種の添加剤と、 (3)ペルオキシド硬化剤と、 (4)任意に、共薬剤と、 を含んでなる硬化性フルオロエラストマー。 - 【請求項2】 前記ペルフルオロ(アルキルビニル)エーテルが、式: CF2=CFO(R’fO)n(R”fO)mRf 〔式中、R’fおよびR”fは、2〜6個の炭素原子を有する同じかまたは異なる
直鎖状または分枝状ペルフルオロアルキレン基であり、 mおよびnは、独立して、0または1〜10の整数であり、 Rfは、1〜6個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基である。〕 で表される、請求項1に記載の硬化性組成物。 - 【請求項3】 前記ペルフルオロ(アルキルビニル)エーテルが、式: CF2=CFO(CF2CFXO)nRf CF2=CFO[(CF2)mCF2CFZO]nRf 〔式中、nは0〜5であり、mは0または1であり、XはFまたはCF3であり
、ZはFまたはCF3であり、Rfは、1〜6個の炭素原子を有するペルフルオロ
アルキル基である。〕、 CF2=CFO[(CF2CFCF3O)n(CF2CF2CF2O)m(CF2)p]
CxF2x+1 〔式中、mおよびnは、それぞれ、0または1〜10の整数であり、pは0〜3
であり、xは1〜5である。〕、または CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2O)mCnF2n+1 〔式中、nは1〜5、好ましくは1であり、mは1〜3である。〕 で表される、請求項1に記載の硬化性組成物。 - 【請求項4】 前記ペルフルオロオレフィンがテトラフルオロエチレンまた
はヘキサフルオロプロペンであり、かつ前記ペルフルオロビニルエーテルが、ペ
ルフルオロ(メチルビニル)エーテル、ペルフルオロ(エチルビニル)エーテル
、ペルフルオロ(プロピルビニル)エーテル、CF2=CFOCF2OCF2CF2 OCF3、CF2=CFOCF2CF3、CF2=CFO(CF2)3OCF3、および
CF2=CFOCF2CF2OCF3からなる群から選択される、請求項1に記載の
硬化性組成物。 - 【請求項5】 前記硬化部位成分が、ヨウ素含有または臭素含有不飽和モノ
オレフィンおよび式: CF2=CFO(CF2)nCN CF2=CFO[CF2CFCF3O]pCF2CF(CF3)CN CF2=CF[OCF2CFCF3]xO(CF2)mCN 〔式中、n=2〜12、p=0〜4、x=1〜2、およびm=1〜4である。〕 で表されるニトリル含有モノマーからなる群から選択される、請求項1に記載の
硬化性組成物。 - 【請求項6】 前記硬化部位成分が、ブロモジフルオロエチレン、ブロモト
リフルオロエチレン、ヨードトリフルオロエチレン、4−ブロモ−3,3,4,
4−テトラフルオロブテン−1、CF2=CFOCF2CF2Br、CF2=CFO
CF2CF2CF2Br、CF2=CFOCF2CF2CF2OCF2CF2Br、およ
びペルフルオロ(8−シアノ−5−メチル−3,6−ジオキサ−1−オクテン)
からなる群から選択される、請求項1に記載の硬化性組成物。 - 【請求項7】 前記ペルオキシド硬化剤がジアルキルペルオキシドまたはビ
ス(ジアルキルペルオキシド)である、請求項1に記載の硬化性組成物。 - 【請求項8】 前記ペルオキシド硬化剤が、2,5−ジメチル−2,5−ジ
(第三級ブチルペルオキシ)ヘキシン−3,2,5−ジメチル−2,5−ジ(第
三級ブチルペルオキシ)ヘキサン、ジクミルペルオキシド、ジベンゾイルペルオ
キシド、第三級ブチルペルベンゾエート、a,a’−ビス(t−ブチルペルオキ
シ−ジイソプロピルベンゼン)、およびジ[1,3−ジメチル−3−(t−ブチ
ルペルオキシ)−ブチル]カーボネートからなる群から選択される、請求項1に
記載の硬化性組成物。 - 【請求項9】 前記添加剤が、トリフェニルベンジルホスホニウムクロリド
、トリブチルアリルホスホニウムクロリド、トリブチルベンジルアンモニウムク
ロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、アンモニウムペルフルオロオクタ
ノエート、トリアリールスルホニウムクロリド、ベンジルトリス(ジメチルアミ
ノ)ホスホニウムクロリド、およびベンジル(ジエチルアミノ)ジフェニルホス
ホニウムクロリドからなる群から選択される有機オニウムである、請求項1に記
載の硬化性組成物。 - 【請求項10】 少なくとも1種の前記添加剤が、酸官能性有機オニウム、
1個以上のペンダントフッ素化アルキル基を有する有機オニウム化合物、ジアル
キルアミノプリイジン(dialkylaminopryidine)、ジアゾ
ビシクロ(diazobicyclo)化合物またはジアゾビシクロ(diaz
obicyclo)化合物の塩、p−ジメチルアミノピリジン、ジプロピルアミ
ノピリジン、4−ピロリジノプリイジン(pyrollidinopryidi
ne)、1,4−ジアゾビシクロ(diazobicyclo)[2,2,2]
オクタン、1,5−ジアゾビシクロ(diazobicyclo)[4,3,0
]−5−ノネン、1,9−ジアゾビシクロ(diazobicyclo)[5,
4,0]−7−ウンデセン、8−ベンジル−1,8−ジアゾビシクロ(diaz
obicyclo)[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロリド、式PR3O
、NR3O、およびNR3〔式中、各R置換基は、独立して、1〜約20個の炭素
原子を有する直鎖状または分枝状のアルキル基またはアリール基である。〕で表
されるホスフィンオキシド、アミンオキシド、およびアルキルアミンからなる群
から選択される、請求項1に記載の硬化性組成物。
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