JP2019517622A - 硬化性フルオロエラストマー組成物 - Google Patents

硬化性フルオロエラストマー組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、限定された温度で卓越した架橋挙動を有し、ならびに良好な機械的およびシーリング特性を示す得られた最終部品をもたらす一方で、変色/分解現象を回避し、および広範な色での容易な色合致を可能にする、低分子量のヨウ素含有(ペル)フルオロエラストマーおよびある特定の有機ペルオキシドを含むある特定のフルオロエラストマー組成物に関する。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年6月13日出願の欧州特許出願第16174246.5号に対する優先権を主張するものであり、この出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
本発明は、新規なペルオキシド硬化性フルオロエラストマー組成物、ならびにそれを使用してフルオロエラストマー成形物を生成させる方法に関する。
ゴム業界では、特に流れ特性に関して、使用されるゴムの加工性の改善が一般に要望されている。ゴムの粘度が低いほど、加工技術が簡単なほど、生産性が高いほど、廃棄物が少ない。これらの態様は、特にフッ素ゴムに関して非常に重要であり、その理由は、これらが高価なゴムであり、ゴム業界で使用される射出成形機では完全に加工できないからである。
いわゆる「液体」または低粘度フルオロエラストマーは、溶融状態でのそれらの低下した粘度のためにより容易な加工が意図された材料として当技術分野で提案されてきた。液体フッ素ゴムを造形部品に加工することの課題は、モールド中の材料のより容易な流れから利益を得る一方で、依然として卓越した硬化能力を確実にし、その結果、限定された長さのポリマー鎖から出発して必要な機械的およびシーリング特性を有する最終部品を与えるものである。
この領域で、米国特許第4361678号明細書(ダイキン工業株式会社)1982年11月30日は、非常に低い分子量(900〜10000のMn)および狭い範囲の分子量分布を有して、分子中にある特定量のヨウ素を有する容易に架橋可能な液体フッ素含有ポリマーに関し、その架橋は、様々な架橋手順、例えば、とりわけ、多官能性オレフィンの存在下で行われるペルオキシド架橋によって達成することができ、ここで、好ましい有機ペルオキシドは、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロキシペルオキシド、ジ−t−ブチルペレオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、アルファ,アルファ’−ビス(t−ブチルペルオキシ)−p−ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチル−ペルオキシ)ヘキシン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、ベンゾイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、t−ブチルペルオキシマレイン酸、t−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネートなどである。例示的実施形態は、ジイソプロピルペルオキシカーボネートおよびトリアリルイソシアヌレートを使用して100℃で30分間架橋され、シーリングおよび/または機械的性能をなんら示すことなく、溶解度の消失を示す。
さらに、文書米国特許第5852125号明細書(BAYER AG)1995年12月22日には、低温(60〜120℃)で液体状態でポンプで送り込むことができ、かつ容易に架橋可能であるVDFベースフルオロエラストマーであって、前記フルオロエラストマーは、3000〜30000の分子量を有し、硬化部位としてヨウ素および/または臭素を含むフルオロエラストマーが開示されている。フッ素ゴムは、例えば、100℃〜250℃の高温モールド中で、反応基として末端ヨウ素または臭素原子を介して直接、架橋させることができる。この架橋は、有機ペルオキシドなどのラジカル形成物質によって、または例えば、多官能アミンによる、末端ヨウ素の求核置換によって、従来のフリーラジカル方式で行うことができる。
なおかつ、同様の材料も、文書国際公開第98/15583号パンフレット(BAYER AG[DE])1998年4月16日に開示されており、これは、0.5〜2.5重量%のヨウ素含量を有し;厳格に1未満の多分散性指数(M/M)とともに、10000〜25000のMを有する液体フルオロエラストマーに関する。それにより与えられるフルオロエラストマーは、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアリルシアヌレート、トリ(メタ)アリルイソシアヌレート、テトラメチルテトラビニルシクロテトラ−シロキサン、トリアリルホスファイトおよび/またはN,N’−m−フェニレンビスマレインイミドと、好ましいペルオキシドとして1,1−ビス(tert.ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ビスクミルペルオキシド、ビス(1,1−ジ−メチルプロピル)ペルオキシド、n−ブチル−4,4−ジ(tert.ブチルペルオキシ)バレレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert.ブチルチルペルオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(2−tert.ブチルペルオキシ−イソプロピル)ベンゼン、tert.ブチル−クミルペルオキシド、ビス(tert.−アミル)ペルオキシド、ビス(tert.−ブチル)ペルオキシドおよび/またはtert.ブチルペルベンゾエートとを組み合わせて、従来の商業的ペルオキシドによってラジカル的に架橋可能であると教示されている。例示された実施形態ではすべて、液体ゴムは、TAICと2,5−ジメチル−2,5−ビス(terブチルペルオキシ)−ヘキシン−3との組み合わせを使用して200バールの圧力下170℃で加圧加硫、ならびに160℃で1時間、170℃で1時間、180℃で2時間、および230℃で20時間を含めて、非常に長いスケジュールに従って後硬化される。
また、国際公開第2012/084587号パンフレット(SOLVAY SPECIALTY POLYMERS IT)2012年6月28日は、3000〜45000の数平均分子量を有するある特定の低粘度硬化性(ペル)フルオロエラストマーに関し、かつペルオキシド硬化性組成物であって、それを特にジ−tert−ブチルペルオキシドおよび2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−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;ジ−tert−ブチルペルベンゾエート;ビス[1,3−ジメチル−3−(tert−ブチルペルオキシ)ブチル]カーボネートであり得る、有機ペルオキシドと組み合わせて含むものが開示されている。例示された実施形態のすべてでは、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルペルオキシ−ヘキサンが使用され;硬化は、170℃で、および後硬化は、180℃で4時間行われる。
さらに、国際公開第2014/071129号パンフレット(3M INNOVATIVE PROPERTIES CO)2014年5
月8日は、非晶質のペルオキシド硬化性溶媒、およびペルオキシドを含むある特定の硬化性組成物に関する。例示的組成物は、2.1のムーニー粘度(100℃)を有するフルオロエラストマー「A」および2phrのベンゾイルペルオキシドを含むある特定の硬化性組成物を含む。0.8〜1.6の100℃でのムーニー粘度の値は、30000を超える数平均分子量を有するフルオロエラストマーに対応することが公知である(例えば、国際公開第2009/36131号パンフレット(3M INNOVATIVE PROPERTIES)2009年3月19日、表2を参照されたい)。したがって、上記で言及されるフルオロエラストマー「A」は、30000を大きく超える数平均分子量を有するフルオロエラストマーである。
したがって、全体として、上に詳述されたとおりのフルオロエラストマーによる経験は、限定された分子量(例えば、約10〜30kの重量平均分子量)を有するフルオロエラストマーを選択する場合、モールド硬化および後硬化は、一般に、シーリングおよび機械的特性においてプラトーを達成するために高温を必要とすると理解されることが示された。それらの過酷な条件は、より低い分子量ポリマーにとってより重要であり得る分解現象のために、モールド/硬化された試験片の美的外観に有害であり得る。黄変の非存在は、フルオロエラストマーが、特に鮮やかな色について、特定の色要件に合致しなければならない部品に硬化される場合、特に特別の関心事である。この態様は、フルオロエラストマーが、装身具品目、例えば、ブレスレット、腕時計用のリストバンド、掛け時計および腕時計の外部クラッディング要素のためのパッキングなどの製造での使用が意図される場合に特定の関心事であり、ここでは、美的外観は、機械的特性の上での、特別の関心事である。
さらに、過酷な硬化/後硬化条件の回避は、フルオロエラストマーの着色に適した顔料および染料の選択が、前記顔料および染料が加工条件に耐える耐高温要件のために歴史的に制限されてきたため、使用され得る可能な着色剤の範囲をさらに拡大する。
したがって、卓越した架橋挙動を限定された温度で有し、良好な機械的およびシーリング特性を示す得られた最終部品をもたらす一方で、変色/分解現象を回避し、広範な色で容易な色合致を可能にするペルオキシド硬化性フルオロエラストマー組成物に対して当技術分野で依然として現在不足がある。
したがって、本発明の目的は、この特性プロファイルを有利に示すフルオロエラストマー組成物を提供することである。
したがって、本発明の目的は、
− 10000〜30000の数平均分子量を有する(ペル)フルオロエラストマー[フルオロエラストマー(A)]であって、前記(ペル)フルオロエラストマーはフルオロエラストマー(A)の全重量に対して0.5〜10.0重量%の量でヨウ素原子を含む、フルオロエラストマー(A)と;
− ジ(3−カルボキシプロピオニル)ペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサン、ジベンゾイルペルオキシド、t−アミルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシイソブチレート、t−ブチルペルオキシ−(シス−3−カルボキシ)プロパノエート、1,1−ジ(t−アミルペルオキシ)シクロヘキサンからなる群から選択される少なくとも1種の有機ペルオキシド[ペルオキシド(O)]であって、前記ペルオキシド(O)は、少なくとも1,8phrかつ最大でも5.0phrの量で含まれる、ペルオキシド(O)と
を含む、フルオロエラストマー組成物である。
本出願人は、意外なことに、フルオロエラストマー(A)中のヨウ素含有量、有機ペルオキシドの性質、および前記有機ペルオキシドの量の慎重な選択によって、それから硬化性組成物を温和な条件で効率的に硬化させることが可能であり(すなわち、十分な機械的特性の潜在性を達成するために最大でも120℃の温度でのモールド硬化および170℃以下の温度での後硬化によって)、適当な機械的およびシーリング特性を有する最終硬化部品、ならびに広範な色で色合致を可能にするための非常に有利な色特性を与えることを見出した。
本発明において、「(ペル)フルオロエラストマー」[フルオロエラストマー(A)]という用語は、真のエラストマーを得るための基本構成物質として役立つフルオロポリマー樹脂を表すことが意図され、前記フルオロポリマー樹脂は、少なくとも1つのフッ素原子を含む少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー(以下、(ペル)フッ素化モノマー)に由来する10重量%超、好ましくは30重量%超の繰り返し単位、および任意選択で、フッ素原子を含まない少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー(以下、水素化モノマー)に由来する繰り返し単位を含む。真のエラストマーは、それらの固有の長さの2倍まで室温で引き伸ばすことができ、そして5分間張力下にそれらを保持した後にそれらが解放されると、同時にそれらの最初の長さの10%以内に戻る材料として、ASTM,Special Technical Bulletin,No.184標準により定義されている。
適当な(ペル)フッ素化モノマーの非限定的な例は、特に、
− C〜Cフルオロ−および/またはペルフルオロオレフィン、例えば、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフロオロプロペン(HFP)、ペンタフルオロプロピレン、およびヘキサフルオロイソブチレン、フッ化ビニル;1,2−ジフルオロエチレン、フッ化ビニリデン(VDF)およびトリフルオロエチレン(TrFE);
− 式CH=CH−Rf0(式中、Rf0は、C〜C(ペル)フルオロアルキルまたは1つ以上のエーテル基を有するC〜C(ペル)フルオロオキシアルキルである)に従う(ペル)フルオロアルキルエチレン;
− クロロトリフルオロエチレン(CTFE)のような、クロロ−および/またはブロモ−および/またはヨード−C〜Cフルオロオレフィン;
− 式CF=CFORf1(式中、Rf1は、C〜Cフルオロ−またはペルフルオロアルキル、例えば、−CF、−C、−Cである)に従うフルオロアルキルビニルエーテル;
− 式CH=CFORf1(式中、Rf1は、C〜Cフルオロ−またはペルフルオロアルキル、例えば、−CF、−C、−Cである)に従うヒドロフルオロアルキルビニルエーテル;
− 式CF=CFOX(式中、Xは、1つ以上のエーテル基を有するC〜C12オキシアルキルまたはC〜C12(ペル)フルオロオキシアルキルである)に従うフルオロ−オキシアルキルビニルエーテル;特に式CF=CFOCFORf2(式中、Rf2は、C〜Cフルオロ−またはペルフルオロアルキル、例えば、−CF、−C、−Cまたは−C−O−CFのような、1つ以上のエーテル基を有するC〜C(ペル)フルオロオキシアルキルである)に従う(ペル)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル;
− 式CF=CFOY(式中、Yは、C〜C12アルキルもしくは(ペル)フルオロアルキル、またはC〜C12オキシアルキルもしくはC〜C12(ペル)フルオロオキシアルキルであり、前記Y基は、カルボン酸基またはスルホン酸基を、その酸、酸ハライドもしくは塩の形態で含む)に従う官能性フルオロ−アルキルビニルエーテル;
− 式:
Figure 2019517622
(式中、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、独立して、フッ素原子、1つ以上の酸素原子を任意選択で含むC〜Cフルオロ−またはペル(ハロ)フルオロアルキル、例えば−CF、−C、−C、−OCF、−OCFCFOCFである)
の(ペル)フルオロジオキソール
である。
水素化モノマーの例は、特に、エチレン、プロピレン、1−ブテンを含む、水素化アルファ−オレフィン、ジエンモノマー、スチレンモノマーであり、アルファ−オレフィンが典型的に使用される。
フルオロエラストマー(A)は、一般に非晶質生成物、または低い結晶化度(20体積%未満の結晶相)および室温未満のガラス転移温度(T)を有する生成物である。ほとんどの場合、フルオロエラストマー(A)は、有利には10℃未満、好ましくは5℃未満、より好ましくは0℃のTを有する。
フルオロエラストマー(A)は、好ましくは、
(1)VDF系コポリマー[ここで、VDFは、
(a)C〜Cペルフルオロオレフィン、例えば、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP);
(b)水素含有C〜Cオレフィン、例えば、フッ化ビニル(VF)、トリフルオロエチレン(TrFE)、ヘキサフルオロイソブテン(HFIB)、式CH=CH−R(式中、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である)のペルフルオロアルキルエチレン;
(c)クロロトリフルオロエチレン(CTFE)などの、ヨウ素、塩素および臭素の少なくとも1種を含むC〜Cフルオロオレフィン;
(d)式CF=CFOR(式中、Rは、C〜C(ペル)フルオロアルキル基、好ましくはCF、C、Cである)の(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE);
(e)式CF=CFOX(式中、Xは、カテナリー酸素原子を含むC〜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基である)の(ペル)フルオロ−オキシ−アルキルビニルエーテル;
(f)式:
Figure 2019517622
(式中、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、フッ素原子、および任意選択で1つまたは2つ以上の酸素原子を含むC〜C(ペル)フルオロアルキル基、例えば、特に−CF、−C、−C、−OCF、−OCFCFOCF)からなる群から独立して選択される)
を有する(ペル)フルオロジオキソール、好ましくはペルフルオロジオキソール;
(g)式:
CF=CFOCFORf2
(式中、Rf2は、C〜C(ペル)フルオロアルキル;C〜C環状(ペル)フルオロアルキル;および少なくとも1個のカテナリー酸素原子を含む、C〜C(ペル)フルオロアルキルからなる群から選択され;Rf2は、−CFCF(MOVE1);−CFCFOCF(MOVE2);または−CF(MOVE3)である)
を有する(ペル)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(以下、MOVE);
(h)C〜C非フッ素化オレフィン(Ol)、例えば、エチレンおよびプロピレン;
(i)恐らくは(ペル)フッ素化された、ニトリル(−CN)基を含むエチレン性不飽和化合物
からなる群から選択される少なくとも1種のコモノマーと共重合されている];ならびに
(2)TFE系コポリマー(ここで、TFEは、上に詳述されたとおりの(c)、(d)、(e)、(g)、(h)、および(i)からなる群から選択される少なくとも1種のコモノマーと共重合されている)
の中で選択される。
任意選択で、本発明のフルオロエラストマー(A)はまた、例えば、欧州特許出願公開第661304A号明細書(AUSIMONT SPA)1995年7月5日に記載されたとおりの、一般式:
Figure 2019517622
(式中、R、R、R、R、RおよびRは、互いに等しいかまたは異なり、HまたはC〜Cアルキルであり;Zは、好ましくは少なくとも部分フッ素化された、酸素原子を任意選択で含有する直鎖もしくは分岐C〜C18炭化水素基(アルキレンまたはシクロアルキレン基を含む)、または(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[ビス−オレフィン(OF)]に由来する繰り返し単位を含む。
ビス−オレフィン(OF)は、好ましくは式(OF−1)、式(OF−2)および式(OF−3):
Figure 2019517622
(式中、jは、2〜10、好ましくは4〜8の整数であり、R1、R2、R3、R4は、互いに等しいかまたは異なり、H、FまたはC1〜5アルキルもしくは(ペル)フルオロアルキル基である);
Figure 2019517622
(式中、Aのそれぞれは、互いにおよび出現ごとに等しいかまたは異なり、F、Cl、およびHから独立して選択され;Bのそれぞれは、互いにおよび出現ごとに等しいかまたは異なり、F、Cl、HおよびOR(ここで、Rは、部分的に、実質的にまたは完全にフッ化または塩素化され得る分岐または直鎖のアルキル基である)から独立して選択され;Eは、エーテル結合が挿入されていてもよい、任意選択でフッ素化された、2〜10個の炭素原子を有する二価の基であり;好ましくはEは、mが3〜5の整数である、−(CF−基であり;(OF−2)タイプの好ましいビス−オレフィンは、FC=CF−O−(CF−O−CF=CFである);
Figure 2019517622
(式中、E、AおよびBは、上で定義されたのと同じ意味を有し;R5、R6、R7は、互いに等しいかまたは異なり、H、FまたはC1〜5アルキルもしくは(ペル)フルオロアルキル基である)
に従うものからなる群から選択される。
本発明の組成物中で使用され得る例示的なフルオロエラストマー(A)は、以下のモノマー組成物(繰り返し単位の全モル数に対する、モル%での):
(i)フッ化ビニリデン(VDF)35〜85%、ヘキサフルオロプロペン(HFP)10〜45%、テトラフルオロエチレン(TFE)0〜30%、(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)0〜15%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(ii)フッ化ビニリデン(VDF)50〜80%、(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)5〜50%、テトラフルオロエチレン(TFE)0〜20%、ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(iii)フッ化ビニリデン(VDF)20〜30%、C〜C非フッ素化オレフィン(Ol)10〜30%、ヘキサフルオロプロペン(HFP)および/または(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)18〜27%、テトラフルオロエチレン(TFE)10〜30%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(iv)テトラフルオロエチレン(TFE)50〜80%、(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)15〜50%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(v)テトラフルオロエチレン(TFE)45〜65%、C〜C非フッ素化オレフィン(Ol)20〜55%、フッ化ビニリデン0〜30%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(vi)テトラフルオロエチレン(TFE)32〜60モル%、C〜C非フッ素化オレフィン(Ol)10〜40%、(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)20〜40%、フルオロビニルエーテル(MOVE)0〜30%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(vii)テトラフルオロエチレン(TFE)33〜75%、(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)15〜45%、フッ化ビニリデン(VDF)5〜30%、ヘキサフルオロプロペンHFP0〜30%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(viii)フッ化ビニリデン(VDF)35〜85%、(ペル)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(MOVE)5〜40%、(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)0〜30%、テトラフルオロエチレン(TFE)0〜40%、ヘキサフルオロプロペン(HFP)0〜30%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(ix)テトラフルオロエチレン(TFE)20〜70%、(ペル)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(MOVE)25〜75%、(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)0〜50%、ビス−オレフィン(OF):0〜5%
を有するものである。
本発明のフルオロエラストマーは、15000〜45000の数平均分子量を有する。
数平均分子量(M)の数学的表現は、
Figure 2019517622
(式中、Mは、長さiの巨大分子の分子量であり、Nは、それらの数であり、これは、特にGPCにより決定される)
である。
特にGPCにより測定され得る他の分子パラメータは、重量平均分子量(M):
Figure 2019517622
(式中、Mは、長さiの巨大分子の分子量であり、Nは、それらの数である);および
多分散性指数(PDI)(これは、ここでは数平均分子量(M)に対する重量平均分子量(M)の比率として表現される)
である。
数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)および多分散性指数(PDI)は、溶媒としてTHFを使用して、分子量1700〜4000000を有するポリスチレン単分散標準に基づく較正曲線に対してGPCにより決定され得る。
本発明のフルオロエラストマー(A)は、好ましくは少なくとも11000、より好ましくは少なくとも11500、さらにより好ましくは少なくとも12000の数平均分子量を有する。
本発明のフルオロエラストマー(A)は、数平均分子量は、最大でも30000、より好ましくは最大でも25000、さらにより好ましくは最大でも20000の数平均分子量を有する。
フルオロエラストマー(A)は、ある特定の繰り返し単位に結合したペンダント基としてまたはポリマー鎖の末端基としてのいずれかでヨウ素原子を含むことができる。
ヨウ素原子は、とりわけ、
(CSM−A)式:
Figure 2019517622
(式中、mは、0〜5の整数であり、nは、0〜3の整数であり、ただし、mおよびnの少なくとも一方は、0とは異なり、Rfiは、FまたはCFである)
のヨウ素含有ペルフルオロビニルエーテル;(特に米国特許第4745165号明細書(AUSIMONT SPA)1988年5月17日、米国特許第4564662号明細書(MINNESOTA MINING&MFG[US])1986年1月14日および欧州特許出願公開第199138A号明細書(ダイキン工業株式会社)1986年10月29日に記載されたとおりの);および
(CSM−B)式:
CX=CX−(CFCF)−I
(式中、X、XおよびXのそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、独立してHまたはFであり;pは1〜5の整数である)
のヨウ素含有エチレン性不飽和化合物;これらの化合物の中でも、CH=CHCFCFI、I(CFCFCH=CH、ICFCFCF=CH、I(CFCFCF=CHを挙げることができる;
(CSM−C)式:
CHR=CH−Z−CHCHR−I
(式中、Rは、HまたはCHであり、Zは、1つ以上のエーテル酸素原子を任意選択で含有する直鎖または分岐の、C〜C18(ペル)フルオロアルキレン基、または(ペル)フルオロポリオキシアルキレン基である)
のヨウ素含有エチレン性不飽和化合物;これらの化合物の中でも、CH=CH−(CFCHCHI、CH=CH−(CFCHCHI、CH=CH−(CFCHCHI、CH=CH−(CFCHCHIを挙げることができる;
(CSM−D)例えば、米国特許第4035565号明細書(DU PONT)1977年7月12日または米国特許第4694045(DU PONT)15/09/1987年9月15日に記載されたものなどの2〜10個の炭素原子を有するヨード含有アルファ−オレフィンからなる群から選択されるヨウ素化硬化部位モノマーに由来する繰り返し単位を介してフルオロエラストマー(A)に組み込むことができる。
この実施形態によるフルオロエラストマーは一般に、フルオロエラストマーの他のすべての繰り返し単位の100モル当たり0.05〜5モルの量でヨウ素化硬化部位モノマーに由来する繰り返し単位を含み、その結果、上述のヨウ素重量含有量を有利に保証する。
第2の好ましい実施形態によれば、ヨウ素原子はフルオロエラストマーポリマー鎖の末端基として含まれ;この実施形態によるフルオロエラストマーは一般に、
− ヨウ素化および/または臭素化連鎖移動剤;適当な鎖−鎖移動剤は、典型的には式R(I)(Br)(式中、Rは、1〜8個の炭素原子を含有する(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ある一方で、xおよびyは、1≦x+y≦2の0〜2の整数である)のものである(例えば、米国特許第4243770号明細書(ダイキン工業株式会社)1981年1月6日および米国特許第4943622号明細書(日本メクトロン株式会社)1990年7月24日を参照されたい);ならびに
− 特に米国特許第5173553号明細書(AUSIMONT SRL)1992年12月22日)に記載のものなどの、アルカリ金属またはアルカリ土類金属ヨウ化物および/または臭化物
のいずれか1つのフルオロエラストマー製造中の重合媒体への添加によって得られる。
フルオロエラストマー(A)は、有利には、フルオロエラストマー(A)の全重量に対して、少なくとも0.8、好ましくは少なくとも1.0、より好ましくは少なくとも1.5重量%の量で、および/またはフルオロエラストマー(A)の全重量に対して最大でも7.0、好ましくは最大でも5.0、より好ましくは最大でも3.0重量%の量でヨウ素原子を含む。
記載のとおり、本発明の組成物は、少なくとも1種のペルオキシド(O)を含み、これらは、認められ得る反応速度論を有して比較的低い温度でラジカルを生成させるそれらの能力、およびフルオロエラストマーのモールド部品の最終色に影響を与えない、非着色分解残渣を与えるそれらの能力を考慮して選択される。
ペルオキシド(O)の中でも、上に詳述されるとおり、ジベンゾイルペルオキシドが特に好ましい。
記載のとおり、使用されるべきペルオキシドの量は、低分子量フルオロエラストマーによる満足のいく硬化挙動を達成するために細かく調整されるべきである。
記載のとおり、少なくとも1.8phrのペルオキシド(O)の量が、フルオロエラストマー(A)重量に対して、必要とされる。
上限境界は、一般に、フルオロエラストマー(A)重量に対して、好ましくは4.5phr未満、より好ましくは4phr未満の量でペルオキシド(O)を使用するように調整される。
本発明の組成物は、以下の任意選択成分:
(a)フルオロエラストマー(A)に対して一般に0.5〜10phr、好ましくは1〜7phrの量での少なくとも1種の硬化助剤(curing coagent);これらの剤の中で、以下、すなわち、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;2,4,6−トリビニルメチルトリシロキサン;上記に詳述されたとおりの、ビスオレフィン(OF);エチレン性不飽和基で置換されたトリアジン、特に、欧州特許出願公開第860436A号明細書(AUSIMONT SPA)1998年8月26日、および国際公開第97/05122号パンフレット(DU PONT[US])1997年2月13日に記載されたものなどが一般に使用され;前述の硬化助剤の中で、上記に詳述されたとおりのTAICおよびビスオレフィン(OF)、より具体的には上記に詳述されたとおりの式(OF−1)のものが、特に良好な結果を与えることが見出された;
(b)弱酸の塩、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リン酸塩と任意選択で組み合わされた、二価の金属、例えば、Mg、Zn、CaまたはPbの酸化物および水酸化物からなる群から選択される、フルオロエラストマー(A)に対して一般に1〜15phr、好ましくは2〜10phrの量での、少なくとも1種の金属化合物;
(c)金属酸化物とは異なる少なくとも1種の酸受容体、例えば、特に欧州特許出願公開第708797A号明細書(DU PONT)1996年5月1日に記載されたとおりの、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;
(d)他の従来の添加剤の少なくとも1種、例えば、充填剤、増粘剤、酸化防止剤、安定剤、加工助剤など
の1種または2種以上を追加的に含んでもよい。
ある特定の好ましい実施形態によれば、本発明の組成物は、0.1〜10phrの量で、顔料および染料から選択される少なくとも1種の着色剤を含む。
顔料は、フルオロエラストマー(A)と混ぜ合わされる不溶性材料であり;顔料は、有機または無機であってもよい。
染料は、可溶性添加剤であり、これは、フルオロエラストマー(A)マトリックス中に溶解される。
白色着色剤の中では、白色顔料が好ましくは使用される。白色顔料の選択は、特に限定されないが、一般にTiO2、ZnO、ZnSまたはBaSO顔料、より好ましくはTiO顔料(特にルチル型)が使用される。
使用され得る着色無機顔料には、特に、クロムイエローおよびクロムグリーンのようなクロム顔料;弁柄、紺青を含む、酸化鉄顔料;コバルトバイオレット、コバルトブルーのようなコバルト顔料;、ウルトラマリンブルー、ウルトラマリンバイオレットおよびウルトラマリンピンクを含む、ウルトラマリン顔料(一般式:Na8−10AlSi242−4)の硫黄含有ケイ酸ナトリウム)が含まれる。
使用され得る着色有機顔料には、特に、アントキサンチン;アゾ化合物;カーマイン;インジゴ、フタロシアニン;ナフトールレッド;ダイアリライドイエロー顔料(例えば、ピグメントイエロー13;34;83;81;17;14;16を含む);ベンジジンイエロー10Gを含むモノアゾピラゾロン顔料が含まれる。
本発明は、二次加工造形物品のための、上に記載されたとおりのフルオロエラストマー(A)を含む組成物の使用にも関する。
本発明の組成物は、例えば、成形(射出成形、押出成形)、カレンダー仕上げ、または押出によって、所望の造形物品に二次加工することができ、これは有利には、それ自体の加工中におよび/またはその後の工程(後処理または後硬化)で加硫(硬化)を受け、有利には、比較的に柔らかく、弱いフルオロエラストマーを、非粘着性の、強固な、不溶性の耐化学薬品性および耐熱性の硬化フルオロエラストマーから作られる完成物品に変換させる。
より具体的には、本発明はさらに、上に詳述されたとおりの組成物を成形および硬化させることを含む、造形物品を二次加工する方法に関する。
本発明は、有利には、上に詳述されたとおりの組成物を最高130℃の温度で同時に成形し、および硬化させ、続いて脱型して、前形成物品を得る工程;ならびにそのように得られた前形成物品をオーブン中最高170℃の温度で後硬化させる工程を含む。
本方法は、特に、装身具品目、例えば、特にブレスレット、腕時計用のリストバンド、掛け時計および腕時計の外部クラッディング要素のためのパッキングなどからなる群から選択される造形物品を二次加工するために使用され得る。
最後に、本発明は、フルオロエラストマー(A)から得られる硬化製品に関する。前記硬化製品は、一般に、上で詳述されたとおりのペルオキシド硬化性組成物を成形し、および硬化させることによって得られる。
加えてさらに、本発明は、液体射出成形技術、スクリーン印刷技術、現場形成技術のいずれかによってフルオロエラストマー(A)を加工する方法に関する。これらの技術は、上に記載されている。
参照により本明細書に援用される特許、特許出願、および刊行物のいずれかの開示が、用語を不明瞭にさせ得る程度まで本記載と矛盾する場合、本記載が優先するものとする。
本発明は、これから以下の実施例に関連してより詳細に説明されるが、その目的は、例証的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
調製実施例1−低Mnのフルオロエラストマーの製造
545rpmで動作する機械撹拌機を備えた10リットルの反応器に、5.4リットルの脱塩水、ならびに式:CFClO(CF−CF(CF)O)(CFO)CFCOOH(式中、n/m=10であり、600の平均分子量を有する)の酸性末端基を有する8.8mlのペルフルオロポリオキシアルキレン、5.6mlの30体積/体積%NHOH水溶液、20.0mlの脱塩水、および式:CFO(CFCF(CF)O)(CFO)CF(n/m=20であり、450の平均分子量を有する)の5.5mlのGALDEN(登録商標)D02ペルフルオロポリエーテルを混合することによって予め得られた、40mlのマイクロエマルションを導入した。反応器を加熱し、80℃の設定点温度に維持した。次いで、テトラフルオロエチレン(TFE)(11モル%)、フッ化ビニリデン(VDF)(70モル%)およびヘキサフルオロプロペン(HFP)(19モル%)の混合物を添加して、30バール(3.0MPa)の最終圧力に達した。次いで、連鎖移動剤として54mlの1,4−ジヨードペルフルオロブタン(C)および開始剤として1.8gの過硫酸アンモニウム(APS)を導入した。圧力を、TFE(11モル%)、VDF(70モル%)およびHFP(19モル%)のガス状混合物の合計で3150gまでの連続供給によって30バールの設定点に維持した。次いで、反応基を冷却し、ベントし、ラテックスを回収した。ラテックスを、凍結し、その後に解凍することによって凝固させ、ポリマーを水相から分離し、脱塩水で洗浄し、対流式オーブン中100℃で16時間乾燥させた。
フルオロエラストマーは、そのように回収され、2.3重量%のヨウ素を含めて、以下のモル組成:TFE:11モル%;VDF:70モル%;HFP:19モル%を有する。このフルオロエラストマーは、GPCにより分析する場合、その試料をテトラヒドロフラン中約0.5重量/体積%の濃度で磁気式撹拌下室温で6時間溶解させ;そのように得られた溶液を0.45μmの細孔サイズを有するPTFEフィルタでろ過し、ろ過された溶液をGPCシステムに注入することによっており;GPC条件の詳細は、以下に列挙する:
移動相テトラヒドロフラン;流量1.0mL/分;温度35℃;注入システムオートサンプラモデル717プラス;注入容積200μl;ポンプIsocratic Pumpモデル515;カラム設定:プレカラム+4 Waters Styragel HR:10、10、10および10Å;検出器Waters Refractive Indexモデル2414;データ取得および処理のためのソフトウェア:Waters Empower3。フルオロエラストマーは、12398のM、23355のM、および1.9の多分散性指数を有することが見出され;1000未満の分子量を有する画分は、実質的に見られなかった。
ASTM D1646に従って200℃(1+10分)で測定されたムーニー粘度は、測定不能な値、正確には機器の検出限界未満の値を与え、分子に関して非常に低い粘度を実証した。
調製実施例1のフルオロエラストマーを、スピードミキサで、以下の表に特定されたとおりに、添加剤とコンパウンドした。プラーク(Plaques)を加圧モールド内で硬化させ、次いで、空気循環オーブン内にて下記に特定された条件(時間、温度)で後処理した。
硬化挙動は、以下の表に特定された条件で、以下の特性:
=最小トルク(ポンド×インチ)
=最大トルク(ポンド×インチ)
S2=スコーチ時間、Mから2単位上昇のための時間(秒);
02=2%の硬化状態までの時間(秒);
50=50%の硬化状態までの時間(秒);
90=90%の硬化状態までの時間(秒)
を決定することによって、ムービングダイレオメータ(MDR)により、硬化挙動を特徴付けした。
引張り特性は、DIN 53504 S2規格に従って、プラークから打ち抜いた試験片に対して決定し、ここで、
M50は、100%の伸びにおけるMPa単位での引張り強度であり;
M100は、100%の伸びにおけるMPa単位での引張り強度であり;
TSは、MPa単位での引張り強さであり;
EBは、%単位での破断点伸びである。
ショア(Shore)A硬度(3”)(HDS)は、ASTM D 2240法に従って積み重ねられた3片のプラークに対して決定した。圧縮永久歪値は、ASTM D395方法Bに従って、積み重ねられたプラークから打ち抜かれた3枚のディスクに対して決定した。
黄変指数は、ASTM E313法に従って決定した。
硬化処方および条件ならびに硬化試料の特性は、表1にまとめる。
Figure 2019517622
Figure 2019517622

Claims (11)

  1. フルオロエラストマー組成物であって、
    − 10000〜30000の数平均分子量を有する(ペル)フルオロエラストマー[フルオロエラストマー(A)]であって、前記(ペル)フルオロエラストマーは、フルオロエラストマー(A)の全重量に対して0.5〜10.0重量%の量でヨウ素原子を含む、フルオロエラストマー(A)と;
    − ジ(3−カルボキシプロピニル)ペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサン、ジベンゾイルペルオキシド、t−アミルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシイソブチレート、t−ブチルペルオキシ−(シス−3−カルボキシ)プロペノエート、1,1−ジ(t−アミルペルオキシ)シクロヘキサンからなる群から選択される少なくとも1種の有機ペルオキシド[ペルオキシド(O)]であって、前記ペルオキシド(O)は、少なくとも1.8phrおよび多くても5.0phrの量で含まれる、ペルオキシド(O)と
    を含む、フルオロエラストマー組成物。
  2. 前記ペルオキシド(O)が、ジベンゾイルペルオキシドである、請求項1に記載のフルオロエラストマー組成物。
  3. 前記フルオロエラストマー(A)が、
    (1)VDF系コポリマー[ここで、VDFは、
    (a)C〜Cペルフルオロオレフィン、例えば、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP);
    (b)水素含有C〜Cオレフィン、例えば、フッ化ビニル(VF)、トリフルオロエチレン(TrFE)、ヘキサフルオロイソブテン(HFIB)、式CH=CH−R(式中、Rは、C〜Cペルフルオロアルキル基である)のペルフルオロアルキルエチレン;
    (c)ヨウ素、塩素および臭素の少なくとも1つを含む、C〜Cフルオロオレフィン、例えば、クロロトリフルオロエチレン(CTFE);
    (d)式CF=CFOR(式中、Rは、C〜C(ペル)フルオロアルキル基、好ましくは、CF、C、Cである)の(ペル)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE);
    (e)式CF=CFOX(式中、Xは、カテナリー酸素原子を含むC〜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基である)の(ペル)フルオロ−オキシ−アルキルビニルエーテル;
    (f)式:
    Figure 2019517622
    (式中、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、フッ素原子、および任意選択で1個または2個以上の酸素原子を含む、C〜C(ペル)フルオロアルキル基、例えば、特に−CF、−C、−C、−OCF、−OCFCFOCFからなる群から独立して選択される)
    を有する(ペル)フルオロジオキソール;好ましくはペルフルオロジオキソール;
    (g)式:
    CF=CFOCFORf2
    (式中、Rf2は、C〜C(ペル)フルオロアルキル;C〜C環状(ペル)フルオロアルキル;および少なくとも1個のカテナリー酸素原子を含む、C〜C(ペル)フルオロオキシアルキルからなる群から選択され;Rf2は、−CFCF(MOVE1);−CFCFOCF(MOVE2);または−CF(MOVE3)である)
    を有する(ペル)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(以下、MOVE);
    (h)C〜C非フッ素化オレフィン(OI)、例えば、エチレンおよびプロピレン;
    (i)恐らくは(ペル)フッ素化された、ニトリル(−CN)基を含むエチレン性不飽和化合物
    からなる群から選択される少なくとも1種のコモノマーと共重合されている];ならびに
    (2)TFE系コポリマー(ここで、TFEは、上に詳述されたとおりの(c)、(d)、(e)、(g)、(h)、および(i)からなる群から選択される少なくとも1種のコモノマーと共重合されている)
    からなる群から選択される、請求項1に記載のフルオロエラストマー組成物。
  4. 前記フルオロエラストマー(A)が、少なくとも11000、さらにより好ましくは少なくとも12000、および/または最大でも25000、さらにより好ましくは最大でも20000の数平均分子量を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフルオロエラストマー組成物。
  5. 以下:
    (a)一般に、フルオロエラストマー(A)に対して0.5〜10phr、好ましくは1〜7phrの量での、少なくとも1種の硬化助剤であって;前記硬化助剤は、好ましくは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;2,4,6−トリビニルメチルトリシロキサン;式:
    Figure 2019517622
    (式中、R、R、R、R、RおよびRは、互いに等しいかまたは異なり、HまたはC〜Cアルキルであり;Zは、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化された、酸素原子を任意選択で含有する直鎖または分岐のC〜C18炭化水素基(アルキレンまたはシクロアルキル基を含む)、または(ペル)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(OF)からなる群から選択される、硬化助剤;
    (b)弱酸の塩、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リン酸塩と任意選択で組み合わされた、二価の金属、例えば、Mg、Zn、CaまたはPbの酸化物および水酸化物からなる群から選択される、フルオロエラストマー(A)に対して一般に1〜15phr、好ましくは2〜10phrの量での、少なくとも1種の金属化合物;
    (c)金属酸化物とは異なる少なくとも1種の受容体、例えば、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
    の少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフルオロエラストマー組成物。
  6. 前記組成物が、0.1〜10phrの量で、顔料および染料から選択される少なくとも1種の着色剤を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフルオロエラストマー組成物。
  7. 造形物品を二次加工するための、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフルオロエラストマー組成物の使用。
  8. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物を成形し、および硬化させることを含む造形物品を二次加工する方法であって、前記方法は、最高130℃の温度で上に詳述されたとおりの前記組成物を同時に成形し、および硬化させ、続いて脱型して、前形成物品を得る工程;ならびにそのように得られた前記前形成物品をオーブン中最高170℃の温度で後硬化させる工程を含む、方法。
  9. 前記造形物品が、特にブレスレット、腕時計用のリストバンド、掛け時計および腕時計の外部クラッディング要素のためのパッキングを含む装身具品目からなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
  10. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のフルオロエラストマー組成物を成形し、および硬化させることによって得られる硬化物品。
  11. 液体射出成形技術、スクリーン印刷技術、現場形成技術のいずれかによって、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフルオロエラストマー組成物を加工する方法。
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