JP6611606B2 - 架橋フルオロエラストマーの製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、新規な架橋剤を提供することをその目的の一つとする。
本発明の他の態様によれば、上記の製造方法で得られる架橋フルオロエラストマー及び成形体が提供される。
本発明の他の態様によれば、膨潤率の変化率が少ない架橋フルオロエラストマー及び成形体が提供される。
本発明の他の態様によれば、以下の架橋剤が提供される。
CF2=CF−(CF2)χ−CF=CF2
CF2=CH−(CF2)χ−CH=CF2
(式中、xは2〜24である。)
本発明によれば、新規な架橋剤を提供することができる。
不活性ガスとして、窒素、ヘリウム、アルゴン等を用いることができ、窒素が好ましい。不活性ガス雰囲気下において、酸素濃度は、好ましくは、10ppm以下、より好ましくは、5ppm以下である。
例えば、以下のモノマー由来の繰返し単位を例示できる。1又は2以上のモノマー由来の繰返し単位を含むことができる。
CF2=CH2(ビニリデンフロライド)、
CF2=CF2(テトラフルオロエチレン)、
CF2=CFCF3(ヘキサフルオロプロピレン)、
CH2=CH2、
CH2=CHCH3
コモノマーとして以下を例示できる。
・ CF2=CFOR2f (パー)フルオロアルキルビニルエーテル類(PAVE)
(式中、R2fは炭素数1〜6の (パー)フルオロアルキル、例えばトリフルオロメチルまたはペンタフルオロプロピルである)
・ CF2=CFOXo (パー)フルオロオキシアルキルビニルエーテル類
(式中、Xoは1以上のエーテル基を含む炭素数1〜12の (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である)
・ CFX2=CX2OCF2OR''f (I-B)
(式中、R''fは、炭素数2〜6直鎖又は分枝鎖状(パー)フルオロアルキル、炭素数5,6の環状(パー)フルオロアルキル、又は酸素原子1〜3個を含む炭素数2〜6の直鎖又は分枝鎖状(パー)フルオロオキシアルキルであり、X2はF又はHである)
CFX2=CX2OCF2OCF2CF2Y (II-B)
(式中、Y=F、OCF3;X2は上記で定義したとおりである)
CF2=CFOCF2OCF2CF3 (MOVE1)
CF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3 (MOVE2)
テトラフルオロエチレン(TFE) 50〜85モル%、PAVE 15〜50モル%;
TFE 50〜85モル%、MOVE 15〜50モル%。
Z−((O)n−(CH2)m−C(R30)=CR20R10)t
式中、R10、R20及びR30は、同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、又はフッ素であり、Zは2価又は3価の連結基であり、mはそれぞれ0又は1であり、nはそれぞれ0又は1であり、tは2又は3である。複数のR10は互いに同一でも異なってもよく、複数のR20は互いに同一でも異なってもよく、複数のR30は互いに同一でも異なってもよい。
R1R2C=C(R3)−(CH2)m−(O)n−Z−(O)n−(CH2)m−C(R4)=CR5R6
式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、又はフッ素であり、Zは2価の連結基であり、mはそれぞれ0又は1であり、nはそれぞれ0又は1である。
R1R2C=C(R3)−(O)n−Z−(O)n−C(R4)=CR5R6
R1R2C=C(R3)−(CH2)m−Z−(CH2)m−C(R4)=CR5R6
R1R2C=C(R3)−Z−C(R4)=CR5R6
(式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6、Z、m、nは上記の通りである。)
−CF2CF2O−、−CF2CF(CF3)O−、−CFX1O−(式中、X1=F、CF3)、
−CF2CF2CF2O−、−CF2−CH2CH2O−、−C3F6O−
−(Q)p−CF2O−(CF2CF2O)m(CF2O)n−CF2−(Q)p− (II)
(式中、Qは、炭素数1〜10のアルキレン又はオキシアルキレン基であり、pは0又は1であり、m及びnはm/n比が0.2〜5の間であるような数である。)
好ましくは、Qは以下から選択される。
−CH2OCH2−、−CH2O(CH2CH2O)sCH2−(式中、s=1〜3)
CH2=CH−(CF2)χ−CH=CH2
CH2=CH−CH2−(CF2)χ−CH2−CH=CH2
CF2=CH−(CF2)χ−CH=CF2
CF2=CH−CH2−(CF2)χ−CH2−CH=CF2
CF2=CH−O−(CF2)χ−O−CH=CF2
CF2=CF−O−(CF2)χ−O−CF=CF2
CF2=CF−(CF2)χ−CF=CF2
(式中、xは2〜24である。)
架橋剤が内填されたフルオロエラストマー、開始剤、1又は2種以上のカーボンブラック(充填剤))をオープンロールで混練した後、型に入れて大気中で熱処理して、プレス成形しながら1次架橋し、次いで、型から外して、窒素雰囲気又は大気中で熱処理する。
この場合、好ましくは、フルオロエラストマー100質量部に対し、開始剤の量は0.1〜4.0phr、カーボンブラック(充填剤))の量は0.1〜50phr(2種以上用いるときはほぼ等量としてよい)である。
本発明の製法によれば、実施例に記載の方法で測定した、300℃の飽和水蒸気に70時間晒す前後の膨潤変化率が、100%以下である成形体が得られる。膨潤変化率は好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下である。また、実施例に記載の方法で測定した、250℃の飽和水蒸気に70時間晒す前後の膨潤変化率が、45%以下である成形体が得られる。膨潤変化率は好ましくは40%以下、より好ましくは38%以下である。
さらに、実施例に記載の方法で測定した圧縮永久歪が、50%以下である成形体が得られる。圧縮永久歪は好ましくは40%以下、より好ましくは38%以下である。
パーフルオロセバシン酸 HOOC(CF2)8COOH(10mmol)と水酸化ナトリウム NaOH(20mmol)を水中で反応させ、パーフルオロセバシン酸ナトリウム塩NaOOC(CF2)8COONaを得た。NaOOC(CF2)8COONaをメタノール中で再結晶し、得られた結晶を100℃×12h減圧乾燥し、ベンゼンを適量加え、ディーン・スターク装置を用いて100℃×24h攪拌した。その後、ベンゼンを減圧除去し、24h室温にて真空乾燥した。その後、NaOOC(CF2)8COONaを減圧条件下で350℃に加熱することにより脱炭酸し、ドライアイストラップを用いて目的のCF2=CF−(CF2)4−CF=CF2を得た。得られた生成物を19F−NMRで分析したところ、19F−NMR(δppm):−88.2(2F)、−105.6(2F)、−119.5(4F)、−125.2(4F)、−189.8(2F)が観測され、CF2=CF−(CF2)4−CF=CF2であることを確認した。
PFR94(ソルベイ社製)(フルオロエラストマー)、パーヘキサ25B(日油社製)(開始剤)、フッ化ジエン(1,6−ジビニルパーフルオロヘキサン)(CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2)(架橋剤)をオープンロールで混練した後、型に入れて大気中で170℃の温度で15分間熱処理して、プレス成形しながら1次架橋した。次いで、型から外して、窒素雰囲気(酸素濃度5ppm)又は大気中で、290℃で16時間熱処理(昇温8時間)して、架橋フルオロエラストマーの成形体を得た。成形体の形状はOリング(AS568−214;内径24.99mm、太さ3.53mm)とした。
フルオロエラストマーに対する開始剤と架橋剤の量(フルオロエラストマー100gに対するmmolと、フルオロエラストマー100質量部に対する質量部(phr)を併記)を表1,2に示すように変えた。
(1)膨潤率
Oリングを長さ約10mmに裁断し、パーフルオロカーボン溶液(フロリナートFC―3283(住友スリーエム社製))に室温(21〜25℃、好ましくは、23℃)で1週間浸漬させ、試験前後の体積の変化率を計算にて求めた。
Oリングを25%圧縮させ250℃×70時間で処理した後、開放し室温に30分放置する。JIS規格(JIS K6262)に準じ、試験前後の厚さを測定し、以下の式にて圧縮永久歪を算出した。
実験例1と同様に、PFR94、パーヘキサ25B、フッ化ジエンを、大気中で170℃の温度で15分間熱処理して1次架橋し、次いで窒素雰囲気(酸素濃度5ppm)又は大気中で、290℃で16時間熱処理(2次架橋)した。
フルオロエラストマー100gに対する開始剤の量は4.8mmol(1.4phr)、架橋剤の量は4.2mmol(1.5phr)とした。
さらに、2次架橋後の架橋フルオロエラストマーについて、蒸気試験を行い、300℃の飽和水蒸気に70時間晒した前後の膨潤率の変化率(膨潤変化率)から、耐蒸気性を評価した。結果を表3に示す。
PFR94(ソルベイ社製)(フルオロエラストマー)、パーヘキサ25B(日油社製)(開始剤)、TAIC(日本化成社製)(架橋剤)をオープンロールで混練した後、型に入れて大気中で160℃の温度で15分間熱処理して、プレス成形しながら1次架橋した。次いで、型から外して、窒素雰囲気(酸素濃度5ppm)又は大気中で、230℃で8時間熱処理して、架橋フルオロエラストマーの成形体を得た。成形体の形状はOリング(AS568−214)とした。
フルオロエラストマー100gに対する開始剤の量は3.4mmol(1phr)、架橋剤の量は8.0mmol(2phr)とした。
得られた2次架橋後の架橋フルオロエラストマーについて、実験例1と同様に、膨潤率及び圧縮永久歪(CS)を評価した。
さらに、2次架橋後の架橋フルオロエラストマーについて、蒸気試験を行い、250℃の飽和水蒸気に70時間晒した前後の膨潤率の変化率(膨潤変化率)から、耐蒸気性を評価した。
結果を表4に示す。
PFR94の代わりにG912(ダイキン工業社製)(フルオロエラストマー)を用いた他は、実験例3と同様にしてOリングを作製して評価した。
結果を表4に示す。なお、表4中の−(ハイフン)については、蒸気試験後にサンプルが崩れてしまい計測することができなかった。
架橋剤が内填されたPFR95HT(ソルベイ社製)(フルオロエラストマー)100質量部、パーヘキサ25B(日油社製)(開始剤)0.75phr、MTカーボンN990(カナカーブ社製)(カーボンブラック(充填剤))7phr、オースチンブラック(コールフィラーズ社製)(カーボンブラック(充填剤))8phrをオープンロールで混練した。その後、型に入れて大気中で熱処理して、プレス成形しながら1次架橋し、次いで、型から外して、窒素雰囲気又は大気中で熱処理して、架橋フルオロエラストマーを得た。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
Claims (7)
- フルオロエラストマーを、不活性ガス雰囲気で、開始剤の存在下、充填剤無しで又は充填剤を含んだ状態で、下記式(1)で表される化合物である架橋剤により架橋して、架橋フルオロエラストマーとし、
前記架橋フルオロエラストマーにフッ素ガスを作用させてフッ素化する工程を有さない、架橋フルオロエラストマーの製造方法(但し、充填剤を含んだ状態で架橋するとき、充填剤は、200℃で2時間加熱したときの単位表面積当たりの重量減少率が2.5×10−5重量%/m2以下であり、かつ200℃で15分間加熱したときの有機系ガスの総発生量が2.5ppm以下であるフィラー及び二酸化チタンではない。
また、架橋フルオロエラストマーは無機繊維と有機繊維の少なくとも一方を含まない。)。
R1R2C=C(R3)−(CH2)m−(O)n−Z−(O)n−(CH2)m−C(R4)=CR5R6 (1)
(式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、又はフッ素であり、Zは2価の連結基であり、mはそれぞれ0又は1であり、nはそれぞれ0又は1である。) - 前記不活性ガス雰囲気が、窒素雰囲気である請求項1記載の架橋フルオロエラストマーの製造方法。
- 前記フルオロエラストマーが、パーフルオロエラストマー又は一部フッ素化エラストマーである請求項1又は2記載の架橋フルオロエラストマーの製造方法。
- 前記架橋は、充填剤無しで、又は、カーボンブラック、シリカ、硫酸バリウム、半晶質フルオロポリマー及びパーフルオロポリマーから選択される充填材を含んだ状態で実施される請求項1〜3のいずれか記載の架橋フルオロエラストマーの製造方法。
- Zが、一部又は全部がフッ素化されている炭素数1〜18のアルキレン基である請求項1〜4のいずれか記載の架橋フルオロエラストマーの製造方法。
- 前記架橋剤を、前記フルオロエラストマー100gに対して、0.5〜15mmol添加する請求項1〜5のいずれか記載の架橋フルオロエラストマーの製造方法。
- 前記開始剤を、前記フルオロエラストマー100gに対して、0.3〜15mmol添加する請求項1〜6のいずれか記載の架橋フルオロエラストマーの製造方法。
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