WO2010053056A1 - 含フッ素弾性共重合体、その製造方法および架橋ゴム - Google Patents

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fluorinated elastic
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repeating unit
fluorine
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丈裕 巨勢
満 関
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旭硝子株式会社
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    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers 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; Derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a fluorinated elastic copolymer having excellent crosslinking reactivity, a method for producing the same, and a crosslinked rubber.
  • Fluorine-containing elastic copolymers are excellent in heat resistance, chemical resistance, oil resistance, weather resistance, etc., and are therefore harsh that ordinary hydrocarbon materials cannot withstand. Applied in the environment.
  • fluorine-containing elastic copolymers include vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymers, tetrafluoroethylene / propylene copolymers, tetrafluoroethylene / perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymers, and the like. Yes.
  • the tetrafluoroethylene / propylene copolymer is excellent in amine resistance and high temperature steam resistance as compared with the fluorinated elastic copolymer containing a vinylidene fluoride repeating unit.
  • a fluorine-containing elastic copolymer obtained by copolymerizing tetrafluoroethylene / propylene in the presence of a fluorine-containing chain transfer agent having an iodine atom has also been proposed (see Patent Document 2).
  • Patent Document 2 the polymerization rate was slow, and the productivity of the fluorinated elastic copolymer was very low.
  • the obtained fluorinated elastic copolymer has insufficient crosslinking reactivity, and various physical properties of the crosslinked rubber including compression set were not satisfactory.
  • the copolymerization ratio of the necessary crosslinkable monomer when the copolymerization ratio of the necessary crosslinkable monomer is increased in order to obtain a crosslinked rubber having a desired strength and compression set, the strength at a high temperature may be remarkably lowered. Furthermore, if the copolymerization ratio of the crosslinkable monomer is reduced, there is a problem that the crosslinking reactivity is lowered, and it is possible to obtain a crosslinked rubber having an excellent balance between crosslinking reactivity and strength, compression set, elongation, and strength at high temperature. It was difficult.
  • An object of the present invention is to provide a fluorinated elastic copolymer having excellent crosslinking reactivity, excellent balance of heat resistance, chemical resistance, compression set resistance, and excellent mechanical properties at high temperature, a method for producing the same, and crosslinking. Is to provide rubber.
  • the present invention provides a fluorinated elastic copolymer having the following constitution, a method for producing the same, and a crosslinked rubber.
  • Monomer (b) selected from the group consisting of the monomer represented by the following formula (I), the monomer represented by the formula (II) and the monomer represented by the formula (III) One or more.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 12 , R 13 , R 14 , and R 17 are each independently hydrogen atom, a fluorine atom or a methyl group
  • R 4 and R 11 each independently represents an alkylene group having an etheric oxygen atom may contain an carbon atoms 1 ⁇ 10, R 15, and R 16, Each independently represents a hydrogen atom or
  • the molar ratio [(B) / ⁇ (A) + (C) ⁇ ] of the repeating unit (B) to the total of the repeating unit (A) and the repeating unit (C) is 0.01 /
  • the content according to any one of [1] to [3] above, which contains the repeating unit (C), and (C) / (A) 1/99 to 70/30 (molar ratio).
  • Fluoroelastic copolymer [5] The fluorine-containing elastic material according to any one of the above [1] to [4], wherein in the formula (I), R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 6 , and R 7 are hydrogen atoms. Copolymer.
  • R is a carbon number of 3
  • the fluorinated elastic copolymer of the present invention is excellent in cross-linking reactivity, excellent in balance of heat resistance, chemical resistance and compression set resistance, and excellent in mechanical properties at high temperatures.
  • the crosslinked rubber of the present invention is relatively inexpensive and is excellent in crosslinked rubber physical properties, heat resistance, chemical resistance, oil resistance, and weather resistance.
  • Tetrafluoroethylene is TFE
  • hexafluoropropylene is HFP
  • vinylidene fluoride is VdF
  • chlorotrifluoroethylene is CTFE
  • perfluoro (alkyl vinyl ether) is PAVE
  • perfluoro (methyl vinyl ether) is PMVE
  • PPVE ethylene as E
  • propylene as P.
  • the fluorinated elastic copolymer of the present invention comprises a repeating unit (A) based on the monomer (a), a repeating unit (B) based on the monomer (b) and, if necessary, a monomer (c). Based on repeating units (C).
  • the monomer (a) is at least one selected from the group consisting of TFE, HFP, VdF, CTFE and PAVE.
  • PAVE is preferably a monomer represented by the following formula (IV).
  • CF 2 CF—O—R f (IV)
  • R f represents a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a perfluoroalkyl group having an etheric oxygen atom having 1 to 8 carbon atoms.
  • R f preferably has 1 to 6 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms.
  • PAVE examples include PMVE, perfluoro (ethyl vinyl ether), PPVE, perfluoro (3,6-dioxa-1-heptene), perfluoro (3,6-dioxa-1-octene), perfluoro (5 -Methyl-3,6-dioxa-1-nonene) and the like.
  • the monomer (a) one or more selected from the group consisting of TFE, HFP, VdF and PAVE are more preferable, and TFE is most preferable.
  • the monomer (b) is selected from the group consisting of a monomer represented by the following formula (I), a monomer represented by the formula (II), and a monomer represented by the formula (III) One or more types.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 12 , R 13 , R 14 , and R 17 are each independently hydrogen atom, a fluorine atom or a methyl group
  • R 4 and R 11 each independently represents an alkylene group having an etheric oxygen atom may contain an carbon atoms 1 ⁇ 10, R 15, and R 16, Each independently represents
  • Examples of the formula (I) include divinyl ether, allyl vinyl ether, butenyl vinyl ether and the like. A compound in which a part or all of these compounds are fluorinated can be used, but R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 6 , and R 7 are preferably hydrogen atoms, and particularly preferred formula ( Specific examples of I) include 1,4-butanediol divinyl ether.
  • Examples of the formula (II) include divinyl ester, allyl vinyl ester, butenyl vinyl ester and the like. A compound in which some or all of these compounds are fluorinated may be used, but R 8 , R 9 , R 10 , R 12 , R 13 , and R 14 are preferably hydrogen atoms, and particularly preferred formula ( Specific examples of I) include divinyl adipate.
  • R 16 and R 17 are preferably hydrogen atoms.
  • Specific examples of the formula (III) include vinyl crotonate and vinyl methacrylate, and vinyl crotonate is particularly preferable.
  • the monomer represented by the formula (I), the formula (II) or the formula (III) is copolymerized, a double bond of a side chain partially reacts during the polymerization, and a fluorine-containing elastic copolymer having a branched chain Coalescence is obtained. Moreover, the double bond of the remaining side chain can be utilized as a crosslinking group.
  • the monomer (c) is at least one selected from the group consisting of E and P. As the monomer (c), P is preferable.
  • the molar ratio [(B) / ⁇ (A) + (C) ⁇ ] of the repeating unit (B) to the total of the repeating unit (A) and the repeating unit (C) is 0.01 / 100 to 1.5 / 100 is preferable, 0.01 / 100 to 0.5 / 100 is more preferable, 0.02 / 100 to 0.3 / 100 is further preferable, and 0.05 / 100 Particularly preferred is .about.0.2 / 100.
  • the resulting fluorinated elastic copolymer is excellent in crosslinking reactivity, and the resulting crosslinked rubber is excellent in crosslinked rubber properties.
  • the molar ratio [(C) / (A)] of the repeating unit (C) to the repeating unit (A) is preferably 1/99 to 70/30, more preferably 30/70 to 70/30, and 40/60 to 60/40 is most preferred. Within this range, the resulting crosslinked rubber is excellent in the properties of the crosslinked rubber and excellent in heat resistance, chemical resistance, oil resistance, and weather resistance.
  • specific examples of the combination of the repeating unit (A) and the repeating unit (C) include the following (X1) to (X4). Since the fluorinated elastic copolymer is excellent in productivity and the obtained crosslinked rubber is excellent in mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, oil resistance, and weather resistance, (X1), (X2), (X4 ) Is more preferable, and (X1) is most preferable.
  • (X1) A combination of a repeating unit based on TFE and a repeating unit based on P
  • (X2) A combination of a repeating unit based on TFE, a repeating unit based on P, and a repeating unit based on VdF
  • (X3) A combination of a repeating unit based on TFE, a repeating unit based on P, and a repeating unit based on PPVE
  • (X4) A combination of a repeating unit based on TFE, a repeating unit based on P, and a repeating unit based on PMVE.
  • the obtained cross-linked rubber is excellent in cross-linked rubber properties, heat resistance, chemical resistance, oil resistance, and weather resistance.
  • (X1): repeating unit based on TFE / repeating unit based on P 40/60 to 60/40 (molar ratio)
  • (X2): repeating unit based on TFE / repeating unit based on P / repeating unit based on VdF 40 to 60/60 to 40/1 to 10 (molar ratio)
  • (X3): repeating unit based on TFE / repeating unit based on P / repeating unit based on PPVE 30 to 60/10 to 40/10 to 40 (molar ratio)
  • (X4): repeating unit based on TFE / repeating unit based on P / repeating unit based on PMVE 30 to 60/10 to 40/10 to 40 (molar ratio).
  • the fluorinated elastic copolymer of the present invention is within the range not impairing the effects of the present invention. You may have a repeating unit based on.
  • the monomer which has an iodine atom can also be used as another monomer.
  • the iodine atom can also be introduced into the side chain of the fluorinated elastic copolymer of the present invention.
  • the monomer having an iodine atom include iodoethylene, 4-iodo-3,3,4,4-tetrafluoro-1-butene, 2-iodo-1,1,2,2-tetrafluoro-1-vinyloxyethane.
  • 2-iodoethyl vinyl ether allyl iodide, 1,1,2,3,3,3-hexafluoro-2-iodo-1- (perfluorovinyloxy) propane, 3,3,4,5,5,5- Hexafluoro-4-iodopentene, iodotrifluoroethylene, 2-iodoperfluoro (ethyl vinyl ether) and the like can be mentioned.
  • the content of repeating units based on other monomers is preferably 0.001 to 2.0 mol%, more preferably 0.01 to 1.0 mol% in the fluorinated elastic copolymer, ⁇ 0.5 mol% is particularly preferred.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer of the present invention is preferably 10 to 200, more preferably 20 to 180, and further preferably 30 to 170.
  • Mooney viscosity is a measure of molecular weight, and a large molecular weight indicates a large molecular weight, and a small molecular weight indicates a small molecular weight. When the Mooney viscosity is within this range, the processability of the fluorinated elastic copolymer and the crosslinked rubber properties of the crosslinked rubber are improved.
  • the Mooney viscosity is a value measured according to JIS K6300 described in Examples.
  • the method for producing the fluorinated elastic copolymer of the present invention is represented by a radical polymerization initiator and a general formula RI 2 (wherein R is an alkylene group having 3 or more carbon atoms or a perfluoroalkylene group).
  • R is an alkylene group having 3 or more carbon atoms or a perfluoroalkylene group.
  • a method of copolymerizing the monomer (a), the monomer (b), and, if necessary, the monomer (c) in the presence of the iodine compound to be formed is preferable.
  • the iodo compound represented by the general formula RI 2 is a compound in which iodine atoms are bonded to both ends of an alkylene group having 3 or more carbon atoms or a perfluoroalkylene group.
  • Examples include 1,3-diiodopropane, 1,4-diiodobutane, 1,6-diiodohexane, 1,8-diiodooctane, 1,3-diiodoperfluoropropane, 1,4-diiodopropane.
  • Examples include iodoperfluorobutane, 1,6-diiodoperfluorohexane, 1,8-diiodoperfluorooctane, and the like.
  • the carbon number of the iodo compound represented by the general formula RI 2 is preferably 3 to 8.
  • the iodo compound represented by the general formula RI 2 is more preferably an iodo compound having a perfluoroalkylene group, and most preferably 1,4-diiodoperfluorobutane.
  • these iodo compounds function as chain transfer agents, when the monomer is polymerized in the presence of these iodo compounds, an iodine atom is bonded to the main chain terminal of the polymer of the fluorinated elastic copolymer. be able to.
  • a fluorinated elastic copolymer having a branched chain may be obtained, and iodine atoms can be similarly bonded to this branched chain end. Therefore, in the present invention, the polymer chain end may be a main chain end or a branched chain end.
  • the iodine atom content in the fluorinated elastic copolymer is preferably from 0.01 to 5.0 mass%, more preferably from 0.05 to 2.0 mass%.
  • the fluorinated elastic copolymer is excellent in cross-linking reactivity, and the cross-linked rubber is excellent in mechanical properties.
  • the monomer is polymerized in the presence of an iodo compound, and the monomer is copolymerized in the presence of a radical polymerization initiator and the iodo compound. Is preferred.
  • the abundance of the iodo compound depends on the desired amount of the fluorinated elastic copolymer, but is preferably 0.005 to 10 parts by mass, particularly preferably 0.02 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aqueous medium. .
  • Examples of the polymerization method of the fluorinated elastic copolymer of the present invention include an emulsion polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method and the like.
  • An emulsion polymerization method in which a monomer is copolymerized in an aqueous medium in the presence of an emulsifier is preferable because the molecular weight and copolymer composition of the fluorinated elastic copolymer can be easily adjusted and the productivity is excellent.
  • the aqueous medium water or water containing a water-soluble organic solvent is preferable.
  • the water-soluble organic solvent include tert-butanol, propylene glycol, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, and tripropylene glycol, and tert-butanol, propylene glycol, and dipropylene glycol monomethyl ether are preferable.
  • the content of the water-soluble organic solvent is preferably 1 to 50 parts by mass and more preferably 3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.
  • the pH of the aqueous medium is preferably 7 to 14, more preferably 7 to 11, further preferably 7.5 to 11, and most preferably 8 to 10.5. If the pH is less than 7, the stability of the iodo compound may decrease, and the crosslinking reactivity of the resulting fluorinated elastic copolymer may decrease.
  • the period during which the pH of the aqueous medium is maintained within the above range is desirably the entire polymerization period from the start of polymerization to the end of the polymerization, but may not be the total polymerization period.
  • the period during which the pH is maintained in the above range is preferably 80% or more of the total polymerization period, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more.
  • pH buffering agents include inorganic salts.
  • inorganic salts include phosphates such as disodium hydrogen phosphate and sodium dihydrogen phosphate, and carbonates such as sodium bicarbonate and sodium carbonate. More preferable specific examples of the phosphate include disodium hydrogen phosphate dihydrate and disodium hydrogen phosphate dodecahydrate.
  • an ionic emulsifier is preferable and an anionic emulsifier is more preferable because the resulting fluorinated elastic copolymer latex is excellent in mechanical and chemical stability.
  • X represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • A represents a hydrogen atom, an alkali metal, or NH 4
  • p represents an integer of 1 to 10
  • q represents an integer of 0 to 3.
  • p is preferably an integer of 1 to 4, more preferably an integer of 1 to 3.
  • q is preferably an integer of 0 to 2, more preferably an integer of 1 to 2.
  • A a hydrogen atom, Na and NH 4 are preferable, and NH 4 is more preferable.
  • emulsifier (V) when A is NH 4 include the following emulsifiers.
  • the content of the emulsifier is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass, and most preferably 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aqueous medium.
  • a water-soluble polymerization initiator and a redox polymerization initiator are preferable.
  • the water-soluble polymerization initiator include persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate, organic polymerization initiators such as disuccinic acid peroxide, azobisisobutylamidine dihydrochloride, and the like. Persulfates are more preferred, and ammonium persulfate is most preferred.
  • the content of the water-soluble polymerization initiator is preferably 0.0001 to 3% by mass and more preferably 0.001 to 1% by mass with respect to the total mass of the monomers.
  • the redox polymerization initiator includes a combination of persulfuric acid and a reducing agent, and is a polymerization initiator that can polymerize monomers such as TFE and P within a polymerization temperature range of 0 ° C to 60 ° C.
  • the persulfate include persulfuric acid alkali metal salts such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate, and ammonium persulfate is more preferable.
  • examples of the reducing agent include thiosulfate, sulfite, bisulfite, pyrosulfite, hydroxymethanesulfinate, etc., hydroxymethanesulfinate is preferred, and sodium hydroxymethanesulfinate is most preferred.
  • the redox polymerization initiator preferably contains a small amount of iron, iron salt such as ferrous salt, silver sulfate or the like as the third component, and more preferably water-soluble iron salt coexists.
  • water-soluble iron salts include ferrous sulfate, ferric sulfate, ferrous nitrate, ferric nitrate, ferrous chloride, ferric chloride, ferrous ammonium sulfate, ferric sulfate Ammonium etc. are mentioned.
  • a chelating agent ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt is most preferred.
  • the amount of persulfate used is preferably 0.001 to 3% by mass in the aqueous medium, more preferably 0.01 to 1% by mass, and particularly preferably 0.05 to 0.5% by mass. preferable.
  • the amount of the reducing agent used in the aqueous medium is preferably 0.001 to 3% by mass, more preferably 0.01 to 1% by mass, and particularly preferably 0.05 to 0.5% by mass.
  • the amount of iron salt such as iron and ferrous salt, and the third component such as silver sulfate is preferably 0.0001 to 0.3% by mass, 0.001 to 0.1% by mass in the aqueous medium. Is more preferable, and 0.01 to 0.1% by mass is particularly preferable.
  • the amount of the chelating agent used is preferably 0.0001 to 0.3% by mass in the aqueous medium, more preferably 0.001 to 0.1% by mass, and particularly preferably 0.01 to 0.1% by mass.
  • the polymerization conditions such as polymerization pressure and polymerization temperature in the method for producing a fluorinated elastic copolymer of the present invention are appropriately selected depending on the composition of the monomer, the decomposition temperature of the radical polymerization initiator, and the like.
  • the polymerization pressure is preferably 1.0 to 10 MPaG, more preferably 1.5 to 5.0 MPaG, and most preferably 2.0 to 4.0 MPaG.
  • the polymerization pressure is less than 1.0 MPaG, the polymerization rate is extremely low, which is not preferable. Within this range, the polymerization rate is appropriate and easy to control, and the productivity is excellent. If it exceeds 10 MPaG, the polymerization equipment becomes expensive in order to increase pressure resistance.
  • the polymerization temperature is preferably 0 to 60 ° C, more preferably 10 to 50 ° C, and particularly preferably 20 to 40 ° C. If the polymerization temperature exceeds 60 ° C., the crosslinking reactivity of the resulting fluorinated elastic copolymer may be significantly reduced. When the polymerization temperature and the polymerization pressure are within these ranges, the obtained fluorinated elastic copolymer is excellent in crosslinking reactivity, and the crosslinked rubber is excellent in mechanical properties.
  • the polymerization rate is preferably 10 to 100 g / L ⁇ hour, more preferably 5 to 70 g / L ⁇ hour, and most preferably 30 to 50 g / L ⁇ hour.
  • productivity is low, which is not preferable in practice.
  • the resulting fluorinated elastic copolymer has a low molecular weight and insufficient crosslinking reactivity. Within this range, productivity is excellent, and the resulting fluorinated elastic copolymer has an appropriate molecular weight and excellent crosslinking reactivity.
  • the fluorine-containing elastic copolymer latex obtained by the emulsion polymerization method is aggregated by a known method to isolate the fluorine-containing elastic copolymer.
  • the aggregation method include a method of adding a metal salt (salting out), a method of adding an inorganic acid (hydrochloric acid, etc.), a method by mechanical shearing, a method by freezing and thawing, and the like.
  • the obtained fluorinated elastic copolymer is preferably dried using a drying device such as an oven.
  • the drying temperature is preferably 60 to 150 ° C, more preferably 80 to 120 ° C. Within this range, the dried fluorinated elastic copolymer is excellent in cross-linking reactivity, and the cross-linked rubber is excellent in mechanical properties.
  • the fluorinated elastic copolymer of the present invention is preferably crosslinked using an organic peroxide.
  • organic peroxides include dialkyl peroxides (di-tert-butyl peroxide, tert-butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide, ⁇ , ⁇ -bis (tert-butylperoxy) -p-diisopropylbenzene, 2 , 5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane-3, etc.), 1,1-di ( tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroxyperoxide, benzoyl peroxide, tert-butylperoxybenzene, 2,5-dimethyl-2, 5-di
  • the amount of the organic peroxide used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 0.3 to 5 parts by weight, and 0.5 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fluorinated elastic copolymer. Part is more preferable.
  • the amount of the organic peroxide used is within this range, the crosslinking rate is appropriate, and the resulting crosslinked rubber is excellent in the balance between tensile strength and elongation.
  • crosslinking aids include triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, trimethallyl isocyanurate, 1,3,5-triacryloylhexahydro-1,3,5-triazine, triallyl trimellitate, m-phenylenediamine Bismaleimide, p-quinone dioxime, p, p'-dibenzoylquinone dioxime, dipropargyl terephthalate, diallyl phthalate, N, N ', N' ', N' '-tetraallyl terephthalamide, containing vinyl group
  • siloxane oligomers polymethylvinylsiloxane, polymethylphenylvinylsiloxane, etc.
  • triallyl cyanurate triallyl cyanurate
  • the blending amount of the crosslinking aid is preferably 0.1 to 20 parts by mass, and more preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluorinated elastic copolymer.
  • the crosslinking speed is appropriate, and the obtained crosslinked rubber is excellent in the balance between strength and elongation.
  • the metal oxide is preferably a divalent metal oxide. Preferred examples of the divalent metal oxide include magnesium oxide, calcium oxide, zinc oxide, lead oxide and the like.
  • the compounding amount of the metal oxide is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluorinated elastic copolymer.
  • pigments, fillers, reinforcing agents, etc. for coloring may be used.
  • Fillers or reinforcing agents include carbon black, titanium oxide, silicon dioxide, clay, talc, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polychlorotrifluoroethylene, ethylene tetrafluoride / ethylene copolymer And ethylene tetrafluoride / vinylidene fluoride copolymer.
  • a rubber mixing device such as a roll, a kneader, a Banbury mixer, or an extruder is usually used. Used. With the rubber mixing device, a fluorinated elastic copolymer composition having excellent crosslinking reactivity can be easily obtained.
  • the fluorinated elastic copolymer composition is usually crosslinked simultaneously with molding by a method such as hot pressing, but may be crosslinked after being previously molded.
  • a method such as hot pressing
  • the molding method compression molding, injection molding, extrusion molding, calendar molding, or dipping or coating by dissolving in a solvent is employed.
  • crosslinking conditions various conditions such as hot press crosslinking, steam crosslinking, hot air crosslinking and the like are adopted in consideration of the molding method and the shape of the crosslinked product.
  • the cross-linking temperature is preferably 100 to 400 ° C. and several seconds to 24 hours.
  • secondary crosslinking is preferably employed for the purpose of improving mechanical properties and compression set of the crosslinked product and stabilizing other properties.
  • the secondary crosslinking conditions are preferably 100 to 300 ° C. for 30 minutes to 48 hours.
  • the fluorinated elastic copolymer composition may be crosslink by irradiation.
  • radiation to be irradiated include electron beams and ultraviolet rays.
  • the irradiation amount in electron beam irradiation is preferably 0.1 to 30 Mrad, and more preferably 1 to 20 Mrad.
  • the fluorinated elastic copolymer composition may be a composition not containing an organic peroxide.
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer was quantified with an apparatus combining a pretreatment device AQF-100 for automatic sample combustion device ion chromatography manufactured by Dia Instruments and an ion chromatograph.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer is an L-shaped rotor having a diameter of 38.1 mm and a thickness of 5.54 mm in accordance with JIS K6300. The time was set at 4 minutes and measured. (Specific gravity) The specific gravity of the fluorinated elastic copolymer was measured by a method according to JIS K6220-1 using a specific gravity meter manufactured by Shinko Denshi.
  • the obtained fluorinated elastic copolymer composition was measured for cross-linking characteristics using a cross-linking characteristic measuring machine (manufactured by Alpha Technologies, trade name “RPA2000”) at 177 ° C. for 12 minutes under conditions of an amplitude of 3 degrees.
  • a cross-linking characteristic measuring machine manufactured by Alpha Technologies, trade name “RPA2000”
  • M H represents the maximum torque
  • M L represents the minimum value of the torque
  • M H -M L indicates the degree of crosslinking.
  • the cross-linking characteristics serve as an index of cross-linking reactivity of the fluorinated elastic copolymer, and the larger the value of (M H ⁇ M L ), the better the cross-linking reactivity.
  • the fluorine-containing elastic copolymer composition was hot-pressed at 170 ° C. for 20 minutes, and then subjected to secondary crosslinking in an oven at 200 ° C. for 4 hours to obtain a thickness of the fluorine-containing elastic copolymer composition.
  • a 2 mm cross-linked rubber sheet was obtained.
  • the obtained crosslinked rubber sheet was punched out with a No. 3 dumbbell, and 100% tensile stress, tensile strength and elongation at break were measured at 25 ° C. according to JISK6251.
  • the hardness was measured according to JISK6253.
  • Example 1 (Production of fluorinated elastic copolymer A (TFE / P / vinyl crotonate copolymer)) After degassing the inside of a 3200 mL stainless steel pressure-resistant reactor equipped with an anchor blade for stirring, 1500 g of ion-exchanged water, 60 g of disodium hydrogenphosphate dodecahydrate, water 0.9 g of sodium oxide, 198 g of tert-butanol, 9 g of C 2 F 5 OCF 2 CF 2 OCF 2 COONH 4 as a fluorine-containing emulsifier, and 3.8 g of ammonium persulfate were added.
  • ion-exchanged water 60 g of disodium hydrogenphosphate dodecahydrate, water 0.9 g of sodium oxide, 198 g of tert-butanol, 9 g of C 2 F 5 OCF 2 CF 2 OCF 2 COONH 4 as a fluorine-containing emulsifier, and 3.8
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate
  • ferrous sulfate heptahydrate aqueous solution in which 0.4 g of ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (hereinafter referred to as EDTA) and 0.3 g of ferrous sulfate heptahydrate were dissolved in 200 g of ion-exchanged water, Added to the reactor. At this time, the pH of the aqueous medium in the reactor was 9.5.
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate
  • the anchor blade was rotated at 300 rpm and 6.4 g of 1,4-diiodoperfluorobutane was added.
  • a 2.5% by mass aqueous solution of sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate (hereinafter referred to as Rongalite) adjusted to pH 10.0 with sodium hydroxide (hereinafter referred to as Rongalit 2.5% by mass aqueous solution). .) was added to the reactor to initiate the polymerization reaction.
  • Rongalite 2.5 mass% aqueous solution was continuously added to the reactor using a high-pressure pump.
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer A was 0.5% by mass.
  • the fluorinated elastic copolymer A had a Mooney viscosity of 90 and a specific gravity of 1.55. Table 1 shows the crosslinking properties and the physical properties of the crosslinked rubber of the fluorinated elastic copolymer A.
  • Example 2 (Production of fluorinated elastic copolymer B (TFE / P / vinyl crotonate copolymer))
  • An elastic copolymer B latex was obtained.
  • the amount of Rongalite 2.5 mass% aqueous solution added was 66 g.
  • the polymerization time was 6 hours.
  • the fluorinated elastic copolymer B was recovered from the latex of the fluorinated elastic copolymer B, then washed and dried to obtain 695 g of a white fluorinated elastic copolymer B. .
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer B was 0.5% by mass.
  • the fluorinated elastic copolymer B had a Mooney viscosity of 105 and a specific gravity of 1.54. Table 1 shows the crosslinking properties and crosslinked rubber properties of the fluorinated elastic copolymer B.
  • Example 3 (Production of fluorinated elastic copolymer C (TFE / P / vinyl crotonate copolymer)) A latex of fluorinated elastic copolymer C was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of 1,4-diiodoperfluorobutane added was 3.2 g. The amount of Rongalite 2.5 mass% aqueous solution added was 61 g. The polymerization time was about 6 hours. In the same manner as in Example 1, 690 g of fluorinated elastic copolymer C was obtained from the latex of fluorinated elastic copolymer C.
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer C was 0.25% by mass.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer C was 160, and the specific gravity was 1.55.
  • Table 1 shows the crosslinking properties and crosslinked rubber physical properties of the fluorinated elastic copolymer C.
  • Example 4 (Production of fluorinated elastic copolymer D (TFE / P / vinyl crotonate copolymer))
  • a latex of elastic copolymer D was obtained.
  • the addition amount of Rongalite 2.5 mass% aqueous solution was 75 g.
  • the polymerization time was about 6 hours.
  • the fluorinated elastic copolymer D was recovered from the latex of the fluorinated elastic copolymer D, then washed and dried to obtain 670 g of a white fluorinated elastic copolymer D. .
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer D was 0.5% by mass.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer D was 170, and the specific gravity was 1.55.
  • Table 1 shows the crosslinking properties and crosslinked rubber physical properties of the fluorinated elastic copolymer D.
  • the fluorinated elastic copolymer F was recovered from the latex of the fluorinated elastic copolymer F, then washed and dried to obtain 690 g of a white fluorinated elastic copolymer F. .
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer F was 140, and the specific gravity was 1.55.
  • Table 1 shows the cross-linking properties and physical properties of the cross-linked rubber of the fluorinated elastic copolymer F.
  • Example 3 (Production of fluorinated elastic copolymer G (TFE / P / vinyl crotonate copolymer))
  • the monomer was polymerized in the same manner as above to obtain a latex of the fluorinated elastic copolymer G.
  • the addition amount of Rongalite 2.5% by mass aqueous solution was 70 g.
  • the polymerization time was about 6 hours.
  • the fluorinated elastic copolymer G was recovered from the latex of the fluorinated elastic copolymer G, then washed and dried to obtain 690 g of a white fluorinated elastic copolymer G. .
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer G was 0.5% by mass.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer G was 155, and the specific gravity was 1.55.
  • Table 1 shows the cross-linking characteristics and physical properties of the cross-linked rubber of the fluorinated elastic copolymer G.
  • Example 3 The crosslinked rubber obtained in Example 3, Example 4, and Comparative Example 3 was subjected to a hot tensile test. The results are shown in Table 2.
  • a latex of fluorinated elastic copolymer H was obtained.
  • the addition amount of Rongalite 2.5% by mass aqueous solution was 70 g.
  • the polymerization time was 6 hours. Since divinyl adipate remaining in the latex was not detected by gas chromatography, it was suggested that all of the added divinyl adipate reacted and copolymerized.
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer H was 0.5% by mass.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer H was 90, and the specific gravity was 1.55.
  • Table 3 shows the cross-linking properties and physical properties of the cross-linked rubber of the fluorinated elastic copolymer H.
  • Example 6 (Production of fluorinated elastic copolymer J (TFE / P / divinyl adipate copolymer))
  • An elastic copolymer J latex was obtained.
  • the amount of Rongalite 2.5 mass% aqueous solution added was 76 g.
  • the polymerization time was 6 hours.
  • the fluorinated elastic copolymer J was recovered from the latex of the fluorinated elastic copolymer J, then washed and dried to obtain 695 g of a white fluorinated elastic copolymer J. . Since divinyl adipate remaining in the latex was not detected by gas chromatography, it was suggested that all of the added divinyl adipate reacted and copolymerized.
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer J was 0.5% by mass.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer J was 105, and the specific gravity was 1.56.
  • Table 3 shows the cross-linking properties and physical properties of the cross-linked rubber of the fluorinated elastic copolymer J.
  • the amount of Rongalite 2.5 mass% aqueous solution added was 71 g.
  • the polymerization time was about 6 hours.
  • 690 g of the fluorinated elastic copolymer K was obtained from the latex of the fluorinated elastic copolymer K.
  • the 1,4-butanediol divinyl ether remaining in the latex was not detected by gas chromatography, suggesting that all of the added 1,4-butanediol divinyl ether had reacted and copolymerized. It was.
  • the iodine content in the fluorinated elastic copolymer K was 0.5% by mass.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer K was 85, and the specific gravity was 1.55.
  • Table 3 shows the cross-linking properties and physical properties of the cross-linked rubber of the fluorinated elastic copolymer K.
  • Example 8 (Production of fluorinated elastic copolymer L (TFE / P / divinyl adipate copolymer))
  • An elastic copolymer L latex was obtained.
  • the addition amount of Rongalite 2.5 mass% aqueous solution was 75 g.
  • the polymerization time was about 6 hours.
  • the fluorinated elastic copolymer L was recovered from the latex of the fluorinated elastic copolymer L, then washed and dried to obtain 670 g of a white fluorinated elastic copolymer L. .
  • the fluorinated elastic copolymer M was recovered from the latex of the fluorinated elastic copolymer M, then washed and dried to obtain 690 g of a white fluorinated elastic copolymer M. . Since divinyl adipate remaining in the latex was not detected by gas chromatography, it was suggested that all of the added divinyl adipate reacted and copolymerized.
  • the Mooney viscosity of the fluorinated elastic copolymer M was 160, and the specific gravity was 1.55.
  • Table 3 shows the cross-linking characteristics and physical properties of the cross-linked rubber of the fluorinated elastic copolymer M.
  • the fluorinated elastic copolymers of Examples 1 to 8 obtained by copolymerizing the monomer represented by monomer (b) in the presence of an iodo compound at a specific addition amount are as follows. In both cases, the value of (M H ⁇ M L ) was large, the crosslinking reactivity was excellent, the properties of the crosslinked rubber were excellent, and the tensile properties at high temperatures were excellent. In particular, the fluorinated elastic copolymers of Examples 1 to 3 and Examples 5 to 7 obtained by copolymerizing monomers at a predetermined ratio showed more excellent cross-linking reactivity and cross-linked rubber physical properties. .
  • the fluoroelastic copolymers of Example 4 and Example 8 having a slightly higher content of repeating units based on the monomer (b) exhibited crosslinked rubber properties that were slightly brittle.
  • the fluorinated elastic copolymer of the present invention can provide a crosslinked rubber having excellent crosslinking reactivity and excellent mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, oil resistance, and weather resistance.
  • the obtained crosslinked rubber is suitable for materials such as O-rings, sheets, gaskets, oil seals, diaphragms and V-rings. It can also be applied to uses such as heat-resistant chemical-resistant sealing materials, heat-resistant oil-resistant sealing materials, wire coating materials, semiconductor device sealing materials, corrosion-resistant rubber paints, and urea-based grease sealing materials.

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Abstract

 高い架橋反応性を有し、流動性が高く、圧縮永久歪および耐塩基性に優れる含フッ素弾性共重合体およびその製造方法、並びに架橋ゴムを提供する。  テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレンおよびパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)からなる群から選ばれる1種以上の単量体(a)に基づく繰り返し単位(A)、クロトン酸ビニル、アジピン酸ジビニル、および1,4-ブタンジールジビニルエーテルからなる群から選ばれる1種以上の単量体(b)に基づく繰り返し単位(B)、および必要に応じてエチレンおよびプロピレンからなる群から選ばれる1種以上の単量体(c)に基づく繰り返し単位(C)を含有する含フッ素弾性共重合体であって、該含フッ素弾性共重合体がヨウ素原子を有する含フッ素弾性共重合体、および該含フッ素弾性共重合体を有機過酸化物で架橋してなる架橋ゴム。

Description

含フッ素弾性共重合体、その製造方法および架橋ゴム
 本発明は、架橋反応性に優れる含フッ素弾性共重合体、その製造方法および架橋ゴムに関する。
 含フッ素弾性共重合体(以下、含フッ素エラストマーともいう。)は、耐熱性、耐薬品性、耐油性、耐候性等に優れることから、通常の炭化水素系材料が耐え得ないような過酷な環境下で適用される。含フッ素弾性共重合体としては、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン/プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)系共重合体等が知られている。
 これらの含フッ素弾性共重合体は、反応性に乏しいため架橋反応性や他材料との接着性が充分でなく、従来より、反応性官能基を導入し、反応性を向上する方法が提案されている。なかでも過酸化物による架橋反応性を向上するために、特別な架橋性単量体を共重合する方法や、過酸化物による架橋の前に、前処理が実施されている。例えば、ヨウ素原子を有する含フッ素連鎖移動剤の存在下に、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンを共重合させて得た含フッ素弾性共重合体は、高分子末端にヨウ素原子を含有するので、過酸化物架橋が可能である(特許文献1、および非特許文献1を参照)。
 一方、テトラフルオロエチレン/プロピレン系共重合体は、フッ化ビニリデンの繰り返し単位を含む上記含フッ素弾性共重合体に比べ、耐アミン性や耐高温蒸気性に優れる。ヨウ素原子を有する含フッ素連鎖移動剤の存在下、テトラフルオロエチレン/プロピレンを共重合して得られる、含フッ素弾性共重合体も提案されている(特許文献2を参照)。
 しかし、該特許文献2に記載された方法では、重合速度が遅く、含フッ素弾性共重合体の生産性が非常に低くかった。また、得られる含フッ素弾性共重合体は架橋反応性が不十分であり、圧縮永久歪をはじめとする架橋ゴムの諸物性も満足のいくものではなかった。
 また、ビニルエステルモノマーなどの架橋性単量体を共重合させて得た、側鎖に二重結合を有する含フッ素弾性共重合体も提案されている(特許文献3、および特許文献4を参照)。
 しかし、該含フッ素弾性共重合体(テトラフルオロエチレン/プロピレン共重合体)では、架橋性単量体の共重合割合が多くなると、生成した共重合体の側鎖の二重結合が重合中に一部反応し、該含フッ素弾性共重合体の粘度が増大するなどの問題がある。また所望の強度、圧縮永久歪を有する架橋ゴムを得るために、必要な架橋性単量体の共重合割合を増加すると、高温下での強度が著しく低下する場合がある。さらに、架橋性単量体の共重合割合を減らすと、架橋反応性が低下する問題があり、架橋反応性と強度、圧縮永久歪、伸び、高温下強度のバランスに優れる架橋ゴムを得ることは困難であった。
特開昭53-125491号公報 特開平5-222130号公報 特公昭62-56887号公報 特開2006-70245号公報
建元正祥、高分子論文集、1992年、第49巻、第10号、第765~783頁
 本発明の目的は、架橋反応性に優れ、耐熱性、耐薬品性、耐圧縮永久歪性のバランスに優れ、かつ高温下の機械特性に優れる含フッ素弾性共重合体およびその製造方法、並びに架橋ゴムを提供することである。
 本発明は、以下構成の有する含フッ素弾性共重合体、その製造方法、および架橋ゴムを提供する。
 [1]下記単量体(a)に基づく繰り返し単位(A)、下記単量体(b)に基づく繰り返し単位(B)および必要に応じて下記単量体(c)に基づく繰り返し単位(C)を含有する含フッ素弾性共重合体であって、該含フッ素弾性共重合体がヨウ素原子を有することを特徴とする含フッ素弾性共重合体。
 単量体(a):テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレンおよびパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)からなる群より選ばれる1種以上。
 単量体(b):下記の式(I)で表される単量体、式(II)で表される単量体および式(III)で表される単量体からなる群から選ばれる1種以上。
 CR=CR-O-R-O-CR=CR    ・・・(I)
 CR=CR10-OCO-R11-COO-CR12=CR1314・・・(II)
 CR1516=CR17COOCH=CH       ・・・(III)
(式中、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R12、R13、R14、およびR17は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子またはメチル基を示し、R、およびR11は、それぞれ独立に、エーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~10のアルキレン基を示し、R15、およびR16は、それぞれ独立に、水素原子、またはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~10のアルキル基を示す。)
 単量体(c):エチレンおよびプロピレンからなる群から選ばれる1種以上。
 [2]前記繰り返し単位(A)と前記繰り返し単位(C)との合計に対する前記繰り返し単位(B)のモル比[(B)/{(A)+(C)}]が、0.01/100~1.5/100である、上記[1]に記載の含フッ素弾性共重合体。
 [3]前記含フッ素弾性共重合体が、高分子鎖末端にヨウ素原子を有する上記[1]または[2]に記載の含フッ素弾性共重合体。
 [4]前記繰り返し単位(C)を含有し、(C)/(A)=1/99~70/30(モル比)である、上記[1]~[3]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [5]前記式(I)において、R、R、R、R、R、およびRが水素原子である上記[1]~[4]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [6]前記単量体(b)が1,4-ブタンジオールジビニルエーテルである上記[1]~[4]に記載の含フッ素弾性共重合体。
 [7]前記式(II)において、R、R、R10、R12、R13、およびR14が水素原子である上記[1]~[4]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [8]前記単量体(b)がアジピン酸ジビニルである上記[1]~[4]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [9]前記式(III)において、R16およびR17が水素原子である上記[1]~[4]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [10]前記単量体(b)がクロトン酸ビニルである上記[1]~[4]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [11]前記含フッ素弾性共重合体に含まれるヨウ素原子の含有量が0.01~5質量%である上記[1]~[10]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [12]前記単量体(a)がテトラフルオロエチレンであり、前記単量体(c)がプロピレンであり、繰返し単位の比率が(C)/(A)=40/60~60/40(モル比)である上記[1]~[11]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
 [13]上記[1]~[12]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体の製造方法であって、ラジカル重合開始剤、および、一般式RI(式中、Rは炭素数3以上のアルキレン基またはパーフルオロアルキレン基である。)で表されるヨード化合物の存在下、前記単量体(a)と、前記単量体(b)と、必要に応じて前記単量体(c)を共重合することを特徴とする含フッ素弾性共重合体の製造方法。
 [14]重合温度が、0℃~60℃の範囲である上記[13]に記載の含フッ素弾性共重合体の製造方法。
 [15]上記[1]~[12]のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体を有機過酸化物で架橋してなることを特徴とする架橋ゴム。
 本発明の含フッ素弾性共重合体は、架橋反応性に優れ、耐熱性、耐薬品性、耐圧縮永久歪性のバランスに優れ、かつ高温下の機械特性に優れる。
 本発明の架橋ゴムは、比較的安価であり、架橋ゴム物性、耐熱性、耐薬品性、耐油性、耐候性に優れる。
 以下、テトラフルオロエチレンをTFE、ヘキサフルオロプロピレンをHFP、フッ化ビニリデンをVdF、クロロトリフルオロエチレンをCTFE、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)をPAVE、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)をPMVE、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)をPPVE、エチレンをE、プロピレンをP、と記す。
 <含フッ素弾性共重合体>
 本発明の含フッ素弾性共重合体は、単量体(a)に基づく繰り返し単位(A)、単量体(b)に基づく繰り返し単位(B)および必要に応じて単量体(c)に基づく繰り返し単位(C)を有する。
 単量体(a)は、TFE、HFP、VdF、CTFEおよびPAVEからなる群より選ばれる1種以上である。
 PAVEとしては、下記式(IV)で表される単量体が好ましい。
CF=CF-O-R ・・・(IV)
(式中、Rは、炭素原子数1~8のパーフルオロアルキル基または炭素原子数1~8のエーテル性酸素原子を有するパーフルオロアルキル基を示す。)
 Rとしては、炭素原子数1~6が好ましく、1~5がより好ましい。
 PAVEの具体例としては、PMVE、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、PPVE、パーフルオロ(3,6-ジオキサ-1-ヘプテン)、パーフルオロ(3,6-ジオキサ-1-オクテン)、パーフルオロ(5-メチル-3,6-ジオキサ-1-ノネン)等が挙げられる。
 単量体(a)としては、TFE、HFP、VdFおよびPAVEからなる群より選ばれる1種以上がより好ましく、TFEが最も好ましい。
 単量体(b)は、下記の式(I)で表される単量体、式(II)で表される単量体および式(III)で表される単量体からなる群から選ばれる1種以上である。
 CR=CR-O-R-O-CR=CR    ・・・(I)
 CR=CR10-OCO-R11-COO-CR12=CR1314・・・(II)
 CR1516=CR17COOCH=CH       ・・・(III)
(式中、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R12、R13、R14、およびR17は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子またはメチル基を示し、R、およびR11は、それぞれ独立に、エーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~10のアルキレン基を示し、R15、およびR16は、それぞれ独立に、水素原子、またはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~10のアルキル基を示す。) 
 式(I)としては、ジビニルエーテル、アリルビニルエーテル、ブテニルビニルエーテルなどが挙げられる。これら化合物の一部あるいはすべてがフッ素化されたものなども使用できるが、R、R、R、R、R、およびRが水素原子であることが好ましく、特に好ましい式(I)の具体例としては1,4-ブタンジオールジビニルエーテルが挙げられる。
 式(II)としては、ジビニルエステル、アリルビニルエステル、ブテニルビニルエステルなどが挙げられる。これら化合物の一部あるいはすべてがフッ素化されたものなども使用できるが、R、R、R10、R12、R13、およびR14が水素原子であることが好ましく、特に好ましい式(I)の具体例としてはアジピン酸ジビニルが挙げられる。
 式(III)においては、R16およびR17が水素原子であることが好ましい。式(III)の具体例としては、クロトン酸ビニル、メタクリル酸ビニルなどが挙げられ、クロトン酸ビニルが特に好ましい。
 式(I)、式(II)または式(III)で示される単量体を共重合させると、重合中に側鎖の二重結合が一部反応し、分岐鎖を有する含フッ素弾性共重合体が得られる。また、残った側鎖の二重結合は架橋基として利用できる。
 単量体(c)は、EおよびPからなる群から選ばれる1種以上である。単量体(c)としては、Pが好ましい。
 本発明の含フッ素弾性共重合体において、繰り返し単位(A)と繰り返し単位(C)との合計に対する繰り返し単位(B)のモル比[(B)/{(A)+(C)}]は、0.01/100~1.5/100が好ましく、0.01/100~0.5/100がより好ましく、0.02/100~0.3/100がさらに好ましく、0.05/100~0.2/100が特に好ましい。この範囲にあると、得られる含フッ素弾性共重合体が架橋反応性に優れ、また得られる架橋ゴムが架橋ゴム物性に優れる。ただし、[(B)/{(A)+(C)}]が0.5/100を超えると得られる架橋ゴムの脆性が充分でないことがある。[(B)/{(A)+(C)}]が0.01/100より小さいと、得られる含フッ素弾性共重合体が架橋反応性に乏しく、得られる架橋ゴムの強度、および圧縮永久歪が充分でないことがある。
 繰り返し単位(A)に対する繰り返し単位(C)のモル比[(C)/(A)]は、1/99~70/30が好ましく、30/70~70/30がより好ましく、40/60~60/40が最も好ましい。この範囲にあると、得られる架橋ゴムが架橋ゴム物性に優れ、耐熱性、耐薬品性、耐油性、および耐候性に優れる。
 本発明の含フッ素弾性共重合体において、繰り返し単位(A)および繰り返し単位(C)の組み合わせの具体例としては、下記(X1)~(X4)等が挙げられる。含フッ素弾性共重合体が生産性に優れ、また、得られる架橋ゴムが機械特性、耐熱性、耐薬品性、耐油性、および耐候性に優れることから、(X1)、(X2)、(X4)がより好ましく、(X1)が最も好ましい。
 (X1)TFEに基づく繰り返し単位と、Pに基づく繰り返し単位との組み合わせ、
 (X2)TFEに基づく繰り返し単位と、Pに基づく繰り返し単位と、VdFに基づく繰り返し単位との組み合わせ、
 (X3)TFEに基づく繰り返し単位と、Pに基づく繰り返し単位と、PPVEに基づく繰り返し単位との組み合わせ、
 (X4)TFEに基づく繰り返し単位と、Pに基づく繰り返し単位と、PMVEに基づく繰り返し単位との組み合わせ。
 (X1)~(X4)における共重合組成は、得られる架橋ゴムが架橋ゴム物性に優れ、耐熱性、耐薬品性、耐油性、および耐候性に優れることから、各繰り返し単位の下記モル比が好ましい。
(X1):TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位=40/60~60/40(モル比)、
 (X2):TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/VdFに基づく繰り返し単位=40~60/60~40/1~10(モル比)、
 (X3):TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/PPVEに基づく繰り返し単位=30~60/10~40/10~40(モル比)、
 (X4):TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/PMVEに基づく繰り返し単位=30~60/10~40/10~40(モル比)。
 本発明の含フッ素弾性共重合体は、本発明の効果を損なわない範囲で、単量体(a)、単量体(b)および単量体(c)に加えて、その他の単量体に基づく繰り返し単位を有していてもよい。
 その他の単量体としては、フッ化ビニル、ペンタフルオロプロピレン、パーフルオロシクロブテン、CH=CHCF、CH=CHCFCF、CH=CHCFCFCF、CH=CHCFCFCFCF、CH=CHCFCFCFCFCF等の(パーフルオロアルキル)エチレン類等の含フッ素系単量体;イソブチレン、ペンテンなどのα-オレフィン類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル等のビニルエステル類等の非フッ素系単量体;等が挙げられる。
 また、その他の単量体として、ヨウ素原子を有する単量体も使用できる。ヨウ素原子を有する単量体を共重合させると、本発明の含フッ素弾性共重合体の側鎖にもヨウ素原子を導入することができる。
 ヨウ素原子を有する単量体としては、ヨードエチレン、4-ヨード-3,3,4,4-テトラフルオロ-1-ブテン、2-ヨード-1,1,2,2-テトラフルオロ-1-ビニロキシエタン、2-ヨードエチルビニルエーテル、アリルヨージド、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-ヨード-1-(パーフルオロビニロキシ)プロパン、3,3,4,5,5,5-ヘキサフルオロ-4-ヨードペンテン、ヨードトリフルオロエチレン、2-ヨードパーフルオロ(エチルビニルエーテル)などが挙げられる。
 その他の単量体に基づく繰り返し単位の含有量は、含フッ素弾性共重合体中、0.001~2.0モル%が好ましく、0.01~1.0モル%がより好ましく、0.01~0.5モル%が特に好ましい。
 本発明の含フッ素弾性共重合体のムーニー粘度は、10~200が好ましく、20~180がより好ましく、30~170がさらに好ましい。ムーニー粘度は、分子量の目安であり、大きいと分子量が大きく、小さいと分子量が小さいことを示す。ムーニー粘度が該範囲にあれば、含フッ素弾性共重合体の加工性および架橋ゴムの架橋ゴム物性が良好となる。
 該ムーニー粘度は、実施例に記載のJIS K6300に準じて測定される値である。
 本発明の含フッ素弾性共重合体の製造方法としては、ラジカル重合開始剤、および、一般式RI(式中、Rは炭素数3以上のアルキレン基またはパーフルオロアルキレン基である。)で表されるヨード化合物の存在下、前記単量体(a)と、前記単量体(b)と、必要に応じて前記単量体(c)とを共重合する方法が好ましい。
 本発明における、一般式RIで表されるヨード化合物は、炭素数3以上のアルキレン基またはパーフルオロアルキレン基の両末端にヨウ素原子が結合した化合物である。
 具体例としては、1,3-ジヨードプロパン、1,4-ジヨードブタン、1,6-ジヨードヘキサン、1,8-ジヨードオクタン、1,3-ジヨードパーフルオロプロパン、1,4-ジヨードパーフルオロブタン、1,6-ジヨードパーフルオロヘキサン、1,8-ジヨードパーフルオロオクタン等が挙げられる。一般式RIで表されるヨード化合物の炭素数は、好ましくは3~8である。一般式RIで表されるヨード化合物としては、パーフルオロアルキレン基を有するヨード化合物がより好ましく、特に1,4-ジヨードパーフルオロブタンが最も好ましい。
 これらのヨード化合物は、連鎖移動剤として機能するので、これらのヨード化合物の存在下に前記単量体を重合させると、含フッ素弾性共重合体の高分子の主鎖末端にヨウ素原子を結合させることができる。また、本発明においては、分岐鎖を有する含フッ素弾性共重合体が得られることがあるが、この分岐鎖末端にも同様にヨウ素原子を結合させることができる。従って、本発明において、高分子鎖末端は、主鎖末端であってもよいし、分岐鎖末端であってもよい。
 本発明において、含フッ素弾性共重合体中のヨウ素原子含有量は、0.01~5.0質量%が好ましく、0.05~2.0質量%がより好ましい。ヨウ素原子の含有量がこの範囲にあると、含フッ素弾性共重合体は、架橋反応性に優れ、架橋ゴムが機械特性に優れる。
 本発明の含フッ素弾性共重合体の製造方法は、ヨード化合物の存在下に前記単量体を重合させるが、ラジカル重合開始剤、および前記ヨード化合物の存在下に、前記単量体を共重合する方法が好ましい。
 ヨード化合物の存在量は、所望の含フッ素弾性共重合体量によって左右されるが、水性媒体100質量に対して、0.005~10質量部が好ましく、0.02~5質量部が特に好ましい。
 本発明の含フッ素弾性共重合体の重合方法としては、乳化重合法、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法等が挙げられる。含フッ素弾性共重合体の分子量および共重合組成の調整が容易で、生産性に優れることから、乳化剤の存在下に水性媒体中で単量体を共重合する乳化重合法が好ましい。
 水性媒体としては、水、または水溶性有機溶媒を含む水が好ましい。
 水溶性有機溶媒としては、tert-ブタノール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコール等が挙げられ、tert-ブタノール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。
 水性媒体が水溶性有機溶媒を含む場合、水溶性有機溶媒の含有量は、水の100質量部に対して、1~50質量部が好ましく、3~20質量部がより好ましい。
 乳化重合法において、水性媒体のpHは好ましくは7~14、より好ましくは7~11、さらに好ましくは7.5~11、最も好ましくは8~10.5である。pHが7より小さい場合は、ヨード化合物の安定性が低下し、得られる含フッ素弾性共重合体の架橋反応性が低下する場合がある。
 水性媒体のpHを上記範囲に保持する期間は、乳化重合の重合開始から重合終了の間の全重合期間であることが望ましいが、全重合期間でなくてもよい。pHを上記範囲に保持する期間は、好ましくは全重合期間の80%以上であり、より好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。
 pHの調整には、pH緩衝剤を用いることが好ましい。pH緩衝剤としては、無機塩類などが挙げられる。無機塩類としては、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウムなどのりん酸塩、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩などが挙げられる。リン酸塩のより好ましい具体例としては、リン酸水素二ナトリウム2水和物、リン酸水素二ナトリウム12水和物等が挙げられる。
 乳化剤としては、得られる含フッ素弾性共重合体のラテックスの機械的および化学的安定性に優れることから、イオン性乳化剤が好ましく、アニオン性乳化剤がより好ましい。アニオン性乳化剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の炭化水素系乳化剤;パーフルオロオクタン酸アンモニウム、パーフルオロヘキサン酸アンモニウム、ω-ヒドロパーフルオロオクタン酸アンモニウム等の含フッ素アルキルカルボン酸およびその塩;下式(V)で表される乳化剤(以下、乳化剤(V)と記す。);CFO(CFO)CFCOONH(ここで、n=2または3);等が好ましい。
 F(CFO(CF(X)CFO)CF(X)COOA ・・・(V)
 ここで、Xは、フッ素原子または炭素原子数1~3のパーフルオロアルキル基を表し、Aは、水素原子、アルカリ金属、またはNHを表し、pは、1~10の整数を表し、qは、0~3の整数を表す。
 式(V)において、pとしては、1~4の整数が好ましく、1~3の整数がより好ましい。qとしては、0~2の整数が好ましく、1~2の整数がより好ましい。Aとしては、水素原子、NaおよびNHが好ましく、NHがより好ましい。
 AがNHの場合の乳化剤(V)の具体例としては、下記の乳化剤等が挙げられる。
 CFOCFCFOCFCOONH
 CFO(CFCFO)CFCOONH
 F(CFOCFCFOCFCOONH
 F(CFO(CFCFO)CFCOONH
 CFO(CF(CF)CFO)CF(CF)COONH
 F(CFO(CF(CF)CFO)CF(CF)COONH
 F(CFO(CF(CF)CFO)CF(CF)COONH
 F(CFOCFCFOCFCOONH
 F(CFO(CFCFO)CFCOONH
 F(CFOCFCFOCFCOONH
 F(CFO(CFCFO)CFCOONH
 CFOCF(CF)CFOCF(CF)COONH
 F(CFOCF(CF)CFOCF(CF)COONH
 F(CFOCF(CF)CFOCF(CF)COONH等。
 乳化剤の含有量は、水性媒体の100質量部に対して、0.01~10質量部が好ましく、0.1~5質量部がより好ましく、0.1~2質量部が最も好ましい。
 本発明の含フッ素弾性共重合体の製造方法におけるラジカル重合開始剤としては、水溶性重合開始剤およびレドックス重合開始剤が好ましい。
 水溶性重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸類、ジコハク酸過酸化物、アゾビスイソブチルアミジン二塩酸塩等の有機系重合開始剤類等が挙げられ、過硫酸類がより好ましく、過硫酸アンモニウムが最も好ましい。
 水溶性重合開始剤の含有量は、単量体の合計の質量に対して、0.0001~3質量%が好ましく、0.001~1質量%がより好ましい。
 レドックス重合開始剤としては、過硫酸類と、還元剤との組合せが挙げられるが、重合温度が0℃~60℃の範囲でTFEおよびPなどの単量体を重合可能にする重合開始剤であることが好ましい。過硫酸塩の具体例としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸のアルカリ金属塩等が挙げられ、過硫酸アンモニウムがより好ましい。一方、還元剤としては、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸塩、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩等が挙げられ、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩が好ましく、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム塩が最も好ましい。
 さらに、レドックス重合開始剤には、第三成分として、少量の鉄、第一鉄塩などの鉄塩、硫酸銀等を共存させることが好ましく、水溶性鉄塩を共存させることがより好ましい。
 水溶性鉄塩の具体例としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硝酸第一鉄、硝酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄アンモニウム、硫酸第二鉄アンモニウム等が挙げられる。
 レドックス重合開始剤には、キレート剤を加えることが最も好ましい。キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩が最も好ましい。
 レドックス重合開始剤において、過硫酸塩の使用量は、水性媒体中に0.001~3質量%が好ましく、0.01~1質量%がより好ましく、0.05~0.5質量%が特に好ましい。還元剤の使用量は、水性媒体中に0.001~3質量%が好ましく、0.01~1質量%がより好ましく、0.05~0.5質量%が特に好ましい。また、鉄、第一鉄塩などの鉄塩、硫酸銀などの第三成分の使用量は、水性媒体中に0.0001~0.3質量%が好ましく、0.001~0.1質量%がより好ましく、0.01~0.1質量%が特に好ましい。キレート剤の使用量は、水性媒体中に0.0001~0.3質量%が好ましく、0.001~0.1質量%がより好ましく、0.01~0.1質量%が特に好ましい。
 本発明の含フッ素弾性共重合体の製造方法における重合圧力、重合温度等の重合条件は、単量体の組成、ラジカル重合開始剤の分解温度等により適宜選択される。
 重合圧力としては、1.0~10MPaGが好ましく、1.5~5.0MPaGがより好ましく、2.0~4.0MPaGが最も好ましい。重合圧力が1.0MPaG未満であると、重合速度が極めて低くなり、好ましくない。この範囲にあると重合速度が適切で制御しやすく、また、生産性に優れる。10MPaGを超えると、耐圧性を高くするために、重合設備が高価となる。
 重合温度は0~60℃が好ましく、10~50℃がより好ましく、特に好ましくは20~40℃である。重合温度が60℃を超えると、得られる含フッ素弾性共重合体の架橋反応性が著しく低下する場合がある。
 重合温度、および重合圧力がこの範囲にあると、得られた含フッ素弾性共重合体は、架橋反応性に優れ、架橋ゴムが機械特性に優れる。
 本発明の含フッ素弾性共重合体の製造方法において、重合速度は10~100g/L・時間が好ましく、5~70g/L・時間がより好ましく、30~50g/L・時間が最も好ましい。重合速度が上記範囲よりも小さいと、生産性が低く、実用上好ましくない。一方、上記範囲よりも大きいと、得られる含フッ素弾性共重合体は分子量が低く、架橋反応性が充分でない。この範囲にあると、生産性に優れ、得られる含フッ素弾性共重合体は、分子量が適切で、架橋反応性に優れる。
 本発明において、乳化重合法で得られる、含フッ素弾性共重合体のラテックスを、公知の方法で凝集させて含フッ素弾性共重合体を単離する。凝集方法としては、金属塩を添加する方法(塩析)、無機酸(塩酸等。)を添加する方法、機械的剪断による方法、凍結解凍による方法等が挙げられる。
 また、得られた含フッ素弾性共重合体は、オーブン等の乾燥装置を用いて乾燥することが好ましい。乾燥温度は、60~150℃が好ましく、80~120℃がより好ましい。この範囲にあると、乾燥された含フッ素弾性共重合体は、架橋反応性に優れ、架橋ゴムは機械的特性に優れる。
 本発明の含フッ素弾性共重合体は、有機過酸化物を用いて架橋することが好ましい。
 有機過酸化物としては、ジアルキルパーオキシド類(ジtert-ブチルパーオキシド、tert-ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、α,α-ビス(tert-ブチルパーオキシ)-p-ジイソプロピルベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン-3等。)、1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジヒドロキシパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、tert-ブチルパーオキシベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、tert-ブチルパーオキシマレイン酸、tert-ブチルパーオキシソプロピルカーボネート等が挙げられ、ジアルキルパーオキシド類が好ましい。
 有機過酸化物の使用量は、含フッ素弾性共重合体の100質量部に対して、0.3~10質量部が好ましく、0.3~5質量部がより好ましく、0.5~3質量部がさらに好ましい。有機過酸化物の使用量が該範囲にあると、架橋速度が適切で、得られた架橋ゴムは引張強度と伸びのバランスに優れる。
 本発明の含フッ素弾性共重合体を架橋する際に、架橋助剤を配合すると、架橋反応性が向上するので好ましい。架橋助剤としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリメタリルイソシアヌレート、1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、トリアリルトリメリテート、m-フェニレンジアミンビスマレイミド、p-キノンジオキシム、p,p’-ジベンゾイルキノンジオキシム、ジプロパルギルテレフタレート、ジアリルフタレート、N,N’,N’’,N’’’-テトラアリルテレフタールアミド、ビニル基含有シロキサンオリゴマー(ポリメチルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルビニルシロキサン等。)等が挙げられ、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリメタリルイソシアヌレートが好ましく、トリアリルイソシアヌレートがより好ましい。
 架橋助剤の配合量は、含フッ素弾性共重合体の100質量部に対して、0.1~20質量部が好ましく、1~10質量部がより好ましい。架橋助剤の配合量が該範囲にあると、架橋速度が適切で、得られた架橋ゴムは強度と伸びのバランスに優れる。
 また、必要に応じて含フッ素弾性共重合体に金属酸化物を配合してもよい。金属酸化物としては、2価金属の酸化物が好ましい。2価金属の酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化鉛等が好ましく挙げられる。金属酸化物の配合量は、含フッ素弾性共重合体の100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましく、0.5~5質量部がより好ましい。
 さらに、本発明の含フッ素弾性共重合体を架橋させる際には、着色させるための顔料、充填剤、補強剤などを用いてもよい。充填剤または補強剤としては、カーボンブラック、酸化チタン、二酸化珪素、クレー、タルク、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロトリフルオロエチレン、四フッ化エチレン/エチレン共重合体、四フッ化エチレン/フッ化ビニリデン共重合体等が挙げられる。
 本発明の含フッ素弾性共重合体への、有機過酸化物、架橋助剤、および他の各種添加剤の配合には、通常、ロール、ニーダー、バンバリーミキサー、押し出し機などのゴム用混合装置が用いられる。該ゴム用混合装置により、容易に、架橋反応性に優れる含フッ素弾性共重合体組成物を得ることができる。
 該含フッ素弾性共重合体組成物は、通常は加熱プレス等の方法によって、成形と同時に架橋されるが、予め成形した後に架橋してもよい。
 成形方法としては、圧縮成形、射出成形、押し出し成形、カレンダー成形または溶剤に溶かしてディッピング、コーティングなどが採用される。
 架橋条件は、成形法や架橋物の形状を考慮して加熱プレス架橋、スチーム架橋、熱風架橋など種々の条件が採用される。架橋温度は、通常は100~400℃で数秒~24時間の範囲が好ましく採用される。また、架橋物の機械特性や圧縮永久歪の向上やその他の特性の安定化を目的に、2次架橋が好ましく採用される。2次架橋条件としては、100~300℃で30分間~48時間程度が好ましい。
 成形した含フッ素弾性共重合体組成物を放射線照射により架橋することも好ましい。照射する放射線としては、電子線、紫外線などが挙げられる。電子線照射における照射量は、0.1~30Mradが好ましく、1~20Mradがより好ましい。放射線照射により架橋する場合には、含フッ素弾性共重合体組成物が、有機過酸化物を含有しない組成物であってもよい。
 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されない。
 各物性の測定は、下記の方法を用いた。
(共重合組成)含フッ素弾性共重合体中のTFEに基づく単量体単位の含有量をフッ素含有量分析により、また、赤外吸収スペクトルによりビニルエステルおよびビニルエーテルに基づく単量体単位の含有量を算出し、共重合組成を分析した。
(ヨウ素含有量)含フッ素弾性共重合体中のヨウ素含有量は、ダイアインスツルメンツ社製の自動試料燃焼装置イオンクロマトグラフ用前処理装置AQF-100型とイオンクロマトグラフを組み合わせた装置で定量した。
(ムーニー粘度)含フッ素弾性共重合体のムーニー粘度は、JIS K6300に準じて、直径38.1mm、厚さ5.54mmのL型ローターを用い、100℃で、予熱時間を1分間、ローター回転時間を4分間に設定して測定した。
(比重)含フッ素弾性共重合体の比重は、新光電子社製の比重計を用い、JIS K6220-1に準ずる方法にて測定した。
(架橋物性および架橋ゴム物性の測定)含フッ素弾性共重合体の100質量部、カーボンブラックの30質量部、トリアリルイソシアヌレートの5質量部、および1,3-ビス(tert-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン(化薬アクゾ社製、商品名「パーカドックス14」)の1質量部を2本ロールにより、室温下にて10分間混練し、均一に混合された含フッ素弾性共重合体組成物を得た。得られた含フッ素弾性共重合体組成物は架橋特性測定機(アルファーテクノロジーズ社製、商品名「RPA2000」)を用いて177℃で12分間、振幅3度の条件にて架橋特性を測定した。
 架橋特性において、Mはトルクの最大値を示し、Mはトルクの最小値を示し、M-Mは架橋度を示す。該架橋特性は、含フッ素弾性共重合体の架橋反応性の指標となり、(M-M)の値が大きいほど、架橋反応性に優れることを示す。また、該含フッ素弾性共重合体組成物を170℃で20分間の熱プレスを行った後、200℃のオーブン内で4時間の2次架橋を行い、含フッ素弾性共重合体組成物の厚さ2mmの架橋ゴムシートを得た。得られた架橋ゴムシートを3号ダンベルで打ち抜き試料を作製し、25℃でJISK6251に準じて、100%引張応力、引張強さおよび破断伸びを測定した。また、JISK6253に準じて硬度を測定した。
 (熱時引張強度)前記含フッ素弾性共重合体組成物につき、JISK6251に準じて150℃恒温槽内での引張強さおよび破断伸びを測定した。
 (圧縮永久歪)前記含フッ素弾性共重合体組成物につき、JIS K6262に準じて200℃で72時間の圧縮永久歪試験を行い、永久歪を測定した。
 [実施例1](含フッ素弾性共重合体A(TFE/P/クロトン酸ビニル共重合体)の製造)
 撹拌用アンカー翼を備えた内容積3200mLのステンレス鋼製の耐圧反応器の内部を脱気した後、該反応器に、イオン交換水の1500g、リン酸水素二ナトリウム12水和物の60g、水酸化ナトリウムの0.9g、tert-ブタノールの198g、含フッ素乳化剤としてCOCFCFOCFCOONHの9g、および過硫酸アンモニウムの3.8gを加えた。さらに、200gのイオン交換水に0.4gのエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩二水和物(以下、EDTAと記す。)および0.3gの硫酸第一鉄7水和物を溶解させた水溶液を、反応器に加えた。このときの反応器内の水性媒体のpHは9.5であった。
 ついで、24℃で、TFE/P=88/12(モル比)の単量体混合ガスを、反応器の内圧が2.50MPaGになるように圧入した。アンカー翼を300rpmで回転させ、1,4-ジヨードパーフルオロブタンの6.4gを添加した。その後、水酸化ナトリウムでpHを10.0に調整したヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(以下、ロンガリットと記す。)の2.5質量%水溶液(以下、ロンガリット2.5質量%水溶液と記す。)を反応器に加え、重合反応を開始させた。以降、ロンガリット2.5質量%水溶液を、高圧ポンプを用いて連続的に反応器に加えた。
 TFE/Pの単量体混合ガスの圧入量が10gになった時点で、あらかじめ調製しておいたクロトン酸ビニル/tert-ブタノール=1/99(質量比)溶液の1mLを、反応器内に窒素背圧で圧入した。以降、TFE/Pの単量体混合ガスの圧入量が690gまで、10g毎に該クロトン酸ビニルのtert-ブタノール溶液の1mLを圧入し、合計69mL圧入した。TFE/Pの単量体混合ガスの圧入量の総量が700gとなった時点で、ロンガリット2.5質量%水溶液の添加を停止し、反応器の内温を10℃まで冷却し、重合反応を停止し、含フッ素弾性共重合体Aのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は68gであった。重合時間は6時間であった。
 該ラテックスに塩化カルシウムの5質量%水溶液を添加して、含フッ素弾性共重合体Aのラテックスを凝集し、含フッ素弾性共重合体Aを析出させた。含フッ素弾性共重合体Aをろ過し、回収した。ついで、含フッ素弾性共重合体Aをイオン交換水により洗浄し、100℃のオーブンで15時間乾燥させ、白色の含フッ素弾性共重合体Aの690gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Aの赤外吸収スペクトルには、1700cm-1付近に炭素-炭素二重結合に基づく吸収が確認された。含フッ素弾性共重合体Aの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/クロトン酸ビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.05(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体A中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Aのムーニー粘度は90、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Aの架橋特性および架橋ゴム物性を表1に示す。
 [実施例2](含フッ素弾性共重合体B(TFE/P/クロトン酸ビニル共重合体)の製造)
 圧入するクロトン酸ビニル/tert-ブタノール溶液の濃度を、クロトン酸ビニル/tert-ブタノール=98/2(質量比)とした以外は実施例1と同様にして単量体の重合を行い、含フッ素弾性共重合体Bのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は66gであった。重合時間は6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Bのラテックスから含フッ素弾性共重合体Bを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Bの695gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Bの赤外吸収スペクトルには、炭素-炭素二重結合に基づく吸収が確認された。含フッ素弾性共重合体Bの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/クロトン酸ビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.1(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体B中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Bのムーニー粘度は、105、比重は1.54であった。
 含フッ素弾性共重合体Bの架橋特性および架橋ゴム物性を表1に示す。
 [実施例3](含フッ素弾性共重合体C(TFE/P/クロトン酸ビニル共重合体)の製造)
 1,4-ジヨードパーフルオロブタンの添加量を3.2gとした以外は、実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Cのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は61gであった。重合時間は約6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Cのラテックスから含フッ素弾性共重合体Cの690gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Cの赤外吸収スペクトルには、炭素-炭素二重結合に基づく吸収が確認された。含フッ素弾性共重合体Cの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/クロトン酸ビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.05(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体C中のヨウ素含有量は0.25質量%であった。含フッ素弾性共重合体Cのムーニー粘度は、160、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Cの架橋特性および架橋ゴム物性を表1に示す。
 [実施例4](含フッ素弾性共重合体D(TFE/P/クロトン酸ビニル共重合体)の製造)
 圧入するクロトン酸ビニル/tert-ブタノール溶液の濃度を、クロトン酸ビニル/tert-ブタノール=80/20(質量比)とした以外は実施例1と同様にして単量体の重合を行い、含フッ素弾性共重合体Dのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は75gであった。重合時間は約6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Dのラテックスから含フッ素弾性共重合体Dを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Dの670gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Dの赤外吸収スペクトルには、炭素-炭素二重結合に基づく吸収が確認された。含フッ素弾性共重合体Dの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/クロトン酸ビニルに基づく繰り返し単位=56/44/1.0(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体D中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Dのムーニー粘度は、170、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Dの架橋特性および架橋ゴム物性を表1に示す。
 [比較例1](含フッ素弾性共重合体E(TFE/P共重合体)の製造)
 クロトン酸ビニルを添加しない以外は、実施例1と同様にして製造し、含フッ素弾性共重合体Eのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は70gであった。重合時間は約6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Eのラテックスから含フッ素弾性共重合体Eを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Eの690gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Eの赤外吸収スペクトルには、炭素-炭素二重結合に基づく吸収は観測されなかった。含フッ素弾性共重合体Eの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位=56/44(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体E中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Eのムーニー粘度は、75、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Eの架橋特性および架橋ゴム物性を表1に示す。
 [比較例2](含フッ素弾性共重合体F(TFE/P/クロトン酸ビニル共重合体)の製造)
 1,4-ジヨードパーフルオロブタンを添加しない以外は実施例1と同様にして単量体の重合を行い、含フッ素弾性共重合体Fのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は65gであった。重合時間は約6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Fのラテックスから含フッ素弾性共重合体Fを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Fの690gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Fの赤外吸収スペクトルには、炭素-炭素二重結合に基づく吸収が確認された。含フッ素弾性共重合体Fの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/クロトン酸ビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.05(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体Fのムーニー粘度は、140、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Fの架橋特性および架橋ゴム物性を表1に示す。
 [比較例3](含フッ素弾性共重合体G(TFE/P/クロトン酸ビニル共重合体)の製造)
 1,4-ジヨードパーフルオロブタンを添加せず、圧入するクロトン酸ビニル/tert-ブタノール溶液の濃度を、クロトン酸ビニル/tert-ブタノール=96/4(質量比)とした以外は実施例1と同様にして単量体の重合を行い、含フッ素弾性共重合体Gのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は70gであった。重合時間は約6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Gのラテックスから含フッ素弾性共重合体Gを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Gの690gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Gの赤外吸収スペクトルには、炭素-炭素二重結合に基づく吸収が確認された。含フッ素弾性共重合体Gの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/クロトン酸ビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.2(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体G中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Gのムーニー粘度は、155、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Gの架橋特性および架橋ゴム物性を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 実施例3、実施例4および比較例3で得られた架橋ゴムについて、熱時引張試験を実施した。その結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 [実施例5](含フッ素弾性共重合体H(TFE/P/アジピン酸ジビニル共重合体)の製造)
 クロトン酸ビニルの代わりにアジピン酸ジビニルを使用し、圧入するアジピン酸ジビニル/tert-ブタノール溶液の濃度を、アジピン酸ジビニル/tert-ブタノール=1.7/98.3(質量比)とした以外は、実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Hのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は70gであった。重合時間は6時間であった。該ラテックス中に残存するアジピン酸ジビニルは、ガスクロマトグラフでは検出されなかったことから、添加したアジピン酸ジビニルは全て反応し、共重合していることが示唆された。
 含フッ素弾性共重合体Hの赤外吸収スペクトルには、1700cm-1付近の炭素-炭素二重結合に基づく吸収は確認されなかったことから、アジピン酸ジビニル単位の両炭素-炭素二重結合は、全て反応していることが確認された。含フッ素弾性共重合体Hの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/アジピン酸ジビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.05(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体H中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Hのムーニー粘度は、90、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Hの架橋特性および架橋ゴム物性を表3に示す。
 [実施例6](含フッ素弾性共重合体J(TFE/P/アジピン酸ジビニル共重合体)の製造)
 圧入するアジピン酸ジビニル/tert-ブタノール溶液の濃度を、アジピン酸ジビニル/tert-ブタノール=5/95(質量比)とした以外は実施例5と同様にして単量体の重合を行い、含フッ素弾性共重合体Jのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は76gであった。重合時間は6時間であった。
 実施例5と同様にして、含フッ素弾性共重合体Jのラテックスから含フッ素弾性共重合体Jを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Jの695gを得た。
 該ラテックス中に残存するアジピン酸ジビニルは、ガスクロマトグラフでは検出されなかったことから、添加したアジピン酸ジビニルは全て反応し、共重合していることが示唆された。
 含フッ素弾性共重合体Jの赤外吸収スペクトルには、1700cm-1付近の炭素-炭素二重結合に基づく吸収は確認されなかったことから、アジピン酸ジビニル単位の両炭素-炭素二重結合は、全て反応していることが確認された。含フッ素弾性共重合体Jの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/アジピン酸ジビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.15(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体J中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Jのムーニー粘度は、105、比重は1.56であった。
 含フッ素弾性共重合体Jの架橋特性および架橋ゴム物性を表3に示す。
 [実施例7](含フッ素弾性共重合体K(TFE/P/1,4-ブタンジオールジビニルエーテル共重合体)の製造)
 アジピン酸ジビニルの代わりに1,4-ブタンジオールジビニルエーテルを使用し、圧入する1,4-ブタンジオールジビニルエーテル/tert-ブタノール溶液の濃度を、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル/tert-ブタノール=4/96(質量比)とした以外は、実施例5と同様にして、含フッ素弾性共重合体Kのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は71gであった。重合時間は約6時間であった。実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Kのラテックスから含フッ素弾性共重合体Kの690gを得た。該ラテックス中に残存する1,4-ブタンジオールジビニルエーテルは、ガスクロマトグラフでは検出されなかったことから、添加した1,4-ブタンジオールジビニルエーテルは全て反応し、共重合していることが示唆された。
 含フッ素弾性共重合体Kの赤外吸収スペクトルには、1700cm-1付近の炭素-炭素二重結合に基づく吸収は確認されなかったことから、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル単位の両炭素-炭素二重結合は全て反応していることが確認された。含フッ素弾性共重合体Kの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/1,4-ブタンジオールジビニルエーテルに基づく繰り返し単位=56/44/0.15(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体K中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Kのムーニー粘度は、85、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Kの架橋特性および架橋ゴム物性を表3に示す。
 [実施例8](含フッ素弾性共重合体L(TFE/P/アジピン酸ジビニル共重合体)の製造)
 圧入するアジピン酸ジビニル/tert-ブタノール溶液の濃度を、アジピン酸ジビニル/tert-ブタノール=40/60(質量比)とした以外は実施例5と同様にして単量体の重合を行い、含フッ素弾性共重合体Lのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は75gであった。重合時間は約6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Lのラテックスから含フッ素弾性共重合体Lを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Lの670gを得た。
 含フッ素弾性共重合体Lの赤外吸収スペクトルには、炭素-炭素二重結合に基づく吸収が確認された。含フッ素弾性共重合体Lの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/アジピン酸ジビニルに基づく繰り返し単位=56.0/44.0/1.3(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体L中のヨウ素含有量は0.5質量%であった。含フッ素弾性共重合体Lのムーニー粘度は、170、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Lの架橋特性および架橋ゴム物性を表3に示す。
 [比較例4](含フッ素弾性共重合体M(TFE/P/アジピン酸ジビニル共重合体)の製造)
 1,4-ジヨードパーフルオロブタンを添加しない以外は実施例5と同様にして単量体の重合を行い、含フッ素弾性共重合体Mのラテックスを得た。ロンガリット2.5質量%水溶液の添加量は65gであった。重合時間は約6時間であった。
 実施例1と同様にして、含フッ素弾性共重合体Mのラテックスから含フッ素弾性共重合体Mを回収し、ついで洗浄、乾燥して、白色の含フッ素弾性共重合体Mの690gを得た。
 該ラテックス中に残存するアジピン酸ジビニルは、ガスクロマトグラフでは検出されなかったことから、添加したアジピン酸ジビニルは全て反応し、共重合していることが示唆された。
 含フッ素弾性共重合体Mの赤外吸収スペクトルには、1700cm-1付近の炭素-炭素二重結合に基づく吸収は確認されなかったことから、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル単位の両炭素-炭素二重結合は全て反応していることが確認された。含フッ素弾性共重合体Mの共重合組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/アジピン酸ジビニルに基づく繰り返し単位=56/44/0.05(モル比)であった。含フッ素弾性共重合体Mのムーニー粘度は、160、比重は1.55であった。
 含フッ素弾性共重合体Mの架橋特性および架橋ゴム物性を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 以上の結果をまとめると、ヨード化合物存在下、単量体(b)で示される単量体を特定の添加量で共重合させて得た、実施例1~8の含フッ素弾性共重合体は、いずれも(M-M)の値が大きく、架橋反応性に優れ、また、優れた架橋ゴム物性を示し、かつ高温下での引張特性に優れていた。また、特に単量体を所定の割合で共重合して得た実施例1~3、および実施例5~7の含フッ素弾性共重合体はより優れた架橋反応性、架橋ゴム物性を示した。
 一方、単量体(b)に基づく繰り返し単位を有しない比較例1の含フッ素弾性共重合体、ヨウ素原子を含まない比較例2、比較例3、および比較例4の含フッ素弾性共重合体はいずれも、架橋反応性に乏しく、架橋ゴム物性が不充分であった。
 また、単量体(b)に基づく繰り返し単位の含有量がやや多い実施例4、および実施例8のフッ素弾性共重合体は、やや脆性が高い架橋ゴム物性を示した。
 本発明の含フッ素弾性共重合体は、架橋反応性に優れ、機械特性、耐熱性、耐薬品性、耐油性、耐候性に優れる架橋ゴムを提供することができる。得られた架橋ゴムは、O-リング、シート、ガスケット、オイルシール、ダイヤフラム、V-リング等の材料に適する。また、耐熱性耐薬品性シール材、耐熱性耐油性シール材、電線被覆材、半導体装置用シール材、耐蝕性ゴム塗料、耐ウレア系グリース用シール材等の用途にも適用できる。
 なお、2008年11月5日に出願された日本特許出願2008-283984号の明細書、特許請求の範囲、および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (15)

  1.  下記単量体(a)に基づく繰り返し単位(A)、下記単量体(b)に基づく繰り返し単位(B)および必要に応じて下記単量体(c)に基づく繰り返し単位(C)を含有する含フッ素弾性共重合体であって、
     該含フッ素弾性共重合体がヨウ素原子を有することを特徴とする含フッ素弾性共重合体。
     単量体(a):テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレンおよびパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)からなる群より選ばれる1種以上。
     単量体(b):下記の式(I)で表される単量体、式(II)で表される単量体および式(III)で表される単量体からなる群から選ばれる1種以上。
     CR=CR-O-R-O-CR=CR ・・・(I)
     CR=CR10-OCO-R11-COO-CR12=CR1314・・・(II)
     CR1516=CR17COOCH=CH    ・・・(III)
    (式中、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R12、R13、R14、およびR17は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子またはメチル基を示し、R、およびR11は、それぞれ独立に、エーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~10のアルキレン基を示し、R15、およびR16は、それぞれ独立に、水素原子、またはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~10のアルキル基を示す。)
     単量体(c):エチレンおよびプロピレンからなる群から選ばれる1種以上。
  2.  前記繰り返し単位(A)と前記繰り返し単位(C)との合計に対する前記繰り返し単位(B)のモル比[(B)/{(A)+(C)}]が、0.01/100~1.5/100である、請求項1に記載の含フッ素弾性共重合体。
  3.  前記含フッ素弾性共重合体が、高分子鎖末端にヨウ素原子を有する請求項1または2に記載の含フッ素弾性共重合体。
  4.  前記繰り返し単位(C)を含有し、(C)/(A)=1/99~70/30(モル比)である請求項1~3のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  5.  前記式(I)において、R、R、R、R、R、およびRが水素原子である請求項1~4のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  6.  前記単量体(b)が1,4-ブタンジオールジビニルエーテルである請求項1~4のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  7.  前記式(II)において、R、R、R10、R12、R13、およびR14が水素原子である請求項1~4のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  8.  前記単量体(b)がアジピン酸ジビニルである請求項1~4のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  9.  前記式(III)において、R16およびR17が水素原子である請求項1~4のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  10.  前記単量体(b)がクロトン酸ビニルである請求項1~4のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  11.  前記含フッ素弾性共重合体に含まれるヨウ素原子の含有量が0.01~5質量%である請求項1~10のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  12.  前記単量体(a)がテトラフルオロエチレンであり、前記単量体(c)がプロピレンであり、繰返し単位の比率が(C)/(A)=40/60~60/40(モル比)である請求項1~11のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体。
  13.  請求項1~12のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体の製造方法であって、
     ラジカル重合開始剤、および、一般式RI(式中、Rは炭素数3以上のアルキレン基またはパーフルオロアルキレン基である。)で表されるヨード化合物の存在下、前記単量体(a)と、前記単量体(b)と、必要に応じて前記単量体(c)を共重合することを特徴とする含フッ素弾性共重合体の製造方法。
  14.  重合温度が、0℃~60℃の範囲である請求項13に記載の含フッ素弾性共重合体の製造方法。
  15.  請求項1~12のいずれかに記載の含フッ素弾性共重合体を有機過酸化物で架橋してなることを特徴とする架橋ゴム。
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