JP2009506167A - フルオロエラストマー組成物を製造するための触媒及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
触媒は、R’C(CF2R)O-Q+により表される第1構成成分及び第2構成成分(NCCFR”)bZから調製可能である。本触媒は、フルオロエラストマー組成物を調製するために有用である硬化可能組成物を形成するために、窒素含有硬化部位を有するフルオロポリマーと組み合わされてよい。
Description
フルオロエラストマー組成物は、シール、ガスケット、及び高温及び/又は腐食性物質に曝される装置の成形部品として特に有用である。最も厳しい条件に対する耐性が必要であるシーリング用途のためには、ペルフルオロエラストマー類が使用される。このような部品は、とりわけ自動車、化学処理、半導体、航空宇宙、及び石油産業のような用途で使用される。
フルオロエラストマー組成物を製造するために使用される硬化可能な組成物としてはしばしば、硬化剤の存在下で硬化を促進するために窒素含有硬化部位を有するモノマー単位を含むフルオロポリマーが挙げられる。フルオロエラストマー類に使用される有用な硬化部位構成成分の1つの部類としては、例えば、ニトリル類及びイミデート類のような窒素含有基が挙げられる。
フルオロエラストマー組成物は典型的には、フルオロポリマー樹脂又はゴム(gum)(当該技術分野においてフルオロエラストマーゴム(gum)と呼ばれる場合がある)と1以上の硬化剤とを組み合わせ、硬化可能な組成物を形成し、その硬化可能な混合物を所望の形状へと成形し、及び次にその硬化可能な組成物を所望の物理特性が達成されるまで硬化することによって調製される。硬化剤(類)とフルオロポリマー樹脂との混合中に、及びその後の硬化工程前の取り扱い時に、この硬化可能な混合物はある程度の時期尚早な硬化を経験する場合があり(当該技術分野で早期硬化(incipient curing)と呼ばれることがある)、このことはこの硬化可能な組成物の成形を困難に又は不可能にする。この時期尚早な硬化は典型的に粘度の上昇を伴って起こり、及びエラストマー硬化技術分野では「スコーチ(scorch)」と称される。典型的には、スコーチは、ムーニー粘度計(Mooney viscometer)を使用するゴム配合物(rubber compound)の早期硬化(incipient curing)特性の尺度である「ムーニースコーチ」に関連して報告される。ムーニースコーチは典型的に、例えば、ASTM D1646−04「ゴム(Rubber)の粘度、応力緩和、及び早期加硫特性に関する標準試験方法(ムーニー粘度計)(Standard Test Methods for Rubber-Viscosity, Stress Relaxation, and Pre-Vulcanization Characteristics (Mooney Viscometer))」のような、標準試験法に従って決定される。
一般には、観測されるスコーチの程度が低いほど、成形フルオロエラストマー物品類の製造中の加工手段の幅が広がる。
1つの態様では本発明は、以下を順に含むフルオロポリマー組成物の製造方法を提供する:
(a)第1組成物及び第2組成物の反応生成物を提供する工程であって、前記第1組成物は式Iにより表される第1構成成分を含み:
(式中、
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり;
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく;
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);かつ
前記第2組成物は式IIにより表される第2構成成分を含む:
(式中、
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表す。)工程:
(b)工程(a)からの反応生成物をフルオロポリマーを含む少なくとも1つの構成成分と組み合わせて硬化可能な組成物を形成する工程であって、前記フルオロポリマーは窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含む工程;及び
(c)前記硬化可能な組成物を少なくとも部分的に硬化してフルオロエラストマーを形成する工程。
(a)第1組成物及び第2組成物の反応生成物を提供する工程であって、前記第1組成物は式Iにより表される第1構成成分を含み:
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり;
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく;
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);かつ
前記第2組成物は式IIにより表される第2構成成分を含む:
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表す。)工程:
(b)工程(a)からの反応生成物をフルオロポリマーを含む少なくとも1つの構成成分と組み合わせて硬化可能な組成物を形成する工程であって、前記フルオロポリマーは窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含む工程;及び
(c)前記硬化可能な組成物を少なくとも部分的に硬化してフルオロエラストマーを形成する工程。
別の態様では本発明は、以下を含む硬化可能な組成物を提供する:
(a)第1構成成分及び第2構成成分、又はそれらの反応生成物であって、前記第1構成成分は式Iにより表され:
(式中、
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり;
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく;
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);かつ
前記第2構成成分は式II:
(式中、
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表し:及び
前記第1構成成分及び第2構成成分のうちのいずれも、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー類ではないもの。)により表され;かつ
(b)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー。
(a)第1構成成分及び第2構成成分、又はそれらの反応生成物であって、前記第1構成成分は式Iにより表され:
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり;
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく;
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);かつ
前記第2構成成分は式II:
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表し:及び
前記第1構成成分及び第2構成成分のうちのいずれも、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー類ではないもの。)により表され;かつ
(b)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー。
さらに別の態様では、本発明は、以下を含む構成成分の反応により調製可能な触媒組成物を提供し:
(a)式Iにより表される第1構成成分:
(式中、
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり、
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく、
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく、
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよいもの。);及び
式IIにより表される第2構成成分:
(式中、
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し、及び
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表すもの:及び
このとき、前記第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーをも本質的に含まない。)
(a)式Iにより表される第1構成成分:
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり、
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく、
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく、
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよいもの。);及び
式IIにより表される第2構成成分:
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し、及び
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表すもの:及び
このとき、前記第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーをも本質的に含まない。)
さらに別の態様では本発明は、以下を含む硬化可能な組成物を提供する:
(a)式Iにより表される第1構成成分を含む構成成分の反応により調製可能な触媒組成物:
(式中、
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり、
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく、
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく、
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);及び
(b)式IIにより表される第2構成成分:
(式中、
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し、
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表す:
このとき、前記第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーをも本質的に含まない。);及び
(c)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー。
(a)式Iにより表される第1構成成分を含む構成成分の反応により調製可能な触媒組成物:
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり、
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく、
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく、
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);及び
(b)式IIにより表される第2構成成分:
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し、
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表す:
このとき、前記第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーをも本質的に含まない。);及び
(c)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー。
さらに別の態様では、本発明は以下を組み合わせることを含む、フルオロエラストマー組成物の製造方法を提供する:
(a)式Iにより表される第1構成成分:
(式中、
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり;
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく;
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);及び
式IIにより表される第2構成成分:
(式中、
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表し、
前記第1構成成分及び第2構成成分のうちのいずれも、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー類ではない。);及び
(c)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含みそれにより硬化可能な組成物を形成するフルオロポリマー;及び
(d)前記硬化可能な組成物を少なくとも部分的に硬化してフルオロエラストマーを形成すること。
(a)式Iにより表される第1構成成分:
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンであり;
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよく;
R’はH、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);及び
式IIにより表される第2構成成分:
各R”は独立して、F若しくはCF3を表し;
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表し、
前記第1構成成分及び第2構成成分のうちのいずれも、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー類ではない。);及び
(c)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含みそれにより硬化可能な組成物を形成するフルオロポリマー;及び
(d)前記硬化可能な組成物を少なくとも部分的に硬化してフルオロエラストマーを形成すること。
本発明によるフルオロエラストマー組成物の製造方法は典型的に、第1構成成分を単独で使用する従来の方法と比較すると、低いスコーチ度を示す。
本発明による触媒類は、本発明によるフルオロエラストマー組成物の製造方法において有用である。
本明細書で使用するとき、用語
「本質的に含まない」とは1重量%未満含有することを意味し;
「フルオロポリマー」とは、フルオロポリマーの総重量に基づき少なくとも30重量%のフッ素含量を有するポリマーをいい;
「ヒドロカルビル」とは、炭化水素から水素原子を除くことにより形成される一価の基をいい;
「ヒドロカルビレン」とは、炭化水素から2個の水素原子を除くことによって形成される二価の基であって、そのフリーの結合価が二重結合に関与していないものをいい;
「モノマー」とは、重合を受けることによって、オリゴマー若しくはポリマーの基本的構造のための構成単位に寄与できる分子、又はこうした分子から成る物質をいい;
「モノマー単位」とは、ポリマーの構造のために単一のモノマー分子によって寄与される最も大きな構成単位をいい;
「窒素含有硬化部位」とは、硬化に関与することができる窒素含有基をいう。これは、トリアジン構造への自己縮合による硬化、又はビスアミノフェノール類のような硬化剤の使用を通した、又はフリーラジカル硬化機構を介した硬化を包含することができ;及び
「ポリマー」とは、モノマーと呼ばれる少なくとも10個の同一の組み合わせ単位の化学結合によって形成される巨大分子、又はこのような巨大分子で構成される物質をいう。
「本質的に含まない」とは1重量%未満含有することを意味し;
「フルオロポリマー」とは、フルオロポリマーの総重量に基づき少なくとも30重量%のフッ素含量を有するポリマーをいい;
「ヒドロカルビル」とは、炭化水素から水素原子を除くことにより形成される一価の基をいい;
「ヒドロカルビレン」とは、炭化水素から2個の水素原子を除くことによって形成される二価の基であって、そのフリーの結合価が二重結合に関与していないものをいい;
「モノマー」とは、重合を受けることによって、オリゴマー若しくはポリマーの基本的構造のための構成単位に寄与できる分子、又はこうした分子から成る物質をいい;
「モノマー単位」とは、ポリマーの構造のために単一のモノマー分子によって寄与される最も大きな構成単位をいい;
「窒素含有硬化部位」とは、硬化に関与することができる窒素含有基をいう。これは、トリアジン構造への自己縮合による硬化、又はビスアミノフェノール類のような硬化剤の使用を通した、又はフリーラジカル硬化機構を介した硬化を包含することができ;及び
「ポリマー」とは、モノマーと呼ばれる少なくとも10個の同一の組み合わせ単位の化学結合によって形成される巨大分子、又はこのような巨大分子で構成される物質をいう。
本発明の代表的な実施形態が、図1に示されており、この図は成形フルオロエラストマー組成物を製造するための方法100を示している。方法100の実施においては、第1組成物10を第2組成物20と組み合わせて反応生成物30を形成する。触媒を含む反応生成物30を、次に、窒素含有硬化部位構成成分を有するフルオロポリマー40と組み合わせて硬化可能組成物50を形成する。次に硬化可能組成物50を成形して成形硬化可能組成物60を形成する。次に成形硬化可能組成物60を少なくとも部分的に硬化させてフルオロエラストマー組成物70を形成するが、これを任意で後硬化して後硬化フルオロ−エラストマー組成物80を形成してもよい。
第1組成物は式Iにより表される第1構成成分を含み:
Q+は非妨害性有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオンである。用語「非妨害性」とは、第1構成成分のアニオン性の部分と反応するかあるいは硬化プロセスを妨害するQ+の選択肢が除外されることを意味する。Q+の例としては、テトラヒドロカルビルアンモニウム、例えば、トリブチルベンジルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、及びジブチルジフェニルアンモニウム;テトラヒドロカルビルホスホニウム、例えばトリフェニルベンジルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、及びトリブチルアリルホスホニウム;トリブチル−2−メトキシプロピルホスホニウム;トリヒドロカルビルスルホニウム、例えばトリフェニルスルホニウム及びトリトリルスルホニウム;及びヘテロ原子で置換された有機ホスホニウム、有機スルホニウム、若しくは有機アンモニウムカチオン類、例えばベンジルトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウム又はベンジル(ジエチルアミノ)ジフェニルホスホニウムが挙げられる。
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてよい。
例えば、Rは、H、F、Cl、Br、I、C1〜C12アルキル(例えば、メチル、エチル、ヘキシル、イソオクチル、及びイソプロピル)、C6〜C14アリール(例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニリル、及びフェナンスリル)、C7〜C18アルカリール(例えば、トルイル、イソデシルフェニル、及びイソプロピルフェニル)、C7〜C18アラルキル(例えば、フェニルメチル、フェネチル、及びフェニルプロピル)、C6〜C8シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル、ノルボルニル、及び[2.2.2]ビシクロオクチル)、C2〜C12アルコキシアルキル(例えば、メトキシメチル、メトキシプロピル)及びアルコキシアルコキシルアルキル(例えば、メトキシメトキシメチル、エトキシエトキシエチル、及びメトキシエトキシエチル)、C4〜C6ヘテロアリール(例えば、ピリジニル、及びピラジニル)、及び前述のもののいずれかの部分的又はペルフルオロ誘導体であってよい。
幾つかの実施形態では、R’はH又はアルキル、アリール、アルカリール、アラルキル、若しくはシクロアルキル基、又はそれらのハロゲン化誘導体を表し、ここで、炭素原子の一部はN、O、及びSから選択されるヘテロ原子により置換されていてもよい。
例えば、R’は、H、C1〜C12アルキル(例えば、メチル、エチル、ヘキシル、イソオクチル、及びイソプロピル)、C6〜C14アリール(例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニリル、及びフェナンスリル)、C7〜C18アルカリール(例えば、トルイル、イソデシルフェニル、及びイソプロピルフェニル)、C7〜C18アラルキル(例えば、フェニルメチル、フェネチル、及びフェニルプロピル)、C6〜C8シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル、ノルボルニル、及び[2.2.2]ビシクロオクタニル)、C2〜C12アルコキシアルキル(例えば、メトキシメチル、メトキシプロピル)及びアルコキシアルコキシルアルキル(例えば、メトキシメトキシメチル、エトキシエトキシエチル、及びメトキシエトキシエチル)、C4〜C6ヘテロアリール(例えば、ピリジニル、及びピラジニル)、及び前述のもののいずれかの部分的又はペルフルオロ誘導体であってよい。
幾つかの実施形態では、又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。例えば、R、R’基のうちのいずれか2つが二価のアルキレン(例えば、エチレン、プロピレン、又はブチレン)、アリーレン、アルカリーレン、アラルキレン、シクロアルキレン基を共に形成していてもよく、ここで、炭素原子の一部がN、O、及びSから選択されるヘテロ原子により置換されていてもよい。
幾つかの実施形態では、各RはFであり、R’はH,フェニル、メトキシフェニル、トルイル、フェノキシ、フルオロフェニル、トリフルオロメチルフェニル、及びCF3から選択される。
第1構成成分の具体例としては、テトラアルキルアンモニウム2−フェニル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノエート、テトラアルキルアンモニウム1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノエート、テトラブチルホスホニウム2−フェニル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノエート、テトラブチルホスホニウム1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノエート、テトラブチルホスホニウム2−メトキシフェニル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノエート、及びテトラブチルホスホニウム2−p−トルイル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノエートが挙げられる。
第1構成成分は、例えば塩として又は溶媒中に溶解された第1構成成分の溶液として、のようなあらゆる形態で、第1組成物中に提供されることができる。溶媒中の場合、溶媒は非妨害性であるべきである(すなわち、それは第1構成成分若しくは第2構成成分、それらの反応生成物、又はフルオロエラストマー組成物を形成するために使用されるフルオロポリマーと反応しない)。
第1構成成分、フッ素化アルコキシド類を製造するための方法が、例えば、米国特許出願番号11/014,042(グロータート(Grootaert)ら、2004年12月16日出願)に記載されている。第2組成物は式IIにより表される第2構成成分を含み:
(式中、各R”は独立してF若しくはCF3を表し、bはいずれかの正の整数を表し、及びZは妨害基を含まないb価の有機部分を表す。)用語「妨害基を含まない」とは、第1構成成分と第2構成成分の反応を妨害する、又は硬化プロセスを妨害するZの選択肢が除外されることを意味する。
幾つかの実施形態では、bは1、2、又は3である。
幾つかの実施形態では、Zはヒドロカルビル、ハロゲン化ヒドロカルビル、ヒドロカルビレン、ハロゲン化ヒドロカルビレン、−O−、−S−、
及びこれらの組み合わせから選択される。例えば、Zはペルフルオロヒドロカルビル、ペルフルオロヒドロカルビレン、−O−、−S−、
及びこれらの組み合わせであってよい。例えば、ZはC1−C12アルキル(例えば、メチル、エチル、ヘキシル、イソオクチル、及びイソプロピル)、C6−C14アリール(例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニリル、及びフェナンスリル)、C7−C18アルカリール(例えば、トルイル、イソデシルフェニル、及びイソプロピルフェニル)、C7−C18アラルキル(例えば、フェニルメチル、フェネチル、及びフェニルプロピル)、C6−C8シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル、ノルボルニル、及び[2.2.2]ビシクロオクタニル)、C2−C12アルコキシアルキル(例えば、メトキシメチル、メトキシプロピル)、及びアルコキシアルコキシアルキル(例えば、メトキシメトキシメチル、エトキシエトキシエチル、及びメトキシエトキシエチル)、C4−C6ヘテロアリール(例えば、ピリジニル、及びピラジニル)、又は前述のもののいずれかの部分的若しくはペルフルオロ誘導体であってよい。
所望の硬化レベルを達成するために硬化可能組成物中に包含されなければならない第1構成成分及び第2構成成分の反応生成物の量を最小限に抑えるために、第2構成成分は典型的に、等価重量が比較的低くなるように選択されるべきである。例えば、第2構成成分の等価重量は、1当量当たり500g、400g未満、又は更には250g未満であってよい。
第1構成成分及び第2構成成分の反応生成物は、他の合成経路により調製されてもよいが、上述の方法が通常は最も直接的な方法である。例えば、第1の化学種は次式:
(式中、M+は、アルカリ金属カチオン(例えば、リチウム、ナトリウム、若しくはカリウム)、又はアルカリ土類カチオン(例えば、マグネシウム、カルシウム、若しくはバリウム)であり、及び、R及びR’は、上記で定義した通りであり、;及び第2構成成分を反応させ、次いでイオン交換又はメタセシスによりM+をQ+で置き換えてもよい。)により表される。
第2構成成分は、例えば液体として又は溶媒中に溶解された第2構成成分の溶液としてのようなあらゆる形態で提供されてよい。溶媒中の場合、溶媒は非妨害性であるべきである(すなわち、それは第1構成成分若しくは第2構成成分、それらの反応生成物、又はフルオロエラストマー組成物を形成するために使用されるフルオロポリマーと反応しない)。種々多様なニトリル類が市販されており及び化学文献において既知である。多くの場合に望ましい可能性があるフッ素化ニトリル類のケースでは、それらは対応する酸フッ素化物類から、次にエステル類、そしてその後アミド類を経由して転換することによって調製されてよい。酸フッ素化物類は、直接フッ素化又は電気化学的フッ素化により調製されてよい。二級のニトリル類に関しては、酸フッ素化物類はヘキサフルオロプロピレン(HFPO)カップリングを介して調製されてよい。酸フッ素化物を適切なアルコール(メタノールなど)との反応によりエステル類へと転換してよい。前記エステル類をその後アンモニアとの反応によりアミド類へと転換してよい。前記アミド類を、適切な溶媒(DMFなど)中でピリジン及び無水トリフルオロ酢酸を用いてニトリル類へと脱水してよい。あるいは、アミド類は、P2O5又はPCl3のような他の試薬を用いて脱水されてもよい。
理論に束縛されるものではないが、第1構成成分及び第2構成成分を、それらが互いに反応するような条件下で、組み合わせた結果として、触媒組成物が形成されると考えられる。触媒組成物は、単一の構成成分を含有してもよいが、より典型的には、第1構成成分と第2構成成分との、それぞれ1:1、1:2、1:3、又はさらにより高い比率の付加物のうちの少なくとも1つを包含してよい構成化学種の混合物を含有する。さらに、第2構成成分の縮合生成物もまた存在してよい。
例えば、第1構成成分と第2構成成分との付加物は、次式:
(式中、yは0以上のいずれかの整数(例えば0、1、2、又は3)であり、及びR、R’、R”、Q+、b、及びZは上記で定義した通りである。)により表されてよい。
第1構成成分及び第2構成成分は、例えば発熱により証明されるように、自発的に反応してよく、又は反応を誘発するためにある程度の加熱が必要である場合もある。したがって、幾つかの実施形態では、第1構成成分及び第2構成成分を反応させて反応生成物を形成し、及びその後窒素含有硬化部位を有するフルオロポリマーと組み合わせてもよい。他の実施形態、例えば、第1構成成分及び第2構成成分が周囲温度で反応しないような実施形態では、第1構成成分及び第2構成成分及び窒素含有硬化部位を有するフルオロポリマーを組み合わせて、加熱すると有意な硬化が起こるよりも低い温度で第1構成成分及び第2構成成分の反応生成物を形成する、硬化可能な組成物を形成してもよい。このような実施形態では、反応生成物はその後、硬化温度まで更に加熱することにより効果的な硬化が起こってよい。
いずれの場合にも、第1及び第2構成成分間の反応は、第2構成成分の少なくとも1つのシアノ基の別の化学形態への転換を伴い、赤外分光法により第1及び第2構成成分の反応時に赤外線スペクトルにおけるシアノ基バンドが(反応の化学量論に応じて)少なくとも部分的に消失することが観測される。
幾つかの実施形態では、組み合わせるアルコキシドとニトリルとの当量比を制御することが望ましい場合がある。例えば、組み合わせるアルコキシドとニトリルの当量比は、少なくとも1:1、2:1、3:1、5:1、又はさらに高くてよいが、他の比率もまた使用してよい。
得られた反応生成物(すなわち触媒生成物)の可使時間(pot life)を保つために、第1組成物及び第2組成物は、ペンダント基、末端基、又はその両方のいずれかにおいて窒素含有硬化部位を含むいずれのフルオロポリマーも本質的に含んでいなくてよい。例えば、第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーも本質的に含んでいなくてよい。
所望ならば、第1構成成分及び第2構成成分の反応生成物を窒素含有硬化部位を有するフルオロポリマーと組み合わせ、それによって硬化可能組成物を形成してもよい。
窒素含有硬化部位を有する好適なフルオロポリマー類は、窒素含有硬化部位モノマーから誘導される共重合モノマー単位と、少なくとも1つ、より典型的には少なくとも2つの主モノマーとを含む。好適な主モノマーの例としては、ペルフルオロオレフィン類(例えば、テトラフルオロエチレン(TFE)及びヘキサフルオロプロピレン(HFP))、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ペルフルオロビニルエーテル類(例えば、ペルフルオロアルキルビニルエーテル類及びペルフルオロアルコキシビニルエーテル類)、及び任意で、オレフィン類(例えば、エチレン、プロピレン)のような水素含有モノマー類、及びフッ化ビニリデン(VDF)が挙げられる。このようなフルオロポリマー類には、例えば、当該技術分野において「フルオロエラストマーゴム類(gums)」及び「ペルフルオロエラストマーゴム類(gums)」と称されるものが包含される。
幾つかの実施形態では、フルオロポリマーは、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)から誘導される共重合モノマー単位、及び/又は式CF2=CF−Rf 1、CF2=CF−O−Rf 2、及びCH2=CR3 2(式中、Rf 1はペルフルオロアルキルであり;Rf 2はペルフルオロアルキル、又はペルフルオロアルコキシであり;及び各R3は独立してH、F、Cl、Br、I、又は脂肪族基である)により表される1以上のエチレン型不飽和モノマー類を含む。幾つかの実施形態では、ペルフルオロアルキル、ペルフルオロアルコキシ、及び脂肪族基はF、Br,I、及び/又はCl置換基を有する。
幾つかの実施形態では、フルオロポリマーは、テトラフルオロエチレンから誘導される少なくとも2つの共重合モノマー単位、及びそれぞれ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アルキルビニルエーテル、ペルフルオロアルケニルビニルエーテル、又はペルフルオロアルコキシアルケニルビニルエーテルのうちの少なくとも1つを含む。
フルオロポリマーがペルフルオロ化されていない場合、それは5〜90モル%の、TFE、CTFE、及び/又はHFPから誘導されるその共重合モノマー単位、5〜90モル%の、VDF、エチレン、及び/又はプロピレンから誘導されるその共重合モノマー単位、40モル%までの、ビニルエーテルから誘導されるその共重合モノマー単位、及び0.1〜5モル%の(例えば0.3〜2モル%)の、窒素含有硬化部位モノマーを含有してよい。
幾つかの実施形態では、フルオロポリマーは式CF2=CF−Rfを有するフッ素化モノマー類に相当する共重合モノマー単位を含み、式中、Rfはフッ素又はC1〜C8ペルフルオロアルキル、及びフッ素で置換された水素原子が半分未満であり、例えば水素原子の四分の一未満がフッ素で置換された水素含有C2〜C9オレフィン類である。幾つかの実施形態では、非フッ素化オレフィンは存在しない。
幾つかの実施形態では、フルオロポリマーはTFE及び/又はCTFEから誘導され、任意にHFPを包含する、少なくとも50モル%のその共重合モノマー単位を含有する。このような実施形態では、フルオロポリマーの共重合モノマー単位の残部(10〜50モル%)は典型的に、1以上のペルフルオロビニルエーテル類及び窒素含有硬化部位(例えば、シアノ基含有ビニルエーテルの共重合を介して導入されるか、又はポリマーをアルコール類と反応させそれによって−CN硬化部位をC−アルコキシカーボンイミドイル(すなわち−C(=NH)−OR5(式中R5=アルキル)硬化部位)へと転換させることによる、重合後のpf−CN硬化部位の後処理によって導入される)から成る。硬化部位モノマーは典型的に、フルオロポリマーの0.1〜5モル%(より典型的には0.3〜2モル%)を構成する。
本発明で有用な水素含有オレフィン類としては、式CX2=CX−R6のものが挙げられ、式中各Xは独立して、水素又はフッ素又は塩素であり、R6は水素、フッ素、又はC1〜C12アルキルである。有用なオレフィン類としては、例えば、部分的にフッ素化されたモノマー類(例えば、フッ化ビニリデン)、又はα−オレフィン類(例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、又はヘキサン(hexane))を包含するオレフィン類のような水素含有モノマー類が挙げられる。
幾つかの実施形態では、フルオロポリマーはテトラフルオロエチレン、フッ素化コモノマー、及び任意で1以上のペルフルオロビニルエーテル類から誘導される共重合モノマー単位を含む。フッ素化コモノマーはペルフルオロオレフィン類、部分的にフッ素化されたオレフィン類、非フッ素化オレフィン類、フッ化ビニリデン、及びこれらの組み合わせから選択されてよい。有用なペルフルオロビニルエーテル類としては、例えば、米国特許第6,255,536号、及び第6,294,627号(ウォルム(Worm)ら)に記載されているものが挙げられる。例としては、CF2=CFOCF3、CF2=CF−O−CF2−O−CF3、CF2=CF−O−CF2−O−CF2CF3、CF2=CF−O−CF2−O−CF2CF2CF3、CF2=CFOCF2CF2OCF3、CF2=CFOCF2CF2CF2OCF3、CF2=CFOCF2CF2CF3、CF2=CF−O−CF2CF(CF3)−O−CF3、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、CF2=CF−O−CF2CF2−O−CF2−O−CF2−O−CF3、及びCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3が挙げられる。
窒素含有硬化部位はフルオロポリマーを硬化してフルオロエラストマー組成物を形成することを可能にする。窒素含有硬化部位を含むフルオロポリマー類を調製するのに有用な窒素含有基を含むモノマー類の例としては、フリーラジカル重合可能なニトリル類、イミデート類、アミジン類、アミド類、イミド類、及びアミンオキシド類が挙げられる。
窒素含有硬化部位を有する有用なペルフルオロビニルエーテル類としては、例えば、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;CF2=CFO(CF2)LCN(式中、Lは2〜12の範囲(2、12を包含)の整数である);CF2=CFO(CF2)uOCF(CF3)CN(式中、uは2〜6の範囲(2、6を包含)の整数である);CF2=CFO[CF2CF(CF3)O]q(CF2O)yCF(CF3)CN(式中、qは0〜4の範囲(0、4を包含)の整数であり、及びrは0〜6の範囲(0、6を包含)の整数である);又はCF2=CF[OCF2CF(CF3)]rO(CF2)tCN(式中、rは1又は2であり、及びtは1〜4の範囲(1、4を包含)の整数である);及び前述のものの誘導体及び組み合わせが挙げられる。
フルオロポリマーの側鎖位置における窒素含有硬化部位の量は一般に、0.05〜5モル%(より好ましくは0.1〜2モル%)である。
一般に、1以上の組成物を包含してよい硬化剤の有効量は、重量基準で硬化可能組成物100部当たり少なくとも0.1部の硬化剤、より典型的には硬化可能組成物100部当たり少なくとも0.5部の硬化剤である。重量基準で、硬化剤の有効量は典型的に、硬化可能組成物100部当たり硬化剤10部未満、より典型的には硬化可能組成物100部当たり硬化剤5部未満であるが、より多い及びより少ない量の硬化剤を使用してもよい。
硬化可能組成物の硬化は、例えば、当該技術分野においてフルオロエラストマーゴム類(gums)を硬化するために既知であるもののような、追加の硬化剤類を含有してもよく、及びこれらの追加の硬化剤類は通常はそれらがその硬化可能組成物の硬化特性に悪影響を与えないように選択されるべきである。このような追加の硬化剤の例としては、ビス−アミノフェノール類化合物類(例えば、米国特許第5,767,204号(イワ(Iwa)ら)、及び第5,700,879号(ヤマモト(Yamamoto)ら)参照)、有機金属化合物類(例えば、米国特許第4,281,092号(ブリーザーレ(Breazeale)参照)、ビス−アミドオキシム類(例えば、米国特許第5,621,145号(サイトウ(Saito)ら)参照)、アンモニア生成化合物類(例えば、米国特許第6,281,296号(マクラクラン(MacLachlan)ら)参照)、アンモニウム塩類(例えば、米国特許第5,565,512号(サイトウ(Saito)ら)参照)、及びアミジン類(例えば、米国特許第6,846,880号(グロータート(Grootaert)ら)参照)、過酸化物類及び共試薬(coagents)が挙げられる。
1以上の追加のフルオロポリマー類を窒素含有硬化部位モノマーから誘導される共重合モノマー単位を有するフルオロポリマーと組み合わせてもよい。追加のフルオロポリマー類は、窒素含有硬化部位を含んでいても含んでいなくてもよく、そして、上述の、及び上記で言及した共重合モノマー単位を含むホモポリマー類及びコポリマー類を包含する、配列全体を包含する。
窒素含有硬化部位(例えば、シアノ又はイミデート基)を含むフルオロポリマー、及び硬化可能な組成物中に組み込まれてよいいずれかの任意の追加のフルオロポリマー(類)は、例えば、水性エマルション重合又は有機溶媒中における溶液重合のようなモノマー類のフリーラジカル重合を包含する方法によって調製されてよい。エマルション重合は典型的には、水性媒体中で、過硫酸アンモニウム又は過マンガン酸カリウムのような無機フリーラジカル反応開始剤系、及び界面活性剤又は懸濁剤の存在下で、モノマー類を重合することを伴う。
溶媒重合は典型的には、非テロゲン(non-telogenic)有機溶媒類、例えばハロペルフルオロ又はペルフルオロ液体中で行われる。あらゆる可溶性のラジカル反応開始剤、例えば、AIBN及びビス(ペルフルオロアシル)ペルオキシド類、を使用することができる。重合は典型的には、25〜80℃の範囲の温度及び0.3MPa(2バール)〜1.5MPa(15バール)の範囲の圧力で行われる。
シアノ基(すなわち、−CN)は典型的に、I(CF2)dCNのような選択された連鎖移動剤類を介して導入されることができ、又はフリーラジカル重合を用いることにより、プロセスを、NC(CF2)dSO2G(前記の2つの式において、dは1〜10、より典型的には1〜6の整数であり、及びGは水素原子又は1若しくは2の価数を有するカチオンを表す)のようなペルフルオロスルフィネートの存在下で行うこともできる。
イミデート基(例えば、−C(=NH)O−アルキル)は、選択されたポリマー中のシアノ基をイミデート基へと転換させることによって導入されてよい。シアノ基含有フルオロポリマー類の1つの転換経路は、ニトリル類を、アルコール構成成分及び塩基性構成成分の存在下、周囲温度で反応させることを伴う。部分的にフッ素化されていてもよい、1〜10個の炭素原子を有するアルキルアルコール類、及び1以上のこのような物質類の組み合わせをアルコール構成成分として使用することができる。選択されたアルコールの対応する塩(類)又はアミン類が塩基性構成成分として好ましい。さらに詳細には、例えば、米国特許第6,803,425号(ヒンザー(Hintzer)ら)に見出されてよい。
窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含むフルオロポリマーがペルフルオロエラストマーを構成する場合には、硬化の前に少なくとも1つの膨潤剤をポリマー(類)に添加してもよい。このような膨潤剤(類)は、ヒドロフルオロエーテル(HFE)(例えば、商標名「3M・ノベック・エンジニアード液(3M NOVEC ENGINEERED FLUID)HFE−7100」又は「3M・ノベック・エンジニアード液HFE−7200」で3M社(3M Company)から入手可能)のような部分的にフッ素化された化合物であってよく、又は例えば商標名「3Mフルオリナート液(3M FLUORINERT LIQUID)FC−75」で3Mから入手可能のもののような、いずれかの他のフッ素含有液体であってよい。ポリマーペンダントシアノ基の転換は典型的には、室温又はそれよりわずかに高い温度で行われる。一般には、少なくとも40℃、典型的には少なくとも50℃の沸点を有するあらゆるフッ素含有不活性液体又はあらゆるフッ素含有アルカノールを使用してよい。
非ペルフルオロエラストマー類の場合もまた、膨潤剤を使用してよい。代表的な膨潤剤としては、アルコール類、不活性炭化水素溶媒類、及びフッ素化化合物が挙げられる。必要な塩基類は、好ましくは、アルコキシド類、又は有機アミン類、例えばナトリウムメチラート若しくはエチラート、トリアルキルアミン類、アリール含有トリアルキルアミン類、及びピリジンから選択される。亜硝酸塩類(nitrites)を転換するのに必要な塩基の量は、典型的にはポリマーの重量基準で0.05〜10重量%、より典型的には0.1〜5重量%である。
フルオロポリマー類のブレンドが所望される場合、1つの有用な導入経路は、典型的に、フルオロポリマーラテックス類を選択された比率でブレンドしその後凝析及び乾燥させることによるものである。
例えば、カーボンブラックのような添加剤類、安定剤類、可塑剤類、潤滑剤類、シリカ及びフルオロポリマー充填剤類(例えば、PTFE及び/又はPFA(ペルフルオロアルコキシ)充填剤類)を包含する充填剤類、及びフルオロポリマーの配合に通常使用される加工助剤類は、それらが意図される使用条件に対して適切な安定性を有し、及び硬化可能組成物の硬化を実質的に妨害しない限り、組成物に組み込まれてよい。
硬化可能組成物は典型的には、1以上のフルオロポリマー(類)、触媒、いずれかの選択された添加剤又は添加剤類、いずれかの追加の硬化剤類(所望される場合)、及びいずれかの他の補助剤類(所望される場合)を、従来のゴム(rubber)加工装置中で混合することによって調製できる。所望される量の配合成分(compounding ingredients)及び他の従来の補助剤又は成分を、硬化可能組成物に添加し、内部ミキサー(例えば、バンベリーミキサー(Banbury mixers))、ロールミル、又はいずれかの他の従来の混合装置のような通常のゴム(rubber)混合装置のいずれかを利用することにより、及び密に混合し、又はそれらと配合することができる。混合プロセス中の混合温度は典型的には、組成物の硬化温度よりも低く安全に保たれる。したがって、温度は典型的には120℃よりも上昇すべきではない。混合中、構成成分類及び補助剤類をゴム(gum)全体に均一に分配することが一般に望ましい。
硬化可能組成物は次いで、例えば押出成形によって(例えば、フィルム、チューブ、若しくはホースの形状へと)、又は鋳型成形(molding)によって(例えばシート、ガスケット、若しくはOリングの形態へと)成形される。次に成形された物品は典型的には、フルオロポリマー組成物を少なくとも硬化し及び有用な物品を形成するように加熱される。
驚くべきことに、本発明による硬化可能組成物は典型的に、ニトリルと反応していない等モル当量の対応するオルガノオニウムアルコキシドを用いる対応する組成物と比較して広い加工手段を有することが見出される。このことは、例えば、ASTM D1646−04「ゴム(Rubber)粘度、応力緩和、及び早期加硫特性に関する標準試験法(ムーニー粘度計)(Standard Test Methods for Rubber-Viscosity, Stress Relaxation, and Pre-Vulcanization Characteristics (Mooney Viscometer))」により決定されるようなムーニースコーチ時間において観測される。例えば、本発明による硬化可能組成物は、ASTM D1646−04に従って、少なくとも15分のムーニースコーチ時間(t18)を有していてよい。
硬化可能混合物の鋳型成形(Molding)又はプレス硬化(press curing)は典型的に、好適な圧力下で、混合物を硬化するのに十分な温度で所望の時間だけ実行される。一般に、これは、95℃〜230℃、好ましくは150℃〜205℃で、1分〜15時間、典型的には5分〜30分の時間である。鋳型中の配合混合物に通常700kPa〜21,000kPaの圧力をかける。鋳型を最初に離型剤でコーティングし及び焼いてもよい。
鋳型成形された混合物又はプレス硬化された物品は次に、任意で、硬化を完結させるのに十分な温度で及び十分な時間の間、通常は150℃〜300℃、典型的には230℃で、2時間〜50時間以上の間、後硬化され(例えば、オーブン中で)、一般には物品の断面の厚さと共に増大される。厚みのある部分では、後硬化中の温度は通常、前記範囲の下限から所望の最高温度まで次第に上昇される。用いられる最高温度は、好ましくは300℃であり、及びこの値は4時間以上の間保持される。この後硬化工程は一般に、架橋を完結させ、及びまた硬化された組成物から残留の揮発物を放出させる場合もある。最終的には、オーブンの加熱を止めることなどによりその部品を周囲温度へと戻す。
本発明の目的及び利点を以下の非限定的な実施例によって更に例示するが、これらの実施例の中で挙げた特定の材料及び材料の量、及び他の条件及び詳細は本発明を不当に限定すると解釈されるべきではない。
別に記載されない限り、実施例中及び本明細書の他所における全ての部、パーセント、比率などは重量基準であり、及び実施例で使用された全ての試薬は、一般的な化学品供給者から、例えばミズーリ州セントルイス(Saint Louis, Missouri)のシグマ・アルドリッチ社(Sigma-Aldrich Company)から入手されたか又は入手可能であり、あるいは、従来方法により合成されてよい。
以下の実施例においてこれらの略語を使用する:g=グラム、min=分、mol=モル;mmol=ミリモル、phr=ゴム(rubber)100部当たりの部数、hr=時間、℃=摂氏温度、mL=ミリリットル、L=リットル、psi=平方インチ当たりのポンド数、MPa=メガパスカル、FTIR=フーリエ変換赤外線分光法、及びN−m=ニュートン−メートル。
実施例全体を通して、以下の略称を使用する。
ニトリルの調製
ヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリル、CF3−O−CF2CF2CNの調製
−78℃の凝縮器を備え及び機械的に攪拌された5Lの丸底三つ口フラスコに、1025gのメタノール及び300gのフッ化ナトリウムを入れた。米国特許第6,482,979号(ヒンザー(Hintzer)ら)の実施例1に記載のように調製された3−トリフルオロメトキシテトラフルオロプロピオニルフルオライド(1561g、6.7mol)を−20℃でフラスコに添加した。反応混合物を800gの水で洗浄し、及び相分離して、分留後、1490gのメチル−3−トリフルオロメトキシプロピオネートを収率91%で得た。機械的攪拌器、−78℃の凝縮器、及び滴下ロートを備えた5リットルの丸底フラスコに、1463gのメチル−3−トリフルオロメトキシプロピオネート(6モル)及び940gのジメチルホルムアミドを入れた。混合物を室温で攪拌し、及び125gのアンモニア(7.4mol)を加えてエステルをアミドへと転換させた。メタノールを減圧除去し、及び1160gのピリジン(14.7mol)を加えた。混合物を−14℃に冷却し、及び1493gの無水トリフルオロ酢酸(7.1mol)を加えた。添加が完了した後、1kgの水を加え、及び凝縮器で生成物を還流し始めた。蒸留後、全部で1165gのヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリル、CF3OCF2CF2CNを得た。
ヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリル、CF3−O−CF2CF2CNの調製
−78℃の凝縮器を備え及び機械的に攪拌された5Lの丸底三つ口フラスコに、1025gのメタノール及び300gのフッ化ナトリウムを入れた。米国特許第6,482,979号(ヒンザー(Hintzer)ら)の実施例1に記載のように調製された3−トリフルオロメトキシテトラフルオロプロピオニルフルオライド(1561g、6.7mol)を−20℃でフラスコに添加した。反応混合物を800gの水で洗浄し、及び相分離して、分留後、1490gのメチル−3−トリフルオロメトキシプロピオネートを収率91%で得た。機械的攪拌器、−78℃の凝縮器、及び滴下ロートを備えた5リットルの丸底フラスコに、1463gのメチル−3−トリフルオロメトキシプロピオネート(6モル)及び940gのジメチルホルムアミドを入れた。混合物を室温で攪拌し、及び125gのアンモニア(7.4mol)を加えてエステルをアミドへと転換させた。メタノールを減圧除去し、及び1160gのピリジン(14.7mol)を加えた。混合物を−14℃に冷却し、及び1493gの無水トリフルオロ酢酸(7.1mol)を加えた。添加が完了した後、1kgの水を加え、及び凝縮器で生成物を還流し始めた。蒸留後、全部で1165gのヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリル、CF3OCF2CF2CNを得た。
ニトリル類:C7F15CN、CF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)CN、及びNCC4F8CNの調製
これらのニトリル類は、概ね、上記のCF3OCF2CF2CNに関する手順において記載されるように、対応する酸フッ化物C7F15COF、CF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)COF、及びFCOC4F8COFから出発して調製された。酸フッ化物類は、米国特許第6,255,536号(ウォルム(Worm)ら)に記載されるような対応する炭化水素類似体の直接フッ素化又は電気化学的フッ素化により作製された。
これらのニトリル類は、概ね、上記のCF3OCF2CF2CNに関する手順において記載されるように、対応する酸フッ化物C7F15COF、CF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)COF、及びFCOC4F8COFから出発して調製された。酸フッ化物類は、米国特許第6,255,536号(ウォルム(Worm)ら)に記載されるような対応する炭化水素類似体の直接フッ素化又は電気化学的フッ素化により作製された。
アルコールの調製
ヘキサフルオロ−2−アリールイソプロパノール類は、概ね、「ペルハロケトン.V.1、ペルハロアセトンと芳香族炭化水素との反応(Perhalo Ketones. V.1 The Reaction of Perhaloacetones with Aromatic Hydrocarbons)」(B.S.ファラー(Farah)ら、有機化学ジャーナル(Journal of Organic Chemistry)(1965年))、第30巻、998〜1001頁に記載されているようなヘキサフルオロ−2−アリールイソプロパノール類を製造するための手順に従って調製された。
ヘキサフルオロ−2−アリールイソプロパノール類は、概ね、「ペルハロケトン.V.1、ペルハロアセトンと芳香族炭化水素との反応(Perhalo Ketones. V.1 The Reaction of Perhaloacetones with Aromatic Hydrocarbons)」(B.S.ファラー(Farah)ら、有機化学ジャーナル(Journal of Organic Chemistry)(1965年))、第30巻、998〜1001頁に記載されているようなヘキサフルオロ−2−アリールイソプロパノール類を製造するための手順に従って調製された。
2−(p−トルイル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノール(THI)、CH3C6H4C(CF3)2OHの調製
600mLのパール反応器(Parr reactor)に12gのAlCl3(0.09mol、フルカケミカ(Fluka Chemika)から入手)及び326gのトルエン(3.5mol)を充填した。反応器を真空排気し(evacuated)、及び203gのヘキサフルオロアセトン(1.22mol、シンクエスト・ラボラトリーズ社(SynQuest Laboratories, Inc.)から入手)を室温で攪拌しながら1.5hrかけて加えた。反応は、340kPa(49psi)までの圧力上昇を伴い45℃まで発熱した。反応は1時間後に温度及び圧力の下降を伴い完結した。生成物の混合物を600mLの水で2度洗浄した。有機層を無水MgSo4で乾燥し、ろ過し、及び174〜176℃で蒸留して228gのTHIを得た。
600mLのパール反応器(Parr reactor)に12gのAlCl3(0.09mol、フルカケミカ(Fluka Chemika)から入手)及び326gのトルエン(3.5mol)を充填した。反応器を真空排気し(evacuated)、及び203gのヘキサフルオロアセトン(1.22mol、シンクエスト・ラボラトリーズ社(SynQuest Laboratories, Inc.)から入手)を室温で攪拌しながら1.5hrかけて加えた。反応は、340kPa(49psi)までの圧力上昇を伴い45℃まで発熱した。反応は1時間後に温度及び圧力の下降を伴い完結した。生成物の混合物を600mLの水で2度洗浄した。有機層を無水MgSo4で乾燥し、ろ過し、及び174〜176℃で蒸留して228gのTHIを得た。
オルガノオニウムの調製
テトラブチルホスホニウム2−(p−トルイル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロポキシド(TBPTHI)、CH3C6H4C(CF3)2O- +P(C4H9)4の調製
攪拌子を備えた500mLの丸底フラスコに51gのTHI(0.2mol)を入れ、及びメタノール中25重量%ナトリウムメトキシド42g(0.2mol)を加え、及びメタノールがわずかに還流するまで加熱した。フラスコを室温に冷却し、及び66gのメタノール中の66gのテトラブチルホスホニウムブロミド(0.2mol)の溶液を加えた。混合物をわずかに加熱し及び0.5時間攪拌した。溶媒を減圧除去し、及び固体の塊をジエチルエーテルで抽出し及び臭化ナトリウムをろ過により除去した。溶媒を減圧除去した後、TBPTHI(101g)が得られた。
テトラブチルホスホニウム2−(p−トルイル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロポキシド(TBPTHI)、CH3C6H4C(CF3)2O- +P(C4H9)4の調製
攪拌子を備えた500mLの丸底フラスコに51gのTHI(0.2mol)を入れ、及びメタノール中25重量%ナトリウムメトキシド42g(0.2mol)を加え、及びメタノールがわずかに還流するまで加熱した。フラスコを室温に冷却し、及び66gのメタノール中の66gのテトラブチルホスホニウムブロミド(0.2mol)の溶液を加えた。混合物をわずかに加熱し及び0.5時間攪拌した。溶媒を減圧除去し、及び固体の塊をジエチルエーテルで抽出し及び臭化ナトリウムをろ過により除去した。溶媒を減圧除去した後、TBPTHI(101g)が得られた。
触媒の調製
触媒A
ガラスバイアル瓶にTBPTHI(3.87g、7.5mmol)を入れた。この粘稠な無色の油に、0.945gのNCCF2CF2CF2CF2CN(ペルフルオロアジポイルジニトリル、3.75mmol)をピペットで加えた。室温でバイアル瓶に静かに渦を起こし、及び黄色の粘稠な油の形成と共にかすかな発熱反応が観測され、この油は静置すると凝固した。得られた反応生成物を5gのメタノールに溶解させ澄んだ黄色の溶液を生成した。触媒AのFTIR(KBrプレート上のニートサンプル)は、出発TBPTHIと比較して、反応中の新しい化学化合物の形成及び−CN基の完全な消失を示した(約2260cm-1のピークが存在しない)。
触媒A
ガラスバイアル瓶にTBPTHI(3.87g、7.5mmol)を入れた。この粘稠な無色の油に、0.945gのNCCF2CF2CF2CF2CN(ペルフルオロアジポイルジニトリル、3.75mmol)をピペットで加えた。室温でバイアル瓶に静かに渦を起こし、及び黄色の粘稠な油の形成と共にかすかな発熱反応が観測され、この油は静置すると凝固した。得られた反応生成物を5gのメタノールに溶解させ澄んだ黄色の溶液を生成した。触媒AのFTIR(KBrプレート上のニートサンプル)は、出発TBPTHIと比較して、反応中の新しい化学化合物の形成及び−CN基の完全な消失を示した(約2260cm-1のピークが存在しない)。
触媒B1
ガラスバイアル瓶にTBPTHI(3.87g、7.5mmol)を入れた。この粘稠な無色の油に、2.45gのCF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)CN(7.5mmol)をピペットで加えた。室温でバイアル瓶に静かに渦を起こした。得られた混合物を5gのメタノールに溶解させた。室温において反応を示すものが何ら観測されなかった。
ガラスバイアル瓶にTBPTHI(3.87g、7.5mmol)を入れた。この粘稠な無色の油に、2.45gのCF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)CN(7.5mmol)をピペットで加えた。室温でバイアル瓶に静かに渦を起こした。得られた混合物を5gのメタノールに溶解させた。室温において反応を示すものが何ら観測されなかった。
触媒B2
触媒B1の場合と同様に、バイアル瓶中で2.45gのCF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)CN及び3.87gのTBPTHIをニートな形態で組み合わせ、及び室温において反応を示すものが何ら観測されなかった。次にバイアル瓶を60℃に加熱した結果、鮮やかな黄橙色が急速に形成され、振盪し及び室温に冷却するとバイアル瓶の内容物全体が粘稠な油性の黄橙物質へと変わった。用いた出発物質と比較したニート反応生成物のFTIR分析(KBrディスク)により、−CN官能基(-CN function)が完全に反応したことが示された。
触媒B1の場合と同様に、バイアル瓶中で2.45gのCF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)CN及び3.87gのTBPTHIをニートな形態で組み合わせ、及び室温において反応を示すものが何ら観測されなかった。次にバイアル瓶を60℃に加熱した結果、鮮やかな黄橙色が急速に形成され、振盪し及び室温に冷却するとバイアル瓶の内容物全体が粘稠な油性の黄橙物質へと変わった。用いた出発物質と比較したニート反応生成物のFTIR分析(KBrディスク)により、−CN官能基(-CN function)が完全に反応したことが示された。
触媒C
ガラスバイアル瓶にTBPTHI(3.87g、7.5mmol)を入れた。この粘稠な無色の油に、2.96gのCF3(CF2)6CN(7.5mmol)をピペットで加えた。室温でバイアル瓶に静かに渦を起こし、及び濃黄色の粘稠な油の形成と共にかすかな発熱反応が観測され、この油は静置すると凝固した。得られた混合物を5gのメタノールに溶解させた。
ガラスバイアル瓶にTBPTHI(3.87g、7.5mmol)を入れた。この粘稠な無色の油に、2.96gのCF3(CF2)6CN(7.5mmol)をピペットで加えた。室温でバイアル瓶に静かに渦を起こし、及び濃黄色の粘稠な油の形成と共にかすかな発熱反応が観測され、この油は静置すると凝固した。得られた混合物を5gのメタノールに溶解させた。
触媒D
TBPTHI(18.6g、36mmol)を攪拌棒及びドライアイス凝縮器を備えた250mLの丸底フラスコに入れた。フラスコを5℃に冷却し及び7.6g(36mmol)のヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリルをすべて一度に加えた。10℃で、黄色のクリーム状混合物への変化による反応が起こった。−78℃の凝縮器を維持しながら生成物を室温に温め、その後、凝縮器を室温まで温めた。黄色のクリーム状ペースト生成物、24.5g、を回収した。
TBPTHI(18.6g、36mmol)を攪拌棒及びドライアイス凝縮器を備えた250mLの丸底フラスコに入れた。フラスコを5℃に冷却し及び7.6g(36mmol)のヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリルをすべて一度に加えた。10℃で、黄色のクリーム状混合物への変化による反応が起こった。−78℃の凝縮器を維持しながら生成物を室温に温め、その後、凝縮器を室温まで温めた。黄色のクリーム状ペースト生成物、24.5g、を回収した。
触媒E
触媒Eは、ヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリルとテトラブチルホスホニウムヘキサフルオロ−2−トリルイソプロポキシドとのモル比が触媒Dの1:1ではなく2:1としたこと以外は、触媒Dについて記載したのと同様に調製した。使用した実際の量は、TBPTHI20mmol及びヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリル40mmolであった。
触媒Eは、ヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリルとテトラブチルホスホニウムヘキサフルオロ−2−トリルイソプロポキシドとのモル比が触媒Dの1:1ではなく2:1としたこと以外は、触媒Dについて記載したのと同様に調製した。使用した実際の量は、TBPTHI20mmol及びヘプタフルオロ−3−メトキシプロパンニトリル40mmolであった。
実施例1
フルオロポリマーA(300g)に、表1に示した触媒A、SIL1、及びFIL1を添加しながら2つのロールミルで配合した。配合された混合物を177℃で15分プレス硬化させた。次いで、鋳型成形された(molded)試験シート及びOリングを、段階的後硬化(step-post-cure)(45分かけて室温から200℃まで、200℃で2時間保持、30分かけて250℃まで上昇、250℃で2時間保持、30分かけて300℃まで上昇、300℃で4時間保持)により空気中で後硬化した。
フルオロポリマーA(300g)に、表1に示した触媒A、SIL1、及びFIL1を添加しながら2つのロールミルで配合した。配合された混合物を177℃で15分プレス硬化させた。次いで、鋳型成形された(molded)試験シート及びOリングを、段階的後硬化(step-post-cure)(45分かけて室温から200℃まで、200℃で2時間保持、30分かけて250℃まで上昇、250℃で2時間保持、30分かけて300℃まで上昇、300℃で4時間保持)により空気中で後硬化した。
プレス硬化及び後硬化の後、後硬化された試験厚板から切断されたダンベルを用いて物理特性を測定した。
実施例2−6及び比較例A
表1(下記)に示された触媒Aを、触媒B1(実施例2)、B2(実施例3)、C(実施例4)、及びD(実施例5)、及びE(実施例6)で置き換えて、実施例1を繰り返した。比較例Aでは触媒としてTBPTHIを使用した。
表1(下記)に示された触媒Aを、触媒B1(実施例2)、B2(実施例3)、C(実施例4)、及びD(実施例5)、及びE(実施例6)で置き換えて、実施例1を繰り返した。比較例Aでは触媒としてTBPTHIを使用した。
結果
レオロジー、物理特性、圧縮永久歪み、及びスコーチを表2−5に示す。
レオロジー、物理特性、圧縮永久歪み、及びスコーチを表2−5に示す。
硬化レオロジー試験は、未硬化の配合サンプルを用いて、商標名モンサント・ムービング・ダイ・レオメータ(Monsanto Moving Die Rheometer)(MDR)2000型で、モンサント社(Monsanto Company)(ミズーリ州、セントルイス(Saint Louis))により販売されているレオメータを用いて、ASTM D5289−93aに従い、177℃、前加熱なし、経過時間30分、及び0.5度arcで実施された。最小トルク(ML)、及び平坦域又は最大トルクが得られない場合は特定の時間の間に到達する最も高いトルク(MH)の両方を測定した。トルクがMLから2単位増加する時間(ts2)、トルクがML+0.5(MH−ML)に等しい値に到達する時間(t’50)、及びトルクがML+0.9(MH−ML)に到達する時間(t’90)もまた測定した。結果を表2(下記)に報告する。
*スコーチ試験後に測定
実施例1〜6及び比較例Aで調製された硬化可能組成物のプレス硬化シート(150mm×150mm×2.0mm)は、表3及び4に示されている場合を除いて、物理特性の決定のために6.9MPaの圧力及び177℃の温度で15分間プレスすることによって調製された。このプレス硬化シートを、実施例で詳述したプログラムを用いて空気下で加熱にさらすことにより後硬化した。すべての被検査物は試験の前に周囲温度に戻した。
物理的特性
破断点引張強さ、破断点伸長、及び100%伸張時弾性率は、ASTM D412−92に従って対応する被検査物からASTMダイDを用いて切断した試料を用いて、決定した。
破断点引張強さ、破断点伸長、及び100%伸張時弾性率は、ASTM D412−92に従って対応する被検査物からASTMダイDを用いて切断した試料を用いて、決定した。
硬さはASTM D2240−85法Aを使用し、タイプA−2ショアジュロメータを用いて測定した。
表3(下記)は、そこに示されている場合を除き、実施例1〜6及び比較例Aの硬化可能組成物のプレス硬化及び後硬化シートの物理的特性を報告する。
表3(上記)において、「nm」は「未測定(not mesured)」を意味する
表4に示されている場合を除き、実施例1〜6及び比較例Aの硬化可能組成物の被検査物は、3.5mm(0.139インチ)の横断面厚さを有するOリングを形成するためプレス硬化及び後硬化された。Oリング被検査物の圧縮永久歪みは、ASTM395−89法Bを用いて測定した。結果を、永久歪の百分率として表4(下記)に報告するが、これは25%のたわみ(deflection)で測定されたものである。
表4(上記)において、「nm」は「未測定(not mesured)」を意味する。
ムーニースコーチ測定は、ASTM D1646−96に記載の手順に従って、121℃で行われた。使用された手順は1分の予備加熱、小さなローターサイズを使用し、及びさらにt10値も測定した。
表5(下記)に、実施例1〜6及び比較例Aの硬化可能組成物のムーニースコーチ試験の結果を報告する。
実施例6のケースでは、スコーチ試験が完了した後、サンプルは177℃でレオロジー試験に供され、優れた硬化を示した(表2参照)。この最後のレオロジー試験では、触媒が配合物中で121℃に61分間曝された後でもなお機能性であり及び活性であるということが示された。実施例6(触媒Eを使用)のスコーチ挙動は実施例5とははっきりと異なり、3ポイントの非常にわずかな初期の上昇を示したが、次に水平な状態を保ち及びスコーチ試験全体では、やや下降さえした。実施例5(触媒Dを使用)のスコーチ曲線は、22分でt−18に達したが、硬化によりトルクを一様に増加させ、及びスコーチ試験の後、被検査物は硬化され及び再成形ができなかった。
本発明の種々の修正及び変更を本発明の範囲及び精神を逸脱せずに当業者によって行ってもよく、及び本発明は本明細書に記載された例示的な実施形態に不当に限定されるべきではないことを理解すべきである。
Claims (34)
- 以下を順に含む、フルオロエラストマー組成物の製造方法:
(a)第1組成物及び第2組成物の反応生成物を提供する工程であって、前記第1組成物は式Iによって表される第1構成成分を含み:
各Rは独立してH、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
R’は、H、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが共に二価のヒドロカルビレン基を形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子によって更に置換されていてもよい。);かつ
前記第2組成物は、式IIによって表される第2構成成分を含む:
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表す。)工程;
(b)工程(a)からの反応生成物を、フルオロポリマーを含む少なくとも1つの構成成分と組み合わせて硬化可能な組成物を形成する工程であって、前記フルオロポリマーは、窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含む工程;及び
(c)前記硬化可能な組成物を少なくとも部分的に硬化してフルオロエラストマーを形成する工程。 - 前記第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーをも本質的に含まない、請求項1に記載の方法。
- 前記第1構成成分又は第2構成成分のうちの少なくとも1つは、溶媒に溶解されている、請求項1に記載の方法。
- 前記第2構成成分は1当量当たり500g以下の当量重量を有する、請求項1に記載の方法。
- Zは、ヒドロカルビル、ハロゲン化ヒドロカルビル、ヒドロカルビレン、ハロゲン化ヒドロカルビレン、−O−、−S−、
- Zは、ペルフルオロヒドロカルビル、ペルフルオロヒドロカルビレン、−O−、−S−
- Q+はテトラヒドロカルビルアンモニウム、テトラヒドロカルビルホスホニウム、及びトリヒドロカルビルスルホニウムから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 各RはFであり、R’はH、フェニル、メトキシフェニル、トルイル、フェノキシ、フルオロフェニル、トリフルオロメチルフェニル、及びCF3から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第2構成成分は、NCCF2CF2CF2CF2CN、CF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)CN、CF3(CF2)6CN、CF3OCF2CF2CN、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記硬化部位の少なくとも一部はシアノ基を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記フルオロポリマーは、テトラフルオロエチレン及び窒素含有硬化部位を有するフッ素化コモノマーから誘導される共重合モノマー単位を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記窒素含有硬化部位を有するフッ素化コモノマーはペルフルオロビニルエーテルを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ペルフルオロビニルエーテルは、ペルフルオロ(8−シアノ−5−メチル−3,6−ジオキサ−1−オクタン);CF2=CFO(CF2)LCN(式中、Lは2〜12の範囲(2と12を包含)の整数である);CF2=CFO(CF2)uOCF(CF3)CN(式中、uは2〜6範囲(2、6を包含)の整数である);
CF2=CFO[CF2CF(CF3)O]q(CF2O)yCF(CF3)CN(式中、qは0〜4の範囲(0、4を包含)の整数であり、及びrは0〜6の範囲(0、6を包含)の整数である);又は
CF2=CF[OCF2CF(CF3)]rO(CF2)tCN(式中、rは1又は2であり、tは1〜4の範囲(1、4を包含)の整数である)を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記フルオロポリマー類は、ペルフルオロオレフィン類、部分的にフッ素化されたオレフィン類、非フッ素化オレフィン類、フッ化ビニリデン、及びこれらの組み合わせから選択される共重合モノマー単位を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記フルオロポリマーは、それぞれテトラフルオロエチレン及びペルフルオロビニルエーテルから誘導される、少なくとも2つの共重合モノマー単位を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記硬化可能な組成物は、ASTM D1646−04により、少なくとも15分のムーニースコーチ時間(t18)を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1組成物及び第2組成物の反応生成物は、前記第1構成成分の1つの分子と前記第2構成成分の2つの分子との付加物を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記硬化可能な組成物を成形することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項18の方法により調製された、成形フルオロエラストマー。
- 前記フルオロエラストマー組成物を後硬化することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの構成成分は充填剤を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記充填剤は、フルオロポリマー充填剤、シリカ、又はカーボンブラックのうちの少なくとも1つを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記反応生成物は、前記第1構成成分の1つの分子と前記第2構成成分の2つの分子との縮合生成物である少なくとも1つの構成成分を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記反応生成物は、前記第1構成成分の1つの分子と前記第2構成成分の少なくとも3つの分子との縮合生成物である少なくとも1つの構成成分を含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項1の方法により調製されたフルオロエラストマー。
- 以下を含む硬化可能な組成物:
(a)第1構成成分及び第2構成成分、又はそれらの反応生成物であって、前記第1構成成分は式I:
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
R’は、H、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで、前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。)により表され;かつ
前記第2構成成分は式II:
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表し、
ここで、前記第1構成成分及び第2構成成分のうちのいずれも、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー類ではないもの。)により表される;及び
(b)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含む、フルオロポリマー。 - 前記第2構成成分は、NCCF2CF2CF2CF2CN、CF3OCF2CF2CF2OCF(CF3)CN、CF3(CF2)6CN、CF3OCF2CF2CN、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項26に記載の硬化可能な組成物。
- 前記反応生成物は、前記第1構成成分の1つの分子と前記第2構成成分の2つの分子との付加物を含む、請求項26に記載の硬化可能な組成物。
- 前記反応生成物は、前記第1構成成分の1つの分子と前記第2構成成分の少なくとも3つの分子との縮合生成物である少なくとも1つの構成成分を含む、請求項26に記載の硬化可能な組成物。
- 以下を含む構成成分の反応により調製可能な触媒組成物:
(a)式Iにより表される第1構成成分:
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
R’は、H、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで、前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);及び
(b)式IIにより表される第2構成成分:
bはいずれかの正の整数を表し、
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表す;
このとき、前記第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーをも本質的に含まない。) - 前記触媒組成物は1当量の前記第1構成成分及び2当量の前記第2構成成分から調製可能である、請求項1に記載の触媒組成物。
- 以下を含む硬化可能な組成物:
(a)式Iにより表される第1構成成分を含む構成成分の反応により調製可能な触媒組成物:
各Rは独立して、H、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく、
R’は、H、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく、
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが二価のヒドロカルビレン基を共に形成していてもよく、ここで、前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子は、N、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子により更に置換されていてもよい。);
(b)式IIで表される第2構成成分:
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表し、
このとき、前記第1組成物及び第2組成物は、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むいずれのフルオロポリマーをも本質的に含まない。);及び
(c)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含む、フルオロポリマー。 - 前記触媒組成物は、1当量の第1構成成分及び2当量の第2構成成分から調製可能である、請求項32に記載の硬化可能な組成物。
- 以下を組み合わせることを含む、フルオロエラストマー組成物の製造方法:
(a)式Iによって表される第1構成成分:
各Rは独立してH、ハロゲン、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
R’は、H、ヒドロカルビル基、若しくはハロゲン化ヒドロカルビル基を表し、ここで、前記ヒドロカルビル基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子で更に置換されていてもよく;
又は、R及びR’のうちのいずれか2つが共に二価のヒドロカルビレン基を形成していてもよく、ここで前記ヒドロカルビレン基の少なくとも1つの炭素原子はN、O、及びSから選択される1以上のへテロ原子によって更に置換されていてもよい。);
(b)式IIによって表される第2構成成分:
bはいずれかの正の整数を表し;
Zは妨害基を含まないb価の有機部分を表し、
このとき、第1構成成分及び第2構成成分のうちのいずれも、窒素含有硬化部位を有する共重合モノマー単位を含むフルオロポリマー類ではない。);
(c)窒素含有硬化部位を有する少なくとも1つの共重合モノマー単位を含みそれにより硬化可能な組成物を形成するフルオロポリマー;及び
(d)前記硬化可能な組成物を少なくとも部分的に硬化してフルオロエラストマーを形成すること。
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