JP3523258B2 - 高純度フルオロエラストマー配合物 - Google Patents

高純度フルオロエラストマー配合物

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JP3523258B2 JP50461295A JP50461295A JP3523258B2 JP 3523258 B2 JP3523258 B2 JP 3523258B2 JP 50461295 A JP50461295 A JP 50461295A JP 50461295 A JP50461295 A JP 50461295A JP 3523258 B2 JP3523258 B2 JP 3523258B2
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    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14Peroxides

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 米国特許第3,682,872号、第4,281,092号、および第4,
592,784号に記載されたようなフルオロエラストマー(f
luoroelastmers)は商業的に大成功を達成し、異常環境
下、例えば高温やアグレッシブな薬品に遭遇する幅広い
用途で使用されている。このような成功は、特にヘキサ
フルオロプロピレン、および任意にテトラフルオロエチ
レンと共重合したビニリデンフッ化物に基づいたフルオ
ロエラストマーでなされている。そのようなフルオロエ
ラストマーに対して種々の架橋法が知られている。特に
有用なフルオロエラストマーがムーアー(Moore)の米
国特許第5,032,655号に記載されており、該エラストマ
ーはポリマー基本構造に臭素およびヨウ素の両方が含ま
れている。一方、アポテッカー(Apotheker)らの米国
特許第4,035,565号では特に有用なパーフルオロエラス
トマー(perfluoroelastomers)が記載されている。
電子部品、例えば半導体装置の製造では、そのような
製造工程に使用される構成部品をたいへん厳重に封じ込
めることが要求される。従来のフルオロエラストマーお
よび加硫系(curing system)はこのような要求に応え
られなかった。
本発明の要約 本発明は、厳重さが求められ、かつ高純度が求められ
るような用途に有効に用いられるフルオロエラストマー
配合物(fluoroelastomer compositions)を提供する。
特に、本発明は、 (A)少なくとも一つの過酸化物硬化性エラストマー
(peroxide−curable elastomeric)フルオロポリマー
と、該エラストマーフルオロポリマーに対して、 (B)約0.1〜5.0phrの有機酸受容体と、 (C)約0.1〜5.0phrの有機過酸化物と、 (D)約0.1〜10.0phrの有機過酸化物混合試薬(coagen
t)とを含むもので、また該配合物は抽出金属および金
属化合物を実質的に含まない。
本発明の詳細な説明 水素含有フルオロポリマーと同様にパーフルオロポリ
マーを含む多様なエラストマーフルオロポリマーを本発
明の配合物に用いることができる。フルオロポリマー
は、過酸化物硬化系を用いることによってポリマーを架
橋形成可能となるものとする部分を有する。
本発明に適用可能な水素含有フルオロポリマーは、一
般にビニリデンフルオリド(VF2)モノマーを基本とす
る。もっとも一般的な水素含有フルオロポリマーはヘキ
サフルオロプロピレン(HPFP)および選択的にテトラフ
ルオロエチレン(TFE)とVF2との共重合体である。しか
し、他のフルオロモノマーおよびフッ素を含まないモノ
マーがよく知られている。使用できる他のモノマーとし
てはクロロトリフルオロエチレン(CTFE)、エチレン
(E)あるいはプロピレン(P)のようなヒドロカルボ
ンオレフィン、および式 CF2=CFO(CF2FXO)nRf、 式中、XはFまたはCF3、nは0〜5、そしてRfは1〜
6炭素原子のパーフルオロアルキル基、で表されるパー
フルオロ(アルキルビニル)エーテル(PAVE)が含まれ
る。水素含有フルオロエラストマーに使用される好まし
いPAVEは、パーフルオロ(メチルビニル)エーテル(PM
VE)である。そのようなモノマーを取り込むフルオロポ
リマーとしてはTFE/VF2/PMVE、E/TFE/PMVE、TFE/P、お
よびTFE/P/VF2が含まれる。
本発明の配合物として用いることができるさらに他の
パーフルオロポリマーは、TFEと一以上のPAVEとから合
成されるものが含まれる。TFEのマイナーな部分は、他
のパーハロオレフィン、例えばCTFEと置き換えられる。
本発明で好適に用いられるPAVEは、(PMVE)、パーフル
オロ(プロピルビニル)エーテル(PPVE)、および上記
式中nが零ではないある種のPAVEである。
本発明で使用されるパーフルオロポリマーは、主とし
てテトラフルオロエチレン(TFE)または他のフルオロ
オレフィンとアルキル基が1ないし5炭素原子であるパ
ーフルオロ(アルキルビニル)エーテルとのような2以
上の過フッ素化されたモノマーから合成される。そのよ
うな反応体の典型はパーフルオロ(メチルビニル)エー
テル(PMVE)とパーフルオロ(プロピルビニル)エーテ
ル(PPVE)である。これらのモノマーは通常、架橋を促
進するコモノマーと組み合わせて使用される。また、過
フッ素化されていない少量のモノマーも使用される。一
般に、そのようなモノマーは所望の架橋特性を得るため
に用いられ、約3モル%未満の濃度でもって存在するで
あろう。そのようなモノマーの例としてブロモテトラフ
ルオロブテン、ブロモトリフルオロエチレン、ビニリデ
ンフルオリド、およびシアノ基を持つモノマーが含まれ
る。
二者択一的あるいは選択的に、硬化を目的として必要
とするフラグメントをポリマーに導入するために過フッ
素化されていない連鎖移動剤が重合反応に用いられ、か
つ本発明の文脈において熟考された硬化位置部分とな
る。そのような試薬として、ポリマーにヨウ素が結合、
通常は分子の末端に結合するジ・ヨウ素化合物が含まれ
る。
現配合物に使用可能な代表的な過酸化物硬化性フルオ
ロポリマーがアポテッカー(Apotheker)らの米国特許
第4,035,565号;タテモト(Tatemoto)らの米国特許第
4,243,770号;アルビン(Albin)の米国特許第4,564,66
2号;アルセラ(Arcella)らの米国特許第4,745,154
号;ムーアー(Moore)の米国特許第4,948,852号;ムー
アー(Moore)の米国特許第4,973,633号;ロゴテチス
(Logothetis)らの米国特許第4,948,853号;ブリージ
ール(Breazeale)の米国特許第4,281,092号;フィンレ
イ(Finlay)の米国特許第4,529,784号;ロゴテチス(L
ogothetis)の米国特許第4,972,038号;およびアルセラ
(Arcella)らの米国特許第5,177,148号に記載されてお
り、各特許を本願で援用する。
本発明のフルオロエラストマー配合物は0.1〜5.0phr
の有機酸受容体をさらに含む。
酸受容体がpKaの値が少なくとも約10で好ましくは少
なくとも12である強有機性塩基である限り、幅広い範囲
の酸受容体が用いられる。特に満足できるそのような塩
基の一つとして、プロトンスポンジ(Proton Sponge)
としてアルドリッヒ・ケミカル社(Aldrich Chemical C
ampany)から商業的に入手可能な1,8−ビス−(ジメチ
ルアミノ)ナフタレンがある。特に満足のゆく他の酸受
容体としては、アーメーン(Armeen)18−Dとしてアク
ゾ・ケミカル社(Akzo Chemical Company)から商業的
に入手可能なオクタデシルアミンがある。使用可能なさ
らに他の有機酸受容体として本願で援用されるマックラ
クラン(MacLachlan)の米国特許第4,271,275号に記載
されたオキシランがある。特に満足のゆくものは、ビス
フェノールAとエピクロロヒドリンとの縮合産物である
グリシジル樹脂である。3−グリシドオキシプロピルト
リメトキシシランのような有機シランも使用可能であ
る。有機塩基は硬化促進剤、加工助剤、および掃酸剤と
して作用する。硬化性フルオロエラストマーの物理的特
性を改善することが認められた。また、硬化性フルオロ
エラストマーのアニオン性の抽出物(extractables)、
特にフッ化物が実質的に減少することが認められた。一
般に、0.1ないし0.5phrの有機酸受容体を用い、さらに
約0.1ないし1.0phrの範囲が特に好適であることが認め
られた。
本発明のフルオロエラストマー配合物は、約0.1〜5.0
phrの少なくとも一つの有機過酸化物をさらに含む。幅
広い種類の有機過酸化物が使用かつ提供され、該有機過
酸化物はアルカリタイプのものである。特に満足できる
有機過酸化物は、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチル
パーオキシ)ヘキサンであり、アトケム社(Atochem,In
c)からルペルソル(Lupersol)101として商業的に入手
可能である。この有機過酸化物の濃度が約1〜3phrであ
ることが特に好ましい。有機過酸化物は不活性担体上で
いくつかの形状をとることが可能であるけれども、例え
ばルペルコ(Luperco)101−XL(45%活性成分)、この
濃度は100%活性有機過酸化物にもとづくものである。
本発明のフルオロエラストマー配合物は、架橋反応を
助けるために、さらに有機混合試薬(organic coagen
t)を含む。一般に、有機混合試薬は約0.1から10phr、
好ましくは2から5phrまでの範囲内の量で存在する。幅
広い範囲の有機混合試薬を使うことができる。例えば、
トリアリルイソシアヌレート、トリメチルアリルイソシ
アヌレート、およびトリメチロールプロパントリメタク
リレートであり、これらのうちでトリメチルアリルイソ
シアヌレートが特に満足のゆくものである。トリアリル
イソシアヌレートおよびトリメチルアリルイソシアヌレ
ートはデュポン(DuPont)社からダイアク(Diak)#7
およびダイアク(Diak)#8として商業的に入手可能で
ある。トリメチロールプロパントリメタクリレートはソ
ートマー(Sartomer)社からサレト(Saret)350として
商業的に入手可能である。
本発明の好ましい実施態様では、フルオロエラストマ
ー配合物はさらに約1ないし50phrのフルオロポリマー
充填材(filler)、および好ましくは少なくとも約2phr
の充填材をさらに含む。
本発明のフルオロエラストマー配合物で使用されるフ
ルオロポリマー充填材は最終的に分割し、容易に分散し
た可塑性フルオロポリマーのいずれでもよく、該可塑性
フルオロポリマーはフルオロポリマー配合物の製造およ
び硬化で使用される最も高い温度でもって固化する。固
化によって部分的に結晶が生じた場合、フルオロ可塑物
はゴム弾性フルオロポリマーを加工する温度よりも高い
結晶溶融温度を有する。また、固化によってアモルファ
スが生じた場合、フルオロ可塑物はゴム弾性フルオロポ
リマーを加工する温度よりも高いガラス転移温度を有す
る。そのような最終的に分割し、容易に分散されたフル
オロポリマーは一般に微粉末(micropowder)またはフ
ルオロ添加剤(fluoroadditive)と呼ばれる。微粉末は
通常、部分的に結晶ポリマーである。
本発明の配合物に用いられる微粉末はテトラフルオロ
エチレン(TFE)ポリマーとして知られるポリマーから
なる群に基づいたものを含む。この群は、TFE(PTFE)
のホモポリマー、および樹脂が非溶融加工性(non−mel
t−fabricable)のままである共重合可能で、かつ小量
の修飾モノマーとTFEとの共重合体(修飾PTFE)を含
む。例えば、この修飾モノマーは、ヘキサフルオロプロ
ピレン(HFP)、パーフルオロ(プロピルビニル)エー
テル(PPVE)、パーフルオロ(ブチルエチレン)、クロ
ロトリフルオロエチレン、または分子内に側基を与える
他のモノマーである。そのような修飾体の濃度は一般に
1モル%未満である。
本発明の配合物に用いられるPTFE樹脂は、懸濁重合か
ら誘導されるものおよび乳化重合から誘導されるものを
含む。TFEポリマーの群は、PTFEの融点よりも顕著に低
い融点とするために、一種類以上の共重合可能なモノマ
ーを十分な量有するTFEの溶融加工性共重合体(melt−f
abricable copolymers)も含む。そのような共重合体の
溶融粘度は通常0.5〜60×103Pa−sの範囲にある。しか
し、この範囲外の粘度も知られている。TFEとのコモノ
マーは、例えばパーフルオロオレフィンおよびパーフル
オロ(アルキルビニル)エーテルを含むことができ、か
つ合成することができる。過フッ素化されたコモノマー
のなかで、HFPおよびPPVEが最も好ましい。
微粉末として用いた高分子量のPTFEは、分子量を減ら
すために一般に電離放射線処理される。このことは、上
記PTFEが懸濁重合方法によって合成される場合に細砕を
促進し、かつ脆砕性を高める。また、上記PTFEが乳化重
合方法によって合成される場合はデアグロメーションを
高める。また、上記乳化重合方法における分子量を適当
に制御することによってTFEを直接PTFE微粉末に重合す
ることも可能である。モーガン(Morgan)は米国特許第
4,879,362号において、選択された高純度フルオロエラ
ストマー配合物で使用される乳化(分散)重合方法によ
て合成された非溶融加工性可能で、かつ非フィブリル化
したTFE共重合体を開示している。このポリマーは、フ
ィブリル化のかわりに、エラストマー配合物中にシャー
ブレンディングで小板を形成する。モーガンおよびスチ
ュワート(Morgan & Stewart)は、米国特許第4,904,7
26号でエラストマーと配合されたモーガンのポリマー
(Morgan's polymer)の利用について開示しており、機
械的性質、特に引裂き強度に関して有益なものとなるこ
とが示されている。本発明の高純度配合物のホストフル
オロエラストマーの粘度が高い場合、モーガンのポリマ
ーによって粘度が許容不可能な値まで増加するであろ。
また、この場合、別の微粉末を選択しなければならな
い。
溶融加工性TFE共重合体、例えばFEP(TFE/HFP共重合
体)およびPFA(TFE/PPVE共重合体)もまた本発明の高
純度フルオロエラストマーで用いられる。粉末度が許容
範囲内、または寸法が大きな素材から適当な粉末度にま
で細砕された場合、こられらの共重合体は重合媒体から
単離された粉末状のものとして用いられる。
通常は、過酸化物硬化性エラストマーフルオロポリマ
ーに対して少なくとも約2phr、一般には約50phr未満の
フルオロポリマー充填材が用いられる。好ましくは、約
5〜35phrのフルオロポリマー充填材が本発明の配合物
に使用される。デュポン社からテフロン(Teflon)(登
録商標)MP−1500およびテフロン(登録商標)MP1600フ
ルオロ添加物として商業的に入手可能であるこれらのフ
ルオロポリマー充填材は、本発明において特に申し分の
ないものである。
当業者が既知であるように、さらに加工性を高めるた
めの添加剤を上記配合物に加えることができる。本発明
の配合物は、さらに少なくとも約1phr、通常は約20phr
未満のの可塑剤を含む。一般に、約10phr未満であるこ
とが好ましい。パーフルオロポリエーテルを含む可塑剤
が特に申し分のないものである。
本発明によれば、フルオロエラストマーは、ある成分
の濃度が僅かであるか、あるいは該成分が含まれない場
合に、申し分のない性質を有するものとなる。フルオロ
エラストマー配合物に特に、金属および金属化合物が実
質的に含まれてはならない。そのような金属および金属
化合物の例は、実施例および比較例に報告された結果の
金属および金属化合物である。一般に金属抽出物全体の
濃度を約500部/ビリオン(ppb)未満とすべきであり、
また金属抽出物の濃度が200ppb未満の場合に特に必要と
するパフォーマンス特性が得られる。
本発明のフルオロエラストマー配合物は、未乾燥化学
的環境での使用に適しており、また既知の配合物と比較
して金属性、アニオン性、およびTOC抽出物が顕著に少
ない。その結果、高純度での他の用途と同様に半導体ウ
エットケミカルプロセスにおいて特に好適に用いられ
る。以下の試験方法によって抽出物を調べた。
実験方法 抽出容器(250mlテフロン(登録商標)PFA440−HPね
じ込み蓋付き広口びん)に超純脱イオン水を満たし、ね
じ込み式の蓋で封をするとともに、16時間、80℃でもっ
て窒素浄化オーブンに静置した。すすぎのたびに脱イオ
ン水を捨てた。上記抽出容器の試験準備を有効なものと
するために、上記の手順を5回繰り返した。さらに、抽
出容器に適当な試験用液体を満たし、80℃で72時間にわ
たり炉に静置した。試験用液体を破棄し、上記手順を繰
り返した。以下の高純度級の化学物質を本研究での抽出
試験用液体として用いた。
(a)18メガ・オーム超純脱イオン水(UPDI) (b)“ピランハ”−96%硫酸と30%過酸化水素とが3:
1(v/v) 超音波槽中のポリプロピレン容器内でO−リング試験
試料を脱イオン水に20分間浸して最初に試験準備を行っ
た後、脱イオン水で試料をすすいだ。試験準備された抽
出容器に適当な試験用液体を100ml加えた。一個のAS568
Aサイズ214のO−リング[(全表面積9.935cm2(1.540
平方インチ);推定接触面積8.935cm2(1.385平方イン
チ)を試験用液体中に置き、そして抽出容器の蓋を閉め
た。このO−リングを80℃で1カ月間、試験用液体に浸
した。2個のO−リング試料を、表2および4に挙げた
各化合物例ごとに試験した。試験用液体に対して3通り
の空試験(試験液体のみ)を行った。
液浸後、O−リングを抽出容器から取り出し、超純脱
イオン水で濯ぐことによって試験用液体を除去した。抽
出物に対して、いくつかの異なる分析方法を用いてアニ
オン性、金属性、および全有機炭素抽出物に関する分析
を行った。金属性抽出物分析をICP−MS(誘導結合プラ
ズマ質量分析)を用いて行った。カルシウムおよび鉄の
分析は、GFAA(グラファイト加熱炉原子吸光)を用いて
行った。アニオン性およびカチオン性の抽出物分析はイ
オンクロマトグラフィを用いて行った。TOC(全有機炭
素)分析は、TOCアナライザーを用いて行った。試験結
果を表3、4、7、および8に示す。すべてお試験結果
に対して空試験値補正を行った。結果は、約80℃、1カ
月で一つのOリングから100mlの試験用液体に浸出したp
pb(pearts per billion)として表す。
一般に、本配合物に対して炭素充填剤は加えていな
い。また、本配合物では全有機炭素含有量が低い。
本配合物は、非常に高い純度を要求する色々な用途に
対して用いることができる。そのような用途の典型なも
のが、電子、光学、医学、および製薬産業に見いだされ
る。本配合物の物理的性質、硬化特性、および純度の組
み合わせは今まで知られていなかった。
以下の実施例において、フルオロエラストマーと他の
特定の成分との配合物を、特定の被処理ポリマーに応じ
て、約60℃を越えない程度の温度で加熱されたロールを
有する2本ローラーゴム粉砕器(two roll rubber mil
l)上で作製した。ミル混合プロセスでは、フルオロエ
ラストマーポリマーを単独でまずロールニップ(roll n
ip)に誘導し、バンドが形成されポリマーが十分混合さ
れるまで粉砕し、そして回転バンクがミル上に維持され
るまで粉砕した。事前に量り分けられたテフロン(登録
商標)フルオロ添加物等の添加物をニップに加え、さら
に得られた配合物を均一になるまで粉砕した。
混合配合物を、ダンベルまたはOリングに圧縮成形す
ることによって物理的性質試験に適当な形状に変換し
た。硬化および後硬化は色々な実施例に概説された手順
に従った。表1にまとめた試験方法によって必要とされ
るように物理的性質試験用試料を打ち抜きシート素材か
ら合成した。
比較例 A パーフルオロエラストマー・ポリマーAは、TFE、PMV
E、および8−CNVEからなるエラストマー共重合体であ
り、これらの中で8−CNVEはキュアサイト(cure sit
e)・モノマー・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。それを
米国特許第4,281,092号の記載におおむね従って合成し
た。ポリマーAを、カーボンブラック、テトラフェニル
チン、および表2に表示された他の成分と混合し、成形
/後硬化し、さらに上記した手順にもとづいて試験し
た。O−リング試験用試料を210℃で20分間にわたりプ
レス硬化し、続いて90℃で60分間にわたり空気循環炉中
かつ窒素大気下で後硬化し、さらに10時間以上305℃お
よび26時間305℃で順番に均一遷移を行った。物理的性
質の試験結果を表2に示す。“未乾燥(Wet)”化学抽
出試験の結果を表3および表4に示す。表2に示した結
果は、3つの試験用試料の平均値に基づいている。表3
および表4に示した未乾燥化学抽出試験は試験した2つ
の試料の平均値に基づいている。
比較例B パーフルオロエラストマー・ポリマーBは、TFE、PMV
E、およびVF2からなるエラストマー共重合体であり、こ
れらの中でVF2はキュアサイト・モノマー・ビニリデン
フルオリドである。それを米国特許第4,529,784号の記
載におおむね従って製造した。ポリマーBを、カーボン
ブラック、酸化亜鉛、および表2に表示された他の成分
と混合し、成形/後硬化し、さらに上記した手順にもと
づいて試験した。O−リング試験用試料を210℃で30分
間にわたりプレス硬化し、続いて最初に温度を室温から
260℃へ徐々に増加させて40時間以上にわたり空気循環
炉中かつ窒素大気下で後硬化し、さらに8時間、260℃
で後硬化した。物理的性質の試験結果を表2に示す。
“未乾燥(Wet)”化学抽出試験の結果を表3および表
4に示す。表2に示した結果は、3つの試験用試料の平
均値に基づいている。表3および表4に示した未乾燥化
学抽出試験は試験した2つの試料の平均値に基づいてい
る。
比較例1および実施例1〜2 パーフルオロエラストマー・ポリマーCは、TFE、PMV
E、およびBTFBからなるエラストマー共重合体であり、
これらの中でBTFBはキュアサイト・モノマー・4−ブロ
モ−3,3,4,4−テトラフルオロブテンである。それを米
国特許第4,035,065号の記載におおむね従って合成し
た。ポリマーCを、トリメチルアリルイソシアヌレート
(TMAIC)および表2に表示された他の成分と混合し、
成形/後硬化し、さらに上記した手順にもとづいて試験
した。O−リング試験用試料を打ち抜きシート素材から
調製した。試料を177℃で10分間にわたりプレス硬化
し、続いて最初に温度を室温から232℃へ徐々に増加さ
せて40時間以上にわたり空気循環炉中かつ窒素大気下で
後硬化し、さらに8時間、232℃で後硬化した。物理的
性質の試験結果を表2に示す。“未乾燥(Wet)”化学
抽出試験の結果を表3および表4に示す。表2に示した
結果は、3つの試験用試料の平均値に基づいている。表
3および表4に示した未乾燥化学抽出試験は試験した2
つの試料の平均値に基づいている。
比較例2 パーフルオロエラストマー・ポリマーDは、TFE、PMV
E、およびパーフルオロ−(8−シアノ−5−メチル−
3,6−ジオキサ−1−オクテン)(8−CNVE)からなる
エラストマー共重合体であり、ポリマー鎖のいくつかの
端部にヨウ素部分を有する。それを米国特許第4,972,03
8号の記載におおむね従って合成した。ポリマーDを、
トリメチルアリルイソシアヌレート(TMAIC)および表
2に表示された他の成分と混合し、成形/後硬化し、さ
らに上記した手順にもとづいて試験した。O−リング試
験用試料を打ち抜きシート素材から調製した。試料を17
7℃で10分間にわたりプレス硬化し、続いて最初に温度
を室温から232℃へ徐々に増加させて40時間以上にわた
り空気循環炉中かつ窒素大気下で後硬化し、さらに8時
間、232℃で後硬化した。物理的性質の試験結果を表2
に示す。“未乾燥(Wet)”化学抽出試験の結果を表3
および4に示す。表2に示した結果は、3つの試験用試
料の平均値に基づいている。表3および表4に示した未
乾燥化学抽出試験は試験した2つの試料の平均値に基づ
いている。
比較例3 組成が33%PMVE、35%VF2、26%TFE、1%BTFB、およ
び0.18%ヨウ素の混合物を有する過酸化物硬化性エラス
トマーフルオロポリマーEを合成した。ムーニー粘度を
測定したところ、ML−10(121℃)=25であった。
ローラーが約25℃に加熱された2本ローラー粉砕器で
下記の成分: 100重量部のフルオロポリマーE、3部のトリアリル
イソシアヌレート(TAIC)、2部の“ルバーソル(Lupe
rsol)"101過酸化物(2,5,−ジメチル−2,5−ジ(t−
ブチルパーオキシ)ヘキサン)、および0.5部のオクタ
デシルアミンを混合することによって、硬化性フルオロ
エラストマー配合物を作製した。この混合物を硬化し、
硬化特性をASTM D 2084(3deg.arc)にもとづいて硬
化時間12分、177℃で、励起ディスクレオメーター(OD
R)で測定した。t'90で決定される硬化状態が90%とな
るのに必要な時間は2.4分であった。試験試料を10分
間、177℃でプレス硬化し、24時間、200℃で空気循環炉
で後硬化した。応力−歪関係は、 100% 弾性率、M100=1.2MPa 破断点引張強度、TB=3.2MPa 破断点伸び率、EB=186% と決定した。
硬度をASTM D 2240にもとづいてデュロメーターA
=52ポイントとして決定した。ASTM D 1414にもとづ
いて空気中でO−リングに対して測定された圧縮永久歪
は、200℃で70時間後に41%であった。結果を表5に示
す。
実施例3および4 実施例3では実施例4のフルオロポリマーEを用い
た。実施例4では、過酸化物硬化性フルオロポリマーF
を50%VF2、29%HFP、20%TFE、0.6%BTFB、および0.2
%ヨウ素から合成した。ムーニー粘度はML−10(121
℃)=25として測定された。
ローラーが約25℃に加熱された2ローラー粉砕器で下
記の成分: 100重量部のフルオロポリマーE、3部のトリアリル
イソシアヌレート(TAIC)、2部の“ルペルコ(Luperc
o)"101−XL過酸化物、および0.5部のオクタデシルアミ
ン を混合することによって、硬化性フルオロエラストマー
配合物を合成した。この配合物の硬化特性をASTM D
2084(3deg.arc)にもとづいて硬化時間12分、177℃
で、励起ディスクレオメーター(ODR)で測定した。t'9
0で決定される硬化状態が90%となるのに必要な時間は
3.4分であった。試験試料を10分間、177℃でプレス硬化
し、24時間、200℃で空気循環炉で後硬化した。応力−
歪関係は、ASTM D 412にもとづいて、 100% 弾性率、M100=1.4MPa 破断点引張強度、TB=5.2MPa 破断点伸び率、EB=186% と決定した。
硬度をASTM D 2240にもとづいてデュロメーターA
=52ポイントとして決定した。ASTM D 1414にもとづ
いて空気中でO−リングに対して測定された圧縮永久歪
は、200℃、70時間後で41%であった。結果を表6に示
す。
比較例C 表6に示される過酸化物硬化性フルオロエラストマー
と比較するために、2価の金属を含有するビスフェノー
ル硬化系と架橋形成した典型的なビニルフルオリド/ヘ
キサフルオロプロピレン・フルオロポリマーGを合成し
た。ここでは、実施例3と同様の手順および硬化条件で
合成し、結果は表6、表7、および表8に示した。
比較例D 表5に示す過酸化物硬化性フルオロエラストマーと比
較するために、無機顔料を含むフルオロポリマーEを合
成した。実施例3の手順および硬化条件で合成し、結果
を表6、表7、および表8に示した。
結果および考察 既に示した試験結果によれば、種々の混合添加物(金
属性酸受容体および架橋剤、元素性炭素充填材、無機顔
料等)が未乾燥化学環境下でのパフォーマンスに対する
効果を示す。試験されたフルオロエラストマー配合物の
実施例に関しては、比較例A〜Dとは反対に実施例1〜
4では顕著に低い金属性、アニオン性、およびTOC抽出
物が脱イオン水中および“ピランハ(piranha)”中で
認められた。比較例Aは脱イオン水中で高アニオン性お
よびTOC抽出物を表し、かつ、“ピランハ”中で高金属
性(Ti)抽出物を与えた。“ピランハ”での高Ti抽出物
は、比較例Aでの金属性架橋触媒の使用に直接貢献する
ことができる。比較例Bは脱イオン水中での高金属性
(亜鉛およびカリウム)と“ピランハ”中での高金属性
(亜鉛)抽出物とを与えた。脱イオン水および“ピラン
ハ”の両方におけるこの高亜鉛抽出物は、比較例Bの金
属酸化物酸受容体および金属性架橋剤の使用に直接貢献
する。
比較例Cでは、高金属性(カルシウム)抽出物が脱イ
オン水中で与えられ、また高金属製性(カルシウムおよ
びマグネシウム)抽出物が“ピランハ”中で与えられ
る。このことは、比較例Cにおける酸受容体/硬化促進
剤として水酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを用
いることに直接貢献する。金属酸化物は、一般にフルオ
ロエラストマー配合物の酸受容体として用いられる。そ
れらは、主として“掃酸剤”として働き、硬化プロセス
の副産物として発生するフルオロ水素を吸収する。しか
し、それらは未乾燥化学プロセス環境での抽出物の潜在
的な出所としても働く。比較例Dは、“ピランハ”中で
高金属性(チタニウム)抽出物を与える。このことは比
較例Dにおいて無機顔料として二酸化チタニウムの使用
に貢献する。実施例1ないし4は、特に半導体未乾燥化
学プロセス用とで使用されるように配合されている。新
規な配合方法を使用する際にそれらは金属酸化物酸受容
体および金属性架橋材の利用を排除する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス,エリック,ウイリアム アメリカ合衆国 44236―2340 オハイ オ州 ハドソン オールド ファーマ レーン 2448 (56)参考文献 特開 昭61−206114(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 27/12 - 27/20

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)少なくとも一つの過酸化物硬化性エ
    ラストマーフルオロポリマー、および該エラストマーフ
    ルオロポリマーに基づいて、 (B)0.1〜5.0phrの有機酸受容体; (C)0.1〜5.0phrの有機過酸化物; (D)0.1〜10.0phrの該有機過酸化物用混合剤;および (E)1〜50phrのフルオロポリマー微粉末充填材; とを含むフルオロエラストマー配合物であつて、上記フ
    ルオロポリマー微粉末充填材はテトラフルオロエチレン
    ホモポリマーまたはテトラフルオロエチレンとヘキサフ
    ルオロプロピレン、パーフルオロ(プロピルビニルエー
    テル)、パーフルオロ(ブチルエチレン)およびクロロ
    トリフルオロエチレンよりなる群から選ばれたモノマー
    との共重合体であり、かつ、上記配合物はカーボンブラ
    ツクを含まないものであり、さらに、18メガ・オーム超
    純脱イオン水または96%硫酸と30%過酸化水素とが3:1
    (v/v)の液体中に100mlの試験液体当たり80℃で1カ月
    間浸した一個のAS568Aサイズ214のO−リング試料[全
    表面積9.935cm2(1.540平方インチ);推定接触面積8.9
    35cm2(1.385平方インチ)]から抽出できる抽出金属お
    よび金属化合物は500ppb未満の量で存在することを特徴
    とする、フルオロエラストマー配合物。
  2. 【請求項2】前記フルオロポリマー微粉末充填材は少な
    くとも2phrの量で存在する、請求項1のフルオロエラス
    トマー配合物。
  3. 【請求項3】前記フルオロポリマー微粉末充填材がテト
    ラフルオロエチレンのポリマーから主になる、請求1の
    フルオロエラストマー配合物。
  4. 【請求項4】前記エラストマーフルオロポリマーはパー
    フルオロポリマーである、請求項1のフルオロエラスト
    マー配合物。
  5. 【請求項5】前記エラストマーフルオロポリマーは水素
    含有フルオロポリマーである、請求項1のフルオロエラ
    ストマー配合物。
  6. 【請求項6】前記フルオロポリマー微粉末充填材はテト
    ラフルオロエチレンとパーフルオロ(プロピルビニル)
    エーテルとの共重合体から主になる、請求項1のフルオ
    ロエラストマー配合物。
  7. 【請求項7】前記フルオロポリマー微粉末充填材はテト
    ラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共
    重合体から主になる、請求項1のフルオロエラストマー
    配合物。
  8. 【請求項8】前記有機酸受容体は少なくとも一つのオキ
    シランから主になる、請求項1のフルオロエラストマ
    ー。
  9. 【請求項9】前記有機酸受容体は1,8−ビス−(ジメチ
    ルアミノ)ナフタレンから主になる、請求項1のフルオ
    ロエラストマー配合物。
  10. 【請求項10】前記有機酸受容体はオクタデシルアミン
    から主になる、請求項1のフルオロエラストマー配合
    物。
  11. 【請求項11】さらに、少なくとも1phrの可塑剤を含
    む、請求項1のフルオロエラストマー配合物。
  12. 【請求項12】前記可塑剤はパーフルオロポリエーテル
    から主になる、請求項11のフルオロエラストマー配合
    物。
  13. 【請求項13】前記抽出金属および金属化合物は200ppb
    未満の量で存在する、請求項1のフルオロエラストマー
    配合物。
  14. 【請求項14】前記フルオロエラストマー配合物は無機
    化合物を含まないものである、請求項1のフルオロエラ
    ストマー配合物。
  15. 【請求項15】請求項1の配合物から製造された硬化
    物。
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