JPS63152635A - 架橋可能なフルオロシリコ−ン重合体の製造方法 - Google Patents

架橋可能なフルオロシリコ−ン重合体の製造方法

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JPS63152635A
JPS63152635A JP19903387A JP19903387A JPS63152635A JP S63152635 A JPS63152635 A JP S63152635A JP 19903387 A JP19903387 A JP 19903387A JP 19903387 A JP19903387 A JP 19903387A JP S63152635 A JPS63152635 A JP S63152635A
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は架橋可能なフルオロシリコーン重合体の製造方
法、特に長鎖フル才口オルガノシロキサンとビニル基な
どを有するオルガノシロキサンを特定割合で共重合させ
たフルオロシリコーン重合体の製造方法に関する。
[従来の技術] 従来高性能ゴムとしては、フッ素ゴムやシリコーンゴム
が知られている。フッ素ゴムは耐熱性、耐油・耐溶剤性
に優れているが、耐寒性に難点が認められる。またシリ
コーンゴムは耐寒性に優れているが、耐油・耐溶剤性に
難点が認められる。シリコーンゴムの上記難点を改良す
る目的でフルオロシリコーンゴムが提案されている。従
来のフルオロシリコーンゴムとしては、もっばらメチル
トリフルオロプロピルシロキサン成分を用いたものが提
案され、市販されている。例えば特公昭34−1094
0号、同55−50056号、同60−10045号、
特開昭50−143900号、同56−92921号公
報などにはメチルトリフルオロプロピルシロキサンの重
合体あるいは共重合体の各種製造方法が開示されている
[発明の解決しようとする問題点] 本発明者の研究によれば、メチルトリフルオロプロピル
シロキサン成分からなる従来のフルオロシリコーン重合
体は架橋させることにより、耐寒性−60℃というゴム
にすることができるが、アセトンの如き極性有機溶剤に
対する耐性に難点が認められる。本発明者は、C−Fs
CILCll□基の如き長鎖フルオロアルキル基を有す
るシロキサンを成分とするフルオロシリコーン重合体に
ついて種々検討した結果、次の様な興味深い知見を得る
に至った。すなわち、従来のメチルトリフルオロプロピ
ルシロキサン系の重合体は、パーオキサイドなどによる
架橋が容易であるが、長、鎖フルオロアルキル基含有シ
リコーン重合体の場合には、かかる架橋反応を進行させ
難いものである。ジメチルシロキサン成分などを所定量
以上共重合させることによって架橋を進行させ得るが、
燃料油等の非極性溶剤に対する耐性はジメチルシロキサ
ン成分の増加につれて悪化する。而して、長鎖フルオロ
アルキル基含有シロキサン成分を所定量以上にし、且つ
ビニル基含有シロキサン成分などを所定量で共重合させ
ることにより、上記の如き架橋反応を円滑有利に進行さ
せることができ、しかも得られるフルオロシリコーンゴ
ムは極性、非極性の両有機溶剤に対する耐性についても
極めて優れたものであるという新規知見を得るに至った
。勿論、かかる長鎖フルオロアルキル基含有シロキサン
とビニル基などを有するシロキサンの特定共重合体は、
耐寒性は勿論のこと、耐熱性や耐油・耐溶剤性について
も、従来のフルオロシリコーンゴムと同等以上の性能を
発揮するものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、前記の如き知見に基づいて完成されたもので
あり、オルガノ基の少なくとも一つが炭素数4個以上の
フルオロアルキル基である低分子量長鎖フルオロオルガ
ノポリシロキサンを触媒の存在下に重合させて高分子量
のフルオロシリコーン重合体を製造する方法において、
重合可能なオルガノシロキサンの全量基準で上記の低分
子量長鎖フルオロオルガノポリシロキサン50モル%以
上及び炭素−炭素二重結合含有基を有する低分子量オル
ガノポリシロキサン10〜0.05モル%を共重合せし
めることを特徴とする架橋可能なフルオロシリコーン重
合体の製造方法を新規に提供するものである。
本発明においては、特定の長鎖フルオロオルガノポリシ
ロキサンを使用することが重要である。長鎖フルオロオ
ルガノポリシロキサンは。
オルガノ基の少なくとも一つが炭素数4個以上のフルオ
ロアルキル基であるオルガノポリシロキサンである。通
常は長鎖フルオロアルキル基としては、 RfCIIa
Cllz (ただし、Rfは炭素数2個以上のパーフル
オロアルキル基を示す)なる基が採用される。好適には
Rfが炭素数3〜9個、特に3〜6個のパーフルオロア
ルキル基であるものが採用される。而して、長鎖フルオ
ロオルガノポリシロキサンは1重合して高分子量のフル
オロシリコーン重合体を与えるために、通常は環状トリ
シロキサンが採用される。具体的には一般式 [RfC
IIzCtl−(R’)SiO] −(ただし、Rfは
前記に同じであり、R’はRfCIl、C11□基又は
他の一価の有機基を示す)で表わされる環状トリシロキ
サンが例示され得る。好適には、R1が低級アルキル基
、特にメチル基であるものが採用される。
次に特定の長鎖フルオロオルガノポリシロキサンは、共
重合反応に供される重合可能なオルガノシロキサンの全
量基準で50モル%以上使用することが重要である。好
ましくは70〜99.9モル%、特に96〜99.5モ
ル%が採用される。長鎖フルオロオルガノポリシロキサ
ンの使用量が上記範囲よりも少量すぎる場合は、アセト
ンの如き極性有機溶剤又は燃料油の如き非極性溶剤のい
ずれかに対する耐性の改善効果が小さくなると共に、架
橋反応を進行させる効果について意義が薄れる。また余
りに多量すぎる場合には、後述のビニル基などを有する
シロキサン成分の割合が所定量以下になってしまうこと
から架橋反応を進行させ難くなる。
さらに、本発明においては、ビニル基の如き炭素−炭素
二重結合含有基を有する低分子量オルガノポリシロキサ
ンを必須成分として、上記特定の低分子量長鎖フルオロ
ポリシロキサンと共に使用することが重要である。この
ビニル基などを有する低分子量オルガノポリシロキサン
としては、上記特定の長鎖フルオロオルガノポリシロキ
サンと共重合するものであり且つ炭素−炭素二重結合含
有基を有するものであれば、特に限定されることなく、
従来より公知乃至周知のものなどが広範囲にわたって採
用可能である。通常は、炭素−炭素二重結合含有基がビ
ニル基であるものが好適に採用される。特定のビニル基
などを有するシロキサンとしては、通常は環状トリシロ
キサンが採用されるが、これに限らずに環状テトラシロ
キサンなども採用され得る。好適な具体例としては、一
般式%式% 又は他の有機基を示し、nは3又は4)で表ゎされる環
状シロキサンが挙げられる。好適にはR3が低級アルキ
ル基、特にメチル基であり、nが3であるものが採用さ
れる。
而して、特定の炭素−炭素二重結合含有基を有する低分
子量オルガノポリシロキサンの使用量は、共重合反応に
供される重合可能なオルガノシロキサンの全量基準で1
0〜0.05モル%が採用される。好ましくは 5〜0
.1モル%、特に4〜0.5モル%である。このビニル
基などを有するシロキサンの使用量が余りに少量すぎる
場合は、架橋可能なフルオロシリコーン重合体を得るこ
とが困難であり、また余りに多量すぎる場合は、架橋過
剰となり、架橋ゴムの機械的特性がそこなわれる。
本発明においては、長鎖フルオロオルガノポリシロキサ
ンを特定量以上で使用したフルオロシリコーン重合体で
あるため、該フルオロシリコーン重合体を架橋可能なも
のとする上で上記特定のビニル基などを有するシロキサ
ンの採用が必須となる。長鎖フルオロオルガノポリシロ
キサンに共重合せしめて生成共重合体を架橋可能なもの
にできる成分としては、他にも例えばジメチルシロキサ
ンなどがあるが、これらの場合には比較的多量の使用が
必要となり、目的とする改良物性の達成が困難となる。
本発明の特定のビニル基などを有するシロキサンの場合
には、比較的少用の使用で生成フルオロシリコーン重合
体を架橋可能なものとすることができ、耐寒性、耐熱性
、耐油・耐溶剤性などは勿論のこと、アセトンの如き極
性有機溶剤に対する耐性にも優れたフルオロシリコーン
ゴムを与え得るものである。
本発明においては、上記の必須の二成分を特定量で使用
する限り、これら以外の他の重合可能なオルガノシロキ
サンを併用することができる。例えばジメチルシロキサ
ン成分、メチルトリフルオロプロピルシロキサン成分な
どが採用され得る。言うまでもないが、−ト3ご特定の
必須成分についても、一種j1を独での採用は勿論、二
種以−Fの併用が可能である。
重合触媒としては、上記の如き環状シロキサンの開環重
合触媒として従来より公知乃至周知のアルカリ触媒、例
えばアルカリ金属水酸化物、第4級アンモニウム水酸化
物、これら水酸化物のシラル−ト、これら水酸化物やシ
ラル−トと環状エーテル類あるいは非環状エーテル類と
の錯体、アルキルリチウムなどが広範囲にわたって例示
され得る。このようなアルカリ触媒については、例えば
特公昭34−10940号、同55−50056号、同
59−10739号、同60−10045号、同61−
8095号、同61−10487号、特開昭56−92
921号、同50−143900号公報などに記載され
ている。本発明においては、特に水酸化カリウムと環状
エーテル類や非環状エーテル類などのエーテル類との錯
体、水酸化カリウムのシラル−トと同エーテル類との錯
体などの活性の高いアルカリ触媒の使用が好ましい。シ
ラル−トとしては、通常は上記特定の長鎖フルオロオル
ガノポリシロキサンと水酸化カリウムを反応させて得ら
れるシラル−トが好ましい。アルカリ触媒の使用量は特
に限定されるものではないが、共重合反応に供される重
合可能なオルガノシロキサンの全量に対して約0. l
−11000pp、特に l〜1100ppが適当であ
る。
一般的に環状ポリシロキサンは環が大きくなる程開環重
合性が低く、また環の大きさが同じ場合ケイ素原子に結
合している置換基がバルキーになる程開環重合性が低い
。本発明者の検討によれば、上記RfCI1.CH,基
の如き長鎖フルオロアルキル基を有する環状ポリシロキ
サンは、環状トリシロキサンの場合には開環重合するが
、それよりも環の大きい環状ポリシロキサン(たとえば
、環状テトラシロキサン)はほとんど開環重合しない。
一方、トリフルオロプロピル基や低級アルキル基等の置
換基を有する環状ポリシロキサンは、環の大きさにかか
わらず開環重合する。勿論、アルカリ触媒の活性が低い
場合には、これらの内の特に環の大きいものは開環重合
し難いものがある。それ故に、本発明においては、長鎖
フルオロアルキル基を有する環状ポリシロキサンとして
は、上記の[RfC11□C11i(R’)SiOls
の如き環状トリシロキサンが好ましく、またアルカリ触
媒としては活性の高い前記のようなアルカリ触媒の使用
が好ましい。
上記環状ポリシロキサンの開環重合性は重合操作に影響
を与える。前記特公昭34−10940号公報などに記
載されているように、環状ポリシロキサンの開環重合反
応は開環重合体が分解して環状ポリシロキサンを生じる
分解反応を伴う。
分解して生じる環状ポリシロキサンは環状トリシロキサ
ン以外に環状テトラシロキサンなどのより環の大きい環
状ポリシロキサンを含む。
従って、これら分解生成物が開環重合しつる環状ポリシ
ロキサンであれば、開環重合反応は最終的にある平衡状
態に達する。ところが、前記のように長鎖フルオロアル
キル基を有する環状ポリシロキサンは、環状トリシロキ
サン以外のより環の大きい環状ポリシロキサンはほとん
ど開環重合しない。従って、環状トリシロキサンが開環
重合したハル合体から分解反応で生じた長鎖フルオロア
ルキル基を有するより環の大きい環状ポリシロキサンは
副生物として反応系に残る結果となる。仮に1本発明に
おいて開環重合反応を平衡状態に達するまで進行させた
とすれば、分解反応で生じた非重合性の低分子量環状ポ
リシロキサンが大部分のものとなり、生成物中に長鎖フ
ルオロオルガノポリシロキサンの高分子量重合体がほと
んど存在しないものとなると考えられる。上記の故に、
本発明においては、開環重合反応をその平衡状態に達す
る前に停止しなければならない。通常、得られる重合体
としてはより高分子量のもの程好ましく、かつ上記 [
RfCII□C112(R’)SiOLの如き環状トリ
シロキサンの利用効率を考えると、開環重合反応の停止
りは、生じる重合体の分子量がほぼ最大になった時点あ
るいはそれ以前に行なわれることが好ましい。生じる重
合体の分子量は反応系粘度にほぼ比例すると考えられる
。従って、開環重合反応の停+hは、反応系の粘度がほ
ぼ最高に達した時点あるいはそれ以前の所望の粘度に達
した時点に行なわれることが好ましい。勿論、他の分子
量測定法で開環重合反応の停止時点を決めることもでき
、さらに反応条件と生じる重合体の分子量との関係を明
らかにして反応条件(たとえば、反応時間)によって停
止時点を決めることができる。
開環重合により生じる重合体の分子量の調節は、また水
や低分子量オルガノポリシロキサンなどの連鎖移動剤を
用いて行なうことができる。この方法による分子量の調
節は、上記最大分子量に達する以前の比較的低い分子量
の重合体を製造する場合に用いられる。即ち、より活性
の高いアルカリ触媒やより多量のアルカリ触媒を用い、
比較的短時間に所望の分子量の重合体を製造する方法と
して適当である。一方、より高分子量の重合体を製造す
る場合は、比較的少量(たとえばl〜IOppm )の
高活性アルカリ触媒を用い分子量調節剤を用いることな
く反応を行なうことが好ましい。
開環重合反応は溶剤中で行なってもよく、無溶剤で重合
を行なってもよい。溶剤としては、テトラヒドロフラン
やトリクロロトリフルオロエタンなどの中性溶剤が適当
である。反応温度は特に限定されるものではないが、約
0〜!50℃、特に約0〜80℃が適当である。前記の
ように、所定の重合度に達した時点で重合反応を停止す
る。重合反応の停止は中和剤などの触媒毒の添加や末端
封止剤の添加などによって行なわれる。中和剤としては
、アルカリ触媒を中和する酸類が適当である。酸類とし
ては、酢酸などの有機酸、塩酸やリン酸などの無機酸、
あるいは炭酸ガスなどが用いられる。末端封止剤として
はR’R’R’SiXで表わされるハロシラン類が適当
である。R’、 R’、 R’はそれぞれ同一あるいは
異なり、炭素数6以下のアルキル基、炭素数12以下の
フルオロアルキル基、炭素数8以下のシクロアルキル基
、アルケニル基、フェニル基、あるいはXを表わす。X
は塩素原子あるいは臭素原子を表わす。好ましいハロシ
ラン類はHa。
R’、 R’の少なくとも1つがRfCllaCH−基
、トリフルオロプロピル基、ビニル基、あるいは低級ア
ルキル基であり、他が低級アルキル基、特にメチル基で
あるかXであるハロシラン類、またはテトラハロシラン
である。Xは塩素原子が好ましい。最も好ましいハロシ
ラン類はR3,R’、 R’の1つがRfCIl□CH
,基、トリフルオロプロピル基あるいはビニル基であり
、他の2つがメチル基であり、Xが塩素原子であるトリ
オルガノクロルシラン、またはトリメチルクロルシラン
である。
開環重合反応を停止させた後、蒸留、溶剤抽出、洗浄あ
るいは再沈等を行なって、重合体から未反応子ツマー1
副生物、触媒残漬などを除き、目的とするフルオロシリ
コーン重合体を得る。生成フルオロシリコーン重合体の
25℃における粘度は少なくとも約100センチボイス
であることが必要である。フルオロシリコーン重合体が
そのままあるいは架橋してエラストマーやゴムの用途に
使用される場合、その粘度は約 100万センチボイス
以上、特に約1000万センヂボイズ以上であることが
好ましい。粘度の上限は特にないが、通常約1億センチ
ボイス以下である。シリコーン油などの他の用途に使用
されるフルオロシリコーン重合体においては、その粘度
はこれら以下の粘度であってもよい。
[作用] 従来公知のメチルトリフルオロプロピルシロキサンを主
成分とするフルオロシリコーンゴムにおいて、トリフル
オロプロピル基が燃料油等の非極性溶剤からゴムへの攻
撃を保護するため、耐油性はジメチルシロキサンを主成
分とするシリコーンゴムに比較して大きく改善されてい
るが、逆にトリフルオロプロピル基の極性のため、極性
溶剤からの攻撃は受けやすくなる。
本発明における長鎖フルオロアルキル基含何シロキサン
を主成分とするフルオロシリコーンゴムにおいて、長鎖
フルオロアルキル基はゴム中のフッ素含量を増大させ、
その結果、非極性溶剤のみならず、極性溶剤からゴムへ
の攻撃なも保護するため、両溶剤に対する耐性を改善し
ている。−力木発明における第二の必須成分中のビニル
基などの炭素−炭素二重結合含有基は、長鎖フルオロア
ルキル基の保護効果のため架橋が困難となっている長鎖
フルオロアルキル基含有シロキサン重合体の架橋を容易
ならしめている。
なお、上記説明は、本発明の理解の助けとするためのも
のであり、本発明を何ら限定するものではない。
[実施例] 実施例1 [(C,F、C112CI1.l TCll、)SiO
3,20g(22mmol)及び[(CIIa・Cl1
l (CIl−)Sin]、 0.227g(0,I3
8mmol)をアルゴン雰囲気下に内容積50m℃のフ
ラスコに仕込み25℃に保った。KOHとジシクロへキ
シル−18−クラウン−6の等モル錯体の ((C4F
−CIlaCIIa)(C1ls) SiO3−(mは
4以上の整数)中での均一溶液を触媒として、KOHが
Si/に=34゜000となる量で加えて重合を開始せ
しめた。2.5時間重合を行なった後、ジメチルビニル
クロルシランの過剰量υで触媒を中和し、重合を停止し
た。生成物をトリクロロトリフルオロエタンに溶解させ
、水洗後、ヘプタンより再沈し、減圧下に 100°C
で乾燥し、25℃での粘度1000万センチボイスの重
合体18gを得た。
実施例2 [(C112−CIl) (CIl3)SiO3,を0
. l 14g (0,44mmo l)使用する以外
は実施例1と同様な操作を行ない、25℃での粘度10
00万センチボイスの重合体18gを得た。
実施例3 [(C4F9C112CI+21  (Ctls) S
l、Ol s 20g  (22mmoり、((CH3
)asio]、 2.2g (10mmol)及び [
(Ctla□CII)(Cll、l) Sin] 38
.124g (0,48mmo+)をアルゴン雰囲気下
に内容積50mfiのフラスコに仕込み75℃に保った
。 Cs0110.0048g (0,032mmol
)を加えて重合を開始し、20分後にジメチルビニルク
ロルシランの過剰量で触媒を中和し、重合を停止した。
生成物をトリクロロトリフルオロエタンに溶解させ、水
洗後、ヘプタンより再沈し、減圧下に 100℃で乾燥
し、25℃の粘度900万センチボイスの重合体19g
を得た。
(参考例) 実施例1.2.3で得た重合体ニ[(C4F−C1ls
C1l□) (C1la) S+0]−で処理したシリ
カ50部及び過酸化物(トーμ・シリコーン製“RC−
450” :商品名)2部を配合し、170℃XIO分
間加圧架橋し、さらに 200℃×4時間オーブン架橋
した。
実施例1及び3で得た重合体の架橋物の浸せき試験(、
J I S  K−63011の結果を、ジメチルシリ
コーンゴム及びメチルトリフルオロプロピルシリコーン
ゴムの結果と共に表1に示す。また実施例1.2.3で
得た重合体及びビニル基を含有しなイ[(C4F、CI
laCIIa) (CIl+)SiOl3(7)単独重
合体配合物のキュラストメータによる架橋時のトルク変
化を表2に示す。
表 1 (25℃x72時間、体積変化率(%))表2
  (170℃、△TR(にg−cm))[発明の効果
] 本発明は、耐寒性、耐熱性、耐油・耐溶剤性は勿論のこ
と、極性・非極性の両有機溶剤に対する耐性についても
極めて優れたフルオロシリコーンゴムな与え得る架橋可
能な長鎖フルオロアルキル基含有シロキサン重合体が円
滑有利に得られるという優れた効果を有する。また、本
発明は、上記の如き優れた特性を発揮する長鎖フルオロ
アルキル基含有シロキサン重合体を架橋可能なものとし
得るという効果も有する。得られる架橋物は、従来のフ
ルオロシリコーンゴムに比しても、アセトンの如き極性
有機溶剤に対する耐性の点で極めて優れたものであり、
また、各秤溶剤に対する耐食性、酸、アルカリに対する
耐食性、酸化雰囲気に対する耐性、耐熱・耐寒性に優れ
ており、これらの条件下に使用されるゴム部品として有
用である。
例えば、自動車、航空機、車両等における耐燃料曲、耐
潤滑油等のパツキン、ガスケット、O−リング、オイル
シール、シャフトシール、パイブスチムシール、クラン
クオイルシール等のシール材、燃料ホース、バキューム
コントロールチューブ等のホース・チューブ類、フェー
エルポンプマウント、エンジンマウント等の防振ゴム、
ダイヤフラム等に有用である。また、化学工業を始めと
する各工業における極性液、非極性液等の耐食パツキン
、ガスケット、0−リング等の各種シール材、ホース・
デユープ類、ケーブルジャケット、ダイヤ・フラム等に
有用である。
さらには1機械工業用、電気工業用、一般工業用、その
他の産業分野における各秤シール材、ホース・チューブ
類、ケーブルジャケット、ダイヤフラム、ロール等のゴ
ム部品として有用である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)オルガノ基の少なくとも一つが炭素数4個以上の
    フルオロアルキル基である低分子量長鎖フルオロオルガ
    ノポリシロキサンを触媒の存在下に重合させて高分子量
    のフルオロシリコーン重合体を製造する方法において、
    重合可能なオルガノシロキサンの全量基準で上記の低分
    子量長鎖フルオロオルガノポリシロキサン50モル%以
    上及び炭素−炭素二重結合含有基を有する低分子量オル
    ガノポリシロキサン10〜0.05モル%を共重合せし
    めることを特徴とする架橋可能なフルオロシリコーン重
    合体の製造方法。
  2. (2)炭素数4個以上のフルオロアルキル基がRfCH
    _2CH_2基(ただし、Rfは炭素数2個以上のパー
    フルオロアルキル基を示す)である特許請求の範囲第1
    項記載の製造方法。
  3. (3)炭素−炭素二重結合含有基がビニル基である特許
    請求の範囲第1項記載の製造方法。
  4. (4)低分子量長鎖フルオロオルガノポリシロキサンが
    一般式[RfCH_2CH_2(R^1)SiO]_3
    (ただし、Rfは炭素数2個以上のパーフルオロアルキ
    ル基、R^1はRfCH_2CH_2基又は1価の有機
    基を示す)で表わされる環状トリシロキサンである特許
    請求の範囲第1項記載の製造方法。
  5. (5)炭素−炭素二重結合含有基を有する低分子量オル
    ガノポリシロキサンが、一般式[(CH_2=CH)(
    R^2)SiO]_n(ただし、R^2はCH_2=C
    H基又は他の有機基を示し、nは3又は4を示す)で表
    わされる環状シロキサンである特許請求の範囲第1項記
    載の製造方法。
JP62199033A 1986-08-22 1987-08-11 架橋可能なフルオロシリコーン重合体の製造方法 Expired - Fee Related JP2617191B2 (ja)

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JP62199033A Expired - Fee Related JP2617191B2 (ja) 1986-08-22 1987-08-11 架橋可能なフルオロシリコーン重合体の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015037192A (ja) * 2013-08-15 2015-02-23 エイヴィーエックス コーポレイション 耐湿性固体電解コンデンサーアセンブリ

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JPS5256200A (en) * 1975-10-09 1977-05-09 Gen Electric Process for producing silicone copolymer
JPS60123533A (ja) * 1983-10-11 1985-07-02 ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ ペルオキシド−硬化性フルオルシリコ−ン共重合体組成物

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