JPH0352907A - 改良された加工性を有する新規なフルオロエラストマーおよびその製造法 - Google Patents

改良された加工性を有する新規なフルオロエラストマーおよびその製造法

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JPH0352907A
JPH0352907A JP2182541A JP18254190A JPH0352907A JP H0352907 A JPH0352907 A JP H0352907A JP 2182541 A JP2182541 A JP 2182541A JP 18254190 A JP18254190 A JP 18254190A JP H0352907 A JPH0352907 A JP H0352907A
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ジウリオ、ブリナティ
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18Monomers containing fluorine
    • C08F214/26Tetrafluoroethene
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    • C08F214/18Monomers containing fluorine
    • C08F214/22Vinylidene fluoride

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工特性が改良された新規なエラストマー性
フッ素化ポリマーと、その製造法に関する。
周知のように、エラストマー性フッ素化コポリマー、特
にフッ化ビニリデン(VDF) 、ヘキサフルオロプロ
ペン(HFP)を基剤とするコポリマーおよびテトラフ
ルオロエチレン(TFE)およびフッ素化ビニルエーテ
ル(F V E)のような他のモノマーを基剤とするコ
ポリマーは、加硫した状態で、耐熱安定性、環境因子お
よび化学薬剤一般に対する安定性および耐日光安定性の
ような特性を有するため広汎な応用分野を有する。これ
らのポリマーは、熱的に活性化されまたはレドックス系
によって活性化されたべルオキシド型のラジカル開始剤
の存在下における適当な比率の前記のフッ素化モノマー
の共重合によって主として製造される。
フルオロエラストマー性ポリマーを製造、使用する産業
界の要請は、かかる種類の生成物が速やかに且つ経済的
に加硫可能なことである。特に、高い加硫速度、ODR
加硫試験中のトルク値の著しい増加、加硫した生威物が
金型から容易に外れること、加硫物の圧縮永久歪みが低
いこと、および最後に加硫混合物の粘度の値がこの混合
物を主として射出成形加工に容易に使用することができ
るほど十分に低いことが要求されている。
これらの点に関して満足なフルオロエラストマーを得る
ため、従来技術において幾つかの試みがなされている。
米国特許第4,035,585号明細書において、プロ
モトリフルオロエチレンまたは4−ブロモー3.  3
. 4. 4−テトラフルオロブテン−1に由来する単
位を3モル%まで含み、且つテトラフルオロエチレンと
C2〜C4オレフィンおよび所望によりフッ化ビニリデ
ンとの組合わせ、またはテトラフルオ口エチレンとベル
フルオロアルキルーベルフルオ口ビニルエーテルとの組
合わせ、またはベルフルオロアルキルーベルフルオロビ
ニルエーテルとフッ素化オレフィンとの組合わせに由来
するモノマー単位をベースとするフッ素化コポリマーが
知られている。
かかるコポリマーは熱安定性が優れているが、粘着性が
あり、加硫金型の表面に残留物が残るため、加工が困難
であるという欠点がある。
フランス国特許第2.388.581号明細書には、容
易に加硫可能なフッ素化コポリマーであって、フフ化ビ
ニリデンに由来するモノマー単位と所望によりIM類以
上のフルオロオレフィンから成り、ポリマー鎖当り少な
くとも1個のヨウ素原子を有し、ヨウ素原子が鎖の末端
位置に配列され且つヨウ素化連鎖移動剤(Rl)  に
由来し、更CこボリX マー鎖中に前記移動剤に由来するフルオロ炭化水素残基
Rを含んで成るものが開示されている。
前記のコポリマーは、前記のヨウ素化移動剤、および光
放射、ベルオキシド等のフリーラジカル源の存在下の、
適当なフッ素化モノマーの(共)重合によって製造され
る。
こうして得られる生成物は速やかに加硫可能であり、加
硫中に金型に付着する現象を示さないが、熱安定性が低
い。
したがって、本発明の目的の一つは、(特に射出成形に
おける)加工特性が改良された、容易に加硫可能なエラ
ストマー性フッ素化コポリマーであって、プレス中およ
び射出による成形工程の際に、金型に付着する現象を生
じず、同時に熱安定性の良好なコポリマーである。
かかるフルオロエラストマー性コポリマーは、フッ化ビ
ニリデンおよび/またはテトラフルオロエチレンから誘
導されるモノマー単位を含んで成り、前記の単位を所望
ならばヘキサフルオロプロペンおよび/またはベルフル
オロアルキルーベルフルオロビニルエーテルから誘導さ
れるモノマー単位と組合わせ、該コポリマーがポリマー
鎖の末端位置にポリマー鎖当り1個以下の量のヨウ素お
よび臭素から選択されるハロゲンを含み、ポリマー鎖の
臭素化モノマー単位に由来する非末端臭素を、該コポリ
マーに含まれるモノマー単位の総重量に対して0.05
〜2重量%の量で含有すること特徴とする。
エチレンおよび/またはプロピレンおよび/またはブテ
ン−1および/またはイソブチレンに由来するモノマー
単位が、フッ素化モノマー単位の総モル数に対して40
モル%までの量で前記のコポリマー中に存在することが
できる。
ポリマー鎖の末端位置に配列された臭素またはヨウ素の
含量は、ポリマー中に含まれるモノマー単位の総1ij
lに対してo.ooi〜l重量%、好ましくは0.04
〜0.6 1i量%である。
ポリマー鎖の末端位置に存在するハロゲンはヨウ素であ
るのが好ましい。
コポリマー中に存在する臭素化モノマー単位としては、
重合性臭素化化合物、例えば一般式CF2−Br−Rf
−0−CF−CF2(但し、Rfは1〜9個の炭素原子
を有する過フッ素化アルキレンである)の化合物から誘
導される単位、または臭素化オレフィン、例えばプロモ
トリフルオロエチレン、4−ブロモー3.3.4.4−
テトラフルオロブテン−1、一般的には少なくとも1個
の水素原子が臭素原子によ−って置換され且つ所望なら
ば残りの水素原子の1個以上が他のハロゲン原子、好ま
しくはフッ素によって置換されているオレフィンから誘
導される単位を挙げることかできる。この種類のオレフ
ィンの幾つかは、当該技術分野で公知の方法、例えばタ
ラント(Tarrant)とタンデン(Tunden)
、J. Org. Ches.+34, 884 (1
989)、およびファインベルグ(Pa1 nberg
)とミラー(Miller)、JACS 79. 41
70(1957)に記載の方法によって製造することが
できる。共重合し且つ本発明の生成物に含まれる臭素化
モノマー単位を形成するのに適した他の臭素化オレフィ
ンは、臭化ビニル、1−プロモ−2,2−ジフルオロエ
チレン、ベルフルオロアリルプロミド、4−ブロモー1
.1.2−}リフルオロブテン、4−ブロモー1.  
1. 3, 3. 4. 4−へキサフルオロブテン、
4−ブロモー3−クロロー1.1,3.4.4−ペンタ
フルオロブテン、6−ブロモー5.  5, 6. 6
−テトラフルオロヘキセン、4−プロモーベルフルオ口
ブテン−1および3,3−ジフルオロアリルブロミドで
ある。
このモノマー性ペルフルオロアルキルビニルエーテル単
位の中で好ましいものは、一般式C F 2一CF−0
−Rf (式中、Rfは1〜5個、好ましくは1〜3個の炭素原
子を含むベルフルオロアルキル基である。)を有するペ
ルフルオロアルキルビニルエーテルから由来するもので
ある。
本発明のフルオロエラストマー性コポリマーは、(定性
的および定量的組成物が等しく)米国特許第4.035
.565号明細書に記載の対応する臭素改質コポリマー
と比較して、溶融状態での加工性が一層良好な加硫混合
物を生じ、フランス国特許第2.386.561号明細
書に記載の末端ヨウ素で改質したポリマーに少なくとも
等しい加硫金型からの脱着性を示し、同時にこのフラン
ス国特許明細書記載の生成物よりも熱安定性が高い。 
本発明のフルオロエラストマー性化合物は、更に実質的
にゲルを含まない(ゲル含量が1重量%未満である)。
更に、このコポリマーは、標準的条件下で加硫し且つ等
しい加硫配合物を用いて加硫した後には、鎖中で単に臭
素化しただけのコポリマーまたは1を上回る末端ヨウ素
原子で単にヨウ素化したコポリマーの弾性率より一般に
高い値を示す。
本発明のもう一つの目的は、エラストマー性のフッ素化
コポリマーであって、ポリマー鎖の末端位置にポリマー
鎖当たり1個以下のヨウ素または臭素を含むものを製造
する方法であって、フッ化ビニリデンと、テトラフルオ
ロエチレンと、ヘキサフルオロブロベンとベルフルオロ
アルキルーベルフルオロビニルエーテルとから選択され
るモノマーの混合物を、重合媒質および条件においてI
−またはBr−イオンを提供することができる1種類以
上の化合物の存在下にてラジカル開始剤によって重合す
ることから成る方法を提供することである。かかる特性
を付与され、それ故本発明の方法で用いることができる
化合物としては、特に、ヨウ化水素(Hl)酸および臭
化水素(HBr)酸、周期率表の第Iおよび!1族のA
およびBに属する金属、例えばL iSNaSK%Rb
,CS,Be,Mg% Ca% S r% Ba,Cu
,AgSZnSCd,並びに遷移金属、例えばFeSC
OSNi%Ru%RhSPds Pt.または周期率表
の第111族およびIVB族、例えばA1、Ga,Sn
SSbs等のヨウ化物および臭化物が挙げられる。
アルカリまたはアルカリ土類金属のヨウ化物が、好まし
く用いられる。本発明の方法に用いられるl一またはB
『−イオンを供給することができる化合物の量は、好ま
しくは最終のポリマーにおけるポリマー鎖の末端位置に
結合するヨウ素または臭素の量に対応する量を上回る。
実施においては、生成ポリマーの末端位置に存在するヨ
ウ素または臭素の量に対応する量を30重量%上回る化
合物の量で操作される。
前記のフッ素化モノマーに加えて、重合性の臭素化モノ
マーおよび/またはオレフィン性モノマー、特にエチレ
ンおよび/またはプロピレンおよび/またはブテン−1
および/またはイソブテンも重合中に存在することがで
きる。
オレフィンモノマーは、重合において存在するフッ素化
モノマーの総モル数に対して40モル%迄の量で存在す
ることができる。臭素化モノマーとしては、前記のモノ
マーを用いることができる。
本発明による方法では、ポリマー鎖の末端位置に、ポリ
マー鎖当たり1原子以下の量のヨウ素または臭素原子、
好ましくはポリマー鎖当たり0.1〜0.9個の原子の
量を含むフルオロエラストマーを製造することができる
前記のフルオロエラストマーでは、ポリマー鎖の第二の
末端は、重合開始剤の分解またはそれと重合媒質との反
応に由来する末端基を示すことができる。例えば、ベル
スルフエートを重合開始剤として用いるときには、かか
る末端基は−OHまたは一COOHから成ることができ
る。
或いは、他の末端基は、反応媒質に導入してポリマー分
子量を調製するための酢酸エチル、クロロホルム等のよ
うな適当な既知の連鎖移動剤に由来するものであること
ができる。
共重合反応は、例えばカーク◆オスマー(KirkOt
hser)のエンサイクロペディア・オプ・ケミカル●
テクノロジー(Encyclopedia of Ch
emicalTechnology) 、第8巻、50
0頁以下、I979年に記載の既知の方法によって行う
ことができる。重合方法は、塊状重合、または有機溶媒
の溶液重合、または水中でのエマルジジンまたは懸濁重
合がある。有用な重合ラジカル開始剤は、例えば過硫酸
アンモニウムまたはカリウムのような有機過酸化物、ベ
ルスルフェートービスルファイトおよびフェロベルスル
フェートのようなレドックス系、および過酸化ベンゾイ
ル、過酸化ジクミル、ビス(4−t−プチルーシクロへ
キシル)ベルオキシジカーボネート、ジーt−プチルー
ペルオキシド、ジイソブ口ピルペルオキシジカーボネー
ト、ジエチルへキシルベルオキシジカーボネート、アセ
チルーシクロヘキシルースルホニルベルオキシド、t−
プチルーベルオキシビバレー}、2. 4−ジクロロー
ベンゾイルベルオキシド、イソブチルペルオキシド、オ
クタノイルペルオキシド、フッ素化ベルオキシドおよび
過無水物等の有機過酸化物である。
水性エマルジョン中で操作するのが、好ましい。
任意の種類の(フッ素化)乳化剤を本発明の方法に用い
ることもでき、例えばフッ素化カルボン酸石鹸を使用す
ることができる。
重合反応は、25°〜150℃の温度、10 MPaま
での圧で行うことができる。
本発明の目的のエラストマー性フッ素化コポリマーとし
ては、例えば下記のモノマー単位(以後モル%で示す)
の組み合わせから成るコポリマーを挙げることができる
(1)  フッ化ビニリデン(VDF)   35〜8
0ヘキサフルオロプロペン(RFP)  10〜35テ
トラフルオロエチレン(TFE)   O〜30ペルフ
ルオロアルキルビニルエーテル (FVE)              0 〜25(
この場合、アルキルは1〜3個の 炭素原子から構成することができる) (II)  VDF             35〜
80FVEIO〜35 TFE              O〜30(III
) TFE             53〜80FV
E20〜47 (IV)  TFE             30〜
652〜4個の炭素原子を有する水素化 オレフィン 20〜55 VDF 0〜40 下記の実施例は、本発明を更によく説明するためのもの
であり、発明を制限するためのものではない。
実施例 重合法およびコポリマーの特性 撹拌装置を備えた5リットルの反応装置を用いて、その
中を真空にした。反応装置中に、H 2 03.500
 gと、所望により過フッ化オクタン酸アンモニウムの
ようなイオン性界面活性剤と、メタ重亜硫酸カリウムか
ら成り、pH値が2〜6の範囲内に保持される量の酸性
緩衝液と、最後に! またはBr−イオンを供給するこ
とができる化合物の所定量の総てまたは一部を加えた。
モノマー混合物を反応装置中に導入することによって圧
を発生させ、次いで反応装置を重合温度にした後、(N
H4)2S208の水性溶液であって濃度がベルスルフ
ェー}150 g/J0  1リットルであるラジカル
開始剤を加えた。
重合中に、開始剤および/またはヨウ素または臭素イオ
ン発生剤化合物は、実施例に記載のように添加しまたは
添加しなかった。
重合中に、モノマーを所定のモル比で供給することによ
って圧を一定に保持した。
所望なポリマー転化率に相当する反応が終了したならば
、エマルジッンを取り出して、通常の方法、例えばAl
2(S04)3または酸の添加によりエマルジョンを凝
固させ、ポリマーを分離し、水で洗浄し、空気循環オー
ブン中で乾燥し、ポリマーの水分含量を1%未満とした
このようにして得られるポリマーを、開放ローラーミキ
サー中で通常の加硫成分(以後、重量%で示す)と混合
した。
ポリマー             100ルペルコ(
Luperco) 101 XL       3トリ
アリルイソシアヌレート     4PbO     
            3カーボンブラック(MT 
Black)     30この混合物について、下記
の測定を行った。
(a)121”Cでのムーニー粘度1+lO (AST
M 1B46782)(b)ムーニー粘度、スコーチ、
135℃(ASTM 1846782) (c) ODR (振動ディスクレオメーター)(AS
TM 0 2084781) 、180℃、are±3
で実施。
次に、混合物をプレス中、170℃でIO分間ASTM
 D 412/80標準にしたがって加硫した。
加硫物について、下記の測定を行った。
(d)下記の機械特性の測定: 引張弾性率(MIOO) 引張強さ(T,S,) 破断点伸び(E.  B, ) ショアー硬度A (Ha rd. )。
(e)加硫物を、8時間で250℃に熱し、250℃に
24時間維持することによる後処理の後の前記の機械特
性の測定(ASTM D 412/80)、(f)下記
の方法による金型からの脱着性:混合物を、プレス中1
70℃でlO分間加硫し、試験片を170℃の温度で金
型から取り出した。
7個の円形キャビティ(直径−40關、高さ−31l)
を有する金型で、総ての混合物の成形を繰り返して、褐
変、すなわち黒味を帯びた乳光として理解される円形キ
ャビティの底部表面上の外観上の差異を生じるまで行い
、金型の汚れを評価した。
それぞれの混合物について、80回の成形を行い、評価
尺度は次のようにした。
1080回の成形の後に褐変なし。
9 70回の成形の後に褐変が見られた。
8 62回の成形の後に褐変が見られた。
7 55回の成形の後に褐変が見られた。
6 49回の成形の後に褐変が見られた。
5 42回の成形の後に褐変が見られた。
4 35回の成形の後に褐変が見られた。
3 28回の成形の後に褐変が見られた。
2 21回の成形の後に褐変が見られた。
1  14回の成形の後に褐変が見られた。
0 7回の戊形の後に褐変が見られた。
(g) 275℃70時間後処理した加硫済み試験片に
ついての熱安定性(ASTM D 573/81 (E
145))。
(h)8時間で250℃に熱し、この温度で24時間維
持することによる後処理後の圧縮永久歪み(200℃、
70時間)(ASTM D 1414/7g)。
実施例1 供給モノマー混合物のモル%組成: HFP               25TFE  
             25VDF       
        50及び更にKI         
    −4.2g開始(NH4) 2S208   
  −8.9 go129分間継続した重合中に、反応
装置に開始剤0.78.をそれぞれlO分毎に、及びモ
ノマーがlO%転化するごとにKlを0.42gs及び
モノマーが5%転化する毎に1.7 gの量のCF2−
CF−0−CF2−CF2−Brを加えた。
重合温度と圧は、それぞれ85℃及び1.7 MPaで
あった。
下記の組tc(モル%)  (NMRl9Fによって測
定) H F P                    
 21.4VD F                
     53.8T F E           
          23.9を有するポリマー1,5
00.が得られ、総量100迄の残部は臭素化モノマー
単位からなり、ポリマー重量に対して0.69重量%の
臭素(ケイ光によって測定)を含んでいた。ポリマーの
固有粘度は0.42dl/ gであった。
このコポリマーはポリマー鎖の一方の末端の末端位置に
のみヨウ素原子をポリマー鎖当たり0.47原子の量で
あって、ポリマーに対してヨウ素0.i4重量%に相等
する量を示した。ゲルは、このコポリマーにはほとんど
含まれなかった。加硫混合物及び加硫物の前記の特性(
a)〜(h)を表に示す。
実施例2 臭素化モノマーを供給せずに、K I 5.4 gを用
いて、実施例1と同様に操作した。コポリマーにおいて
、末端位置のヨウ素の含量は0.18重量%であり、ポ
リマー鎖当たり0.52個のヨウ素原子に相等した。ゲ
ルは含まれなかった。加硫混合物及び加硫物の特性を表
に示す。
実施例3 フッ素化モノマー供給物の組戊(モル%)は次の通りで
ある。
VDF                 55ペルフ
ルオロメチルービニルエーテル (PMVE)             23TFE 
               22他の重合条件は、
圧を1.9 MPaとし、Klを、モノマーlθ%転化
毎に0.36fずつ供給して総量3.6gを使用したこ
とを除き、実施例1と同じであった。生成するポリマー
の組成(モル%)は下記の通りであった。
V D F                 58J
P M V E                17
.8T F E                 2
3.8ポリマー鎖中の臭素含量は0.6重量%であり、
末端位置におけるヨウ素含量は0.11%であり、ポリ
マー鎖当たり0.65個のヨウ素原子に相当した。
加硫混合物及び加硫物の特性を表に示した。
実施例4 下記のフッ素化モノマー供給組戊物を用いて、実施例3
と同様に操作した。
VDF               46HFP  
              5T F E     
          26PMVE         
     23生成するポリマーの、モル%での組或は
下記の通りであった。
V D F                4g.4
HFP                4.5T F
 E                27.4PMV
E               19.L鎖中の臭素
含量は0.6重量%であり、末端位置のヨウ素含量は0
.1重量%であり、ポリマー鎖当たり0.6個のヨウ素
原子に相当した。固有粘度は0.54d!/ Kであっ
た。ゲル含量は0%であった。
混合物及び加硫物の特性を表に示す。
実施例5 圧を2.2 MPaとし、開始時の開始剤の量を2.8
gとし、モノマーlO%転化毎にOJI g−を使用し
て、下記のフッ素化モノマー供給組成物(モル%)を用
いて、実施例1と同様に操作した。
VDF               79HFP  
             21得られたポリマーは、
下記の組成(モル%)を示した。
V D P                78.I
H F P                21.7
臭素含量は0.8 II量%であり、末端位置における
ヨウ素の含量は0.12重量%であり、鎖当たり0.6
5個のヨウ素原子に相当した。固有粘度は0.7dl 
/gであった。ゲル含量は0%であった。加硫混合物及
び加硫物の特性を表に示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、フッ化ビニリデンおよび/またはテトラフルオロエ
    チレンから誘導されるモノマー単位と、所望によりヘキ
    サフルオロプロペンおよび/またはペルフルオロアルキ
    ルビニルエーテルから誘導されるモノマー単位とを含ん
    で成るエラストマー性フッ素化コポリマーであって、該
    コポリマーがポリマー鎖の末端位置にポリマー鎖当り1
    個以下の量のヨウ素原子または臭素原子を含み、更に該
    コポリマーがそれに含まれるモノマー単位の総重量に対
    して0.05〜2重量%の範囲の量の、ポリマー鎖の臭
    素化モノマー単位に由来する臭素を末端位置以外の位置
    に含むことを特徴とするコポリマ2、ポリマー鎖の末端
    位置にあるヨウ素または臭素の量が、コポリマーに含ま
    れるモノマー単位の総重量の0.001〜1重量%であ
    る、請求項1記載のコポリマー。 3、末端位置におけるヨウ素または臭素原子の含量が、
    コポリマーに含まれるモノマー単位の総重量の0.04
    〜0.6重量%である、請求項1記載のコポリマー。 4、エチレンおよび/またはプロピレンおよび/または
    ブテンおよび/またはイソブチレンに由来する単位を、
    フッ素化モノマー単位の40モル%までの量で含んで成
    る、請求項1〜3のいずれか1項に記載のコポリマー。 5、ポリマー鎖の末端位置に、ポリマー鎖当り1個以下
    の量のヨウ素または臭素原子を含むエラストマー性フッ
    素化コポリマーの製造法であって、フッ化ビニリデン、
    テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペンおよ
    びペルフルオロアルキル−ペルフルオロビニルエーテル
    から選択されるモノマーと少なくとも1種類の重合性臭
    素化モノマーとの混合物を、重合媒質および条件におい
    てI^−またはBr^−イオンを提供することができる
    1種類以上の化合物の存在下にてラジカル開始剤によっ
    て重合させることから成る方法。6、前記の臭素化モノ
    マーの量が、モノマー単位の総重量に対して0.05〜
    2重量%の臭素を含むポリマーを提供する量である、請
    求項5記載の方法。 7、モノマーが、コポリマーに含まれるフッ素化モノマ
    ーのモル数に対して40モル%までの量の、エチレン、
    プロピレン、ブテン−1およびイソブチレンから選択さ
    れるオレフィンを含んで成る、請求項5または6記載の
    方法。 8、I^−またはBr^−イオンを提供することができ
    る化合物が、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のヨ
    ウ素化物である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の
    方法。
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