JPH0718027A - 極性溶剤および塩基に対する高い耐性を有するフルオロエラストマー - Google Patents
極性溶剤および塩基に対する高い耐性を有するフルオロエラストマーInfo
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- C08F214/262—Tetrafluoroethene with fluorinated vinyl ethers
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Abstract
〜75モル%、(b)ペルフルオロビニルエーテル(P
VE)15〜45モル%、および(c)フッ化ビニリデ
ン(VDF)10〜22モル%を含んでなるフルオロエ
ラストマー。 【効果】このフルオロエラストマーは、極性溶剤および
塩基に耐する高い耐性、高温においても優れた圧縮永久
ひずみ、低いTg および良好な加工性を有する。このフ
ルオロエラストマーは、メチルt−ブチルエーテル(M
TBE)製造プラント用の密封部品(Oリング)の製造
に特に好適である。
Description
い耐性、高温における優れた圧縮永久ひずみ、低いガラ
ス転位温度(Tg )および良好な加工性を有する新規な
フルオロエラストマーに関する。この分野では、高い耐
熱性および耐薬品性を必要とする多くの用途にフルオロ
エラストマーを使用することが知られている。その様な
用途の一例は、メチルt−ブチルエーテル(MTBE)
を製造するプラント用の密封部品、特にOリングの製造
であり、これには、特に高温における圧縮永久ひずみ値
が低いこと、およびMTBE中、55℃で70時間の膨
潤率(体積変化の百分率として表した)が20%未満で
あることが必要である。
948,853号に記載されている様な、テトラフルオ
ロエチレン(TFE)およびペルフルオロアルキルビニ
ルエーテル(PAVE)からなる、完全にフッ素化され
た重合体が通常使用される。その様な製品は、良好な耐
溶剤性を有するが、耐熱特性は劣っている。その上、こ
れらの製品は、Tg 値が高いのが特徴であり、したがっ
て加工が困難である。同じ欠点は、特許出願EP−13
1,308に記載されているフルオロエラストマーにも
見られる。このエラストマーは、TFE、ペルフルオロ
アルキル−ビニルエーテルおよびフッ化ビニリデン(V
DF)からなるターポリマーであり、フッ化ビニリデン
は2モル%以下の量である。VDF単位は、架橋剤とし
てポリヒドロキシル化合物(例えばビスフェノールA
F)および促進剤として環状ポリエーテルを含む硬化系
により行われるイオン加硫のための箇所として作用す
る。上記特許出願によれば、酸化および耐溶剤性に悪影
響を及ぼさない様に、VDFの量は2モル%を超えては
ならない。
は、0.1〜5モル%のHFPおよび12〜50モル%
の、式 CF2 =CFO−(CF2 CFXO)m −Rf (式中、Rf =ペルフルオロアルキルC1 〜C6 、X=
−F、−CF3 、m=1〜5である。)を有する長鎖ペ
ルフルオロビニルエーテルと共重合したTFEを基剤と
するペルフルオロエラストマーが記載されている。少量
のHFPが存在することにより、圧縮永久ひずみおよび
機械的特性が改良される。しかし、長鎖ペルフルオロビ
ニルエーテルの工業規模の合成は特に複雑なので、この
製品は非常に高価になる。
Eおよびフルオロビニルエーテルからなり、10〜22
モル%の量のVDFを含む、極性溶剤および塩基に耐す
る高い耐性、高温においても優れた圧縮永久ひずみ、低
いTg および良好な加工性を有する、新規なフルオロエ
ラストマーを見出した。特に、このフルオロエラストマ
ーは、MTBE中、55℃で70時間の膨潤率が20%
未満であるのが特徴であり、したがってこのフルオロエ
ラストマーはMTBE製造プラント用の密封部品の製造
に特に好適である。そこで、本発明の目的は、(a)テ
トラフルオロエチレン(TFE)33〜75モル%、
(b)ペルフルオロビニルエーテル(PVE)15〜4
5モル%、および(c)フッ化ビニリデン(VDF)1
0〜22モル%を必須成分として含んで成るフルオロエ
ラストマーである。
式 CF2 =CFO−Rf (式中、Rf はペルフルオロアルキルC1 〜C6 、好ま
しくはC1 〜C4 、または1個以上のエーテル基を含む
ペルフルオロアルキルC2 〜C9 である。)を有する。
これらの中で、特に使用可能なのは、ペルフルオロメチ
ルビニルエーテル、ペルフルオロエチルビニルエーテ
ル、ペルフルオロプロピルビニルエーテル、ペルフルオ
ロ(2−n−プロポキシ−プロピルビニルエーテル)、
ペルフルオロ(3−メトキシ−プロピルビニルエーテ
ル)、ペルフルオロ(2−メトキシ−エチルビニルエー
テル)、ペルフルオロ(3,6,9−トリオキサ−5,
8−ジメチル−ドデク−1−エン)、ペルフルオロ(5
−メチル−3,6−ジオキサ−ノン−1−エン)等、お
よび一般的にUS−3,291,843に記載されてい
るペルフルオロアルコキシアルキルビニルエーテルであ
る。ペルフルオロメチルビニルエーテルおよびペルフル
オロプロピルビニルエーテルが特に好ましい。本発明の
目的であるフルオロエラストマーには異なったPVEの
混合物が存在できる。
60モル%、(b)PVE 20〜40モル%、(c)
VDF 12〜20モル%を必須成分として含んで成る
フルオロエラストマーである。VDFに由来する水素化
された基が存在するにも関わらず、本発明の目的である
フルオロエラストマーは耐薬品性が非常に高く、MTB
E中の膨潤率は20体積%未満であり、塩基(特にNa
OH)に対する耐性が高い。その様な耐薬品性と共に低
Tg 値(一般的に−10℃未満)および特に離型性に関
して良好な加工性を有する。
の製造は、この分野で良く知られた方法により、所望に
より第一鉄、第一銅、銀または他の容易に酸化し得る金
属塩と組み合わせた、ラジカル開始剤(例えば、過硫
酸、過リン酸、過ホウ酸または過炭酸のアルカリ金属ま
たはアンモニウム塩)の存在下で、水性エマルション中
でモノマーを共重合させることにより行うことができ
る。反応媒体中には、例えば(ペル)フルオロアルキル
または(ペル)フルオロポリオキシアルキレンカルボネ
ートまたはスルホネート(例えばペルフルオロオクタン
酸アンモニウム)の様な界面活性剤、またはこの分野で
公知の他の界面活性剤も存在する。重合が完了した後、
電解質を加えるか、または冷却するなどの通常の方法に
より、フルオロエラストマーエマルションから分離す
る。あるいは、重合反応を周知の技法により、塊状で、
または好適なラジカル開始剤を含む有機液体中の懸濁液
中で行うこともできる。重合反応は一般的に25〜15
0℃の温度、10 MPaまでの圧力下で行う。
の製造は、好ましくは、ここに参考として含める米国特
許第4,789,717号および第4,864,006
号に記載されている様に、ペルフルオロポリオキシアル
キレンのエマルション、分散液またはマイクロエマルシ
ョンの存在下で、水性エマルション中で行うか、あるい
はここに参考として含める、本出願者の名前による伊国
特許出願第MI93A/001007号に記載されてい
る様に、水素を含む末端基および/または反復単位を有
するフルオロポリオキシアルキレンのマイクロエマルシ
ョンの存在下で行う。
は、好ましくは過酸化物により加硫されるので、このフ
ルオロエラストマーは好ましくは高分子の連鎖に沿っ
て、および/または末端位置にヨウ素および/または臭
素原子を含む。その様なヨウ素および/または臭素原子
の導入は、反応混合物中に、(例えば米国特許第4,0
35,565号および第4,694,045号に記載さ
れている様に)2〜10個の炭素原子を有する臭素およ
び/またはヨウ素オレフィンの様な臭素化および/また
はヨウ素化された硬化部位コモノマーを、あるいは(米
国特許第4,745,165号および第4,564,6
62号に記載されている様に)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を、最終生成
物中の硬化部位コモノマーの含有量が一般的に他の基本
モノマー単位100モルあたり0.05〜2モルになる
様な量で加えることにより実行することができる。
ーに関連して、例えば式 Rf (I)x (Br)y [式中、Rf は1〜8個の炭素原子を有する(ペル)フ
ルオロアルキルまたは(ペル)フルオロクロロアルキル
であり、xおよびyは0〜2の整数であり、1≦x+y
≦2である。]を有する化合物の様なヨウ素化および/
または臭素化連鎖移動剤を反応混合物に加えることによ
り、末端ヨウ素および/または臭素原子を導入すること
ができる(例えば米国特許第4,243,770号およ
び第4,943,622号参照)。また、特許出願EP
−407,937に記載されている様に、連鎖移動剤と
してアルカリまたはアルカリ土類金属ヨウ化物および/
または臭化物を使用することもできる。別の方法とし
て、またはヨウ素および/または臭素を含む連鎖移動剤
と関連して、酢酸エチル、マロン酸ジエチル等の、この
分野で公知の他の連鎖移動剤を使用することもできる。
によりラジカルを発生し得る好適な過酸化物を加えるこ
とにより実行される。最も一般的に使用されている過酸
化物の中で、過酸化ジアルキル、例えば過酸化ジ−t−
ブチルおよび2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチ
ルペルオキシ)ヘキサン、過酸化ジクミル、過酸化ジベ
ンゾイル、過安息香酸ジt−ブチル、ジ−[1,3−ジ
メチル−3−(t−ブチル−ペルオキシ)ブチル]カー
ボネートを挙げることができる。他の過酸化物系は、例
えば特許出願EP−136,596に記載されている。
加硫混合物には、一般的に下記の様な他の物質を加え
る。 (a)架橋助剤 重合体に対して一般的に0.5〜1
0、好ましくは1〜7重量%の量で使用する。一般的に
使用されるのは、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル
酸トリアリル(TAIC)、トリス(ジアリルアミン)
−s−トリアジン、亜リン酸トリアリル、N,N−ジア
リル−アクリルアミド、N,N,N' ,N' −テトラア
リルマロンアミド、イソシアヌル酸トリビニル、2,
4,6−トリビニル−メチルトリシロキサン、等である
が、TAICが特に好ましい。 (b)金属化合物 重合体に対して1〜15、好まし
くは2〜10重量%の量で使用する。Mg、Zn、Ca
またはPbの様な2価の金属の酸化物または水酸化物か
ら選択され、所望によりステアリン酸、安息香酸、炭
酸、シュウ酸または亜リン酸のBa、Na、K、Pb、
Ca塩の様な弱酸の塩と共に使用する。 (c)他の通常の添加剤 例えば増粘剤、顔料、酸化
防止剤、安定剤、等。ほとんどのフルオロエラストマー
と異なり、本発明の目的であるフルオロエラストマー
は、一般的に長時間の後硬化処理を必要としない。上述
の様に、本発明のフルオロエラストマーは、Oリングや
シャフトシールの様な密封部品、または燃料パイプや継
手の製造に使用できる。下記の実施例は本発明を説明す
るためであって、本発明の範囲を制限するものではな
い。
ョンの製造 攪拌機を備えたガラスフラスコ中で、式 CF3 O−(CF2 −CF(CF3 )O)n (CF
2 O)m −CF2 COOH を有し、n/m=10で、平均分子量が570である化
合物96.1gを30体積%のNH4 OH14.5gと
混合した。次いで、脱イオン水29gを加えた。そうし
て得られた混合物に、式 CF3 O−(CF2 −CF(CF3 )O)n (CF
2 O)m −CF3 を有し、n/m=20で、平均分子量が450であるGa
lden D02 16gを加えた。温度18〜50℃で、混合
物はマイクロエマルションの形態であり、外観は透明な
熱力学的に安定した溶液であった。
器に、排気後、水6500gおよび上記の様に製造した
ペルフルオロポリオキシアルキレンのマイクロエマルシ
ョンを入れた。反応器を、VDF4%、ペルフルオロメ
チルビニルエーテル(PMVE)64%、TFE32%
のモル組成を有するモノマー混合物で加圧した。反応の
全期間中、温度80℃、圧力22相対バールに維持し
た。次いで、水に溶解させた過硫酸アンモニウム(AP
S)0.182gを重合開始剤として加えた。次いでこ
の反応混合物に、Galden D02 1.3gに溶解させた
1,4−ジヨードペルフルオロブタン0.686gおよ
びブロモビニルエーテル(BVE)3.24gを加え
た。反応中、VDF17%、PMVE38%、TFE4
5%のモル比を有するモノマーを供給することにより、
圧力を一定に維持した。転化率5%増加毎に、Galden D
02 1.3gに溶解させた1,4−ジヨードペルフルオ
ロブタン0.686gおよびBVE3.24gを同時に
加えた。反応開始から268分後、重合体2860gが
得られた。室温に冷却した反応器から、エマルションを
排出し、硫酸アルミニウムの水溶液を加えて重合体を凝
固させた。分離し、水洗した重合体を空気循環炉中、6
0℃で24時間乾燥させた。表1に重合体自体の特性を
示す。次いで生成物を過酸化物により加硫したが、加硫
混合物の組成および硬化した生成物の特性を表2に示
す。耐薬品性の測定は、成形およびそれに続くダイス切
断により得た77x12.5x2mm試験片を、溶剤17
0mlを含む容器に、表2に示す温度および時間で浸漬す
ることにより行った。耐蒸気性測定は、耐薬品性試験で
使用したのと同様の試験片を、水を含むオートクレーブ
中に、表2に示す温度および時間挿入して行った。
器に、排気後、水6500gおよび実施例1に記載する
様にして製造したペルフルオロポリオキシアルキレンの
マイクロエマルションを入れた。反応器を、VDF3
%、ペルフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)6
0%、TFE37%のモル組成を有するモノマー混合物
で加圧した。反応の全期間中、温度80℃、圧力25相
対バールに維持した。次いで、水に溶解させた過硫酸ア
ンモニウム(APS)0.26gを重合開始剤として加
えた。次いでこの反応混合物に、Galden D02 25.2
gに溶解させた1,6−ジヨードペルフルオロヘキサン
14.4gおよびブロモビニルエーテル(BVE)3.
186gを加えた。反応中、VDF10%、PMVE4
0%、TFE50%のモル比を有するモノマーを供給す
ることにより、圧力を一定に維持した。転化率5%増加
毎に、BVE3.186gを加えた。反応開始から30
5分後、重合体2950gが得られた。室温に冷却した
反応器から、エマルションを排出し、硫酸アルミニウム
の水溶液を加えて重合体を凝固させた。分離し、水洗し
た重合体を空気循環炉中、60℃で24時間乾燥させ
た。表1に重合体自体の特性を示す。次いで生成物を過
酸化物により加硫したが、加硫混合物の組成および硬化
した生成物の特性を表2に示す。耐薬品性および耐蒸気
性測定は、実施例1と同様に行った。
Claims (8)
- 【請求項1】(a)テトラフルオロエチレン(TFE)
33〜75モル%、(b)ペルフルオロビニルエーテル
(PVE)15〜45モル%、および(c)フッ化ビニ
リデン(VDF)10〜22モル%を必須成分として含
んで成ることを特徴とするフルオロエラストマー。 - 【請求項2】(a)TFE 40〜60モル%、(b)
PVE 20〜40モル%、および(c)VDF 12
〜20モル%を必須成分として含んで成ることを特徴と
する、請求項1に記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項3】PVEが式 CF2 =CFO−Rf (式中、Rf はペルフルオロアルキルC1 〜C6 、また
は1個以上のエーテル基を含むペルフルオロアルキルC
2 〜C9 である。)を有することを特徴とする、請求項
1または2に記載のフルオロエラストマー。 - 【請求項4】PVEが、ペルフルオロメチルビニルエー
テル、ペルフルオロエチルビニルエーテル、ペルフルオ
ロプロピルビニルエーテル、ペルフルオロ(2−n−プ
ロポキシ−プロピルビニルエーテル)、ペルフルオロ
(3−メトキシ−プロピルビニルエーテル)、ペルフル
オロ(2−メトキシ−エチルビニルエーテル)、ペルフ
ルオロ(3,6,9−トリオキサ−5,8−ジメチル−
ドデク−1−エン)、ペルフルオロ(5−メチル−3,
6−ジオキサ−ノン−1−エン)、またはそれらの混合
物から選択されることを特徴とする、請求項3に記載の
フルオロエラストマー。 - 【請求項5】PVEが、ペルフルオロメチルビニルエー
テルおよびペルフルオロプロピルビニルエーテルから選
択されることを特徴とする、請求項4に記載のフルオロ
エラストマー。 - 【請求項6】連鎖中および/または末端位置にヨウ素お
よび/または臭素原子が存在することを特徴とする、請
求項1〜5のいずれか1項に記載のフルオロエラストマ
ー。 - 【請求項7】ペルフルオロポリオキシアルキレンの、ま
たは水素を含む末端基および/または反復単位を有する
フルオロポリオキシアルキレンのマイクロエマルション
の存在下、および所望により、ヨウ素化および/または
臭素化された連鎖移動剤の存在下における水性エマルシ
ョン中でのモノマーの共重合により得られることを特徴
とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のフルオロ
エラストマー。 - 【請求項8】請求項1〜7のいずれか1項に記載のフル
オロエラストマーの、Oリング製造における使用。
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