JP5057657B2

JP5057657B2 - パーフルオロエラストマー組成物

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Publication number: JP5057657B2
Application number: JP2005180792A
Authority: JP
Inventors: コミノジョヴァンニ; アルバノマルゲリータ; アポストロマルコ
Original assignee: Solvay Solexis SpA
Current assignee: Solvay Specialty Polymers Italy SpA
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: US7408006B2; CN1712447A; RU2005119131A; US20050282969A1; RU2383563C2; KR20060048442A; JP2006009010A; KR101161674B1; ITMI20041252A1; EP1632526A1; CN1712447B; EP1632526B1

Description

本発明は、３５０℃に至るまでさえ、好ましくは３４０℃に至るまでの高温での改善された耐熱性を有するパーフルオロエラストマー組成物に関する。

フルオロエラストマーの硬化は、イオン的に、過酸化物により行なわれ得ることが知られている。イオン硬化において、好適な硬化剤、例えばビスフェノールＡＦのようなヒドロキシ化合物は、促進剤、例えばテトラアルキルアンモニウム塩、ホスホニウムまたはアミノホスホニウム塩と会合させてフルオロエラストマーに添加される。
過酸化硬化においては、ポリマーは過酸化物の存在下でラジカルを形成できる硬化部位を含まなければならない。

したがって、例えば米国特許第4,035,565号、同4,745,165号および欧州特許第199,138号(特許文献１〜３)に記載されているように重合中にヨウ素および/または臭素を含む硬化部位モノマーが鎖中に導入されるか、あるいは代わりにまたは示した系と同時に、ヨウ素および/または臭素を含む連鎖移動剤を用いることができ、ヨウ化および/または臭素化された末端基を生じる。例えば米国特許第4,243,770号および同5,173,553号(特許文献４および５)参照。過酸化方法による硬化は、公知技術に従って加熱によりラジカルを発生できる過酸化物、例えばジターブチルパーオキシドおよび２,５-ジメチル-２,５-ジ(ターブチルパーオキシ)-ヘキサンなどのようなジアルキルパーオキシド類の添加により行なわれる。

次いで、その他の成分、例えば：
− 硬化助剤類、そのうち、最も一般に用いられるのはトリアリルシアヌレートであり、好ましくはトリアリルイソシアヌレート(TAIC)などである：
− 例えばMgまたはCaなどのような二価金属酸化物または水酸化物から選択され、ポリマーに関して１〜１５重量％の間の量の金属化合物：
− 無機充填剤、顔料、抗酸化剤、安定化剤などのようなその他の従来の添加剤
を硬化化合物に加える。

イオン硬化したフルオロエラストマーは高温に付したとき、過酸化方法により硬化したフルオロエラストマーより、より安定(高温に対してより高い耐熱性)である。事実、イオン硬化で硬化した物品は、良好な最終特性、特に２５０℃より高い温度でさえ耐熱性を保持して得られる。

過酸化方法により硬化したフルオロエラストマーは、高温で機械的特性の明らかな損失を示すので、２３０℃に至るまでのより低い温度で用いられる。したがって、先行技術によれば、過酸化硬化では、２３０℃より高い耐熱性を有するフルオロエラストマー類を得るのは不可能である。

フルオロエラストマー類を含むヨウ素および/または臭素の過酸化的な架橋システム(架橋組成物) (ここで架橋剤は、一般式R^I ₁R^I ₂C=C(R^I ₃)-Z-C(R^I ₄)=CR^I ₅R^I ₆ (式中、基Rは、互いに異なってHまたはアルキル類であり；Zは任意に酸素原子を含んでもよく、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化されている直鎖もしくは分枝鎖状のアルキレンまたはシクロアルキレン基か、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である)を有するビス-オレフィンである)は、米国特許第5,902,857号および同5,948,868号(特許文献６および７)でも知られている。

このシステムは、従来の架橋剤が用いられているシステムと比べると、高温での改善された耐熱性を可能にする。しかしながら、これらの架橋システムを使ってでさえ、約３００℃の温度で、機械的特性が実質的に減少する。例えば、知られているように、フルオロエラストマー類の最も重要な特性の一つである破断応力は、熱処理前の生成物に関して８５％の消失を被る。その上、３５０℃に至るまでの温度で用いられるフルオロエラストマーは、良好な圧縮永久歪特性を有さなければならない。上記の２つの米国特許においては、２００℃での圧縮永久歪特性のみが報告されている。

米国特許第4,035,565号米国特許第4,745,165号欧州特許第199,138号米国特許第4,243,770号米国特許第5,173,553号米国特許第5,902,857号米国特許第5,948,868号

一方、一般に、その主鎖中にＶＤＦユニットを含んでいない高フッ素含有フルオロエラストマー類は、イオン硬化することができない。したがって、架橋したパーフルオロエラストマー類は過酸化方法によってのみ得ることができる。

したがって、３００℃より高く、３５０℃に至るまでの高温での高い耐熱性と組み合わさった高い耐薬品性が要求される応用分野において、この特性の組み合わせを得ることを可能にする入手できる硬化物品を有するための必要性が感じられていた。

驚くべきことに、そして予期せぬことに、パーフルオロエラストマー類を硬化する特定の過酸化物システム(過酸化物組成物)を用いることにより上記の技術的問題を解決できることが、本発明者により見出された。

本発明の目的は、架橋システムか、または過酸化方法により硬化可能で、かつ３００℃より高く、３５０℃に至るまでの高温で改善された耐熱性を有する架橋パーフルオロエラストマー類に対する架橋組成物であり、該システムは：
− 架橋剤として、一般式：

［式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆は互いに等しいか異なって、ＨまたはＣ₁〜Ｃ₅アルキル類であり；

Ｚは、任意に酸素原子を含んでも良いＣ₁〜Ｃ₁₈の直鎖もしくは分枝鎖状のアルキレンまたはシクロアルキレン基であり、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化されているか、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である］
を有するビス-オレフィンであって、その量が全ポリマーに対して重量％で表され、０.６重量％〜１.８重量％であるビス-オレフィン；
− ポリマーに対して０.２重量％〜１.３重量％の量で、加熱によりラジカルを発生可能な過酸化硬化用の過酸化物
を含む。

ビス-オレフィンの式(Ｉ)において、Ｚが好ましくはＣ₄〜Ｃ₁₂、より好ましくはＣ₄〜Ｃ₈パーフルオロアルキレン基であり；Ｚが(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であるときには、次の：
−ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ−、−ＣＦ₂ＣＦ(ＣＦ₃)Ｏ−、−ＣＦＸ₁Ｏ−（ここでＸ₁＝Ｆ、ＣＦ₃）、
−ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ−、−ＣＦ₂−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ−、−Ｃ₃Ｆ₆Ｏ−；
から選択されるユニットを含むことができ；
一方、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆は好ましくは水素である。

好ましくは、Ｚは、式：
−(Ｑ)_p−ＣＦ₂Ｏ−(ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ)_m(ＣＦ₂Ｏ)_n−ＣＦ₂−(Ｑ)_p− （ＩＩ）
［式中、ＱはＣ₁〜Ｃ₁₀アルキレンまたはオキシアルキレン基であり；ｐは０または１であり；ｍおよびｎはｍ／ｎ比が０.２〜５の間であるような数である］
を有し、そして上記の(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の数平均分子量は３００〜１０,０００、好ましくは７００〜２,０００の範囲である。

好ましくは、ビス-オレフィンのＱは：
−ＣＨ₂ＯＣＨ₂−；−ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)_sＣＨ₂−（ここでｓ＝１〜３）
から選択される。

Ｚがアルキレンまたはシクロアルキレン基である式(Ｉ)のビス-オレフィンは、例えばI.L. Knunyantsらによる“Izv. Akad. Nauk. SSSR”, Ser. Khim., 1964(2), 384−6に記載されている方法に従って製造することができ、一方、(パー)フルオロポリオキシアルキレン連鎖を含むビス−オレフィン類は米国特許第3,810,874号に記載されている。

ビス-オレフィンの好ましい量は、ポリマーに関して０.９重量％〜１.５重量％である。
好ましい過酸化物の量は、ポリマーに関して０.４重量％〜０.８重量％である。

本発明による架橋システムを伴う過酸化方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類は、ラジカルのアタック部位としてヨウ素および/または臭素、好ましくはヨウ素を含むものである。過酸化方法により硬化可能な上記のパーフルオロエラストマー類は、例えばEP 769,521号に記載されているものである。

過酸化方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類は一般に、全ポリマー重量に関して０.００１重量％〜５重量％の間、好ましくは０.０１重量％〜２.５重量％の間の量でヨウ素を含む。このヨウ素原子は鎖に沿っておよび/または末端位に存在し得る。

鎖に沿ったヨウ素原子の導入、フルオロエラストマーの基本モノマー類の共重合は、ヨウ素を含む適当なフッ素化コノモマー(硬化部位モノマー)と一緒に行なわれる(例えば特許US 4,745,165号、US 4,831,085号、US 4,214,060号、EP 683,149号を参照)。このヨウ素を含むフッ素化コモノマーは、例えば次の化合物：

(ａ) 式：
Ｉ−Ｒ_f−Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ₂ (ＩＩＩ)
［式中、Ｒ_fは任意に塩素および/またはエーテル酸素原子を含んでもよいＣ₁〜Ｃ₁₂(パー)フルオロアルキレン、例えばＩＣＦ₂−Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ₂、ＩＣＦ₂ＣＦ₂−Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ₂、ＩＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂−Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ₂、ＣＦ₃ＣＦＩＣＦ₂−Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ₂などである］
のヨウ化(パー)フルオロアルキル-パーフルオロビニルエーテル類；

(ｂ) 式：
Ｉ−Ｒ'_f−ＣＦ＝ＣＦ₂ (ＩＶ)
［式中、Ｒ'_fは任意に塩素原子を含んでもよいＣ₁〜Ｃ₁₂(パー)フルオロアルキレン、例えばヨウ化トリフルオロエチレン、１-ヨウ化-２,２-ジフルオロエチレン、ヨウ化-３,３,４,４-テトラフルオロブテン-１、４-ヨウ化-パーフルオロブテン-１などである］
のヨウ化(パー)フルオロオレフィン類；

(ｃ) 式：
ＣＨＲ_o＝ＣＨ−Ｚ_o−ＣＨ₂ＣＨＲ_o−Ｉ (Ｖ)
［式中、Ｒ_oはＨまたは-ＣＨ₃であり；Ｚ_oは任意に１以上の酸素原子を含んでもよいＣ₁〜Ｃ₁₈の直鎖または分枝鎖状(パー)フルオロアルキレン基か、または上記のような(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である］
のヨウ化(パー)フルオロオレフィン類；
から選択することができる。

その他の硬化部位ヨウ化コモノマー類は、ヨウ化フルオロアルキルビニルエーテル類である(米国特許第4,745,165号および同4,564,662号参照)。
ヨウ化コモノマーの代わりに、またはヨウ化コモノマーに加えて、フルオロエラストマーは、米国特許第4,501,869号に記載されているように、ポリマー製造中、反応媒体に導入した好適なヨウ化連鎖移動剤に由来する末端位にヨウ素原子を含むことができる。この移動剤は、式Ｒ^A _f(Ｉ)_x (ここで、Ｒ^A _fは任意に塩素原子を含んでもよいＣ₁〜Ｃ₁₂(パー)フルオロアルキル基であり、一方ｘは１または２である)を有する。この移動剤は、例えば：
ＣＦ₂Ｉ₂、Ｉ(ＣＦ₂)₆Ｉ、Ｉ(ＣＦ₂)₄Ｉ、ＣＦ₂ＣｌＩ、ＣＦ₃ＣＦＩＣＦ₂Ｉ
などから選択することができる。

上記のようにヨウ化連鎖移動剤の添加により鎖末端基として導入されたヨウ素については、例えば米国特許第4,243,770号および同4,943,662号を参照されたし。
欧州特許出願第407,937号に従って、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を用いることも可能である。

ヨウ素を含む連鎖移動剤の組合せにおいて、酢酸エチル、マロン酸ジエチルなどのようなその他公知の先行技術の連鎖移動剤を用いることができる。
パーフルオロエラストマーの末端位のヨウ素量は、一般にパーフルオロエラストマー重量に関して０.０１重量％〜３重量％の間、好ましくは０.０１重量％〜１重量％の間である。米国特許第4,035,565号および同4,694,045号を参照。

その上、過酸化物方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類は、鎖中および末端位に、ヨウ素の代わりにまたはヨウ素との組合せで臭素も含むことができる。鎖中の臭素は、公知技術(例えば、米国特許第4,035,565号、同第4,745,165号、欧州特許第199,138号参照)に従って導入できるか、または米国特許第4,501,869号に記載されているように末端臭素として導入できる。

パーフルオロエラストマー類は、好ましくは末端位に、エチレンタイプの１つの不飽和を有する少なくとも１つのパーフッ素化オレフィンとのＴＦＥコポリマー類である。特にこのコポリマー類において、コモノマーは：
− ＣＦ₂＝ＣＦＯＲ_2f (パー)フルオロアルキルビニルエーテル類(PAVE) (ここで、Ｒ_2fはＣ₁〜Ｃ₆(パー)フルオロアルキル、例えばトリフルオロメチル、ブロモトリフルオロメチルまたはペンタフルオロプロピルである)；

− ＣＦ₂＝ＣＦＯＸ_o (パー)フルオロオキシアルキルビニルエーテル類［ここで、Ｘ_oは１以上のエーテル基を含むＣ₁〜Ｃ₁₂(パー)フルオロオキシアルキル、例えばパーフルオロ-２-プロポキシプロピルである］；
一般式：
ＣＦＸ₂＝ＣＸ₂ＯＣＦ₂ＯＲ''_f (Ｉ-Ｂ)
（式中、
− Ｒ''_fは次の意味を有する：
− Ｃ₂〜Ｃ₆直鎖または分枝鎖状(パー)フルオロアルキル、
− Ｃ₅またはＣ₆環状(パー)フルオロアルキル
− 酸素原子１〜３個を含むＣ₂〜Ｃ₆直鎖または分枝鎖状(パー)フルオロオキシアルキル、
− Ｘ₂はＦまたはＨである）
を有し、MOVEと称される(パー)フルオロビニルエーテル類
から選択される。

好ましくは、式(Ｉ-Ｂ)の(パー)フルオロビニルエーテル類は、次の一般式：
ＣＦＸ₂＝ＣＸ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂Ｙ (ＩＩ-Ｂ)
［式中、Ｙ＝Ｆ、ＯＣＦ₃；Ｘ₂は上記で定義したとおりである］
を有する。

式：
ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃ (MOVE1)
ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃ (MOVE2)
のパーフルオロビニルエーテル類がより好ましい。

好ましい基本的なモノマー性組成物は、モノマー総量を１００モル％として、次のモル％で表される：
− ＴＦＥ５０〜８５モル％、ＰＡＶＥ１５〜５０モル％；
− ＴＦＥ５０〜８５モル％、ＭＯＶＥ１５〜５０モル％。

本発明の架橋システムを有し過酸化物方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類は、任意にＶＤＦ由来のユニット、任意に水素原子、塩素および/または臭素および/またはヨウ素を含んでもよいＣ₃〜Ｃ₈フルオロオレフィン類、Ｃ₃〜Ｃ₈非フッ化オレフィン類(Ol)を含むこともできる。この場合には、(パー)フルオロエラストマー類が得られる。該コモノマー類を含むフルオロエラストマー組成物の例は、次の：

Ａ）
− テトラフルオロエチレン(TFE) ３３〜７５モル％、好ましくは４０〜６０モル％；
− パーフルオロビニルエーテル(PAVE) １５〜４５モル％、好ましくは２０〜４０モル％；
− ビニリデンフルオライド(VDF) ２〜２５モル％、好ましくは１５〜２０モル％；

Ｂ）
− ＴＦＥ３２〜６０％、ＰＡＶＥ２０〜４０％；Ｏｌ１０〜４０％；
であり、組成物Ａ）およびＢ）のモル数の和はそれぞれ１００％である。

上記の組成物において、ＰＡＶＥビニルエーテル類と一緒の場所でまたはＰＡＶＥとの組合わせ中で、(パー)フルオロビニルエーテル類ＭＯＶＥを使用できるが、但し、全ビニルエーテル％は、組成物Ａ）およびＢ）のためにそれぞれ示した範囲内である。組成物Ａ）およびＢ）において好ましいパーフルオロビニルエーテル類としては、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフルオロエチルビニルエーテルおよびパーフルオロプロピルビニルエーテルが挙げられる。

パーフルオロエラストマー類は、米国特許第5,585,449号に従って、上記の一般式(Ｉ)のビス-オレフィンの少量に由来する鎖中にモノマー性ユニットを含むこともでき、一般に、パーフルオロエラストマー中のビス-オレフィン量は、ポリマーに関して０.０１モル％〜５モル％を範囲とする。

過酸化物方法による硬化は、加熱によりラジカルを発生できる過酸化物の添加により、公知技術に従って行なわれる。最も一般に用いられている中には、例えば、ジ-ターブチルパーオキシドおよび２,５-ジメチル-２,５-ジ(ターブチルパーオキシ)ヘキサン；ジクミルパーオキシド；ジベンゾイルパーオキシド；ジターブチルパーベンゾエート；ジ[１,３-ジメチル-３-(ターブチルパーオキシ)ブチル]-カーボネートのようなジアルキルパーオキシド類がある。その他の過酸化物的なシステムは、例えば欧州特許出願第136,596号および同410,351号に記載されている。

次いで、その他の成分、例えば、次の：
− Ba、Na、K、Pb、Ca、のステアリン酸塩、安息香酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩または亜リン酸塩のような弱酸塩と任意に組合わせて、例えば、Mg、Zn、CaまたはPbのような２価金属の酸化物または水酸化物から選択され、ポリマーに関して０〜１５％、好ましくは２〜１０重量％の間の量の金属化合物；

− 強化用充填剤、顔料、抗酸化剤、安定化剤などのようなその他の従来の添加剤；
が、硬化化合物に添加される。充填剤のうち、カーボンブラック、硫酸バリウム、シリケート類、および例えばPTFEまたはコモノマー類で改質したPTFEの間から選択される半結晶質の(パー)フルオロポリマー類が挙げられる。

本発明のパーフルオロエラストマー類の製造は、先行技術の周知の方法に従って、水性エマルジョン中でのモノマー類の共重合により、必要に応じて第１鉄または銀塩、または他の容易に酸化できる金属と共に、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アルカリ金属またはアンモニウム)の存在下中に行なうことができる。例えば、(パー)フルオロアルキルカルボキシレート類もしくはスルホネート類(例えば、アンモニウムパーフルオロオクタネート)または(パー)フルオロポリオキシ-アルキレンカルボキシレート類もしくはスルホネート類、あるいは先行技術で知られている他の物も、この反応媒体中で用いられる。

重合の最後に、電解質の添加によるかまたは冷却による凝固のような従来法により、フルオロエラストマーはエマルジョンから単離される。
あるいは、重合反応は、周知の技術に従って、好適なラジカル開始剤が存在する有機液体の塊り中または懸濁液中で行うことができる。
この重合反応は、一般に１０MPaまでの圧力下に２５℃〜１５０℃を範囲とする温度で行なわれる。

本発明のパーフルオロエラストマー類の製造は、ここに引例として組込まれる米国特許第4,789,717号および同第4,864,006号に従って、パーフルオロポリ-オキシアルキレン類のエマルジョン、分散、またはマイクロエマルジョンの存在下の水性エマルジョン中で、好ましく行なわれる。

本発明のパーフルオロエラストマー類が、パーフルオロエラストマー＋半結晶質(パー)フルオロポリマーの全乾燥重量に対する重量％の量で、０重量％〜７０重量％、好ましくは０重量％〜５０重量％、さらに好ましくは２重量％〜３０重量％の半結晶質(パー)フルオロポリマーを任意に含んでもよい。

半結晶質(パー)フルオロポリマーとは、［ガラス転移温度Tgに加えて、少なくとも結晶性融点を示す］(パー)フルオロポリマーはことを意味する。
半結晶質(パー)フルオロポリマーは、テトラフルオロエチレン(TFE)ホモポリマー類、または０.０１モル％〜１０モル％、好ましくは０.０５モル％〜７モル％の量の少なくとも１つのエチレンタイプの不飽和を含む１以上のモノマー類とのTFEコポリマー類で構成されている。

エチレン不飽和を有する該コモノマー類は、水素添加またはフッ素化されたタイプである。これらの水素化されたもののうち、エチレン、プロピレン、アクリル酸モノマー類、例えばメチルメタクリレート、(メタ)アクリル酸、ブチルアクリレート、ヒドロキシエチルヘキシルアクリレート、スチレンモノマー類が挙げられる。

フッ素化コモノマー類のうち：
− ヘキサフルオロプロペン(HFP)、ヘキサフルオロイソブテンのようなＣ₃〜Ｃ₈パーフルオロオレフィン類；
− ビニルフルオライド(VF)、ビニリデンフルオライド(VDF)、トリフルオロエチレン、ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｒ_f パーフルオロアルキルエチレン(ここで、Ｒ_fはＣ₁〜Ｃ₆パーフルオロアルキルである)のようなＣ₂〜Ｃ₈水素添加されたフルオロオレフィン類；

− クロロトリフルオロエチレン(CTFE)のような、Ｃ₂〜Ｃ₈クロロ-および/またはブロモ-および/またはヨード-フルオロオレフィン類；
− ＣＦ₂＝ＣＦＯＲ_f (パー)フルオロアルキルビニルエーテル類(PAVE) (ここで、Ｒ_fはＣ₁〜Ｃ₆(パー)フルオロアルキル、例えばＣＦ₃、Ｃ₂Ｆ₅またはＣ₃Ｆ₇である)；
− ＣＦ₂＝ＣＦＯＸ (パー)フルオロ-オキシアルキルビニルエーテル類(ここで、Ｘは１以上のエーテル基を有するＣ₁〜Ｃ₁₂アルキル、またはＣ₁〜Ｃ₁₂オキシアルキル、またはＣ₁〜Ｃ₁₂(パー)フルオロ-オキシアルキル、例えばＣＦ₃、Ｃ₂Ｆ₅またはＣ₃Ｆ₇である)；
− (パー)フルオロジオキソール類、好ましくはパーフルオロジオキソール類；
が挙げられる。

PAVE類、特にパーフルオロメチル-、パーフルオロエチル-、パーフルオロプロピルビニルエーテルおよび(パー)フルオロジオキソール類、好ましくはパーフルオロジオキソール類が好ましいコモノマー類である。
半結晶質(パー)フルオロポリマーは、
(パー)フルオロポリマー核＋外殻の基本モノマー性ユニットの全モル数に対して０.１モル％〜１０モル％の量で、臭化および/またはヨウ化コノマー類由来の鎖中に、臭素および/またはヨウ素原子を含む半結晶質(パー)フルオロポリマーの外殻により任意に被覆されていてもよく、核中および外殻中の半結晶質(パー)フルオロポリマーは、異なる組成物であり得る。EP 1,031,606号を参照されたし。

該半結晶質(パー)フルオロポリマー類の製造は、米国特許第4,789,717号および同第4,864,006号に従って、パーフルオロポリオキシアルキレン類のエマルジョン、分散、またはマイクロエマルジョンの存在下の水性エマルジョン中で、モノマー類の重合により行なわれる。好ましくはこの合成は、パーフルオロポリオキシアルキレンマイクロエマルジョンの存在下で行なわれる。

本発明のパーフルオロエラストマー類が半結晶質(パー)フルオロポリマー類を含むとき、混合は、パーフルオロエラストマーラテックスを、半結晶質(パー)フルオロポリマーラテックスと共に所望の比で混合し、次いで得られる混合物を米国特許第6,395,834号および同第6,310,142号に記載のように共凝固させる事により行なわれる。

あるいは、半結晶質(パー)フルオロポリマーは、重合させることができ、次いでパーフルオロエラストマーを(パー)フルオロポリマー粒子上で重合させる。このようにして核-外殻構造が得られる。

次の実施例は本発明を説明するものであり、なんら制限するものではない。

実施例１
重合
真空にした後、４６０rpmで作動する撹拌器を備えた２２Lスチール製オートクレーブ中に、脱イオン水１４.５Lおよび：
− 式：
ＣＦ₂ＣｌＯ(ＣＦ₂-ＣＦ(ＣＦ₃)Ｏ)_n(ＣＦ₂Ｏ)_mＣＦ₂ＣＯＯＨ
［式中、ｎ/ｍ＝１０］
の酸末端基を有し、平均分子量６００を有するパーフルオロポリオキシアルキレン３２mL
− ３０重量％ＮＨ₃水溶液３２mL
− 脱イオン水６２mL
− 平均分子量４５０で、式：
ＣＦ₃Ｏ(ＣＦ₂-ＣＦ(ＣＦ₃)Ｏ)_n(ＣＦ₂Ｏ)_mＣＦ₃
［式中、ｎ/ｍ＝２０］
を有するガルデン(Galden(商標)) Ｄ02 １９mL
の混合により得られたマイクロエマルジョン１４５mLを導入した。

次いで、オートクレーブを８０℃に加熱し、全反応の間この温度で維持した。次いで、１,４-ジヨードパーフルオロブタン(Ｃ₄Ｆ₈Ｉ₂)３５gをオートクレーブに導入した。
次いで、以下のモル組成物：
− テトラフルオロエチレン(TFE) ３５％；
− パーフルオロメチルビニルエーテル(MVE) ６５％；
を有するモノマー類の混合物を、圧力を２５バール(bar rel) (２.５MPa）とするように供給する。

次いで、オートクレーブ中に：
− 開始剤としての過硫酸アンモニウム(APS) ０.７g；
− 式：ＣＨ₂＝ＣＨ−(ＣＦ₂)₆−ＣＨ＝ＣＨ₂のビスオレフィン１８g
を導入する。
重合の開始から始め、モノマー変換において５％の増加に対して、ビスオレフィンの添加は、各０.９gを２０回に分割して行った。

次のモル組成物：テトラフルオロエチレン(TFE) ６０％、パーフルオロメチルビニルエーテル(MVE) ４０％を有する混合物を供給することにより、圧力２５バール(２.５MPa)を全重合の間じゅう一定に維持する。
モノマー変換１００％に対応する１６０分間の反応後、オートクレーブを冷却し、ラテックスを排出する。

このようにして得られたラテックスは、２９０gポリマー/kgラテックスに等しい濃度を有しており、本発明において実施例および比較例で用いられる。
ラテックスを、硝酸溶液への滴下により凝固させる。得られるポリマーを空気循環オーブン中、９０℃で１６時間乾燥する。

乾燥したポリマーを、種々の実施例に対して表１に示した量(phr)の、次の架橋成分：
− 式：ＣＨ₂＝ＣＨ−(ＣＦ₂)₆−ＣＨ＝ＣＨ₂を有するビス-オレフィン；
− ２,５-ジメチル-２,５-ジ(ターブチルパーオキシ)ヘキサンルペロックス(Luperox(商標))１０１；
− ＺｎＯ；
− 強化用充填剤：
− カーボンブラックオースチンブラック(Austin Black (商標))；
− カーボンブラックセバカルブ(Svacarb (商標)) MT-LS；
と一緒に混合する。

この油にして得られたブレンドを、１７０℃で成形し、表１に示した条件下で特徴付けた。
表１において、「ｎ.ｄ.」は、決定できないことを意味する。

表に対するコメント
表から本発明の実施例２および３の組成物は、３１６℃で７０時間の熱処理後に、良好な機械的および圧縮永久歪特性を維持している。ビス-オレフィン含有量が本発明の制限より高い組成物(比較実施例４〜６)は、上記の条件下での熱処理後に、不十分な機械的特性を示す。

特に、表１は、比較実施例４および５における破断点伸びΔ％が、１００％より高く、圧縮永久歪は決定できなかった一方で、比較実施例６については、全機械的特性が決定できなかった。

本発明による組成物は、３１６℃で７０時間の熱処理後でさえ、良好な機械的および圧縮永久歪特性を維持しており、耐熱性が必要な分野で広く利用できる。

Claims

− 架橋剤として、一般式：

［式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆は互いに等しいか異なって、ＨまたはＣ₁〜Ｃ₅アルキル類であり；
Ｚは、任意に酸素原子を含んでもよく、少なくとも部分的にフッ素化されているか、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であるＣ₁〜Ｃ₁₈の直鎖もしくは分枝鎖状のア
ルキレンまたはシクロアルキレン基である］
を有するビス-オレフィンであって、その量が全ポリマーに対して重量％で表され、０.６重量％〜１.８重量％であるビス-オレフィン；
− 全ポリマーに対して０.２重量％〜１.３重量％の量で、加熱によりラジカルを発生可
能な過酸化硬化用の過酸化物
を含み、３００℃より高く、３５０℃に至るまでの高温において、改善された耐熱性を有し、過酸化方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類の架橋組成物。
式(Ｉ)のビス-オレフィンにおいて、ＺがＣ₄〜Ｃ₁₂パーフルオロアルキレン基であるか、または次の：
−ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ−、−ＣＦ₂ＣＦ(ＣＦ₃)Ｏ−、−ＣＦＸ₁Ｏ−(ここで、Ｘ₁＝Ｆ、ＣＦ₃)、
−ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ−、−ＣＦ₂−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ−、−Ｃ₃Ｆ₆Ｏ−；
から選択されるユニットを含む(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であり、
一方で、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆は水素である請求項１に記載の架橋組成物。
Ｚが、次の式：
−(Ｑ)_p−ＣＦ₂Ｏ−(ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ)_m(ＣＦ₂Ｏ)_n−ＣＦ₂−(Ｑ)_p− （ＩＩ）
［式中、ＱはＣ₁〜Ｃ₁₀アルキレンまたはオキシアルキレン基であり；ｐは０または１であり；ｍおよびｎはｍ／ｎ比が０.２〜５の間であるような数である］
を有し、そして前記の(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の数平均分子量が３００〜１０,０００の範囲である請求項２に記載の架橋組成物。
Ｑが：
−ＣＨ₂ＯＣＨ₂−；−ＣＨ₂Ｏ(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)_sＣＨ₂−（ここで、ｓ＝１〜３である）
から選択される請求項３に記載の架橋組成物。
ビス-オレフィンの含有量が、ポリマーに関して０.９重量％〜１.５重量％であり、そして過酸化物の量が、ポリマーに関して０.４重量％〜０.８重量％である請求項１〜４のいずれか一つに記載の架橋組成物。
過酸化方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類が、ラジカルのアタック部位としてヨウ素および/または臭素を含む請求項１〜５のいずれか一つに記載の架橋組成物。
過酸化方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類が、エチレンタイプの１つの不飽和を有する少なくとも１つのパーフッ素化オレフィンとのテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）コポリマー類である請求項１〜６のいずれか一つに記載の架橋組成物。
前記のコポリマー類において、コモノマーが：
− ＣＦ₂＝ＣＦＯＲ_2f (パー)フルオロアルキルビニルエーテル類(PAVE) (ここで、Ｒ_2fはＣ₁〜Ｃ₆(パー)フルオロアルキルである)；
− ＣＦ₂＝ＣＦＯＸ_o (パー)フルオロオキシアルキルビニルエーテル類［ここで、Ｘ_oは１以上のエーテル基を含有するＣ₁〜Ｃ₁₂(パー)フルオロアルキルである］；
一般式：
ＣＦＸ₂＝ＣＸ₂ＯＣＦ₂ＯＲ''_f (Ｉ-Ｂ)
（式中、
− Ｒ''_fは次の意味を有する：
− Ｃ₂〜Ｃ₆直鎖または分枝鎖状(パー)フルオロアルキル、
− Ｃ₅またはＣ₆環状(パー)フルオロアルキル
− 酸素原子１〜３個を含むＣ₂〜Ｃ₆直鎖または分枝鎖状(パー)フルオロオキシアルキル、
− Ｘ₂はＦまたはＨである）
を有する(パー)フルオロビニルエーテル類；
から選択される請求項７に記載の架橋組成物。
式(Ｉ−Ｂ)の(パー)フルオロビニルエーテル類が、次の式：
ＣＦＸ₂＝ＣＸ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂Ｙ (ＩＩ-Ｂ)
［式中、Ｙ＝Ｆ、ＯＣＦ₃；Ｘ₂は上記で定義したとおりである］
を有する請求項８に記載の架橋組成物。
パーフルオロビニルエーテル類が、次の式：
ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃ (MOVE1)
ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃ (MOVE2)
を有する請求項９に記載の架橋組成物。
過酸化方法により硬化可能なパーフルオロエラストマー類のモノマー性組成物が、モノマー総量を１００モル％として、次のモル％：
− ＴＦＥ５０〜８５モル％、ＰＡＶＥ１５〜５０モル％；
− ＴＦＥ５０〜８５モル％、ＭＯＶＥ１５〜５０モル％；
で表され、ＭＯＶＥが、式（Ｉ-Ｂ）の(パー)フルオロビニルエーテル類を表す請求項８〜１０のいずれか一つに記載の架橋組成物。
パーフルオロエラストマー類が、ビニリデンフルオライド（ＶＤＦ）由来のユニット、任意に水素原子、塩素および/または臭素および/またはヨウ素を含んでもよいＣ₃〜Ｃ₈フルオロオレフィン類、Ｃ₂〜Ｃ₈非フッ化オレフィン類(Ol)も任意に含んでもよい請求項１〜１１のいずれか一つに記載の架橋組成物。
パーフルオロエラストマー類を構成するモノマー性組成物が、次の：
Ａ）
− テトラフルオロエチレン(TFE) ３３〜７５モル％；
− パーフルオロビニルエーテル(PAVE) １５〜４５モル％；
− ビニリデンフルオライド(VDF) ２〜２５モル％；または
Ｂ）
− ＴＦＥ３２〜６０モル％、ＰＡＶＥ２０〜４０モル％；Ｏｌ１０〜４０モル％；
であり、組成物Ａ）およびＢ）のモル数の和がそれぞれ１００％である請求項１２に記載の架橋組成物。
パーフルオロエラストマー類が、一般式(Ｉ)のビス-オレフィン由来のモノマー性ユニット鎖中に、ポリマーに関して０.０１モル％〜５モル％を範囲とするパーフルオロエラストマー中のビス-オレフィン量を含む請求項１〜１３のいずれか一つに記載の架橋組成物。
パーフルオロエラストマー類が、パーフルオロエラストマー＋半結晶質(パー)フルオロポリマーの全乾燥重量に対する重量％の量で、０重量％〜７０重量％の半結晶質(パー)フルオロポリマーを含む請求項１〜１４のいずれか一つに記載の架橋組成物。
半結晶質(パー)フルオロポリマーが、テトラフルオロエチレン(TFE)ホモポリマー類、またはモノマーの全モル数に対して、０.０１モル％〜１０モル％の量の少なくとも１つのエチレンタイプの不飽和を含む１以上のモノマー類とのＴＦＥコポリマー類で構成されている請求項１５に記載の架橋組成物。
半結晶質(パー)フルオロポリマーのエチレン不飽和を有するコモノマー類が、水素添加またはフッ素化された請求項１６に記載の架橋組成物。
水素添加されたエチレン不飽和を有するコモノマー類が、メチルメタクリレート、(メタ)アクリル酸、ブチルアクリレート、ヒドロキシエチルヘキシルアクリレートおよびスチレンモノマー類から選択される請求項１７に記載の架橋組成物。
エチレン不飽和を有するフッ素化コモノマー類が、次の：
− Ｃ₃〜Ｃ₈パーフルオロオレフィン類；
− Ｃ₂〜Ｃ₈水素添加されたフルオロオレフィン類；
− Ｃ₂〜Ｃ₈クロロ-および/またはブロモ-および/またはヨード-フルオロオレフィン類；− ＣＦ₂＝ＣＦＯＲ_f (パー)フルオロアルキルビニルエーテル類(PAVE) (ここで、Ｒ_fは
Ｃ₁〜Ｃ₆(パー)フルオロアルキルである)；
− ＣＦ₂＝ＣＦＯＸ (パー)フルオロ-オキシアルキルビニルエーテル類(ここで、Ｘは：
Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル、またはＣ₁〜Ｃ₁₂オキシアルキル、または１以上のエーテル基を有するＣ₁〜Ｃ₁₂(パー)フルオロ-オキシアルキルである)；
− (パー)フルオロジオキソール類；
から選択される請求項１７に記載の架橋組成物。
半結晶質(パー)フルオロポリマーのコモノマー類が、ＰＡＶＥ類および(パー)フルオロジオキソール類から選択される請求項１５〜１９のいずれか一つに記載の架橋組成物。
半結晶質(パー)フルオロポリマーが、半結晶質(パー)フルオロポリマー核＋外殻の基本モノマー性ユニットの全モル数に対して、０.１モル％〜１０モル％の量で臭化および/またはヨウ化コノマー類由来の鎖中に臭素および/またはヨウ素原子を含む半結晶質(パー)フルオロポリマーの外殻により被覆されており、核中および外殻中の半結晶質(パー)フルオロポリマーが異なる組成物であり得る請求項１５〜２０のいずれか一つに記載の架橋組成物。
請求項１〜２１のいずれか一つに記載の架橋組成物と共に過酸化方法により硬化したパーフルオロエラストマー類。
請求項２２に記載の硬化パーフルオロエラストマー類を用いて得ることができる製品。