JP2006514134A - フルオロエラストマー組成物 - Google Patents

Abstract

ニトリル硬化部位モノマーから誘導された共重合単位を含むフルオロポリマーと、水素以外の少なくとも１つの置換基を有するアミノ置換芳香族硬化化合物であって、該置換基の正味効果が電子求引性ではなく、該硬化剤が約１２より上のｐＫａを有し、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有してもよい化合物（ただし、水素に直接結合したいかなるヘテロ原子も該アミノ基のオルト位になく、１つもしくはそれ以上の置換基が一緒になって、芳香族であってもよい、かつ、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含んでもよい環を形成してもよい）とを含む組成物が提供される。フルオロポリマーと記載された硬化剤との反応生成物、硬化物品、ならびにフルオロポリマー組成物および物品の製造方法もまた提供される。

Description

本発明は、窒素含有硬化部位を有するフルオロポリマーとアミノ置換芳香族硬化化合物との組成物、かかる組成物の製造および／または硬化、ならびにかかる組成物を含む物品に関する。

フルオロポリマーは商業的に有用な材料である。フルオロポリマーには、例えば、架橋したフルオロエラストマーおよび架橋していないフルオロポリマーゴムが含まれる。ある種のフルオロエラストマーは、高温および苛酷な化学環境に耐え、従って、シール、ガスケット、および高温および／またはきつい化学薬品に暴露されるシステムにおける他の成形部品として特に有用である。かかる部品は、とりわけ、自動車、化学処理、半導体、宇宙空間、および石油産業で広く使用される。

米国特許第５，７８９，４８９号明細書 米国特許第５，２８５，００２号明細書 米国特許第５，６３９，８３７号明細書 米国特許第５，３７８，７８２号明細書 ジェー．マーチ（Ｊ．Ｍａｒｃｈ）著、「進歩した有機化学、反応、機構および構造（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」、第２版、マグロー−ヒル（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）、１９７７年、第８および９章

簡潔に言えば、本発明は、窒素含有硬化部位モノマーから誘導された共重合単位を含むフルオロポリマーと、水素以外の少なくとも１つの置換基を有するアミノ置換芳香族硬化化合物であって、該置換基の正味効果が電子求引性ではなく、該硬化剤が約１２より上のｐＫａを有し、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有してもよい化合物（ただし、水素に直接結合したいかなるヘテロ原子も該アミノ基のオルト位になく、１つもしくはそれ以上の置換基が一緒になって、芳香族であってもよい、かつ、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含んでもよい環を形成してもよい）とを含む組成物を提供する。

別の態様では、本発明は、（ａ）窒素含有硬化部位モノマーから誘導された共重合単位を含むフルオロポリマーを提供する工程と、（ｂ）水素以外の少なくとも１つの置換基を有するアミノ置換芳香族硬化化合物であって、水素に直接結合したヘテロ原子を含まない前記置換基が該アミノ基のオルト位にあり、該置換基の正味効果が電子求引性ではなく、該硬化剤が約１２より上のｐＫａを有し、該化合物が１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有してもよく、１つもしくはそれ以上の置換基が一緒になって、芳香族であってもよい、かつ、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含んでもよい環を形成してもよい化合物を提供する工程と、該フルオロポリマーを該硬化剤とブレンドする工程とを含むフルオロポリマー組成物の製造方法を提供する。

本発明はまた、シート、フィルム、ホース、ガスケット、シール、およびＯリングのような、硬化性のまたは硬化した組成物を含有する物品をも提供する。本発明は、高温で良好な物理的性質および低い圧縮永久歪みの物品にとって特に望ましい。本発明は、アンモニア発生化合物に関連したスコーチ（早過ぎる硬化）問題なしに（アミノフェノールおよび過酸化物システムより良好な）耐高温性を有する。

本発明の他の特徴および利点は、本発明の次の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかであろう。本開示の原理の上記概要は、本開示のそれぞれの例示された実施形態またはあらゆる実施を記載することを意図されない。より具体的に次に続く詳細は、本明細書で開示される原理を利用したある種の好ましい実施形態を例示する。

本発明はフルオロエラストマー組成物を提供する。これは、窒素含有硬化部位モノマーから誘導された共重合単位を含むフルオロポリマーと、アミノ置換芳香族硬化化合物とを含む。硬化化合物は、一般に、水素以外の少なくとも１つの置換基を有するとして記載され、該置換基の正味効果は電子求引性ではなく、約１２より上のｐＫａであり、該化合物は１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有してもよい（ただし、水素に直接結合したいかなるヘテロ原子もアミノ基のオルト位になく、１つもしくはそれ以上の置換基が一緒になって、芳香族であってもよい、かつ、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含んでもよい環を形成してもよい）。

本文書で用いられる化学基の説明は下に記載され、当該分野では公知であり、これらの説明は一般に認められた意味を変えることを意図されない。「アミノ置換」はＮＨ_２置換を意味する。「アルキル」は、直鎖であっても分岐であってもよいＣ１〜Ｃ１５脂肪族炭化水素基、およびある実施形態ではＣ１〜Ｃ１０を意味する。「分岐の」は、メチル、エチル、またはプロピルのような１つもしくはそれ以上の低級アルキル基が直鎖のアルキル鎖に結合していることを意味する。「アルケニル」は、炭素−炭素二重結合を含有する、かつ、直鎖であっても分岐であってもよいＣ２〜約Ｃ１５（より好ましくはＣ２〜約Ｃ１０、および他の実施形態ではより好ましくはＣ２〜約Ｃ６）脂肪族炭化水素基を意味する。これらの基はまた、１つもしくはそれ以上のハロ原子、シクロアルキル、またはシクロアルケニル基で置換されていてもよい。「アリール」はＣ６〜約Ｃ１２芳香族炭素環基含有を意味する。例示的なアリール基には、場合により、同じものであっても異なるものであってもよい１つもしくはそれ以上のアリール基置換基で置換されたフェニルまたはナフチルが含まれ、ここで、「アリール基置換基」には、水素、アルキル、シクロアルキル、場合により置換アリール、場合により置換ヘテロアリール、アラルキル、アラルケニル、アラルキニル、ヘテロアラルキル、ヘテロアラルケニル、ヘテロアラルキニル、ヒドロキシアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アラルコキシ、アシル、アロイル、ハロ、ニトロ、シアノ、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アラルコキシカルボニル、アシルアミノ、アロイルアミノ、および他の公知の基が含まれる。「ヘテロ」は、１つもしくはそれ以上の炭素原子の代わりの酸素、窒素、または硫黄を意味する。

これらの基の組合せもまた有用である。例えば、「シクロアルキル」はＣ３〜約Ｃ１２非芳香族単−または多環式環システムを意味する。例示的なシクロアルキル環には、シクロペンチル、シクロヘキシル、およびシクロヘプチルが含まれる。「シクロアルケニル」は、炭素−炭素二重結合を含有するＣ３〜約Ｃ１０非芳香族単環式または多環式環システムを意味する。「アルカリール」は、アリールおよびアルキルが先に記載されたようなものであるアリール−アルキル−基を意味する。「アルケニルアリール」は、アリールおよびアルケニルが先に記載されたようなものであるアリール−アルケニル−基を意味する。これらの基はまた、１つもしくはそれ以上のハロ原子、またはメチレン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロサイクリル、アラルキル、ヘテロアラルキル、アリール、またはヘテロアリール基で置換されていてもよい。

本発明で有用なフルオロエラストマーは、ニトリル含有硬化部位モノマーから誘導された共重合単位と共に、１つもしくはそれ以上のフッ素化モノマーと場合により１つもしくはそれ以上の非フッ素化コモノマーとから誘導される。

本発明のフルオロエラストマー組成物は、式ＣＦ_２＝ＣＸ−Ｒ_ｆ（式中、ＸはＨ、Ｆ、ＣＦ_３、またはＣＨ_３であり、Ｒ_ｆはフッ素またはＣ_１〜Ｃ_８フルオロアルキルである）を有するもののようなフッ素化モノマーの共重合単位から誘導される。任意のコモノマーには、水素原子の半分未満をフッ素で置換された、より好ましくは水素原子の１／４未満をフッ素で置換された、および他の実施形態では非フッ素化である、水素含有Ｃ_２〜Ｃ_９オレフィンが含まれる。フッ素化モノマーの好例には、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびクロロトリフルオロエチレンが挙げられる。

本発明で有用な水素含有オレフィンには、式ＣＸ_２＝ＣＸ−Ｒ（式中、各Ｘは、独立して、水素またはフッ素または塩素であり、Ｒは水素、フッ素、またはＣ_１〜Ｃ_１２、好ましくはＣ_１〜Ｃ_３アルキルである）のものが含まれる。好ましいオレフィンには、部分フッ素化モノマー（例えば、フッ化エチリデン）またはα−オレフィン（例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセンなど）をはじめとするオレフィンのような水素含有モノマーが含まれる。上述の材料の組合せもまた有用である。

フルオロエラストマーがパーフッ素化されていない場合、それは、ＴＦＥ、ＣＴＦＥ、および／またはＨＦＰから誘導された約５〜約９０モル％のその共重合単位と、ＶＤＦ、エチレン、および／またはプロピレンから誘導された約５〜約９０モル％のその共重合単位と、ビニルエーテルから誘導された約４０モル％以下のその共重合単位とを含有する。パーフルオロエラストマーもまた本発明で有用である。これらの材料は

パーフッ素化ビニルエーテルもまた本発明でのコモノマーとして好適である。かかるパーフルオロビニルエーテルには、例えば、ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_３、ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ_２ＯＣＦ_３、ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＯＣＦ_３、ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_３、ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_３、およびＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）ＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_３が含まれる。

有用なフルオロエラストマーの一例は、テトラフルオロエチレンの主要なモノマー単位と少なくとも１つのパーフルオロアルキルビニルエーテルとよりなる。かかる共重合体では、共重合したパーフッ素化エーテル単位は、ポリマー中に存在する総モノマー単位の約１〜約６０モル％（より好ましくは１０〜４０モル％）を構成する。

硬化部位成分は、本発明のフルオロエラストマーを硬化させる際に関与する。硬化部位成分は、部分または完全フッ素化されることができる。少なくとも１つのフルオロポリマーの少なくとも１つの硬化部位は窒素含有基を含む。本発明の硬化部位モノマーで有用な窒素含有基の例には、ニトリル、イミデート、およびアミジン基が挙げられる。本発明のフルオロエラストマー中の幾つかの好ましい硬化部位モノマーには、ニトリル含有硬化部位モノマーが含まれる。これらには、ＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２）_ＬＣＮ、ＣＦ_２＝ＣＦＯ［ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）Ｏ］_ｑ（ＣＦ_２Ｏ）_ｙＣＦ（ＣＦ_３）ＣＮ、ＣＦ_２＝ＣＦ［ＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）］_ｒＯ（ＣＦ_２）_ｔＣＮ、およびＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２）_ｕＯＣＦ（ＣＦ_３）ＣＮ（ここで、Ｌ＝２〜１２、ｑ＝０〜４、ｒ＝１〜２、ｙ＝０〜６、ｔ＝１〜４、およびｕ＝２〜６）のような、ニトリル含有フッ素化オレフィンおよびニトリル含有フッ素化ビニルエーテルが含まれる。かかるモノマーの代表例には、ＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２）_３ＯＣＦ（ＣＦ_３）ＣＮ、パーフルオロ（８−シアノ−５−メチル−３，６−ジオキサ−１−オクテン）、およびＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２）_５ＣＮが挙げられる。

有効量の硬化部位モノマーが、所望の結果を達成するためにフルオロエラストマーで使用される。例えば、この量は硬化物品の架橋密度を高めるために増やされる。フルオロエラストマー中の硬化部位モノマーの量は好ましくは少なくとも約０．００１モル％、より好ましくは少なくとも約０．０１モル％からの範囲である。フルオロエラストマー中の硬化部位モノマーの量は好ましくは約５モル％より下、より好ましくは約３モル％より下からの範囲である。

フルオロエラストマーは当該技術で公知の方法によって製造されてもよい。例えば、重合法は、単独での、または有機溶媒または水中の溶液、エマルジョン、または分散系としてのモノマーのフリーラジカル重合によって実施することができる。水性エマルジョンまたは懸濁液での重合は、モノマーの速いおよびほぼ完全な転化、重合熱の容易な除去、およびポリマーの容易な単離のために多くの場合好ましい。乳化または懸濁重合は、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）または過マンガン酸カリウムのような無機フリーラジカル開始剤系、および界面活性剤または懸濁剤の存在下に水性媒体中でモノマーを重合させることを典型的に含む。

水性乳化重合は、生じたエマルジョンまたは懸濁液を連続的に取り出しながら、例えば、モノマー、水、界面活性剤、バッファー、および触媒が撹拌される反応器へ最適圧力および温度条件下に連続的にフィードされる定常状態下に連続的に実施することができる。例えば、（特許文献１）を参照されたい。代替技術は、撹拌される反応器中へ成分をフィードし、設定温度で指定長さの時間それらを反応させることによる、または成分を反応器中へ装入し、所望量のポリマーが形成されるまでモノマーを反応器中へフィードして一定圧力を維持することによる回分式または半回分式重合である。

フリーラジカル重合法はまた、得られたフルオロポリマー組成物の加工性を改善するためにパーフルオロスルフィナートおよび酸化剤の存在下に実施することもできる。かかる酸化剤は水溶性であり、スルフィナートをスルホニル部分へ変換することができる。生み出されたスルホニルラジカルは、ＳＯ_２を脱離し、エチレン系不飽和モノマーの重合を開始するフッ素化ラジカルを形成すると考えられる。多数の有用な酸化剤が（特許文献２）および（特許文献３）に教示されているように公知である。かかる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。他の有用な酸化剤には、（ＮＨ_４）_２Ｃｅ（ＮＯ_３）_６のようなセリウム化合物が含まれる。使用される酸化剤の量は、使用される特定の酸化剤およびスルフィナートに依存して変わることができる。典型的には、（スルフィナートの量を基準にして）等モル量またはそれ未満が使用される。この目的に有用なパーフルオロスルフィナートには、（特許文献２）および（特許文献４）に記載されているものが含まれる。

最も商業的に使用されるフルオロポリマー硬化剤システムは、ニトリル、過酸化物、ジ求核剤（例えば、ビスフェノール）および照射を含む。ニトリル硬化系で使用される硬化剤システムには、とりわけ、ビス（アミノフェノール）、ビス（アミノチオフェノール）、複素環第二級アミン、およびグアニジンのような窒素含有求核性化合物だけでなく、テトラフェニル錫、アンモニウム、およびアンモニウム発生化合物も含まれてきた。

本発明は、水素以外の少なくとも１つの置換基を有するアミノ置換芳香族化合物をベースとする硬化剤システムを使用する。置換基は芳香族であっても芳香族でなくてもよい。これらの化合物はまた、デュアル硬化剤システムの一部であってもよい。アミン窒素の電子密度が高い化合物を使用することが好ましい。これらの電子密度が高いアミノ置換芳香族化合物は、破断伸びのような熱老化性を驚くほど改善する。

このように、芳香族部分上に電子求引基を含まないことが好ましい、または、多数の置換基が含まれる場合にはアミン窒素に対して全体的な非電子求引効果を有することが好ましい。電子供与置換基が好ましい。アミノ置換芳香族化合物の芳香族部分は、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピリジン、ピリミジン、メラミン、キノリン、フラン、ピロール、オキサゾール、イミダゾール、チオフェン、トリアジン、アズレン、ベンズイミダゾール、およびそれらの組合せを含むがそれらに限定されない多数の物質から選択されてもよい。ベンゼン以外の芳香族化合物の例が下に特定される。かかる例示的化合物は置換または非置換であることができ、Ｒは、上に記載されたように、例えば、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、またはアルカリールであることができる。

芳香族化合物およびｐＫａ値に対する電子求引および供与効果を特徴づける一方法は、例えば、（非特許文献１）に見いだすことができる。置換基は、電気的（電場または共鳴）効果によってアミン窒素の反応性に影響を及ぼすことができる。すべてのこれらの効果の正味結果は、電子密度分布が一部変えられることである。例えば、電子求引効果を有すると考えられる幾つかの基には、ＮＯ_２、ＣＮ、およびＮＨ_３ ^＋が含まれるかもしれないが、共鳴電子供与効果を有すると考えられる基には、ＮＨ_２、ＮＨＣＨ_３、Ｎ（ＣＨ_３）_２，ＯＲ、Ｏ⁻およびＣＨ_３が含まれるかもしれない。ハメット（Ｈａｍｍｅｔｔ）方程式、ｌｏｇ（ｋ／ｋ_０）＝σρは、芳香族化合物に対する置換基の効果を定量化する試みである。σ値は、メタまたはパラ位にベンゼン環に結合した場合の基の全電気的効果を合計する数である。σ_ｐ効果は、本発明硬化剤に対して最大効果を有すると予期される。σの正の値は電子求引基を示し、負の値は電子供与基を示す。上で電子求引性としてリストされた基についてのσの値はすべて０．５より大きいが、上で電子供与性としてリストされたものはゼロより下である。ある実施形態では、約０．５未満、より好ましくは約０．３未満、さらにより好ましくは０未満のσ値効果の合計を有することが好ましい。

非電子供与効果の合計を有することに加えて、アミノ置換芳香族化合物硬化剤はこの特性が望ましくもなく硬化を妨げる程度まで酸性でないこともまた望ましい。すなわち、より酸性の特性は、硬化が所望の速度で進行する用途では許容することができるまたは求めることさえできるが、本発明の他のシステムではより弱い酸性の特性が求められる。硬化剤の第１ｐＫａ（複数のｐＫａ値がある場合）は、ほとんどのシステムで適切な硬化を可能にするために、約１２より大きいことが好ましい。例えば、ＡｒＯＨは（水中２５℃で）８〜１１のｐＫａを有するが、ＡｒＯ⁻は３７より大きいｐＫａを有する。同様に、ＡｒＣＯ_２Ｈは約４のｐＫａを有するが、ＡｒＣＨ_３は約３５のｐＫａを有する。一般に、アミノ基は、その増加は大したものではないかもしれないが、アミノ基を欠く化合物と比べてｐＫａを増加させるであろうと考えられる。ある場合にはｐＫａは３単位未満増加する。

別の実施形態では、硬化化合物は、アミノ基のオルト位のＲ基に直接結合したヘテロ原子を含有する。Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５アルキルのようなアルキル、アリール、アリールアルキル、シクロアルキルなどであり、Ｒ基はヘテロ原子を含有してもよい。

別の態様では、硬化化合物は、アミノ基のオルト位の一方または両方に酸素、硫黄、または窒素のヘテロ原子を有する。ヘテロ原子が窒素である場合、それは２つのＲ基に結合している。Ｒ基がＣ１〜Ｃ５アルキルであり、ヘテロ原子が酸素である請求項５の組成物。

有用な硬化剤の例には、メトキシ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、アルコキシ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、ジアルキルアミノ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、チオアルコキシ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、およびそれらの組合せが挙げられる。

有用な硬化剤のより具体的な例には、ｏ−アニシジン、ｐ−アニシジン、ｍ−アニシジン、４’’，４’’’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）−ビス（４−フェノキシアニリン）、４−フェノキシアニリン、３，４，５−トリメトキシアニリン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロペン、４−アミノ−２，６−ジクロロフェノキシド塩、およびそれらの組合せが挙げられる。

フルオロポリマー配合で典型的に利用されるカーボンブラック、安定剤、可塑剤、滑剤、フルオロポリマー・フィラーをはじめとするフィラー、および加工助剤のような添加剤を組成物中へ組み入れることができる。ある実施形態では、組成物の色にひどい悪影響を及ぼす添加剤は避けられる。

カーボンブラック・フィラーは、組成物の弾性率、引張強度、伸び、硬度、耐摩耗性、導電率、および加工性のような特性をバランスさせるために使用することができる。好例には、Ｎ−９９１、Ｎ−９９０、Ｎ−９０８、およびＮ−９０７と称されるＭＴブラック（中位サーマルブラック）；ＦＥＦ Ｎ−５５０；および大きな粒径のファーネス・ブラックが挙げられる。大きなサイズの粒子ブラックが使用される場合、１００部フルオロポリマー当たり１〜７０部（ｐｈｒ）フィラーが一般に十分である。

１つもしくはそれ以上の酸受容体もまた配合物に添加することができる。抽出可能な金属化合物の存在が望ましくない幾つかの用途（例えば、半導体産業）では、無機酸受容体の使用は最小限にされるまたは避けられるべきである。一般に使用される酸受容体には、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、二酸化ケイ素（シリカ）などが含まれる。これらの化合物は、硬化中に遭遇するかもしれないような高温で、またはフルオロポリマーが機能することを意図される温度で発生する可能性のある任意の酸（ＨＦのような）と化合させるためにフルオロポリマー配合物中に一般に使用される。

フルオロエラストマー組成物は、通常のゴム加工装置で、選択されたフルオロエラストマーゴムを、任意の選択された添加剤および／または補助剤（もしあれば）と共に、選択された触媒と混ぜ合わせることによって調製することができる。所望量の配合成分および他の通常の補助剤または成分を未加硫フルオロカーボンゴム仕込み品に加え、密閉式ミキサー（例えば、バンバリー（Ｂａｎｂｕｒｙ）ミキサー）、ロールミル、または任意の他の便利な混合装置のような通常のゴム混合装置のいずれかを用いることによってそれと密に混合するまたは配合することができる。早過ぎる硬化すなわち「スコーチ」を避けるために、混合中の温度は、選択された硬化剤の安全な混合温度、例えば、約１２０℃より下の混合温度より上に上げるべきではない。混合中に、成分をゴムの全体にわたって一様に分配することが好ましい。

次に混合物は、例えば押出などによって（例えば、フィルム、チューブ、またはホースの形状へ）または金型成形によって（例えば、シートまたはＯリングの形に）加工され、造形される。次に造形物品は、フルオロポリマー組成物を硬化させ、硬化物品を形成するために加熱することができる。

配合混合物の成形またはプレス硬化は、通常、好適な圧力下に所望の所要時間で混合物を硬化させるのに十分な温度で行われる。一般に、これは、約１分〜１５時間、典型的には５分〜３０分間で、約９５℃〜約２３０℃、好ましくは約１５０℃〜約２０５℃である。約７００ｋＰａ〜約２１，０００ｋＰａの圧力が通常金型中の配合混合物にかけられる。金型は先ず剥離剤で被覆され、ベーキングされてもよい。

成形された混合物またはプレス硬化された物品は通常、次に、硬化を完結させるのに十分な温度でおよび時間、通常は約１５０℃〜約３００℃、典型的には約２３０℃で、一般に物品の断面厚さと共に増加して、約２時間〜５０時間またはそれ以上の期間、（例えば、オーブン中で）後硬化される。厚い部分については、後硬化中の温度は、通常、該範囲の下限値から所望の最高温度まで徐々に上げられる。用いられる最高温度は好ましくは約３００℃であり、この値は約４時間またはそれ以上の間保持される。この後硬化工程は一般に架橋を完了し、また硬化組成物から残留揮発分を放出するかもしれない。好適な後硬化サイクルの一例は６段階の条件を用いて窒素下に成形部品を熱に暴露することを含む。先ず、温度は６時間にわたって２５℃から２００℃に上げられ、次に部品は１６時間２００℃に保持され、その後温度は２時間にわたって２００℃から２５０℃に上げられる。次に部品は８時間２５０℃に保持され、その後温度は２時間にわたって２５０℃から３００℃に上げられる。次に部品は１６時間３００℃に保持される。最後に、部品は、例えばオーブン加熱を切るなどによって周囲温度に戻される。

フルオロポリマー組成物は、Ｏリング、ガスケット、チューブ、およびシールのような物品の製造において、きれいに見えるフルオロエラストマー物品が望まれる場合に特に有用である。無機酸受容体なしで配合された硬化性組成物は、半導体デバイスを製造するためのシールおよびガスケットのような用途向けに、および高温自動車シールに特に好適である。

本発明の目的および利点は次の実施例によってさらに例示され、ここで、他の条件および詳細だけでなく、列挙される特定の材料および量は本発明を不当に限定すると解釈されるべきではない。

使用した材料は、特に明記しない限り、ウィスコンシン州ミルウォ−キーのアルドリッチ・ケミカル社（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手可能であった。示した結果は、特に記載のない限り、次の試験方法を用いて得られた。試験結果は下の表に示される。

試験方法
硬化レオロジー：
試験は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｄ５２８９−９３ａに従ってモンサント移動ダイ・レオメーター（ＭＤＲ）モデル２０００（Ｍｏｎｓａｎｔｏ Ｍｏｖｉｎｇ Ｄｉｅ Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ（ＭＤＲ）Ｍｏｄｅｌ ２０００）を用いて様々な時間および温度ならびに０．５度弧で未硬化の配合サンプルに関して実施した。いかなる平坦域または最大トルク（Ｍ_Ｈ）も得られない時に指定時間中に達成される最小トルク（Ｍ_Ｌ）および最大トルクの両方を測定した。トルクがＭ_Ｌより上に２インチ−ポンド（０．２Ｎｍ）上がるまでの時間（「ｔ_ｓ２」）、トルクがＭ_Ｌ＋０．５（Ｍ_Ｈ−Ｍ_Ｌ）に等しい値に達するまでの時間（「ｔ’５０」）、およびトルクがＭ_Ｌ＋０．９（Ｍ_Ｈ−Ｍ_Ｌ）に達するまでの時間（「ｔ’９０」）もまた測定した。

プレス硬化：
１５０×１５０×２．０ｍｍの寸法があるサンプル・シート、およびＯリングを、実施例に示すような様々な時間および温度で加熱プレス一式を用いて混合した未硬化配合物から成形した。

後硬化：
プレス硬化したサンプル・シートおよびＯリングを、様々な時間および温度で空気中熱に暴露した。サンプルは試験前に周囲温度に戻した。

物理的性質：
破断引張強度、破断伸び、および１００％伸び弾性率を、ＡＳＴＭダイＤでプレス−および後−硬化したシートからカットしたサンプルに関してＡＳＴＭ Ｄ４１２−９２を用いて測定した。

硬度：
サンプルを、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０−８５方法Ａを用いてタイプＡ−２ショア・デュロメータ（Ｔｙｐｅ Ａ−２ Ｓｈｏｒｅ Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）で測定した。単位はショアＡスケールでポイントで報告される。

圧縮永久歪み：
Ｏリング・サンプルを、ＡＳＴＭ３９５−８９方法Ｂを用いて様々な時間、温度、および２５％初期たわみ（特に記載のない限り）で測定した。Ｏリングは０．１３９インチ（３．５ｍｍ）の断面厚さを有した。結果は初期たわみの百分率として報告される。

熱老化：
実施例に示した時間および温度で、ＡＳＴＭ Ｄ５７３。

実施例１〜８
６６．２モルパーセント（モル％）テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、３３．０モル％パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）および０．８モル％のニトリル含有硬化部位モノマー、ＣＦ_２＝ＣＦＯ（ＣＦ_２）_５ＣＮ（ＭＶ５ＣＮ）の共重合単位を有するパーフルオロエラストマーＡを水性乳化重合によって製造した。

パーフルオロエラストマーＢは同様に製造され、６６．８モル％ＴＦＥ、３２．０モル％ＰＭＶＥおよび１．２モル％ＭＶ５ＣＮの共重合単位を有した。

パーフルオロエラストマーを２ロールミルで１〜２分間素練りした。場合によりシリカ・フィラー（デグッサ製のエアロジル（Ａｅｒｏｓｉｌ）（登録商標）Ｒ−９７２）を次に加えた。これにアミノ置換芳香族硬化化合物の添加が続いた。場合により硫酸バリウム（日本国大阪の境化学工業製のＮｏ．１００）および二酸化チタン（日本国大阪の境化学工業製のＡ−１１０）またはＮ９９０カーボンブラックを１５〜２０分の総混合時間で次に加えた。サンプル・シートおよびＯリングを調製した。次にサンプルを硬化レオロジーについて試験し、プレス硬化させた。プレスおよび後硬化条件は次の通り変わった：実施例１〜４は、１８８℃で２０分間プレス硬化させ、２００℃で２４時間後硬化させた。実施例５は、１７７℃で３０分間プレス硬化させ、後硬化は６時間にわたって室温から２００℃まで昇温し、次に２００℃で１６時間保持し、次に２時間で２００から２５０℃に昇温し、次に２５０℃で８時間保持し、次に２時間で２５０から３００℃に昇温し、最後に、２時間にわたって室温に冷却する前に３００℃で１６時間保持した。実施例６は、１７７℃で３０分間プレス硬化させ、２５０℃で１６時間後硬化させた。実施例７は完成部品へ成形せず、それを硬化効果が存在することを実証するために使用した。これは、必要な硬化効果を与えるためにＣＥ−１中のフェノール基を電子供与性フェノキシド塩へ変換する効果を例示した。成形したシートを、物理的性質（ＡＳＴＭ Ｄ４１２によって）および熱老化性（ＡＳＴＭ Ｄ５７３によって）を試験する際に使用されるダイＤダンベルのために使用した。成形した３．５９ｍｍＯリングを、ＡＳＴＭ Ｄ３９５方法Ｂによる圧縮永久歪み試験のために使用した。結果は下の表に含まれる。

次の表では、硬化剤Ａは４’’，４’’’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ビス（４−フェノキシアニリン）であり、硬化剤Ｂは４−フェノキシアニリンであり、硬化剤Ｃは３，４，５−トリメトキシアニリンであり、硬化剤Ｄはｐ−アニシジンであり、硬化剤Ｅは２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロペン（日本国埼玉のセントラル硝子株式会社製）であり、そして硬化剤Ｆは４−アミノ−２，６−ジクロロフェノキシド・ナトリウム塩（等モル量の４−アミノ−２，６−ジクロロフェノールとＮａＯＣＨ_３とをメタノール中室温で反応させることによって調製された）である。

比較例ＣＥ−１〜ＣＥ−４
パーフルオロエラストマーＢを２ロールミルで１〜２分間素練りした。次にエアロジルＲ−９７２を加え、それに硬化剤の添加が１５〜２０分の総混合時間で続いた。シートおよびＯリングを調製し、上の実施例におけるように試験した。比較例のどれも硬化しなかったので、それらは有用な部品へ成形することができなかった。配合物および試験結果は下の表に含まれる。

次の表で、Ｎ／Ｍは性質が測定されなかったことを示し、Ｎ／Ｃは材料が硬化しなかったことを示す。

次の表で、Ｎ／Ｍは性質が測定されなかったことを示し、ＴＳは破断引張強度を、ＥＢは破断伸びを意味する。

本発明の様々な修正および変更が本発明の範囲および原理から逸脱することなく当業者に明らかになるであろうし、本発明が本明細書で上に述べられた例示的実施形態に不当にも限定されるべきではないことは理解されるべきである。すべての刊行物および特許は、あたかもそれぞれの個別の刊行物または特許が参照により援用されることが具体的におよび個別に示されるかのように同程度に参照により本明細書に援用される。

Claims (18)

1. （ａ）窒素含有硬化部位モノマーから誘導された共重合単位を含むフルオロポリマーと、
   （ｂ）水素以外の少なくとも１つの置換基を有するアミノ置換芳香族硬化化合物であって、該置換基の正味効果が電子求引性ではなく、該硬化剤が約１２より上のｐＫａを有し、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有してもよい化合物（ただし、水素に直接結合したいかなるヘテロ原子も該アミノ基のオルト位になく、そして１つもしくはそれ以上の置換基が一緒になって、芳香族であってもよい、かつ、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含んでもよい環を形成してもよい）と
   を含む組成物。
2. 前記フルオロポリマーが（ｉ）テトラフルオロエチレンと、（ｉｉ）フッ素化コモノマーと、場合により（ｉｉｉ）１つもしくはそれ以上のパーフルオロビニルエーテルとから誘導された共重合単位を含む、請求項１に記載の組成物。
3. 前記フルオロポリマーがパーフッ素化されている、請求項１に記載の組成物。
4. 前記フルオロポリマーがテトラフルオロエチレンと、１つもしくはそれ以上のパーフルオロビニルエーテルとから誘導された共重合単位を含む、請求項１に記載の組成物。
5. 前記窒素含有硬化部位モノマーがニトリル硬化部位モノマーである、請求項１に記載の組成物。
6. 前記フルオロポリマーが１つもしくはそれ以上のパーフルオロオレフィンと、１つもしくはそれ以上のパーフルオロビニルエーテルと、ニトリル含有硬化部位モノマーとより本質的になる共重合単位から誘導される、請求項１に記載の組成物。
7. 前記硬化化合物が、前記アミノ基のオルト位のＲ基であって、環状であってもよい、かつ、ヘテロ原子を含有してもよい、アルキル、アルケニル、アリール、またはそれらの組合せであるＲ基に直接結合したヘテロ原子を含有する、請求項１に記載の組成物。
8. 前記ヘテロ原子が２つのＲ基に結合している窒素である、請求項７に記載の組成物。
9. 前記Ｒ基がＣ１〜Ｃ５アルキルであり、かつ、前記ヘテロ原子が酸素である、請求項７に記載の組成物。
10. 前記ヘテロ原子が、各Ｒが独立してＣ１〜Ｃ５アルキルである、２つのＲ基に結合している窒素である、請求項７に記載の組成物。
11. 前記硬化剤がメトキシ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、アルコキシ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、ジアルキルアミノ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、チオアルコキシ置換モノ−およびビス−アミノ置換芳香族化合物、およびそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の組成物。
12. 前記硬化剤がアミノ置換のナフタレン、アントラセン、ピリジン、ピリミジン、メラミン、キノリン、フラン、ピロール、オキサゾール、イミダゾール、チオフェン、トリアジン、アズレン、ベンズイミダゾール、およびそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の組成物。
13. 前記硬化剤がｏ−アニシジン、ｐ−アニシジン、ｍ−アニシジン、４’’，４’’’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）−ビス（４−フェノキシアニリン）、４−フェノキシアニリン、３，４，５−トリメトキシアニリン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロペン、４−アミノ−２，６−ジクロロフェノキシド塩、およびそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の組成物。
14. 請求項１に記載の部分（ａ）と（ｂ）との反応生成物。
15. 請求項１に記載の組成物を含む物品。
16. （ａ）ニトリル硬化部位モノマーから誘導された共重合単位を含むフルオロポリマーを提供する工程と、
    （ｂ）水素以外の少なくとも１つの置換基を有するアミノ置換芳香族硬化化合物であって、水素に直接結合しているヘテロ原子を含まない前記置換基が該アミノ基のオルト位にあり、該置換基の正味効果が電子求引性ではなく、該硬化剤が約１２より上のｐＫａを有し、該化合物が１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有してもよく、そして１つもしくはそれ以上の置換基が一緒になって、芳香族であってもよい、かつ、１つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含んでもよい環を形成してもよい化合物を提供する工程と、
    （ｃ）該フルオロポリマーを該硬化剤とブレンドする工程と
    を含むフルオロポリマー組成物の製造方法。
17. 前記混合物を造形する工程および造形混合物を硬化させる工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記硬化混合物を後硬化する工程および場合により熱老化する工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。