JP2019521232A - フルオロエラストマー組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、向上した耐熱性および耐水蒸気性を有する硬化部品を提供することができる過酸化物/ニトリル二重硬化フルオロエラストマー組成物、それを硬化させる方法、およびそれから得られる硬化物品に関する。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年7月18日に出願された欧州特許出願公開第16179972.1号に対する優先権を主張し、この出願の全内容は、あらゆる目的について参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、向上した耐熱性および耐水蒸気性を有する硬化部品を提供することができるフルオロエラストマー組成物、それを硬化させる方法、およびそれから得られる硬化物品に関する。
フルオロエラストマー、およびより具体的には、パーフルオロエラストマーは、高温および化学薬品による腐食に対して優れた耐性が要求される様々な用途において長い間使用されている。
これらのフルオロエラストマーの架橋を可能にするために、フルオロエラストマーポリマー鎖中に少ない割合のニトリル基を含むモノマーを組み込むことが長い間知られており、とりわけ芳香族テトラアミン、ジ(アミノ(チオ)フェノール)、ならびにテトラアルキルおよびテトラアリール化合物を含む有機スズ化合物を含む様々な硬化剤の存在下でのその反応性は、高い熱安定性を持ち、かつ別の架橋化学反応によりもたらされる橋架け/架橋基の安定性より確かに高い、推定上のトリアジン型または同様の構造の架橋点を提供するものである。
この理由のため、フルオロエラストマーを含有するニトリル硬化部位は、長い間フルオロエラストマーの熱安定性に関して認知されており、当分野では、過去に、例えば、硬化速度などのさらなる向上のために二重硬化の手法がすでに探求されてきた。
とりわけ、米国特許第5447993号明細書(1995年9月5日)は、より迅速な架橋速度を達成する一方で加硫物の良好な熱特性を維持するための、過酸化物、ジエンまたはトリエンであり得る助剤、およびニトリル基を用いて架橋の形成をもたらす触媒の併用によって硬化されるニトリル含有パーフルオロエラストマーを開示している。この文献によれば、1つは過酸化物および多価不飽和の助剤により引き起こされ、かつ他方はニトリル基の触媒された反応により引き起こされる、2つの別々の(化学的)硬化プロセスが起こると考えられている。
米国特許出願公開第2015073111号明細書(E.I.DUPONT DE NEMOURS&CIE)(2015年3月12日)は、硬化剤として、ジアミノビスフェノールAF、尿素などのアンモニア発生源、およびトリアリルイソシアヌレートなどの多官能性助剤と有機過酸化物の併用などのフリーラジカル系を使用して硬化され得る二級シアノ基を含む、特定のVDF系フルオロエラストマーに関する。
欧州特許出願公開第0606883A号明細書(日本メクトロン株式会社)(1994年7月20日)は、ニトリル含有フルオロエラストマーおよびビスアミノフェノール誘導体硬化剤を含む組成物に関する。
欧州特許出願公開第0661304A号明細書(SOLVAY SPECIALTY POLYMERS ITALY SPA)(1995年7月5日)は、とりわけ過酸化物および硬化助剤を併用する過酸化物経路を介して硬化される、ビス−オレフィンに由来する反復単位を含むヨウ素含有フルオロエラストマーに関し、その中でトリアリルイソシアヌレートが特に好ましいものとして記載されており、全ての例示された実施形態において使用されている。
当分野では、耐熱性および耐水蒸気性がさらに向上した硬化を達成することができる硬化性フルオロエラストマー組成物の探索が続けられている。
したがって、本発明の第1目的は、フルオロエラストマー組成物[組成物(C)]であって、
− 少なくともニトリル基[モノマー(CSM)]を有する少なくとも1種の硬化部位含有モノマーに由来する繰り返し単位を、繰り返し単位の全モル数に対して0.1〜10.0モル%含み、かつヨウ素および/または臭素硬化部位を、フルオロエラストマー(A)の合計重量に対してIおよび/またはBr含有量が0.04〜10.0重量%となるような量で含む、少なくとも1種のフルオロエラストマー[フルオロエラストマー(A)];
− 少なくとも有機過酸化物[過酸化物(O)];
− 一般式:
Figure 2019521232
を有する少なくとも1種のビス−オレフィン[ビス−オレフィン(OF)]
(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レン基を含む)、または1つ以上のカテナリーエーテル性結合を含む(パー)フルオロ(ポリ)オキシアルキレン基である);
ならびに
−少なくとも1種の化合物[化合物(A)]であって、
式:
Figure 2019521232
の(A−1)ビス−アミノ(チオ)フェノール化合物[アミノフェノール(AP)]
(式中、
− Aは結合、−SO−、−O−、−C(O)−、または1〜10個の炭素原子の(フルオロ)アルキル(具体的には、1〜10個の炭素原子のパーフルオロアルキル)であり;
− 各存在で等しいかまたは異なるEの各々は、酸素または硫黄、好ましくは酸素であり、かつアミノ基および−EH基は、基Aに対するオルト位、メタ位、またはパラ位において互換可能である);
式:
Figure 2019521232
の(A−2)芳香族テトラアミン化合物[アミン(TA)]
(式中、
− A’は結合、−SO−、−O−、−C(O)−、1〜10個の炭素原子の(フルオロ)アルキル(具体的には、1〜10個の炭素原子のパーフルオロアルキル)であり;
− 互いに等しいかまたは異なるRの各々は、水素原子またはC〜C12炭化水素基、好ましくはアリール基であり;かつ
− アミノ基は、基A’に対するオルト位、メタ位、またはパラ位において互換可能である)
からなる群から選択される、少なくとも1種の化合物[化合物(A)]を含む、組成物[組成物(C)]である。
本出願人は、驚くべきことに、上に詳述されたとおりの化合物(A)、過酸化物、およびビス−オレフィンを含む上述の二重硬化系を混ぜ合わせるときに、とりわけ、代替の多価不飽和化合物の存在下であるが、1回の「ニトリル」硬化によって硬化される化合物に関する性能、およびさらに二重硬化に付される化合物に関する性能について大幅に向上した、耐熱性を兼ね備える大幅に向上した耐水蒸気性を付与するために、ニトリル硬化部位を含むヨウ素/臭素含有フルオロエラストマーを硬化させることができることを見出した。
組成物(C)は、上に詳述されたとおりの、1種または2種以上の化合物(A)を含む。
アミノフェノール(AP)は、4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)−エチリデン]ビス(2−アミノフェノール);および4,4’−スルフォニルビス(2−アミノフェノール)からなる群から選択され得;アミン(TA)は、3,3’−ジアミノベンジジン、3,3’,4,4’−テトラアミノベンゾフェノン、および式:
Figure 2019521232
の化合物からなる群から選択され得る。
ある種の好ましい実施形態によれば、組成物(C)の化合物(A)は、少なくとも1種のアミノフェノールである。これらの実施形態によれば、特に好ましいのは、4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)−エチリデン]ビス(2−アミノフェノール)であり、式:
Figure 2019521232
を有するビス−アミノフェノールAFとしても知られる。
組成物(C)における化合物(A)の量は通常、フルオロエラストマー(A)の100重量部に対して、少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、より好ましくは少なくとも0.5、および/または通常最大で10phr、好ましくは最大で6phr、より好ましくは最大で5phrである。
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 2019521232
(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(パー)フルオロアルキル基である);
Figure 2019521232
(式中、互いにおよび各存在で等しいかまたは異なるAの各々は、独立して、F、Cl、およびHから選択され;互いにおよび各存在で等しいかまたは異なるBの各々は、独立して、F、Cl、HおよびORから選択され、Rは、部分的に、実質的にまたは完全にフッ化もしくは塩素化されている場合がある分岐もしくは直鎖のアルキルラジカルであり;Eは、エーテル結合が挿入されていてもよい、任意選択によりフッ素化された、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 2019521232
(式中、E、AおよびBは、上で定義されたも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(パー)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。
特に効果的であると見出されたビス−オレフィン(OF)は、上に詳述されたとおりのタイプ(OF−1)のものであり、より具体的には、特に良好な結果は、式:CH=CH−(CF−CH=CHのビス−オレフィン(OF)により得られた。
組成物(C)におけるビス−オレフィン(OF)の量は通常、フルオロエラストマー(A)の100重量部に対して、少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、より好ましくは少なくとも0.5、および/または通常最大で10phr、好ましくは最大で6phr、より好ましくは最大で5phrである。
本発明の目的のために、用語「(パー)フルオロエラストマー」[フルオロエラストマー(A)]は、真のエラストマーを得るための基本構成成分として役立つフルオロポリマー樹脂を指すことが意図され、前記フルオロポリマー樹脂は、少なくとも1個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、(パー)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、および任意選択により、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。
通常、フルオロエラストマー(A)は、上に詳述されたとおりのモノマー(CSM)に由来する繰り返し単位に加えて、少なくとも1種の(パー)フッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記(パー)フッ素化モノマーは通常、
− テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロペン(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などのC〜Cフルオロ−および/またはパーフルオロオレフィン;
− フッ化ビニルなどのC〜C水素化モノフルオロオレフィン;
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(パー)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(パー)フルオロオキシアルキルである)に従う(パー)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−またはパーフルオロアルキル、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−またはパーフルオロアルキル、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(パー)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−またはパーフルオロアルキル、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(パー)フルオロオキシアルキルである)に従う(パー)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(パー)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(パー)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 2019521232
の(パー)フルオロジオキソ−ル
(式中、互いに等しいかまたは異なる、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6の各々は、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−またはパー(ハロ)フルオロアルキル、例えば−CF、−C、−C、−OCF、−OCFCFOCFである)
からなる群から選択される。
水素化モノマーの例は、とりわけ、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、上に詳述されたとおりのモノマー(CSM)、および
(a)C〜Cパー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パーフルオロアルキル基である)のパー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(パー)フルオロアルキル基、好ましくは、CF、C、Cである)の(パー)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((パー)フルオロ)−オキシアルキル、例えば、パーフルオロ−2−プロポキシプロピル基である)の(パー)フルオロ−オキシ−アルキルビニルエーテル;
(f)式:
Figure 2019521232
を有する(パー)フルオロジオキソール
(式中、互いに等しいかまたは異なる、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6の各々は、独立して、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(パー)フルオロアルキル基、例えば、とりわけ−CF、−C、−C、−OCF、−OCFCFOCFからなる群から選択される);好ましくはパーフルオロジオキソール;
(g)式:
CF=CFOCFORf2を有する(パー)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(以下、MOVE)
(式中、Rf2は、C〜C(パー)フルオロアルキル;C〜C環状(パー)フルオロアルキル;および少なくとも1つのカテナリー酸素原子を含むC〜C(パー)フルオロオキシアルキルからなる群から選択され;Rf2は好ましくは−CFCF(MOVE1);−CFCFOCF(MOVE2);または−CF(MOVE3)である);
(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
からなる群から選択される少なくとも1つの追加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モノマー(CSM)、ならびに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つの追加のコモノマーと共重合されている)
の中で選択される。
フルオロエラストマー(A)は通常、上に詳述されたとおりのTFE系コポリマーの中で選択される。
任意選択により、本発明のフルオロエラストマー(A)はまた、上に詳述されたとおりの、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んでもよい。
フルオロエラストマー(A)に含まれる、上に詳述されたとおりのタイプ(CSM)の硬化部位含有モノマーの中で、好ましいモノマーは、(パー)フッ素化されており、特に、
(CSM−1)XCNがFまたはCFであり、mが0、1、2、3または4であり;nが1〜12の整数である、式CF=CF−(OCFCFXCN−O−(CF−CNのニトリル基含有パーフルオロビニルエーテル;
(CSM−2)XCNがFまたはCFであり、m’が0、1、2、3または4である、式CF=CF−(OCFCFXCNm’−O−CF−CF(CF)−CNのニトリル基含有パーフルオロビニルエーテル
からなる群から選択されるものである。
本発明の目的に好適なタイプCSM−1およびCSM−2の硬化部位含有モノマーの具体例としては、とりわけ、米国特許第4281092号明細書(DU PONT、1981年7月28日)、米国特許第5447993号明細書(DU PONT、1995年9月5日)、および米国特許第5789489号明細書(DU PONT、1998年8月4日)に記載されているものである。
好ましい硬化部位モノマーは、式:CF=CF−O−CF−CF(CF)−O−CF−CF−CN(8−CNVE)のパーフルオロ(8−シアノ−5−メチル−3,6−ジオキサ−1−オクテン)である。
前述のように、フルオロエラストマー(A)は、ヨウ素および/または臭素硬化部位を含む。
これらのヨウ素および/または臭素硬化部位は、フルオロエラストマー(A)ポリマー鎖の主鎖に結合されたペンダント基として含まれてよく、あるいは、前記ポリマー鎖の末端基として含まれてもよい。
第1の実施形態によれば、ヨウ素および/または臭素硬化部位は、フルオロエラストマー(A)ポリマー鎖の主鎖に対して結合されたペンダント基として含まれ;この実施形態によるフルオロエラストマー(A)は、通常、
− 例えば、米国特許第4035565号明細書(DU PONT、1977年7月12日)に記載のブロモトリフルオロエチレンもしくはブロモテトラフルオロブテン、または米国特許第4694045号明細書(DU PONT、1987年9月15日)に開示の他の化合物であるブロモおよび/またはヨードアルファ−オレフィンなどの、2〜10個の炭素原子を含有するブロモおよび/またはヨードアルファ−オレフィン;
− ヨードおよび/またはブロモフルオロアルキルビニルエーテル(とりわけ、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(DAIKIN IND LTD、1986年10月29日)の特許に記載のとおり)
から選択される臭素化および/またはヨウ素化硬化部位コモノマーに由来する繰り返し単位を含む。
第2の好ましい実施形態によれば、ヨウ素および/または臭素硬化部位(好ましくは、ヨウ素硬化部位)は、フルオロエラストマー(A)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、通常、
− ヨウ素化および/または臭素化連鎖移動剤;好適な鎖−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(パー)フルオロアルキルまたは(パー)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(DAIKIN IND LTD、1981年1月6日)および米国特許第4943622号明細書(NIPPON MEKTRON KK、1990年7月24日)を参照されたい);ならびに
− とりわけ米国特許第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
の少なくとも1つのフルオロエラストマー(A)製造中の重合媒体への添加によって得られる。
有利には、許容される反応性を確保するために、フルオロエラストマー(A)中のヨウ素および/または臭素の含有量がフルオロエラストマー(A)の合計重量に対して少なくとも0.05重量%、好ましくは少なくとも0.06重量%でなければならないということが一般に理解されている。
他方で、フルオロエラストマー(A)の合計重量に対して、好ましくは7重量%を超えない、より具体的には5重量%を超えない、またはさらには4重量%を超えないヨウ素および/または臭素の量は、一般に副反応および/または熱安定性に対する悪影響を回避するために選択されるものである。
本発明の組成物中で使用することができる例示的なフルオロエラストマー(A)は、末端基として含まれるヨウ素硬化部位を有し、かつ以下のモノマー組成(繰り返し単位の合計モル数に対するモル%):
(i)テトラフルオロエチレン(TFE):50〜80%;(パー)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE):15〜50%;モノマー(CMS):0.1〜10%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
(ii)テトラフルオロエチレン(TFE):20〜70%;(パー)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(MOVE):25〜75%;(パー)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE):0〜50%;モノマー(CMS)0.1〜10%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%を有するものである。
組成物(C)はさらに、少なくとも有機過酸化物[過酸化物(O)]を含み;前記過酸化物(O)の選択は、それが熱分解によりラジカルを発生させることができるのであれば、特に重大ではない。最も一般的に使用される過酸化物の中で、例えば、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、ジ(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルペルオキシドを含むジ(アルキル/アリール)ペルオキシド;ジベンゾイルペルオキシド、ジコハク酸ペルオキシド、ジ(4−メチルベンゾイル)ペルオキシド、ジ(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、デカノイルペルオキシドを含むジアシルペルオキシド;ジ−tert−ブチルペルベンゾアート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノアート、1,1,3,3−テトラメチルエチルブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノアート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサンを含む過カルボン酸およびエステル;とりわけジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカルボナート、ジ(2−フェノキシエチル)ペルオキシジカルボナート、ビス[1,3−ジメチル−3−(tert−ブチルペルオキシ)ブチル]カルボナート、t−ヘキシルペルオキシイソプロピルカルボナート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボナートを含むペルオキシカルボナートを挙げることができる。他の好適な過酸化物系は、とりわけ、欧州特許出願公開第136596A号明細書(MONTEDISON SPA、1985年4月10日)および欧州特許出願公開第410351A号明細書(AUSIMONT SRL、1991年1月30日)に記載のものであり、これらの内容は参照により本明細書に組み込まれる。
硬化条件(時間、温度)に応じた最も適切な過酸化物の選択は、とりわけ過酸化物(O)の10時間での半減時間温度を考慮して、当業者によってなされることになる。
組成物(C)中の過酸化物(O)の量は通常、フルオロエラストマー(A)の100重量部に対して、0.1〜5phr、好ましくは0.2〜4phrである。
組成物(C)はさらに、フルオロエラストマーの過酸化物硬化に一般的に使用され得る成分を追加的に含んでもよく、より具体的には、組成物(C)は通常さらに:
(a)フルオロエラストマー(A)100重量部に対して、通常0.5〜15phr、好ましくは1〜10phrの量の、1種または2種以上の金属系塩基性化合物;金属系塩基性化合物は、通常、(j)例えばMg、Zn、Ca、もしくはPbの酸化物または水酸化物などの、二価金属の酸化物または水酸化物、並びに(jj)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、または亜リン酸塩などの弱酸の金属塩、からなる群から選択される;
(b)フルオロエラストマー(A)100重量部に対して、通常0.5〜15phr、好ましくは1〜10phrの量の、金属系塩基性化合物ではない1種または2種以上の酸受容体;これらの酸受容体は通常、とりわけ欧州特許出願公開第708797A号明細書(DU PONT、1996年5月1日)に記載のような、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窒素含有有機化合物から選択される;
(c)他の従来の添加剤、例えば、フィラー、増粘剤、顔料、酸化防止剤、安定剤、加工助剤など
を含んでもよい。
本発明はまた、上に記載されたとおりの、組成物(C)を硬化させる工程を含む、造形物品を加工する方法に関する。
組成物(C)は、例えば、成形(射出成形、押出成形)、カレンダー加工、または押出しによって、所望の造形物品に加工することができ、造形物品は有利には、加工それ自体の間および/またはその後の工程(後処理または後硬化)において加硫(硬化)に供され、有利には、相対的に柔らかく、弱いフルオロエラストマー未硬化組成物を、非粘着性の、強い、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材料から作られた完成物品に変換させる。
さらに、本発明は、上で詳述されたとおりの、組成物(C)から得られた硬化物品に関する。前記硬化物品は、一般に、上で詳述されたとおりの、フルオロエラストマー組成物を成形し、かつ硬化させることによって得られる。これらの硬化物品は、O(正方形)−リング、パッキン、ガスケット、ダイヤフラム、軸シール、バルブステムシール、ピストンリング、クランクシャフトシール、カムシャフトシールおよびオイルシールを含む、シーリング物品、または恐らくは配管および管類、特に、炭化水素流体および燃料の送達のための導管を含む、フレキシブルホースもしくは他の品目であってもよい。
組成物(C)から得られる硬化物品は、それらの顕著な熱および水蒸気耐性によって、極めて要求の厳しい使用条件が、例えば、油ならびにガス市場におけるシール、部材、およびシーリング要素であるガスケット、ホース、チューブとしての使用のために水蒸気への暴露と組み合わされる、努力分野における使用に好適である。
さらに加えて、本発明は、射出成形、圧縮成形、押出成形、コーティング、スクリーン印刷技術、フォームインプレース技術のいずれかによる、上に詳述されたような、組成物(C)の加工方法に関する。
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、実施例の目的は、例示的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
ニトリル含有フルオロエラストマーの製造
実施例1
630rpmで動作する機械撹拌機を備えた5リットルの反応器に3.1リットルの脱塩水、および式: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7.4mlのパーフルオロポリオキシアルキレンと、1.9mlの30%v/vNH4OH水溶液と、17.4mlの脱塩水と、n/m=20の、450の平均分子量を有する式:
CFO(CFCF(CF)O)(CFO)CFの4.3mlのGALDEN(登録商標)D02パーフルオロポリエーテルとを混合することによって予め得られた、31mlのマイクロエマルションを導入した。
次いで、連鎖移動剤として1,4−ジヨードパーフルオロブタン(C)2.5gを導入し、反応器を加熱し、80°Cの設定値温度に維持し;テトラフルオロエチレン(TFE)(38モル%)とパーフルオロメチルビニルエーテル(MVE)(62モル%)の混合物を添加し、最終圧力21bar(2.1MPa)に達した。開始剤としての0.31gの過硫酸アンモニウム(APS)を次に導入した。TFE(60モル%)およびMVE(40モル%)の混合気体を合計1350gまで連続的に供給することにより、圧力を21barの設定値に維持し、129gの8−CNVEを重合開始から変換が各5%増加する毎に20回に分けて反応器に供給した。さらに、0.16gのAPSを混合気体の変換が15%、40%、および55%の時点で導入した。次に、反応器を冷却し、ガス抜きし、ラテックスを回収した。凝固剤として硝酸を用いてラテックスを凝固させ、ポリマーを水相から分離し、脱イオン水で洗浄し、120℃の対流式乾燥機内で24時間乾燥させた。得られるポリマーの組成は、NMR分析から、TFE 64.6モル%、MVE 34.2モル%、8−CNVE 1.2モル%であることがわかった。また、121℃でのムーニー粘度は64MUである。
一般的な配合および硬化手順
実施例1のフルオロエラストマーを、2ロールのオープンミル中で下に詳述されるような成分と配合した。プラーク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表に詳述された条件で後処理した。ムービング・ダイ・レオメータ(MDR)により、以下に明記される条件で、以下の特性を決定することによって、硬化挙動を特徴付けした:
=最小トルク(lb×in)
=最大トルク(lb×in)
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);
95=95%の硬化状態までの時間(秒)。
後硬化の後および220℃または250℃で過熱された水蒸気への暴露後、ASTM D 412標準に準拠して、プラークから打ち抜いた試験片で引張特性を測定した。TSはMPa単位での引張強度であり;M100は、100%の伸びにおけるMPa単位での弾性率であり;E.B.は、%単位での破断点伸びである。水蒸気に暴露した際の特性の変化量(重量変化、体積膨潤率および機械的特性を含む)を、後硬化の後の硬化試料で測定された対応する特性値に対する百分率として再収集した。値「破壊された試験片」(本明細書中下記の表3における「D」)は、試験片が暴露によって破壊され、その結果有効な測定ができなかったことを意味する。圧縮永久歪み(CS)値を、200℃〜300℃の範囲の温度で、ASTM D 395 方法Bに準拠して、Oリング(#214クラス)で測定した。表の値は、4つの試験片でなされた測定の平均値である。値「破壊された試験片」(本明細書中下記の表3における「D」)は、示された条件における圧縮により全ての試験片が破壊され、その結果、変形%の測定ができなかったことを意味する。硬化配合処方および条件、ならびに220℃または250℃での水蒸気への暴露前後の硬化した試料の特性をそれぞれ表1〜表3に要約する。
Figure 2019521232
Figure 2019521232
Figure 2019521232

Claims (14)

  1. フルオロエラストマー組成物[組成物(C)]であって、
    − 少なくともニトリル基[モノマー(CSM)]を有する少なくとも1種の硬化部位含有モノマーに由来する繰り返し単位を、繰り返し単位の全モル数に対して0.1〜10.0モル%含み、かつヨウ素および/または臭素硬化部位を、フルオロエラストマー(A)の合計重量に対してIおよび/またはBr含有量が0.04〜10.0重量%となるような量で含む、少なくとも1種のフルオロエラストマー[フルオロエラストマー(A)];
    − 少なくとも有機過酸化物[過酸化物(O)];
    − 一般式:
    Figure 2019521232
    を有する少なくとも1種のビス−オレフィン[ビス−オレフィン(OF)]
    (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レン基を含む)、または1つ以上のカテナリーエーテル性結合を含む(パー)フルオロ(ポリ)オキシアルキレン基である);
    ならびに
    −少なくとも1種の化合物[化合物(A)]であって、
    式:
    Figure 2019521232
    の(A−1)ビス−アミノ(チオ)フェノール化合物[アミノフェノール(AP)]
    (式中、
    − Aは結合、−SO−、−O−、−C(O)−、または1〜10個の炭素原子の(フルオロ)アルキル(具体的には、1〜10個の炭素原子のパーフルオロアルキル)であり;
    − 各存在で等しいかまたは異なるEの各々は、酸素または硫黄、好ましくは酸素であり、かつアミノ基および−EH基は、基Aに対するオルト位、メタ位、またはパラ位において互換可能である);ならびに
    式:
    Figure 2019521232
    の(A−2)芳香族テトラアミン化合物[アミン(TA)]
    (式中、
    − A’は結合、−SO−、−O−、−C(O)−、1〜10個の炭素原子の(フルオロ)アルキル(具体的には、1〜10個の炭素原子のパーフルオロアルキル)であり;
    − 互いに等しいかまたは異なるRの各々は、水素原子またはC〜C12炭化水素基、好ましくはアリール基であり;かつ
    − アミノ基は、基A’に対するオルト位、メタ位、またはパラ位において互換可能である)
    からなる群から選択される、少なくとも1種の化合物[化合物(A)]を含む、フルオロエラストマー組成物[組成物(C)]。
  2. 前記アミノフェノール(AP)が、4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)−エチリデン]ビス(2−アミノフェノール)および4,4’−スルフォニルビス(2−アミノフェノール)からなる群から選択され;ならびに/または前記アミン(TA)が、3,3’−ジアミノベンジジン、および3,3’,4,4’−テトラアミノベンゾフェノン、および式:
    Figure 2019521232
    の化合物からなる群から選択される、請求項1に記載の組成物(C)。
  3. 前記組成物(C)における化合物(A)の量が、フルオロエラストマー(A)の100重量部に対して、少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、より好ましくは少なくとも0.5、および/または最大で10phr、好ましくは最大で6phr、より好ましくは最大で5phrである、請求項1または2に記載の組成物(C)。
  4. 前記ビス−オレフィン(OF)が、式(OF−1)、(OF−2)および(OF−3):
    Figure 2019521232
    (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(パー)フルオロアルキル基である);
    Figure 2019521232
    (式中、互いにおよび各存在で等しいかまたは異なるAの各々は、独立して、F、Cl、およびHから選択され;互いにおよび各存在で等しいかまたは異なるBの各々は、独立して、F、Cl、HおよびORから選択され、Rは、部分的に、実質的にまたは完全にフッ化もしくは塩素化されている場合がある分岐もしくは直鎖のアルキルラジカルであり;Eは、エーテル結合が挿入されていてもよい、任意選択によりフッ素化された、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 2019521232
    (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(パー)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、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物(C)。
  5. 前記ビス−オレフィン(OF)が、式:CH=CH−(CF−CH=CHに従う、請求項4に記載の組成物(C)。
  6. 前記組成物(C)におけるビス−オレフィン(OF)の量が、フルオロエラストマー(A)の100重量部に対して、少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、より好ましくは少なくとも0.5、および/または最大で10phr、好ましくは最大で6phr、より好ましくは最大で5phrである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物(C)。
  7. フルオロエラストマー(A)が、上に詳述されたとおりのモノマー(CSM)に由来する繰り返し単位に加えて、少なくとも1種の(パー)フッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記(パー)フッ素化モノマーが通常、
    − テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロペン(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などのC〜Cフルオロ−および/またはパーフルオロオレフィン;
    − フッ化ビニルなどのC〜C水素化モノフルオロオレフィン;
    − 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(パー)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(パー)フルオロオキシアルキルである)に従う(パー)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−またはパーフルオロアルキル、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−またはパーフルオロアルキル、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(パー)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−またはパーフルオロアルキル、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(パー)フルオロオキシアルキルである)に従う(パー)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(パー)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(パー)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 2019521232
    の(パー)フルオロジオキソ−ル
    (式中、互いに等しいかまたは異なる、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6の各々は、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−またはパー(ハロ)フルオロアルキル、例えば−CF、−C、−C、−OCF、−OCFCFOCFである)
    からなる群から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 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、上に詳述されたとおりのモノマー(CSM)、および
    (a)C〜Cパー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パーフルオロアルキル基である)のパー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(パー)フルオロアルキル基、好ましくは、CF、C、Cである)の(パー)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((パー)フルオロ)−オキシアルキル、例えば、パーフルオロ−2−プロポキシプロピル基である)の(パー)フルオロ−オキシ−アルキルビニルエーテル;
    (f)式:
    Figure 2019521232
    を有する(パー)フルオロジオキソ−ル
    (式中、互いに等しいかまたは異なる、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6の各々は、独立して、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(パー)フルオロアルキル基、例えば、とりわけ−CF、−C、−C、−OCF、−OCFCFOCFからなる群から選択される);好ましくはパーフルオロジオキソール;
    (g)式:
    CF=CFOCFORf2を有する(パー)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(以下、MOVE)
    (式中、Rf2は、C〜C(パー)フルオロアルキル;C〜C環状(パー)フルオロアルキル;および少なくとも1つのカテナリー酸素原子を含むC〜C(パー)フルオロオキシアルキルからなる群から選択され;Rf2は好ましくは−CFCF(MOVE1);−CFCFOCF(MOVE2);または−CF(MOVE3)である);
    (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
    からなる群から選択される少なくとも1つの追加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モノマー(CSM)、ならびに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つの追加のコモノマーと共重合されている)
    の中で選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物(C)。
  9. 前記フルオロエラストマー(A)におけるヨウ素および/または臭素の含有量が、フルオロエラストマー(A)の全重量に対して、少なくとも0.05重量%、好ましくは少なくとも0.06重量%、フルオロエラストマー(A)の全重量に対して、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、7重量%を超えない、より具体的には5重量%を超えない、またはさらに4重量%を超えない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物(C)。
  10. フルオロエラストマー(A)が、末端基として含まれるヨウ素硬化部位を有し、かつ以下のモノマー組成(繰り返し単位の全モル数に対するモル%):
    (i)テトラフルオロエチレン(TFE):50〜80%;(パー)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE):15 50%;モノマー(CMS):0.1〜10%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%;
    (ii)テトラフルオロエチレン(TFE):20〜70%;(パー)フルオロ−メトキシ−ビニルエーテル(MOVE):25〜75%;(パー)フルオロアルキルビニルエーテル(PAVE):0〜50%;モノマー(CMS)0.1〜10%;ビス−オレフィン(OF):0〜5%
    を有するものからなる群から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物(C)。
  11. 前記過酸化物(O)が、例えば、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、ジ(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルペルオキシドを含むジ(アルキル/アリール)ペルオキシド;ジベンゾイルペルオキシド、ジコハク酸ペルオキシド、ジ(4−メチルベンゾイル)ペルオキシド、ジ(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、デカノイルペルオキシドを含むジアシルペルオキシド;ジ−tert−ブチルペルベンゾアート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノアート、1,1,3,3−テトラメチルエチルブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノアート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサンを含む過カルボン酸およびエステル;とりわけジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカルボナート、ジ(2−フェノキシエチル)ペルオキシジカルボナート、ビス[1,3−ジメチル−3−(tert−ブチルペルオキシ)ブチル]カルボナート、t−ヘキシルペルオキシイソプロピルカルボナート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボナートを含むペルオキシカルボナートからなる群から選択される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物(C)。
  12. 前記組成物(C)中の過酸化物(O)の量が、フルオロエラストマー(A)の100重量部に対して、0.1〜5phr、好ましくは0.2〜4phrである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の前記組成物(C)を硬化させることを含む、造形物品の加工方法。
  14. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の前記組成物(C)から得られる硬化物品であって、前記硬化物品が、O(正方形)−リング、パッキン、ガスケット、ダイヤフラム、軸シール、バルブステムシール、ピストンリング、クランクシャフトシール、カムシャフトシール、およびオイルシールを含む、シーリング物品、配管および管類、特に、炭化水素流体および燃料の送達のための導管を含む、フレキシブルホースもしくは他の品目からなる群から選択される、硬化物品。
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