JP3364283B2 - オルガノ−オニウム化合物を有するフルオロエラストマー組成物 - Google Patents
オルガノ−オニウム化合物を有するフルオロエラストマー組成物Info
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Description
又は複数のその他のフッ素含有エチレン系不飽和モノマ
ーとの弾性コポリマー及びオルガノ−オニウム化合物を
含んで成る硬化性フルオロエラストマー組成物に関す
る。別の観点において、本発明は該組成物を硬化せしめ
るための方法及びそれにより得られる成形品に関する。
リデンと、その他のエチレン系不飽和ハロゲン化モノマ
ー、例えばヘキサフルオロプロペンとのコポリマーは、
高温製品、例えばシール、ガスケット及びラインニング
において特に有用である。例えばBrullo, R.A.の「Fluo
roelastomer Rubber for Automotive Applications」Au
tomotive Elastomer & Design 1985年6月、「Fluoroel
astomer, Seal Up Automotive Future」Materials Engi
neering 1988年10月、及び「Fluorinated Elastomers」
Kirk-Othmer, Encyelopedia of Chemical Technology
第8巻、頁500 〜515(第3版, John Wiley & Sons, 197
9)を参照のこと。
熱、溶剤、腐蝕性化学品及び蒸気による損傷に対する優
れた耐久性を有する。しかしながら、これらのポリマー
からの成形製品の製造において、特に近代的な製造法、
例えば射出成形において、この硬化ポリマーは一般にモ
ルドの表面に、たとえモルド剥離剤をこのモルドキャビ
ティー上に吹き付ける又はポリマーの中に含ませたとき
でさえも付着してしまい、従ってその成形品はこのモル
ドから取出すときにしばしばちぎれる又は損傷を受けて
しまう。更に、ポリマーの中にモルド剥離剤を含ませる
ことは硬化組成物の物理特性、例えばムーニースコーチ
及び圧縮歪みに対してかなりの有害な効果を及ぼすこと
があり、これはこの硬化組成物の有用な商業的用途を限
定しうる。モルドキャビティーの表面上へのポリマー付
着(「モルドの汚れ」)及びモルドからの成形加硫ゴム
の剥離の悪さはその欠点の主たる理由であり、成形品の
廃棄をもたらし、かかる成形品の製造費の負担となる。
れている硬化剤には、芳香族ポリヒドロキシ化合物、例
えば、アンモニウム、ホスホニウム又はスルホニウム化
合物のような一定の加硫促進剤と組合せて利用されてい
るポリフェノールが挙げられる。かかるかオルガノ−オ
ニウム化合物は例えば米国特許第 4,882,390号(Grootae
rtら) 、第 4,233,421号(Worm)及び第 5,083,123号(Gue
nthnerら) に記述されている。
号 (Tabbら) には、第四ホスホニウム化合物、及び金属
接着促進剤として働くテトラアルキルアンモニウムハロ
ゲン化物を含んで成る一定のフルオロエラストマー組成
物が記述されている。
ラストマーは数多くの有用な特性を有するが、一般に、
かかる組成物の硬化は特定の用途、例えば射出成形にと
っては遅すぎるものであり、又は硬化製品はモルドから
取出すのに難しいものであり、又は硬化製品は所望され
ない物理特性、例えば高圧縮歪みを有するものである。
において、本発明は (A)フッ化ビニリデンと、1もしくは複数のその他の
フッ素含有エチレン系不飽和モノマーとに由来する共重
合単位を含んで成る弾性ゴム; (B)スルホニウム化合物;並びに (C)ホスホニウム及びアンモニウム化合物より成る群
から選ばれる少なくとも一種のオルガノ−オニウム; を含んで成る硬化弾性組成物を提供する。
シ化合物を含んで成る。前記ポリヒドロキシ化合物は独
立化合物として、又は前記スルホニウム化合物及び前記
ホスホニウムもしくはアンモニウム化合物の(オルガノ
−オニウム化合物)いづれか又は両者のアニオン系部分
として存在していてよい。該組成物は好ましくは酸受容
体を含む。
を提供するための本発明の組成物の硬化についての方法
を提供し、この方法は本発明の組成物の成形及び硬化を
含んで成る。
態において含んで成る成形製品を提供する。
ム化合物の組合せは許容される迅速な硬化時間、所望の
物理特性及びモルド剥離剤の利用を伴わない優れたモル
ド剥離特性を有する成形製品を提供する。
物はゴムにとっての架橋剤として機能することのできる
ものである。かかる架橋剤はよく知られており、そして
当業界において、例えば米国特許第 4,259,463号(Moggi
ら) 、第 3,876,654号(Pattison)及び第 4,233,421号(W
orm)に記載され、そして芳香族ポリヒドロキシ化合物及
び脂肪族ポリヒドロキシ化合物、並びに前記化合物の誘
導体が挙げられうる。更に、ポリヒドロキシ化合物の混
合物が本発明において利用できうる。
下記のものが含まれる:ジ−、トリ−及びテトラヒドロ
キシベンゼン、ナフタレン及びアントラセン、並びに次
式のビスフェノール
環式又は芳香族基、又はチオ、オキシ、カルボニル、ス
ルフィニルもしくはスルホニル基であり;Aは任意的に
1又は複数の塩素又はフッ素原子により置換されてお
り;Xは0又は1であり;nは1又は2であり;そして
このポリヒドロキシ化合物の任意の芳香環は任意的に塩
素、フッ素もしくは臭素のうちの少なくとも1原子、又
はカルボキシル、又はアルキル、又はアシル(例えば−
COR;ここでRはC1 〜C8 のアルキル、アリール又
はシクロアルキル基である)基により置換されていてよ
い)。上記のビスフェノールの一般式より、いづれの環
において−OH基は任意の位置(1位、即ち、A基が環
に連結している炭素原子を除き)に付加されていてよい
ことがわかるであろう。特定の芳香族ポリヒドロキシ化
合物には、4,4′−チオジフェノール、イソプロピリ
デン−ビス(4−ヒドロキシベンゼン)(「ビスフェノ
ールA」)、ヘキサフルオロイソプロピリデンビス(4
−ヒドロキシベンゼン)(「ビスフェノールAF」)が
挙げられ、そして本明細書にその教示内容を全て参考と
して組込む米国特許第 4,233,421号(Worm)に例示されて
いる。
は、フッ化ポリエーテルジオール、フルオロ脂肪式ジオ
ール、例えば1,1,6,6−テトラヒドロオクタフル
オロヘキサンジオール、並びにその他、例えば米国特許
第 4,358,559号(Holcombら) 及びその中に引用されてい
る文献に記述されているものが挙げられる。架橋剤とし
て利用できる代表的なポリヒドロキシ化合物のポリヒド
ロキシ誘導体は米国特許第 4,446,270号(Guenthnerら)
に記述されており、そして例えば2−(4−アリルオキ
シフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ンが含まれる。
を有する芳香族ポリヒドロキシ化合物、例えばビスフェ
ノールA及びビスフェノールAFである。2種以上のポ
リヒドロキシ化合物の配合物が本発明において利用でき
うる。一定の組成物において1つのポリヒドロキシ化合
物を別の化合物に変更したとき、当業者は特定の用途の
ための適切な硬化速度を担うであろう硬化時間及び温度
を設定することができるであろう。
オニウム化合物は硬化促進剤として機能できる。知られ
ている通り、ホスホニウム、アンモニウム又はスルホニ
ウム化合物はホスフィン、アミン又はスルフィドの共役
酸であり、従って前記ホスフィン、アミン又はスルフィ
ドと電子供与燐、窒素又は硫黄原子の価数及びオルガノ
−オニウム化合物の陽電荷を高める適当なアルキル化剤
(例えばアルキルハロゲン化物又はアシルハロゲン化
物)との反応により生成できる。本発明における利用に
適するオルガノ−オニウム化合物は知られており、そし
て当業界において述べられている。例えば米国特許第
4,882,390号(Grootaertら)、第 4,233,421号(Worm)及
び第 5,086,123号を参照のこと(これらの詳細は本明細
書に参考として組込む)。
ホニウム、ホスホラン(例えばトリアリールホスホラ
ン)及びイミニウム化合物を含む燐より成る群から選ば
れる。
1の種類は概して、相対的に陽性なイオン及び相対的に
陰性なイオンを含んで成り(燐又は窒素原子が一般に陽
イオンの中心原子を構成する)、これらの化合物は一般
にアンモニウム又はホスホニウムの塩又は化合物として
知られており、好ましくは次の一般式を有する:
アニオン、例えばハロゲン化物、チオスルフェート、ホ
ルメート、シアネート、チオシアネート、テトラフェニ
ルボレート、パークロレート、ニトレート、テトラフル
オロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、オキサレ
ート、ステアレート、ハロアセテート、パラートルエン
スルホネート、ZnCl4 -2, CdCl4 -2, NiBr4 -2, Hg
I3 - , スルフェート、アセテート、ホスフェート、ホス
ホネート、ヒドロキシド、アルコキシド、フェノキシ
ド、トリフルオロメタンスルホネート、ベンゼンスルホ
ネート、ヘキサクロロホスフェート、ヘキサクロロスタ
ンネート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフルオ
ロアンチモネート、2−メルカプトベンゾチアゾレー
ト、パーフルロオアルカンスルホンアミドアニオン又は
ビスフェノキシドであり;nはアニオンXの価数に相当
し;そしてR2 ,R3 ,R4 及びR5 はアルキル、アリ
ール、アルケニル又はそれらの組合せより成る基の群か
ら選ばれる;R2 ,R3,R4 及びR5 は塩素、フッ
素、臭素、シアノ、−OR及び−COOR成分(ここで
RはC1 〜C20のアルキル、アリール、アラルキル及び
アルケニルより成る群から選ばれる)により置換されて
いてよい〕。前記のR基の任意の組は互いに、及び窒素
又は燐原子と連結して複素環を形成していることができ
るアンモニウム又はホスホニウム化合物の好ましい種類
は一般式(II)を有しており、そして基R2 ,R3 ,R
4 又はR5 のうちの少なくとも一つがアルキル又はアル
ケニルである。この好ましい種類の代表例はトリブチル
ベンジルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニ
ウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テ
トラヘキシルアンモニウムクロリド、トリブチルアリル
ホスホニウムクロリド、トリブチルベンジルホスホニウ
ムクロリド、ジブチルジフェニルホスホニウムクロリ
ド、テトラブチルホスホニウムクロリド、トリブチル
(2−メトキシ)プロピルホスホニウムクロリド及びト
リフェニルベンジルホスホニウムクロリド化合物であ
る。
の他の種類はアミノ−ホスホニウム化合物であり、その
いくつかは当業界において述べられている。例えば米国
特許第 4,259,463号(Moggiら)を参照のこと。このアミ
ノホスホニウム化合物はMoggi らにより述べられている
イオンタイプであることができ、そして次の一般式; 〔P(NR6R7)nR8 4-n〕+ mX-m (III ) 又は R9 〔P(NR6R7)rR8 3-r〕+ 2(X -m)p (IV) を有することができる〔式中、R6 ,R7 及びR8 は同
一又は異なっていてよく、そしてアルキル、シクロアル
キル、アリール、アラルキル、オキシアルキル又はポリ
(オキシアルキル)基(遊離又はエーテル化末端OH基
を有する)より成る群から選ばれることができ、1〜1
8個、しかしながら好ましくは1〜12個の炭素原子を
含んでよく、そして置換基としてハロゲン、CN,OH
又はカルボアルコキシ基を含んでよい;更に、R6 及び
R7 は互いと連結し合って窒素原子と共に複素環を形成
していてよい;R9 は二価のアルキレン、アリールエン
又はオキソアルキレン基であり、nは1〜4の整数であ
り、rは1〜3の整数であり、mは1又は2であり、そ
してアニオンXの価数に対応し、pは1又は2であり、
ここでm掛けるpは2である;Xは式IIについて上記し
たような価数mのアニオンであり、そして有機系又は無
機系のいづれでよい〕。
ウム化合物はホスホラン化合物、例えばトリアリールホ
スホラン化合物である;そのいくつかは知られており、
そして当業界に述べられている。例えば本明細書にその
詳細を参考として組込んだ米国特許第 3,752,787号(de
Brunner)を参照のこと。本発明において有用ないくつか
のトリアリールホスホラン化合物は次の一般式を有す
る:
化フェニル、例えばメトキシフェニル、クロロフェニ
ル、トリル、及びその他の周知の基、例えばナフチルよ
り選ばれ;R10及びR11は、(a)R10の場合において
は水素、メチル、エチル、プロピル及びカルバルコキシ
(C1 −C6 アルキル)、そして(b)R11の場合はカ
ルバルコキシ(C1 −C6 アルキル)シアノ及び−CO
NH2 のそれぞれより選ばれる独立の基;並びに(2)
単一の基であってそれが連結している炭素原子と一緒に
れる〕。
ニウム化合物は周知であり、そして当業界、例えば本明
細書にその詳細を参考として組込んだヨーロッパ特許出
願第182299A2号及び第120462A1号に述べられている。前
記イミニウム化合物のいくつかは次の一般式を有する
く、そしてアリール、C 1 〜C20アルキル、C3 〜C8
シクロアルキル、C7 〜C20アラルキル基より成る群か
ら選ばれる;前記アルール又はアラルキル基は任意的
に、C1 〜C20アルキル基、C3 〜C8 シクロ−アルキ
ル基、ハロゲン原子、及び式−N(R16)R 17(ここで
R16及びR17は同一又は異なっていてよく、そしてC1
〜C20アルキル、C3 〜C8 原子シクロアルキル及びフ
ェニル基より成る群から選ばれる)より成る群から選ば
れることができる;Xはアニオン、例えば前記したもの
であり、そしてCはXの価数である〕。
チルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウム
クロリド、トリブチルベンジルホスホニウムクロリド、
トリブチルアリルホスホニウムクロリド、テトラフェニ
ルホスホニウムクロリド、ベンジルトリス(ジメチルア
ミノ)ホスホニウムクロリド及びビス(ベンジルジフェ
ニルホスフィン)イミニウムクロリドが挙げられる。
は周知であり、そして当業界に述べられている。例えば
米国特許第 4,233,421号(Worm)を参照のこと。簡潔する
と、スルホニウム化合物は硫黄含有有機化合物であり、
そのうちの少なくとも1個の硫黄原子は炭素−硫黄共有
結合によって1〜20個の炭素原子を有する3つの有機
成分と共有結合しており、且つ、アニオンとイオン的に
結合している。前記有機成分は同一のものでも異ってい
るものでもよい。該スルホニウム化合物は一個以上の相
対的に陽性の硫黄原子を有しうる、例えば 〔(C6H5)2S + (CH2)4S + (C6H5)2 〕2Cl - であり、そしてその2つの炭素−硫黄共有結合は二価の
有機成分の炭素原子間にあってよく、即ち、この硫黄原
子は環式構造におけるヘテロ原子であってよい。
を有する塩である
く、ただしかかる基の少なくとも1つは芳香族であり、
そしてかかる基は4〜20個の炭素原子を有する芳香族
基(例えば置換化及び未置換のフェニル、チエニル及び
フラニル)及び1〜20個の炭素原子を有するアルキル
基より選ぶことができる;このアルキル基には置換化ア
ルキル基が含まれる(置換基は例えばハロゲン、ヒドロ
キシ、アルコキシ、アリールである;Zは酸素;硫黄;
>S=0;>C=0;−SO2 −;−N(N21)−;
(ここでN21はアリール又はアシル(例えばアセチル、
ベンゾイル等)である);炭素−炭素結合;及び−C
(R22)(R23)−(ここでR22及びR23は水素、1〜
4個の炭素原子を有するアルキル基及び2〜4個の炭素
原子を有するアルケニル基である)より成る群から選ば
れ、nは0又は1であり;Xは例えば前記したような無
機系又は有機系アニオンであり;そしてaはXの価数で
ある〕。
ーガムの製造において有用な適当なフッ素含有エチレン
系不飽和モノマーには、フッ素含有ポリマーの製造に典
型的に利用される末端不飽和モノオレフィン、例えばヘ
キサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレン、
2−クロロペンタフルオロプロペン、パーフルオロアル
キルビニルエーテル、例えばCF3 OCF=CF2 又は
CF3 CF2 OCF=CF2 、テトラフルオロエチレ
ン、1−ヒドロペンタフルオロプロペン、2−ヒドロペ
ンタフルオロプロペン、ジクロロジフルオロエチレン、
トリフルオロエチレン、1,1−ジクロロフルオロエチ
レン、ビニルフルオリド及びそれらの混合物が挙げられ
る。フッ素を含まない末端不飽和モノオレフィンコモノ
マー、例えばエチレン又はプロピレンもコモノマーとし
て利用されうる。
の成形又は押出しを補助するのに常用されているもの、
例えば米国特許第 3,753,937号(Stivers) に記載のカル
ナバワックスが配合されうる。本発明に利用できるその
他の加工助剤はジオルガノ硫黄酸化物、例えば米国特許
第 4,287,320号(Kolb)に記載のジクロロジフェニルスル
ホンである。
とができ、それには式Rf SO2 NHR11(ここでR11
は水素原子、又は例えば1〜20個の炭素原子、好まし
くは1〜12個の炭素原子を有するアルキル基であり、
Rf はフルオロ脂肪式基、例えばパーフルオロアルキ
ル、例えばCn F2n+1〔ここでnは1〜20である〕、
パーフルオロシクロアルキル、例えばCn F2n-1〔ここ
でnは3〜20である〕である)が挙げられ、かかる化
合物は例えば米国特許第 5,086,123号(Guenthnerら) に
記載されている。このフルオロ脂肪式スルホンアミドは
好ましくはパーフルオロアルカンスルホンアミドであ
り、そして独立化合物として、又はオルガノ−オニウム
化合物のアニオンとして加えられうる。
せしめるために上記のポリマーに充填剤がしばしば加え
られる。充填剤を利用するとき、これはゴムの約100
重量百分率まで、好ましくはゴムの約1〜50重量百分
率の量において加硫化処方に加えられる。利用できうる
充填剤の例は補強用耐熱カーボンブラック又は比較的低
めの補強特性の非ブラック顔料、例えば粘土、バライト
等である。
ロキシ化合物は前記化合物をコポリマーガムストックの
中に混練することにより微細に分割した固形状態におい
てガムに加えることができる。従って混合せしめたガム
ストックは一般に長期、例えば2年以上にわたって室温
で保存することができる。硬化させる前に、酸受容体を
このオルガノ−オニウム−ポリヒドロキシ含有ガムスト
ックの中に混練する。その後はこのストックの棚寿命は
より限られてしまう。酸受容体は無機系又は有機系化合
物でよい。有機系酸受容体にはステアリン酸ナトリウム
及びシュウ酸マグネシウムが挙げられる。しかしなが
ら、酸受容体は一般に無機系塩基であり、そして酸化マ
グネシウム、酸化鉛、酸化カルシウム、水酸化カルシウ
ム、二塩基性亜燐酸鉛、酸化亜鉛、炭酸バリウム、水酸
化ストロンチウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。好
ましい酸受容体は水酸化マグネシウム及び水酸化カルシ
ウムである。この酸受容体は単独で、又は組合されて利
用してよく、そして好ましくはポリマーの2〜25重量
百分率に範囲する量において利用されうる。硬化系の全
ての成分を本弾性ガムの中に組込む前に混ぜ合わせるこ
とは本発明の範囲を逸脱しない。
ンアミド化合物はオルガノ−オニウム化合物のアニオン
として加えられることもできる。これらのオルガノ−オ
ニウム化合物(ポリヒドロキシ又はフロオロ脂肪式スル
ホンアミドアニオンを伴う)は金属塩、例えばポリヒド
ロキシ又はフルオロ脂肪式スルホンアミド化合物のナト
リウム、カルシウム塩等と、当量のオルガノ−オニウム
ハロゲン化物とを反応させることにより調製できる。前
記金属塩はポリヒドロキシ又はフルオロ脂肪式スルホン
アミド化合物と塩基、例えばメトキシドナトリウムと
を、適当な溶剤、例えばメタノールの中で反応させるこ
とにより作ることができる。ある状況においては、1又
は複数のジオルガノ硫黄酸化物化合物、並びにその他の
常用の添加剤又は成分、例えば遅延剤、加工助剤、補強
剤及び充填剤をガムストックに加えることも所望されう
る。
ム化合物の相対量は酸受容体と混ぜ合わせたときにこの
組成物の所望の硬化を担うような量においてこの組成物
の中に存在している。硬化系の成分の代表的な比率を下
記の第1表に記載する。それらに関する量は全てゴムの
重量百分率(「phr 」)で示しているか、又は重量百万
分率(「mmhr」)で示す。何らかの記載がない限り、
「ゴム」は弾性コポリマー又はガムを意味する。これら
の比率は一般域であり、そしてそれぞれの特定の硬化時
間及び温度の特定の値は当業者により明らかにされるで
あろう。
特定の所望の特性を有する弾性製品はこの記載の範囲内
で成分の相対量を変えることによって獲得できうる。好
ましくは、該組成分は1.0〜3.0mmhrのオルガノ−
オニウム化合物及び3.0〜6.0mmhrのポリヒドロキ
シ化合物を含んで成る。このスルホニウム総オルガノ−
オニウムモル数に基づき好ましくは25〜85モル%、
最も好ましくは50〜75モル%である。
ルガノ−オニウム化合物及びポリヒドロキシ化合物、ジ
オルガノ硫黄酸化物化合物、並びに任意のその他の常用
の添加剤又は成分を未加硫コポリマー(即ち、ガムスト
ック)に加え、次いでそれとよくかき混ぜるか、又は通
常のゴム混合装置、例えばバンバリーミキサー、ロール
ミルもしくは任意のその他の常用混合装置を利用するこ
とにより配合する。
温度は約120℃を超えるべきではない。混練の際、そ
の成分及び添加剤を硬化性ポリマー全体にわたって均質
に分散させる必要がある。この硬化処理は典型的にはモ
ルド、例えばキャビティー又はトランスファーモルドに
おいて配合混合物を押出し又は加圧し、次いでオーブン
硬化することを含んで成る。本発明の組成物は射出成形
のために特に有用である。配合混合物の加圧(プレス硬
化)は約95℃〜約230℃、好ましくは約150℃〜
約205℃で1分から約15時間、通常は5分〜30分
間行う。約700kPa 〜約20,600kPa 、好ましく
は約3,400〜約6,800kPa の圧力をモルド中の
配合混合物にかける。成形加硫ガムを通常次に、約15
0℃〜約315℃、通常は約232℃の温度で約2〜5
0時間又はサンプルの断面の厚みに依存してより長く後
硬化させる。厚めの断面のためには、後硬化の際の温度
は通常最低限から、選ばれられた所望の最大温度に至る
まで徐々に高める。薄めの断面、例えば5mm以下のため
には、加硫ゴム又は硬化シート部分を所望の最大温度の
オーブンの中に入れてよい。最大温度は約260℃が好
ましく、そしてこの温度で約4時間以上保つ。
たる用途は、高温にて加圧のもとで流体を含む自動車製
品におけるシャフトシール、ガスケット、O−リング
等、例えば航空機における油圧系において、又は化学品
の処理における反応器の部品としての用途がある。
手助けのために提供し、本発明の範囲を不必要に限定す
るためではない。
のムーニー粘度(ML1+10@121℃)を有するフ
ッ化ビニリデン(60重量%)とヘキサフルオロプロペ
ン(40重量%)とのコポリマー(3M社より入手可)
をビスフェノールAF架橋剤(Aldrich Chemical社より
入手可)及びオニウム促進剤で硬化せしめ、そして得ら
れる硬化ポリマーの物理特性を決定した。100gのこ
のフッ素含有ポリマーを以下の硬化用及び配合用成分と
混ぜ合わせた:30gのカーボンブラック(Therm
ax MT(商標)、ASTM N990);0.5g
のCaCO3 ;1.0gのジクロロジフェニルスルホ
ン;3gの酸化マグネシウム(Maglite D(商
標));及び6gの水酸化カルシウム。この組成物はビ
スフェノールAF、並びに1又は複数の以下のオルガノ
−オニウム化合物も含む:
ルスルホニウムクロリド」をビスフェノールAFのナト
リウム塩と反応させることにより調製);次式のホスホ
ニウムB
(Aldrich Chemical社より入手可)をビスフェノールA
Fのナトリウム塩と反応させることにより調製);アン
モニウムC
drich Chemical社より入手可)をビスフェノールAFの
ナトリウム金属塩と反応させることにより調製);次式
のスルホニウムD (アリール)3S+ C8F17SO2N- (CH3) (これは Austin Chemical社より購入した「トリアリー
ルスルホニウムクロリド」をN−メチル−パーフルオロ
オクタンスルホンアミドのナトリウム塩と反応させるこ
とにより調製)。
スルホニウムクロリド」はトリフェニルスルホニウムク
ロリド、ジフェニル〔4−(フェニルチオ)フェニル〕
スルホニウムクロリド及び(チオジ−4,1−フェニレ
ン)ビス(ジフェニルスルホニウム)ジクロリドを含む
混合物と言われている。
ルAF及びフルオロ脂肪式スルホンアミドの総量は10
0gのゴム当り6.54mmole(mmhr) である。各実施例
及び比較例のオニウム及びビスフェノールAF組成を表
2にまとめた。
STM D2084−75を利用して、予備加熱なし
で、100cpm のオスシレーター周波数にて、3°のa
rcにて177℃で獲得した。最小トルク(ML )、プ
ラトーマは最大トルクが得られなかったときの特定の期
間の際に達せられた最も高いトルク(MH )、トルクが
ML より0.2N.m 高くなるのにかかる時間(ts2)及
びトルクがML +0.9MH −0.9ML に達するのに
かかる時間(ti(90))を決定した。その結果を表
2にまとめる。
77℃でプレス硬化せしめ、次いで260℃で16時間
後硬化せしめて物理特性を決定した。破断張力、破断伸
び率及び100%伸び率での弾性率をASTMダイDに
より1.8mmのシートの硬化ポリマーから切断したサン
プルに基づいてASTM法D−412−80を用いて獲
得した。硬度(ショア−A−2)はショア−装置及びM
fg社の「A−2」硬度測定器具を用いてASTM法D
−2240−81に従ってこの硬化サンプルに基づいて
室温で測定した。圧縮歪みは200℃で70時間にわた
る25%圧縮の後の硬化(177℃で10分間のプレス
硬化、それに続く260℃で16時間の後硬化)O−リ
ングに基づいてASTM法D−395−78、方法Bを
利用して決定した。圧縮歪みの結果を残留圧縮のパーセ
ントとして報告する。硬化ポリマーの得られた物理特性
を第2表にまとめる。
度に対する種々のレベルのオルガノ−オニウム促進化合
物の効果はtc′(90)又は90%の硬化に至る時間
において見い出せうる。この組成物の中により多くのオ
ニウム化合物が存在していると、その硬化速度はより速
くなる。しかしながら同レベルのオニウム化合物におい
て、ホスホニウム及びアンモニウム促進剤単独はそれぞ
れスルホニウム促進剤単独よりも有効である。ところ
で、スルホニウムをホスホニウム又はアンモニウム促進
剤と組合せて用いると予測できない相乗作用が認められ
た。第2表に示す通り、1.2mmhrの総オニウム濃度に
おいて、tc′(90)値は、単独のスルホニウム、ホ
スホニウム及びアンモニウム含有オニウム化合物を含む
組成物(比較例C2,C6及びC8)に関してそれぞれ
12.3,4.0及び3.5分であった。1.27mmhr
の同じ総オニウムレベルでの混合スルホニウムとホスホ
ニウム、及び混合スルホニウムとアンモニウムの組成物
はそれぞれ5.5及び4.8分のtc′(90)値を有
していた(その時間は、4.0及び3.5のtc′(9
0)値をそれぞれ有する、ホスホニウム又はアンモニウ
ムの促進剤のみを含む組成物とほぼ同等の速さであっ
た)。
のモル数との間にほぼ直線関係があると仮定して、オニ
ウム化合物の混合物を含む組成物についての予測のt
c′(90)値は以下の式より計算できる tcalc=(x)(Tx)+(y)(Ty) (ここでx及びy(x+y=1)はそれぞれこの組成物
中のオニウム化合物の混合物におけるスルホニウム及び
ホスホニウム又はアンモニウム化合物のモル分率であ
る)。Txはスルホニウム化合物のtc′(90)であ
り、そしてTyはホスホニウム又はアンモニウム化合物
のtc′(90)である。Tx及びTyは、各オニウム
化合物単独のレベルが対象の混合物中のオルガノ−オニ
ウム化合物の総計レベルに等しいときの、一方のオニウ
ム化合物のみを含む組成物のtc′(90)を表わす。
従って、1.27mmhrでは、比較例C2及びC6のそれ
ぞれから、Tx=12.3分、そしてTy=4.0分で
ある。
関する計算tc′(90)は、xが0.76/1.27
=0.60であり、yが0.51/1.27=0.40
であることより、tcalc=(0.60)(12.3)+
(0.4)(4.0)=9.0分となり、実施例1にお
いて獲得した実測値5.5分のほぼ2倍であった。実施
例2に関して、1.27mmhrにて、比較例C2及びC8
からTx=12.3分そしてTy=3.5分であること
より、実施例2についての上式を用いて計算したtc′
(90)は、xが0.76/1.27=0.67であ
り、Yが0.51/1.27=0.40より、tcalc=
(0.60)(12.3)+(0.40)(3.5)=
8.8分となり、ここでも実施例8において得られた実
測値4.8分のほぼ2倍であった。
合物と比較して、それと同等の硬化速度を得るのにはよ
り高いレベルの単独のオルガノ−スルホニウム化合物を
必要とすることを示している(実施例C6及びC8と比
較しながら比較例C4を参照のこと)。第2表はまた、
スルホニウム促進剤の増加は物理特性、例えば圧縮歪み
に有害な効果を及ぼすことを示す(実施例C3及びC4
と比較しながら比較例C2を参照のこと)。
を例証する。それらは、スルホニウムとアンモニウム又
はホスホニウム化合物の組合せを有する組成物におけ
る、最終硬化製品の優れた物理特性を維持しながらの硬
化速度に関する予測できない相乗効果を例証する。
混合したスルホニウムとアンモニウム化合物を含む本発
明の硬化フルオロエラストマー組成物の優れた物理特性
に加えて、これらの組成物は射出成形に関して優れた特
性も示す。射出成形において、硬化製品、例えばO−リ
ングの優れたモルド剥離性を、迅速な硬化速度及び優れ
た物理特性と合せて有することは有利である。優れたモ
ルド剥離性は、モルドのキャビティーの中に付着する部
分を人手でにより運転者が取除くことを必要としない自
動化運転を可能にする。迅速な硬化周期は硬化製品の物
理特性を犠牲にせずに運転全体を経済的に有効にするの
に必要であり、なぜなら物理特性は部品の実際の使用パ
ラメーター、例えばO−リングの圧縮歪み及びシール力
を決定するからである。
ニウム及びホスホニウム硬化促進剤の混合物を含む本発
明のフルオロエラストマー組成物の、ホスホニウム硬化
促進剤のみを含む組成物と比較しての優れたモルド剥離
特性及び射出成形のし易さの特徴を実証する。これらの
例において用いたフルオロエラストマーの組成を下記の
表に示す。C9の組成は、射出成形によるO−リングの
製造に関する現時点での技術的水準に属する組成物であ
る。何らかの記載がない限り、量は重量部である。
夜室温で保存し、そして翌朝再混練した。再混練した直
後にこの組成物を20mm×6mmのストリップに切断し
て、射出成形装置への供給のために用意した。
6Hにより製造された射出成形装置DESMA966.0
5320をO−リングの作製のために用いた。
0atm )(最大) 射出速度 40cm/秒(最
大) 可塑化ユニット スクリュー径 30mm スクリューrpm 30−220 最大出力 7.5kW
にその他の異なるレイアウトを有する2つの別々のO−
リングモルド(A及びB)を用いた。A及びBの両方の
モルドはステンレススチール製(STAVAX ES
R)である。これらのモルドを清浄にし、そして使用前
に以下に従って処理した:(1)水酸化ナトリウム/清
浄剤溶液中で(この溶液中に30分浸した後)80℃で
15分超音波洗浄し、次いで脱イオン水ですすぎ、そし
て乾かし;(2)モルド表面を2気圧のもとで50〜1
500マイクロメーターのガラスビーズで研摩し;次い
で(3)工程1を繰り返し、そしてモルドを使用前に一
夜保存した。
成形条件を利用した。 モルド A A B B 実施例の組成 5 C9 5 C9 O−リング成形条件 モルド温度,℃ 197 193 217 210 可塑化ストローク,mm 8.0 8.2 5.5 5.5 背圧,MPa (atm ) 0.3(3) 0.4(4) 0.5(5) 0.5(5) Rpm スクリュー,%(最大の) 35 35 35 35 押出し機温度,℃ 60 60 60 60 バレル温度,℃ 95 95 95 95 加熱時間,秒 110 130 45 47 保持時間,秒 90 115 33 36 可塑化遅延時間,秒 100 117 35 37
したO−リングの射出成形の際、射出ピストンのストロ
ークを0.1mmづつ短くした。5ショット後、又はこの
組成物の装填後、キャビティー圧を記録した。以下の表
は、実施例5の組成物を用いた射出成形についての60
秒後の可塑化ストローク、ショット重量及びキャビティ
ー圧をまとめている。
がなされた:モルド付着 :O−リングをモルドが取出すのに非常に小
さい力を必要とした。射出成形部品を取出す典型的な手
段である加圧空気はO−リングを取出すのに必要でなか
った。低いキャビティー圧は本発明の組成物についての
射出成形のし易さを示唆する。引裂 :O−リング、フラッシュ又はランナーの非常に少
ない例の引裂がモルドの取出しの際に観察された。(そ
の他のフルオロエラストマーによる典型的な実施では、
モルドからの部品の取出しのために加圧空気を利用しな
いとそれらは裂れるであろう。)スプルーの挙動 :何度かのショットにおいてモルドの上
部の中にスプルーが積み重なったが、それらは裂れるこ
となく簡単に取外すことができ、従ってO−リングの定
常製造を妨げなかった。モルドの汚れ :様々な条件のもとでの101回のショッ
ト後、モルドキャビティー又はランナー系において付着
は検出されなかった。
用したO−リングの射出成形の際、射出ピストンのスト
ロークを0.1mmづつ短くした。5ショット後、又は組
成物の装填後、そのキャビティー圧を記録した。しかし
ながら、実施例5の組成物についてと全く同一の射出装
置設定のもとでの加工の実施の試みは失敗に終わった。
スプルーはモルドの上部にひどく付着し、所望の定状条
件を可能としない妨げの原因となった。従って、より長
い保持時間(115秒)及びより長い可塑遅延時間(1
17秒)を必要とした。
のための60秒後の可塑化ストローク、ショット重量及
びキャビティー圧をまとめる。
みはせず、なぜならバレルにおける「ゴムクッション」
が薄くなりすぎると、装置を損う危険性があるからであ
る(実施例5の組成物については7.9mmぐらいの短い
射出ストロークで何ら問題がなかったことに注意)。実
施例5と比較して比較例C9の組成物の射出成形にとっ
てのキャビティー圧がより高いことに注目すべきであ
る。比較例C9の組成物を利用する定常O−リング製造
条件の際に下記の観察がなされた:モルド付着 :モルドからO−リングを取出すのに加圧空
気を加圧空気なしでは、モルドの取外しは難しく、部品
及びランナーの破損が伴った。引裂 :加圧空気を用いることにより、O−リング、ラン
ナー又はフラッシュの非常にわずかな裂れがモルドの取
外しの際に観察された(加圧空気なしでは、部品は頻繁
に壊れた)。スプルー挙動 :何度かのショットにおいてモルドの上部
にスプルーが重なったとき、取外すのが困難であった。モルドの汚れ :様々な条件のもとで全部で100ショッ
ト後、モルドキャビティー又はランナー系において付着
は観察されなかった。
いたO−リングの射出成形を実施した。定常のO−リン
グの製造条件の際に下記の観察がなされた:モルド付着 :モルドからO−リングを取出すのに非常に
小さい力を必要とした。これは219℃を含む全ての成
形温度にとっての事実であった。射出成形部品を取出す
典型的な手段である加圧空気はO−リングを取出すのに
必要とされなかった。引裂 :モルドの取外しの際、非常にわずかなO−リン
グ、ランナー又はフラッシュ破損が認められた。スプルー挙動 :217℃以上の温度で135ショット目
まで、モルドの上部におけるスプルーの重なりは起きな
かった。何回かのショットにおいてもモルドの上部にス
プルーが重なったとしても、それは裂れることなく簡単
に取外しでき、O−リングの定常製造の妨げとならなか
った。モルドの汚れ :様々な条件のもとで全部で157ショッ
ト後、モルドキャビティー又はランナー系において付着
は認められなかった。
用してO−リングの射出成形を実施した。定常O−リン
グ製造条件の際に下記の観察がなされた。モルド付着 :モルドからO−リングを取出すのに加圧空
気は必要とした。加圧空気なしでは、モルドの取外しは
難しく、部品及びランナーの破損が伴った。引裂 :加圧空気のもとで、O−リング、ランナー又はフ
ラッシュの非常にわずかな裂れがモルドの取外しの際に
観察された(加圧空気なしでは、部品は頻繁に壊れ
た)。スプルー挙動 :211℃の温度及び45秒の加熱時間に
て、スプルーの付着の問題(同様にO−リングの流動不
良)が起きた。周期時間を短くする試みはひどいスプル
ー付着及び流動不良をもたらした。モルドの汚れ :様々な条件のもとでの全部で210ショ
ット後、モルドキャビティー又はランナー系において付
着は認められなかった。
剤の混合物を含む本発明のフルオロエラストマー組成物
(実施例5)及びホスホニウム硬化促進剤のみを含む比
較フルオロエラストマー組成物(比較例C9)の射出成
形の結果をこれよりまとめる。
もとで、比較例C9の比較組成物と比べて実施例5の組
成物に関して有意に低いモルドキャビティー圧が測定さ
れた。同一の装置条件のもとで、実施例5の組成物は比
較例C9の組成物に比して同一レベルにまでモルドを充
填するのに短めの射出ピストンストロークを必要とし、
従って実施例5の組成物のより優れた流動特性を示唆す
る。実施例5の組成物は比較例C9の組成物より短めの
加熱及び周期時間を有した。実施例5の組成物は高めの
成形温度でトラブルなしで流れた。実施例5の組成物よ
り製造したO−リングは加圧空気なしで容易に取外しで
きたが、加圧空気なしで比較例C9の比較組成物から製
造したO−リングを取出す試みは破損部品をもたらし
た。
Claims (6)
- 【請求項1】 (a)フッ化ビニリデンと少なくとも1
種のその他のフッ素含有エチレン系不飽和モノマーとに
由来する共重合単位を含んで成る弾性ポリマー; (b)スルホニウム化合物;並びに、 (c)アンモニウム及びホスホニウム化合物より成る群
から選ばれる少なくとも1種のオルガノ−オニウム化合
物; を含んで成る弾性組成物。 - 【請求項2】 ポリヒドロキシ化合物又はポリヒドロキ
シアニオンを更に含んで成る、請求項1に記載の組成
物。 - 【請求項3】 前記スルホニウム化合物がオルガノ−オ
ニウム化合物の総モル数の25〜85モル%として存在
している、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項4】 前記スルホニウム化合物がトリアリール
スルホニウム化合物、トリフェニルベンジルホスホニウ
ム化合物、又はトリブチルベンジルアンモニウム化合物
である、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項5】 硬化状態にある、請求項2に記載の組成
物。 - 【請求項6】 請求項5に記載の組成物を含んで成る成
形製品。
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