説明

含フッ素エラストマー、架橋性組成物及び架橋ゴム成形品

【課題】ガラス転移温度が低く、耐アミン性に優れ、非晶質の含フッ素エラストマーを提供する。
【解決手段】本発明は、ビニリデンフルオライド及び下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が78/22〜22/78であり、ガラス転移温度が25℃以下である、ことを特徴とする非晶質の含フッ素エラストマーである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願への相互参照)
本願は、本明細書において全体にわたって参照として組み込まれた、2009年3月5日出願の米国仮特許出願第61/157,706号及び2010年1月6日出願の米国仮特許出願第61/292,557号の35U.S.C.§119(e)に基づく利益を請求する。
本発明は新規な含フッ素エラストマー及びそれを用いた架橋性組成物、さらには架橋ゴム成形品に関する。
【背景技術】
【0002】
ビニリデンフルオライド(VdF)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)共重合体やVdF/HFP/テトラフルオロエチレン(TFE)共重合体などのVdFを必須の構成モノマーとする含フッ素エラストマー(フッ素ゴム)はその卓越した耐熱性、耐薬品性、耐油性などの特性から、高温や種々の薬品への曝露など苛酷な使用条件が要求される分野、たとえば自動車産業、航空機産業、半導体産業などの分野で各種の部品の材料として使用されている。
【0003】
また、VdFを構成単位とする重合体は他にもいくつか知られており、特許文献1及び2にはVdFと2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを共重合させてポリマーを得たことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第2970988号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第2008/0153978号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1及び2には非晶質の含フッ素エラストマーは記載されていない。
【0006】
本発明は、ガラス転移温度が低く、耐アミン性に優れ、非晶質の含フッ素エラストマーを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、ビニリデンフルオライド単位と下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体単位とを特定の組成比で有するポリマーが、非晶質のエラストマーであることを見出しただけでなく、極めて低いガラス転移温度を示し、優れた耐アミン性を有することをも見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明は、ビニリデンフルオライド及び下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が78/22〜22/78であり、ガラス転移温度が25℃以下である、ことを特徴とする非晶質の含フッ素エラストマー(以下、「第1の含フッ素エラストマー」ともいう。)に関する。
【0009】
本発明の第1の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が78/22〜60/40であることが好ましい。
【0010】
本発明は、ビニリデンフルオライド、下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体、並びに、ビニリデンフルオライド及び含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体のみからなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜20/80であり、他の単量体単位が全単量体単位の1〜50モル%であり、ガラス転移温度が25℃以下である、ことを特徴とする非晶質の含フッ素エラストマー(以下、「第2の含フッ素エラストマー」ともいう。)にも関する。
【0011】
本発明の第2の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜50/50であることが好ましい。
【0012】
本発明の第1又は第2の含フッ素エラストマーは、含フッ素単量体が、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンであることが好ましい。
【0013】
本発明は、上記第1又は第2の含フッ素エラストマー、及び、架橋剤を含むことを特徴とする架橋性組成物にも関する。以下、第1の含フッ素エラストマー、及び、架橋剤を含む架橋性組成物を「第1の架橋性組成物」ともいい、第2の含フッ素エラストマー、及び、架橋剤を含む架橋性組成物を「第2の架橋性組成物」ともいう。
【0014】
本発明は、上記第1又は第2の架橋性組成物を架橋して得られる架橋ゴム成形品にも関する。
【0015】
本発明はまた、ビニリデンフルオライド、下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体、並びに、ビニリデンフルオライド及び前記含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体からなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜20/80であり、他の単量体単位が全単量体単位の0〜50モル%であり、ガラス転移温度が25℃以下であり、ヨウ素原子及び臭素原子の少なくとも一方を有し、その含有量の合計が0.001〜10重量%であることを特徴とする非晶質の含フッ素エラストマー(以下、「第3の含フッ素エラストマー」ともいう。)でもある。
【0016】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド及び下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が80/20〜20/80であることが好ましい。
【0017】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜50/50であり、他の単量体単位が全単量体単位の1〜50モル%であることが好ましい。
【0018】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、含フッ素単量体が、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンであることが好ましい。
【0019】
本発明は、上記第3の含フッ素エラストマー、及び、架橋剤を含むことを特徴とする架橋性組成物(以下、「第3の架橋性組成物」ともいう。)にも関する。
【0020】
本発明の第3の架橋性組成物は、架橋剤として有機過酸化物を含むことが好ましい。
【0021】
本発明は、上記第3の架橋性組成物を架橋して得られる架橋ゴム成形品でもある。
【発明の効果】
【0022】
本発明の含フッ素エラストマーは、良好なゴム弾性を有するとともに、耐寒性及び耐アミン性にも優れる。本発明の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド(VdF)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)共重合体と比べて、式(1)で表される含フッ素単量体の含有量とヘキサフルオロプロピレンの含有量とをモル比で同じとした場合、ガラス転移温度(Tg)が低い。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】実施例2〜5で得られたVdF/式(1)で表される含フッ素単量体の共重合体及び比較例5〜8で得られたVdF/HFP共重合体について、式(1)で表される含フッ素単量体又はHFPのモル組成に対するガラス転移温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の第1、第2及び第3の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド単位と下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体単位とを特定の組成比で含むので、非晶質のエラストマーであり、極めて低いガラス転移温度を示す。また、架橋性にも優れ、更に、上記一般式(1)で表される含フッ素単量体単位を含む含フッ素エラストマーは脱フッ化水素しにくく、耐アミン性に優れる。
【0025】
本明細書において、「非晶質」とは、DSC測定(昇温温度10℃/分)において現われた融解ピーク(ΔH)の大きさが2.0J/g以下であることをいう。
【0026】
本発明の第1、第2及び第3の含フッ素エラストマーは、ガラス転移温度を25℃以下とすることができ、また、0℃以下とすることもでき、更には、−20℃以下とすることも可能である。本発明の含フッ素エラストマーは、このように極めて低いガラス転移温度を示すので、耐寒性にも優れる。
【0027】
上記ガラス転移温度は、示差走査熱量計(メトラー社製、DSC822e)を用い、試料10mgを10℃/minで昇温することによりDSC曲線を得て、DSC曲線の二次転移前後のベースラインの延長線と、DSC曲線の変曲点における接線との交点を示す温度として求めることができる。
【0028】
本発明の第1の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド及び式(1)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/式(1)で表される含フッ素単量体単位のモル比が78/22〜22/78である。なお、本発明の第1の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド及び式(1)で表される含フッ素単量体それぞれに由来する単量体単位のみを含む共重合体である。
【0029】
本発明の第1の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド単位/式(1)で表される含フッ素単量体単位のモル比が78/22〜60/40であることが好ましい。
【0030】
本発明の第2の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド、式(1)で表される含フッ素単量体、並びに、ビニリデンフルオライド及び式(1)で表される含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体のみからなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/式(1)で表される含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜20/80であり、他の単量体単位が全単量体単位の1〜50モル%である。
【0031】
本発明の第2の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド単位/式(1)で表される含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜50/50であることが好ましい。より好ましくは、85/15〜60/40である。
【0032】
本発明の第2の含フッ素エラストマーは、他の単量体単位が全単量体単位の1〜40モル%であることが好ましい。
【0033】
本発明の第1又は第2の含フッ素エラストマーにおいて、式(1)で表される含フッ素単量体としては、Rが直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Rが直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Rの炭素数は1〜6であることが好ましい。
【0034】
上記式(1)で表される含フッ素単量体としては、CH=CFCF、CH=CFCFCF、CH=CFCFCFCF、CH=CFCFCFCFCF等があげられ、なかでも、CH=CFCFで示される2,3,3,3−テトラフルオロプロペンであることが好ましい。
【0035】
他の単量体は、ビニリデンフルオライド及び式(1)で表される含フッ素単量体と共重合可能な単量体であれば特に限定されず、1種又は2種以上の単量体を使用してよい。
【0036】
本発明の第2の含フッ素エラストマーにおいて、他の単量体は、テトラフルオロエチレン〔TFE〕、ヘキサフルオロプロピレン、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)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、エチレン、プロピレン、アルキルビニルエーテル、及び、架橋部位を与える単量体からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。より好ましくは、TFEである。TFEのみであることも好ましい形態の一つである。
【0037】
本発明の第2の含フッ素エラストマーにおいて、上記架橋部位を与える単量体としては、たとえば、一般式:
CX=CX−RCHR
(式中、Xは、水素原子、フッ素原子または−CH、Rは、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロポリオキシアルキレン基またはパーフルオロポリオキシアルキレン基、Rは、水素原子または−CH、Xは、ヨウ素原子または臭素原子である)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式:
CF=CFO(CF(CF)CFO)(CF−X
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、Xは、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、又は臭素原子である)
で表される単量体、一般式:
CH=CFCFO(CF(CF)CFO)(CF(CF))−X
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、Xは、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、臭素原子、又は−CHOHである)
で表される単量体、
があげられる。
【0038】
なかでも、CF=CFOCF(CF)CFOCFCFCN、CF=CFOCF(CF)CFOCFCFCOOH、CF=CFOCF(CF)CFOCFCFCHI、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CN、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)COOH、及び、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CHOHからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
【0039】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド、下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体、並びに、ビニリデンフルオライド及び前記含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体からなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜20/80であり、他の単量体単位が全単量体単位の0〜50モル%であり、ガラス転移温度が25℃以下であり、ヨウ素原子及び臭素原子の少なくとも一方を有し、その含有量の合計が0.001〜10重量%である。
【0040】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド、下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体、又は、ビニリデンフルオライド、下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体、並びに、ビニリデンフルオライド及び前記含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体のみからなる共重合体であることが好ましい。
この場合、第3の含フッ素エラストマーは、実質的にビニリデンフルオライド、及び、式(1)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体、若しくは、実質的にビニリデンフルオライド、式(1)で表される含フッ素単量体、及び前記他の単量体のみからなる共重合体であるが、本発明の効果を損なわない範囲で、反応性乳化剤を使用して製造したものであってもよい。また、連鎖移動剤に由来するI末端等を含んでいてもよい。
【0041】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド及び下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体であり、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が80/20〜20/80であることがより好ましい。
【0042】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、また、ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜50/50であり、他の単量体単位が全単量体単位の1〜50モル%であることが好ましい。
【0043】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、含フッ素単量体が、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンであることが好ましい。
【0044】
各単量体単位の含有量は、NMR法により測定する値である。
【0045】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、ヨウ素原子及び臭素原子の少なくとも一方を有し、その含有量の合計が0.001〜10重量%である。ヨウ素原子及び臭素原子の含有量の合計は、0.01〜5重量%であることが好ましく、0.1〜5重量%であることがより好ましい。ヨウ素含有量の測定は、試料(含フッ素エラストマー)12mgにNaSOを5mg混ぜ、純水20mlにNaCOとKCOとを1対1(重量比)で混合したものを30mg溶解した吸収液を用い、石英製の燃焼フラスコ中、酸素中で燃焼させ、30分放置後、島津20Aイオンクロマトグラフを用い測定することができる。検量線はKI標準溶液、ヨウ素イオン0.5ppmを含むもの又は1.0ppmを含むものを用いることができる。
【0046】
上記ヨウ素原子及び臭素原子の結合位置は、含フッ素エラストマーの主鎖の末端でも側鎖の末端でもよく、もちろん両者であってもよい。このような含フッ素エラストマーにおいては、当該ヨウ素末端又は臭素末端が架橋点(架橋部位)となり、架橋密度が高い、架橋した含フッ素エラストマーが得られる他、パーオキサイド架橋をより容易に行うことが可能になる。
【0047】
本発明の第3の含フッ素エラストマーは、架橋部位を与える単量体としてヨウ素または臭素含有単量体を使用する、重合開始剤又は連鎖移動剤として臭素化合物又はヨウ素化合物を使用する、ことなどによって製造することができる。
【0048】
本発明の第3の含フッ素エラストマーにおいて、式(1)で表される含フッ素単量体としては、Rが直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Rが直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Rの炭素数は1〜6であることが好ましい。
【0049】
上記式(1)で表される含フッ素単量体としては、CH=CFCF、CH=CFCFCF、CH=CFCFCFCF、CH=CFCFCFCFCF等があげられ、なかでも、CH=CFCFで示される2,3,3,3−テトラフルオロプロペンであることが好ましい。
【0050】
本発明の第3の含フッ素エラストマーにおいて、他の単量体は、ビニリデンフルオライド及び式(1)で表される含フッ素単量体と共重合可能な単量体(但し、架橋部位を与える単量体を除く。)であれば特に限定されず、1種又は2種以上の単量体を使用してよい。
【0051】
他の単量体は、テトラフルオロエチレン〔TFE〕、ヘキサフルオロプロピレン、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)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、エチレン、プロピレン、及び、アルキルビニルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。また、他の単量体は、TFEであることも好ましい。TFEのみであることも好ましい形態の一つである。本発明の第3の含フッ素エラストマーにおいて他の単量体は、全単量体単位の0〜50モル%であることが好ましい。1〜50モル%であることがより好ましい。
【0052】
本発明の第3の含フッ素エラストマーにおいて、架橋部位を与える単量体としては、たとえば、一般式:
CX=CX−RCHR
(式中、Xは、水素原子、フッ素原子または−CH、Rは、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロポリオキシアルキレン基またはパーフルオロポリオキシアルキレン基、Rは、水素原子または−CH、Xは、ヨウ素原子または臭素原子である)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式:
CX=CX−R
(式中、Xは、水素原子、フッ素原子または−CH、Rは、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロポリオキシアルキレン基またはパーフルオロポリオキシアルキレン基、Rは、水素原子または−CH、Xは、ヨウ素原子または臭素原子である)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体(好ましくは、一般式:CH=CH(CFI(nは2〜8の整数である。)で表されるヨウ素含有単量体)、一般式:
CF=CFO(CF(CF)CFO)(CF−X
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、Xは、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、又は臭素原子である)
で表される単量体、一般式:
CH=CFCFO(CF(CF)CFO)(CF(CF))−X
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、Xは、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、臭素原子又は−CHOHである)
で表される単量体、一般式:
=CR−Z−CR=CR
(式中、R、R、R、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基であり、Zは、直鎖又は分岐状で酸素原子を有していてもよい、炭素数1〜18のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、又は、少なくとも部分的にフッ素化しているC1−C10のアルキレン又はオキシアルキレン基、又は
−(Q)−CFO−(CFCFO)(CFO)−CF−(Q)
で表されるフルオロポリオキシアルキレンであり、ここで、Qは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/nが0.2〜5であり、かつ上記(パー)フルオロポリオコシアルキレン基の分子量が500から10000である単量体等があげられる。
上記一般式:
=CR−Z−CR=CR
で表される化合物としては、例えば、CH=CH−(CF−CH=CH、CH=CH−(CF−CH=CH、下記式:
CH=CH−Z−CH=CH
(式中、Zは、−CHOCH−CFO−(CFCFO)m1(CFO)n1−CF−CHOCH−で表されるフルオロポリオキシアルキレン基であり、m1/n1は0.5であり、分子量は2000である)で表される単量体等が挙げられる。
【0053】
架橋部位を与える単量体としては、CF=CFOCF(CF)CFOCFCFCN、CF=CFOCF(CF)CFOCFCFCOOH、CF=CFOCF(CF)CFOCFCFCHI、CF=CFOCFCFCHI、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CN、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)COOH、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CHOH、及び、CH=CHCFCFI、CH=CH(CFCH=CHからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい形態の一つである。
【0054】
架橋部位を与える単量体としてはまた、たとえば、一般式:
CX=CX−RCHR
(式中、Xは、水素原子、フッ素原子または−CH、Rは、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロポリオキシアルキレン基またはパーフルオロポリオキシアルキレン基、Rは、水素原子または−CH、Xは、ヨウ素原子または臭素原子である)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式:
CX=CX−R
(式中、Xは、水素原子、フッ素原子または−CH、Rは、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、フルオロポリオキシアルキレン基またはパーフルオロポリオキシアルキレン基、Rは、水素原子または−CH、Xは、ヨウ素原子または臭素原子である)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体(好ましくはCH=CH(CFI(nは2〜8の整数である)で表されるヨウ素含有単量体)、一般式:
CF=CFO(CF(CF)CFO)(CF−X
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、Xはヨウ素原子または臭素原子である)
で表される単量体、及び、一般式:
CH=CFCFO(CF(CF)CFO)(CF(CF))−X
(式中、mは0〜5の整数、nは1〜3の整数、Xはヨウ素原子または臭素原子である)
で表される単量体、からなる群より選択される少なくとも1種の単量体であることも好ましい形態の一つである。このようなヨウ素または臭素含有単量体を上記他の単量体として使用することによって、本発明の第3の含フッ素エラストマーを製造することもできる。
【0055】
架橋部位を与える単量体は、全単量体単位の0.01〜10モル%であることが好ましく、0.01〜2モル%であることがより好ましい。
【0056】
本発明の第1、第2及び第3の含フッ素エラストマーは、一般的なラジカル重合法により製造することができる。重合形態は、塊状重合、溶液重合、懸濁重合及び乳化重合のいずれの形態でもよいが、工業的に実施が容易であることから、乳化重合であることが好ましい。
【0057】
上記の重合においては、重合開始剤、連鎖移動剤、界面活性剤、及び、溶媒を使用することができ、それぞれ従来公知のものを使用することができる。
【0058】
本発明の第1、第2又は第3の含フッ素エラストマーの重合において、重合開始剤として油溶性ラジカル重合開始剤、または水溶性ラジカル開始剤を使用できる。
【0059】
油溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の油溶性の過酸化物であってよく、たとえばジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジsec−ブチルパーオキシジカーボネートなどのジアルキルパーオキシカーボネート類、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシピバレートなどのパーオキシエステル類、ジt−ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類などが、また、ジ(ω−ハイドロ−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω−ハイドロ−テトラデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω−ハイドロ−ヘキサデカフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(パーフルパレリル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(ω−クロロ−ヘキサフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(ω−クロロ−デカフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(ω−クロロ−テトラデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ω−ハイドロ−ドデカフルオロヘプタノイル−ω−ハイドロヘキサデカフルオロノナノイル−パーオキサイド、ω−クロロ−ヘキサフルオロブチリル−ω−クロ−デカフルオロヘキサノイル−パーオキサイド、ω−ハイドロドデカフルオロヘプタノイル−パーフルオロブチリル−パーオキサイド、ジ(ジクロロペンタフルオロブタノイル)パーオキサイド、ジ(トリクロロオクタフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(テトラクロロウンデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(ペンタクロロテトラデカフルオロデカノイル)パーオキサイド、ジ(ウンデカクロロドトリアコンタフルオロドコサノイル)パーオキサイドのジ[パーフロロ(またはフルオロクロロ)アシル]パーオキサイド類などが代表的なものとしてあげられる。
【0060】
水溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の水溶性過酸化物であってよく、たとえば、過硫酸、過ホウ酸、過塩素酸、過リン酸、過炭酸などのアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、t−ブチルパーマレエート、t−ブチルハイドロパーオキサイドなどがあげられる。サルファイト類、亜硫酸塩類のような還元剤も併せて含んでもよく、その使用量は過酸化物に対して0.1〜20倍であってよい。
【0061】
ラジカル重合開始剤の添加量は、特に限定はないが、重合速度が著しく低下しない程度の量(たとえば、数ppm対水濃度)以上を重合の初期に一括して、または逐次的に、または連続して添加すればよい。上限は、装置面から重合反応熱を除熱出来る範囲である。
【0062】
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤などが使用でき、パーフルオロオクタン酸アンモニウムなどの炭素数4〜20の直鎖又は分岐した含フッ素アニオン性界面活性剤が好ましい。添加量(対重合水)は、好ましくは10〜5000ppmである。より好ましくは、50〜5000ppmである。
また、界面活性剤として反応性乳化剤を使用することができる。反応性乳化剤は、不飽和結合と親水基とをそれぞれ1つ以上有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)COONH、CF=CFOCF(CF)CFOCF(CF)COONHがあげられる。添加量(対重合水)は、好ましくは10〜5000ppmである。より好ましくは、50〜5000ppmである。
【0063】
溶媒としては、連鎖移動性を持たない溶媒であることが好ましい。溶液重合の場合、ジクロロペンタフルオロプロパン(R−225)があげられ、乳化重合及び懸濁重合の場合、水又は水と水溶性有機溶媒との混合物があげられる。
【0064】
本発明の第1及び第2の含フッ素エラストマーの重合において、上記連鎖移動剤としては、たとえばマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、コハク酸ジメチルなどのエステル類のほか、イソペンタン、メタン、エタン、プロパン、イソプロパノール、アセトン、各種メルカプタン、四塩化炭素、シクロヘキサンなどがあげられる。
【0065】
連鎖移動剤として臭素化合物又はヨウ素化合物を使用してもよい。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用して行う重合方法としては、たとえば、実質的に無酸素状態で、臭素化合物又はヨウ素化合物の存在下に、加圧しながら水媒体中で乳化重合を行う方法があげられる(ヨウ素移動重合法)。使用する臭素化合物又はヨウ素化合物の代表例としては、たとえば、一般式:
Br
(式中、xおよびyはそれぞれ0〜2の整数であり、かつ1≦x+y≦2を満たすものであり、Rは炭素数1〜16の飽和もしくは不飽和のフルオロ炭化水素基またはクロロフルオロ炭化水素基、または炭素数1〜3の炭化水素基であり、酸素原子を含んでいてもよい)で表される化合物があげられる。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することによって、ヨウ素または臭素が重合体に導入され、架橋点として機能する。
【0066】
ヨウ素化合物としては、たとえば1,3−ジヨードパーフルオロプロパン、2−ヨードパーフルオロプロパン、1,3−ジヨード−2−クロロ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、1,5−ジヨード−2,4−ジクロロパーフルオロペンタン、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、1,12−ジヨードパーフルオロドデカン、1,16−ジヨードパーフルオロヘキサデカン、ジヨードメタン、1,2−ジヨードエタン、1,3−ジヨード−n−プロパン、CFBr、BrCFCFBr、CFCFBrCFBr、CFClBr、BrCFCFClBr、CFBrClCFClBr、BrCFCFCFBr、BrCFCFBrOCF、1−ブロモ−2−ヨードパーフルオロエタン、1−ブロモ−3−ヨードパーフルオロプロパン、1−ブロモ−4−ヨードパーフルオロブタン、2−ブロモ−3−ヨードパーフルオロブタン、3−ブロモ−4−ヨードパーフルオロブテン−1、2−ブロモ−4−ヨードパーフルオロブテン−1、ベンゼンのモノヨードモノブロモ置換体、ジヨードモノブロモ置換体、ならびに(2−ヨードエチル)および(2−ブロモエチル)置換体などがあげられ、これらの化合物は、単独で使用してもよく、相互に組み合わせて使用することもできる。
【0067】
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性、入手容易性などの点から、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、2−ヨードパーフルオロプロパンを用いるのが好ましい。
【0068】
本発明の第3の含フッ素エラストマーの重合においては、連鎖移動剤として臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することが好ましい。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用して行う重合方法としては、たとえば、実質的に無酸素状態で、臭素化合物又はヨウ素化合物の存在下に、加圧しながら水媒体中で乳化重合を行う方法があげられる(ヨウ素移動重合法)。使用する臭素化合物又はヨウ素化合物の代表例としては、たとえば、一般式:
Br
(式中、xおよびyはそれぞれ0〜2の整数であり、かつ1≦x+y≦2を満たすものであり、Rは炭素数1〜16の飽和もしくは不飽和のフルオロ炭化水素基またはクロロフルオロ炭化水素基、または炭素数1〜3の炭化水素基であり、酸素原子を含んでいてもよい)で表される化合物があげられる。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することによって、ヨウ素または臭素が重合体に導入され、架橋点として機能する。
【0069】
ヨウ素化合物としては、たとえば1,3−ジヨードパーフルオロプロパン、2−ヨードパーフルオロプロパン、1,3−ジヨード−2−クロロ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、1,5−ジヨード−2,4−ジクロロパーフルオロペンタン、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、1,12−ジヨードパーフルオロドデカン、1,16−ジヨードパーフルオロヘキサデカン、ジヨードメタン、1,2−ジヨードエタン、1,3−ジヨード−n−プロパン、CFBr、BrCFCFBr、CFCFBrCFBr、CFClBr、BrCFCFClBr、CFBrClCFClBr、BrCFCFCFBr、BrCFCFBrOCF、1−ブロモ−2−ヨードパーフルオロエタン、1−ブロモ−3−ヨードパーフルオロプロパン、1−ブロモ−4−ヨードパーフルオロブタン、2−ブロモ−3−ヨードパーフルオロブタン、3−ブロモ−4−ヨードパーフルオロブテン−1、2−ブロモ−4−ヨードパーフルオロブテン−1、ベンゼンのモノヨードモノブロモ置換体、ジヨードモノブロモ置換体、ならびに(2−ヨードエチル)および(2−ブロモエチル)置換体などがあげられ、これらの化合物は、単独で使用してもよく、相互に組み合わせて使用することもできる。
【0070】
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性、入手容易性などの点から、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、2−ヨードパーフルオロプロパンを用いるのが好ましい。
【0071】
本発明の第3の含フッ素エラストマーの重合においては、上記連鎖移動剤として、たとえばマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、コハク酸ジメチルなどのエステル類のほか、イソペンタン、メタン、エタン、プロパン、イソプロパノール、アセトン、各種メルカプタン、四塩化炭素、シクロヘキサンなどを使用することもできる。
【0072】
本発明の第1、第2及び第3の含フッ素エラストマーの重合において、重合温度、重合圧力及び重合時間は、溶媒や重合開始剤の種類によって異なるが、−15〜150℃、大気圧〜6.5MPa、1〜24時間であってよい。特に、溶液重合において重合開始剤としてフッ素原子を含有する油溶性ラジカル重合開始剤を使用する場合、重合温度が−15〜50℃であることが好ましく、10〜35℃であることがより好ましい。乳化重合及び懸濁重合においてフッ素原子を含有する油溶性ラジカル重合開始剤を使用する場合、重合温度が30〜95℃であることが好ましい。重合開始剤として水溶性ラジカル重合開始剤を使用する場合、重合温度が0〜100℃であることが好ましく、10〜95℃であることがより好ましい。
【0073】
本発明の第1、第2又は第3の含フッ素エラストマーは、水性分散液、粉末等のいかなる形態であってもよい。
含フッ素エラストマーの粉末は、乳化重合の場合、重合上がりの分散液を凝析させ、水洗し、脱水し、乾燥することによって得ることができる。上記凝析は、硫酸アルミニウム等の無機塩又は無機酸を添加するか、機械的な剪断力を与えるか、分散液を凍結させることによって行うことができる。懸濁重合の場合は、重合上がりの分散液から回収し、乾燥することにより得ることができる。溶液重合の場合は、含フッ素エラストマーを含む溶液をそのまま乾燥させて得ることができるし、貧溶媒を滴下して精製することによっても得ることができる。
【0074】
本発明の第1、第2又は第3の含フッ素エラストマーは、耐寒シール材用途にも好適である等の理由から、数平均分子量(Mn)が7000〜500000であることが好ましく、重量平均分子量(Mw)が10000〜1000000であることが好ましく、Mw/Mnが1.3〜4.0であることが好ましい。
【0075】
上記数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び、Mw/Mnは、GPC法により測定する値である。
【0076】
本発明の第1、第2又は第3の含フッ素エラストマーは、成型加工性が良好である点から、100℃におけるムーニー粘度(ML1+10(100℃))が、2以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましい。また、同様に成型加工性が良好であるという点から、200以下であることが好ましく、150以下であることがより好ましく、100以下であることがさらに好ましい。ムーニー粘度は、ASTM−D1646およびJIS K6300に準拠して測定した値である。
【0077】
本発明は、上記の第1、第2又は第3の含フッ素エラストマー、及び、架橋剤を含むことを特徴とする架橋性に優れた架橋性組成物でもある。
【0078】
架橋剤の配合量は含フッ素エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部であり、好ましくは0.1〜5質量部である。架橋剤が、0.01質量部より少ないと、架橋度が不足するため、含フッ素成形品の性能が損なわれる傾向があり、10質量部をこえると、架橋密度が高くなりすぎるため架橋時間が長くなることに加え、経済的にも好ましくない傾向がある。
【0079】
上記架橋剤としては、ポリアミン架橋、ポリオール架橋及びパーオキサイド架橋で通常使用される架橋剤であれば特に限定されないが、ポリアミン化合物、ポリヒドロキシ化合物及び有機過酸化物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
【0080】
ポリアミン化合物としては、たとえば、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ビス(アミノシクロヘキシル)メタンカルバメートなどがあげられる。これらの中でも、N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサメチレンジアミンが好ましい。
【0081】
ポリヒドロキシ化合物としては、耐熱性に優れる点からポリヒドロキシ芳香族化合物が好適に用いられる。
【0082】
上記ポリヒドロキシ芳香族化合物としては、特に限定されず、たとえば、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、ビスフェノールAという)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)パーフルオロプロパン(以下、ビスフェノールAFという)、レゾルシン、1,3−ジヒドロキシベンゼン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、4,4’―ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジヒドロキシスチルベン、2,6−ジヒドロキシアントラセン、ヒドロキノン、カテコール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン(以下、ビスフェノールBという)、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)吉草酸、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)テトラフルオロジクロロプロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルケトン、トリ(4−ヒドロキシフェニル)メタン、3,3’,5,5’−テトラクロロビスフェノールA、3,3’,5,5’−テトラブロモビスフェノールAなどがあげられる。これらのポリヒドロキシ芳香族化合物は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などであってもよいが、酸を用いて共重合体を凝析した場合は、上記金属塩は用いないことが好ましい。
【0083】
架橋剤がポリヒドロキシ化合物である場合、本発明の架橋性組成物は架橋促進剤を含むことが好ましい。架橋促進剤は、含フッ素エラストマー主鎖の脱フッ酸反応における分子内二重結合の生成と、生成した二重結合へのポリヒドロキシ化合物の付加を促進する。
【0084】
架橋促進剤としては、オニウム化合物があげられ、オニウム化合物のなかでも、第4級アンモニウム塩等のアンモニウム化合物、第4級ホスホニウム塩等のホスホニウム化合物、オキソニウム化合物、スルホニウム化合物、環状アミン、及び、1官能性アミン化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、第4級アンモニウム塩及び第4級ホスホニウム塩からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
【0085】
第4級アンモニウム塩としては特に限定されず、たとえば、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロライド、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムアイオダイド、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムハイドロキサイド、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムメチルスルフェート、8−エチル−1,8―ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムブロミド、8−プロピル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムブロミド、8−ドデシル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロライド、8−ドデシル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムハイドロキサイド、8−エイコシル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロライド、8−テトラコシル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロライド、8−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロライド(以下、DBU−Bとする)、8−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムハイドロキサイド、8−フェネチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7―ウンデセニウムクロライド、8−(3−フェニルプロピル)−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムクロライドなどがあげられる。これらの中でも、架橋性及び成形品の物性が優れる点から、DBU−Bが好ましい。
【0086】
また、第4級ホスホニウム塩としては特に限定されず、たとえば、テトラブチルホスホニウムクロライド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(以下、BTPPCとする)、ベンジルトリメチルホスホニウムクロライド、ベンジルトリブチルホスホニウムクロライド、トリブチルアリルホスホニウムクロライド、トリブチル−2−メトキシプロピルホスホニウムクロライド、ベンジルフェニル(ジメチルアミノ)ホスホニウムクロライドなどをあげることができ、これらの中でも、架橋性及び成形品の物性が優れる点から、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(BTPPC)が好ましい。
【0087】
また、架橋促進剤として、第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩とビスフェノールAFの固溶体、特開平11−147891号公報に開示されている塩素フリー架橋促進剤を用いることもできる。
【0088】
架橋促進剤の配合量は、含フッ素エラストマー100質量部に対して、0.01〜8質量部であることが好ましく、より好ましくは0.02〜5質量部である。架橋促進剤が、0.01質量部未満であると、含フッ素エラストマーの架橋が充分に進行せず、得られる成形品の耐熱性および耐油性が低下する傾向があり、8質量部をこえると、架橋性組成物の成形加工性が低下する傾向がある。
【0089】
有機過酸化物としては、熱や酸化還元系の存在下で容易にパーオキシラジカルを発生し得る有機過酸化物であればよく、たとえば1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α−ビス(t−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(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゼン、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエイトなどをあげることができる。これらの中でも、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3が好ましい。
【0090】
架橋剤が有機過酸化物である場合、本発明の架橋性組成物は架橋助剤を含むことが好ましい。架橋助剤としては、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアクリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N′−m−フェニレンビスマレイミド、ジプロパギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタレートアミド、トリアリルホスフェート、ビスマレイミド、フッ素化トリアリルイソシアヌレート(1,3,5−トリス(2,3,3−トリフルオロ−2−プロペニル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリオン)、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、1,6−ジビニルドデカフルオロヘキサン、ヘキサアリルホスホルアミド、N,N,N′,N′−テトラアリルフタルアミド、N,N,N′,N′−テトラアリルマロンアミド、トリビニルイソシアヌレート、2,4,6−トリビニルメチルトリシロキサン、トリ(5−ノルボルネン−2−メチレン)シアヌレート、トリアリルホスファイトなどがあげられる。これらの中でも、架橋性及び成形品の物性が優れる点から、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)が好ましい。
【0091】
架橋助剤の配合量は、含フッ素エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部であり、好ましくは0.1〜5.0質量部である。架橋助剤が、0.01質量部より少ないと、架橋時間が実用に耐えないほど長くなる傾向があり、10質量部をこえると、架橋時間が速くなり過ぎることに加え、成形品の圧縮永久歪も低下する傾向がある。
【0092】
架橋は、使用する架橋剤などの種類により適宜決めればよいが、通常、150〜300℃の温度で、1分〜24時間焼成する。また、常圧、加圧、減圧下においても、また、空気中においても、架橋することができる。
【0093】
架橋方法としては、特に限定されず、スチーム架橋、加圧成形法、加熱により架橋反応が開始される通常の方法が採用でき、常温常圧での放射線架橋法であってもよい。
【0094】
最初の架橋処理(1次架橋という)を施した後に2次架橋と称される後処理工程を施してもよい。
【0095】
架橋剤としてポリアミン化合物を使用するポリアミン架橋は、従来と同様に行うことができる。たとえば、本発明の含フッ素エラストマーと架橋剤、要すれば架橋促進剤、さらには適宜混合可能な他の添加剤とをロール練り後金型に入れ加圧して1次架橋し、ついで2次架橋する方法があげられる。一般に1次架橋の条件は、温度100〜200℃で、時間5〜120分間、圧力2〜10MPa程度の範囲から採用され、2次架橋の条件は温度150〜300℃で、時間30分間〜30時間程度の範囲から採用される。
【0096】
架橋剤としてポリヒドロキシ化合物を使用するポリオール架橋は、従来と同様に行うことができる。たとえば、本発明の含フッ素エラストマーと架橋剤、要すれば架橋促進剤、さらには適宜混合可能な他の添加剤とをロール練り後金型に入れ加圧して1次架橋し、ついで2次架橋する方法があげられる。混練はインターナルミキサー、バンバリーミキサーなどが好ましく使用できる。一般に1次架橋は、2〜10MPa、100〜200℃で5〜60分間行うことができ、2次架橋は150〜300℃で30分間〜30時間行うことができる。
【0097】
架橋剤として有機過酸化物を使用するパーオキサイド架橋は、従来と同様に行うことができる。たとえば、本発明の含フッ素エラストマーと架橋剤、要すれば架橋促進剤、さらには適宜混合可能な他の添加剤とをロール練り後金型に入れ加圧して1次架橋し、ついで2次架橋する方法があげられる。一般に1次架橋は、2〜10MPa、100〜200℃で5〜60分間行うことができ、2次架橋は150〜300℃で30分間〜30時間行うことができる。
【0098】
本発明の第3の架橋性組成物は、ヨウ素原子及び臭素原子の少なくとも一方を有し、その含有量の合計が0.001〜10重量%である第3の含フッ素エラストマーを含むため、ヨウ素末端又は臭素末端が架橋点(架橋部位)となり、架橋密度を更に高めることができるものである。
【0099】
上記本発明の第3の架橋性組成物は、架橋剤として有機過酸化物を含むことがより好ましい。上記第3の含フッ素エラストマーは、ヨウ素原子及び臭素原子の少なくとも一方を有し、その含有量の合計が0.001〜10重量%であるため、有機過酸化物を含むことで、パーオキサイド架橋をより容易に行うことが可能になる。有機過酸化物としては、上述したものが挙げられ、中でも、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3の少なくとも1種の化合物であることが好ましい。また、本発明の第3の架橋性組成物は架橋助剤を含むことが好ましく、架橋助剤としては上述したものが挙げられ、中でも、架橋性及び成形品の物性が優れる点から、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)が好ましい。
【0100】
上記本発明の第3の架橋性組成物において、架橋助剤の配合量は、含フッ素エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部であり、好ましくは0.1〜5.0質量部である。架橋助剤が、0.01質量部より少ないと、架橋時間が実用に耐えないほど長くなる傾向があり、10質量部をこえると、架橋時間が速くなり過ぎることに加え、成形品の圧縮永久歪も低下する傾向がある。
【0101】
上記本発明の第3の架橋性組成物において、架橋条件は、使用する架橋剤などの種類により適宜決めればよいが、通常、150〜300℃の温度で、1分〜24時間焼成する。また、常圧、加圧、減圧下においても、また、空気中においても、架橋することができる。
【0102】
上記本発明の第3の架橋性組成物は、架橋剤として有機過酸化物を含み、パーオキサイド架橋により架橋するものであることが好ましい。架橋剤として有機過酸化物を使用するパーオキサイド架橋は、従来と同様に行うことができる。たとえば、本発明の第3の含フッ素エラストマーと架橋剤、要すれば架橋促進剤、さらには適宜混合可能な他の添加剤とをロール練り後金型に入れ加圧して1次架橋し、ついで2次架橋する方法があげられる。一般に1次架橋は、2〜10MPa、100〜200℃で5〜60分間行うことができ、2次架橋は150〜300℃で30分間〜30時間行うことができる。
【0103】
本発明の第1、第2又は第3の架橋性組成物は充填剤を含むことも好ましい。充填剤としては、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの金属酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどの金属水酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどの炭酸塩;ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミニウムなどのケイ酸塩;硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩;合成ハイドロタルサイト、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化銅などの金属硫化物;ケイ藻土、アスベスト、リトポン(硫化亜鉛/硫化バリウム)、グラファイト、カーボンブラック、フッ化カーボン、フッ化カルシウム、コークス、石英微粉末、亜鉛華、タルク、雲母粉末、ワラストナイト、炭素繊維、アラミド繊維、各種ウィスカー、ガラス繊維、有機補強剤、有機充填剤、ポリテトラフルオロエチレン、マイカ、シリカ、セライト、クレー等があげられる。
【0104】
本発明の第1、第2又は第3の架橋性組成物は可塑剤を含むことも好ましい。可塑剤としては、ジオクチルフタル酸、ペンタエリスリトール等があげられる。
【0105】
本発明の第1、第2又は第3の架橋性組成物は加工助剤を含むことも好ましい、加工助剤としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ラウリン酸などの高級脂肪酸;ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸塩;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミドなどの高級脂肪酸アミド;オレイン酸エチルなどの高級脂肪酸エステル、ステアリルアミン、オレイルアミンなどの高級脂肪族アミン;カルナバワックス、セレシンワックスなどの石油系ワックス;エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールなどのポリグリコール;ワセリン、パラフィンなどの脂肪族炭化水素;シリコーン系オイル、シリコーン系ポリマー、低分子量ポリエチレン、フタル酸エステル類、リン酸エステル類、ロジン、(ハロゲン化)ジアルキルアミン、界面活性剤、スルホン化合物、フッ素系助剤等があげられる。
【0106】
本発明の第1、第2又は第3の架橋性組成物は、受酸剤、離型剤、顔料、難燃剤、滑剤、光安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、発泡剤、香料、オイル、柔軟化剤などを、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で含んでもよい。
【0107】
本発明の第1、第2又は第3の架橋性組成物は、溶剤を含むものであってもよい。含フッ素エラストマーが溶剤に溶解する場合は塗料として使用することができる。上記溶剤としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤等があげられる。
【0108】
本発明の第1、第2又は第3の架橋性組成物は、本発明の含フッ素エラストマーとは異なる他のポリマーを含んでもよい。他のポリマーとしては、ニトリルゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、フルオロシリコーンゴム、シリコーンゴム、含フッ素熱可塑性エラストマー、ポリフッ化ビニリデン等があげられる。
【0109】
本発明の第1、第2又は第3の架橋組成物は、少なくとも本発明の第1、第2又は第3の含フッ素エラストマー、及び、架橋剤、並びに、所望により上述した架橋促進剤等を、混練して得られたものであることが好ましい。
【0110】
上記混練には、オープンロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、押出機等を使用できるが、高剪断力を加えることができる点で、加圧ニーダー又は二軸押出機等の押出機を用いることが好ましい。
【0111】
本発明は、第1、第2又は第3の架橋性組成物を架橋して得られる架橋ゴム成形品でもある。
【0112】
本発明の架橋ゴム成形品は、第1、第2又は第3の架橋性組成物を成形し、得られた成形品を架橋することにより製造することもできるし、成形と架橋とを同時に行うことによって製造することもできる。また、架橋組成物を塗装し、架橋することによって、塗膜として得ることもできる。
【0113】
成形方法は、特に限定されず、例えば、圧縮成形、押出し成形、トランスファー成形、射出成形等が挙げられる。
【0114】
本発明の第1、第2又は第3の架橋ゴム成形品は、優れた耐熱性、耐油性、耐アミン性、耐薬品性及び耐寒性を有しており、自動車産業、航空機産業、半導体産業における各種部品に使用できる。とくに、耐熱性、耐油性、耐アミン性を活かして、オイルシール用の部品、たとえば自動車のエンジンオイル用のホースやオイルシールなどに好適である。そのほかの好適な成形品をつぎに列挙する。
【0115】
具体的には、つぎの成形品が例示できるが、これらに限定されるものではない。
【0116】
シール材:
半導体製造装置、液晶パネル製造装置、プラズマパネル製造装置、プラズマアドレス液晶パネル、フィールドエミッションディスプレイパネル、太陽電池基板等の半導体関連分野では、O(角)−リング、パッキン、ガスケット、ダイアフラム、その他の各種シール材等があげられ、これらはCVD装置、ドライエッチング装置、ウェットエッチング装置、酸化拡散装置、スパッタリング装置、アッシング装置、洗浄装置、イオン注入装置、排気装置に用いることができる。具体的には、ゲートバルブのO−リング、シール材として、クォーツウィンドウのO−リング、その他の各種シール材として、チャンバーのO−リング、その他の各種シール材として、ゲートのO−リング、その他の各種シール材として、ベルジャーのO−リング、その他の各種シール材として、カップリングのO−リング、その他の各種シール材として、ポンプのO−リング、ダイアフラム、その他の各種シール材として、半導体用ガス制御装置のO−リング、その他の各種シール材として、レジスト現像液、剥離液用のO−リング、その他の各種シール材として用いることができる。
【0117】
自動車分野では、エンジンならびに周辺装置に用いるガスケット、シャフトシール、バルブステムシール、各種シール材や、AT装置の各種シール材に用いることができる。燃料系統ならびに周辺装置に用いるシール材としては、O(角)−リング、パッキン、ダイアフラムなどがあげられる。具体的には、エンジンヘッドガスケット、メタルガスケット、オイルパンガスケット、クランクシャフトシール、カムシャフトシール、バルブステムシール、マニホールドパッキン、酸素センサー用シール、インジェクターO−リング、インジェクターパッキン、燃料ポンプO−リング、ダイアフラム、クランクシャフトシール、ギアボックスシール、パワーピストンパッキン、シリンダーライナーのシール、バルブステムのシール、自動変速機のフロントポンプシール、リアーアクスルピニオンシール、ユニバーサルジョイントのガスケット、スピードメーターのピニオンシール、フートブレーキのピストンカップ、トルク伝達のO−リング、オイルシール、排ガス再燃焼装置のシール、ベアリングシール、キャブレターのセンサー用ダイアフラム等として用いることができる。
【0118】
航空機分野、ロケット分野及び船舶分野では、ダイアフラム、O(角)−リング、バルブ、パッキン、各種シール材等があげられ、これらは燃料系統に用いることができる。具体的には、航空機分野では、ジェットエンジンバルブステムシール、ガスケット及びO−リング、ローテーティングシャフトシール、油圧機器のガスケット、防火壁シール等に用いられ、船舶分野では、スクリューのプロペラシャフト船尾シール、ディーゼルエンジンの吸排気用バルブステムシール、バタフライバルブのバルブシール、バタフライ弁の軸シール等に用いられる。
【0119】
化学プラント分野では、バルブ、パッキン、ダイアフラム、O(角)−リング、各種シール材等があげられ、これらは医薬、農薬、塗料、樹脂等化学品製造工程に用いることができる。具体的には、化学薬品用ポンプ、流動計、配管のシール、熱交換器のシール、硫酸製造装置のガラス冷却器パッキング、農薬散布機、農薬移送ポンプのシール、ガス配管のシール、メッキ液用シール、高温真空乾燥機のパッキン、製紙用ベルトのコロシール、燃料電池のシール、風洞のジョイントシール、ガスクロマトグラフィー、pHメーターのチューブ結合部のパッキン、分析機器、理化学機器のシール、ダイアフラム、弁部品等として用いることができる。石油掘削分野では、海底や地中で用いるシール材(パッカーシール、ロギング用のシール材など)、地上や海上で石油をくみ上げるシステムに用いられるシール材(マッドポンプ用シール材など)として用いることができる。
【0120】
現像機等の写真分野、印刷機械等の印刷分野及び塗装設備等の塗装分野では、乾式複写機のシール、弁部品等として用いることができる。
【0121】
食品プラント機器分野では、バルブ、パッキン、ダイアフラム、O(角)−リング、各種シール材等があげられ、食品製造工程に用いることができる。具体的には、プレート式熱交換器のシール、自動販売機の電磁弁シール等として用いることができる。
【0122】
原子力プラント機器分野では、パッキン、O−リング、ダイアフラム、バルブ、各種シール材等があげられる。
【0123】
一般工業分野では、パッキング、O−リング、ダイアフラム、バルブ、各種シール材等があげられる。具体的には、油圧、潤滑機械のシール、ベアリングシール、ドライクリーニング機器の窓、その他のシール、六フッ化ウランの濃縮装置のシール、サイクロトロンのシール(真空)バルブ、自動包装機のシール、空気中の亜硫酸ガス、塩素ガス分析用ポンプのダイアフラム(公害測定器)等に用いられる。
【0124】
電気分野では、具体的には、新幹線の絶縁油キャップ、液封型トランスのベンチングシール等として用いられる。
【0125】
燃料電池分野では、具体的には、電極、セパレーター間のシール材や水素・酸素・生成水配管のシール等として用いられる。
【0126】
電子部品分野では、具体的には、放熱材原料、電磁波シールド材原料、コンピュータのハードディスクドライブのガスケット等に用いられる。
【0127】
現場施工型の成形に用いることが可能なものとしては特に限定されず、例えばエンジンのオイルパンのガスケット、磁気記録装置用のガスケット、クリーンルーム用フィルターユニットのシーリング剤等があげられる。
【0128】
また、磁気記録装置(ハードディスクドライブ)用のガスケット、半導体製造装置やウェハー等のデバイス保管庫等のシールリング材等のクリーン設備用シール材に特に好適に用いられる。
【0129】
さらに、燃料電池セル電極間やその周辺配管等に用いられるパッキン等の燃料電池用のシール材等にも特に好適に用いられる。
【0130】
摺動部材:
自動車関連分野では、ピストンリング、シャフトシール、バルブステムシール、クランクシャフトシール、カムシャフトシール、オイルシールなどがあげられる。
一般に、他材と接触して摺動を行う部位に用いられるフッ素ゴム製品があげられる。
【0131】
非粘着性部材:
コンピュータ分野での、ハードディスククラッシュストッパーなどがあげられる。
【0132】
撥水撥油性を利用する分野:
自動車のワイパーブレード、屋外テントの引き布などがあげられる。
【実施例】
【0133】
つぎに、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【0134】
各物性は以下の方法により測定した。
【0135】
〔共重合体組成〕
NMR法により測定した。
測定装置:バリアン社製 VNMRS400
共鳴周波数:376.04(Sfrq)
パルス波:30°(pw=6.8)
【0136】
〔ガラス転移温度(Tg)〕
示差走査熱量計(メトラー・トレド社製、DSC822e)を用い、試料10mgを10℃/minで昇温することによりDSC曲線を得て、DSC曲線の二次転移前後のベースラインの延長線と、DSC曲線の変曲点における接線との交点を示す温度をガラス転移温度とした。
【0137】
〔融解熱〕
示差走査熱量計(メトラー・トレド社製、DSC822e)を用い、試料10mgを10℃/minで昇温することによりDSC曲線を得て、DSC曲線において現われた融解ピーク(ΔH)の大きさから融解熱を算出した。
【0138】
〔数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)〕
GPC法により測定した結果に基づき、標準ポリスチレンを基準として分子量を計算した。
GPC装置:TOSOH HLC−8020
カラム:Shodex GPC806M 2本、GPC801,802各1本
展開溶媒:テトラヒドロフラン〔THF〕
試料濃度:0.1質量%
測定温度:35℃
【0139】
実施例1
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液9.20gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を12.4、VdFを7.1g仕込み、振とう機を用いて25℃で5.3時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで2.5gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で77/23の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより24.6℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは7190、重量平均分子量(Mw)は10500、Mw/Mnは1.5であった。
【0140】
実施例2
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液9.20gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を5.0g、VdFを11.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で5.2時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで3.5gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で51/49の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより7.0℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは10300、重量平均分子量(Mw)は16000、Mw/Mnは1.5であった。
【0141】
実施例3
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液9.20gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を2.7、VdFを12.6g仕込み、振とう機を用いて25℃で5.1時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで3.5gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で38/62の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−5.2℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは9200、Mwは16000、Mw/Mnは1.5であった。
【0142】
実施例4
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液9.18gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を1.3g、VdFを13.2g仕込み、振とう機を用いて25℃で1.2時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで0.9gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で28/72の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−16.6℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは7400、Mwは12000、Mw/Mnは1.7であった。
【0143】
実施例5
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液2.35gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を0.8g、VdFを13.4g仕込み、振とう機を用いて25℃で2.0時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.0gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で29/71の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−14.8℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは31000、Mwは47000、Mw/Mnは1.5であった。
【0144】
比較例1
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液9.20gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を17.6g、VdFを4.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で5.1時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで2.8gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で87/13の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより32.4℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは7000、Mwは10200、Mw/Mnは1.5であった。
【0145】
比較例2
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.21gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を0.5g、VdFを13.6g仕込み、振とう機を用いて25℃で1.6時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで2.1gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で4/96の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgは確認できなかった。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは14700、Mwは25300、Mw/Mnは1.7であった。
【0146】
比較例3
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.10gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を0.6g、VdFを13.4g仕込み、振とう機を用いて25℃で1.0時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで0.3gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で13/87の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−23.5℃と決定された。また96℃付近に融解熱15J/gの融解ピークを認めた。Mnは13800、Mwは26300、Mw/Mnは1.9であった。
【0147】
実施例6
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液4.61gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を1.6g、TFEを3.7g、VdFを11.1g仕込み、振とう機を用いて25℃で3.0時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで4.5gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yf、VdF及びTFEをモル比で23/59/18の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−11.3℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは58000、Mwは91000、Mw/Mnは1.6であった。
【0148】
実施例7
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.25gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を1.0g、TFEを7.9g、VdFを8.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で2.0時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.6gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yf、VdF及びTFEをモル比で21/55/24の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−7.5℃と決定された。また50℃付近に融解熱1.6J/gの融解ピークを認めた。Mnは84000、Mwは120000、Mw/Mnは1.4であった。
【0149】
実施例8
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.31gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を0.2g、TFEを1.0g、VdFを13.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で2.0時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.5gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yf、VdF及びTFEをモル比で27/68/5の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−12.3℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは29000、Mwは47000、Mw/Mnは1.6であった。
【0150】
実施例9
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.21gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を1.0g、TFEを1.8g、VdFを12.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で1.0時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで0.6gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yf、VdF及びTFEをモル比で17/70/13の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−20.5℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは30000、Mwは49000、Mw/Mnは1.6であった。
【0151】
実施例10
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.13gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を3.4g、TFEを3.4g、VdFを9.7g仕込み、振とう機を用いて25℃で0.5時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで0.2gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yf、VdF及びTFEをモル比で39/50/11の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより2.8℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは16800、Mwは31000、Mw/Mnは1.9であった。
【0152】
比較例4
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.15gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、1234yfまたは単にyfと略記することがある)を0.3g、テトラフルオロエチレン(以下TFEと略記することがある。)を4.0g、VdFを11.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で1.0時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.1gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFとTFEをモル比で9/64/27の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−15.9℃と決定された。また92℃付近に融解熱7.4J/gの融解ピークを認めた。Mnは26600、Mwは57200、Mw/Mnは2.2であった。
【0153】
比較例5
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.39gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、ヘキサフルオロプロペン(以下HFPと略記することがある)を23.0g、VdFを4.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で8.7時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.6gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーはHFPとVdFをモル比で69/31の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−3.8℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは10900、Mwは17000、Mw/Mnは1.6であった。
【0154】
比較例6
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.55gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、ヘキサフルオロプロペン(以下HFPと略記することがある)を27.3g、VdFを2.0g仕込み、振とう機を用いて25℃で6.5時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.1gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーはHFPとVdFをモル比で68/32の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−3.0℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは7700、Mwは12000、Mw/Mnは1.6であった。
【0155】
比較例7
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.54gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、HFPを30.1g、VdFを1.4g仕込み、振とう機を用いて25℃で7.4時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.6gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーはHFPとVdFをモル比で68/32の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−1.7℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは9900、Mwは1500、Mw/Mnは1.5であった。
【0156】
比較例8
100mlのステンレス(SUS)製オートクレーブにジクロロペンタフルオロプロパン(R−225) 40mlを仕込み、ドライアイス温度に冷却し、ジ−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキシドを8wt%含むパーフルオロヘキサン溶液1.49gを手早く仕込み、これをドライアイス温度に冷却し、窒素置換した後、HFPを18.5、VdFを6.2g仕込み、振とう機を用いて25℃で2.1時間振とうした。得られた無色透明の溶液を乾燥することで1.2gの無色透明のポリマーを得た。得られたポリマーはHFPとVdFをモル比で76/24の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−13.6℃と決定された。また、融解ピークは確認されなかった。Mnは12000、Mwは21000、Mw/Mnは1.7であった。
【0157】
図1に示すように、実施例2〜5で得られたVdF/2,3,3,3−テトラフルオロプロペン共重合体は、比較例5〜8で得られたVdF/HFP共重合体よりもガラス転移温度が低いことが分かった。
【0158】
参考例1
500mlのステンレス製オートクレーブに純水250ml、パーフルオロオクタン酸アンモニウム1.55gをいれ、窒素置換し、1234yfで微加圧とし、600rpmで攪拌しながら80℃に温調して、さらに1234yfを圧力で0.29MPaまで圧入し、さらにVdFを0.72MPaまで圧入した。これに過硫酸アンモニウム0.1gを純水4mlに溶解したものを窒素で圧入した。6.5時間の反応の後圧力が0.04MPa降下した時点でオートクレーブ内のガスを放出し、冷却して分散液を回収した。分散液の固形分含有量は2.1wt%であった。この分散液に硝酸を加えて凝析し、約2gのコポリマーを得た。NMRによるとモル比は1234yf/VdF=50/50であった。この共重合体のガラス転移温度は0.1℃であった。
【0159】
実施例11
3Lのステンレス製オートクレーブに純水1500ml、パーフルオロオクタン酸アンモニウム15.03g、1,4-ジヨードパーフルオロブタンを1.4297gいれ、窒素置換し、1234yfで微加圧とし、600rpmで攪拌しながら80℃に温調して、さらに1234yfを1.21MPaまで圧入し、さらにVdFと1234yfのモル比が69/31の混合液モノマーを1.47MPaまで圧入した。これに過硫酸アンモニウム0.0243gを純水4mlに溶解したものを窒素で圧入した。圧力が1.42MPaまで硬化したところで連続モノマーで1.47MPaまで昇圧した。これを繰り返し、6.68時間の後連続モノマーを222g仕込んだところでオートクレーブ内のガスを放出し、冷却して1730.6gの分散液を回収した。途中適宜加硫酸アンモニウムを追加した。分散液の固形分含有量は13.3wt%(ポリマー量230.3g)であった。この分散液に硝酸を加えて凝析し、乾燥することで224.41gのポリマーを得た。得られたポリマーは1234yfとVdFをモル比で31/69の割合で含んでいた。得られたポリマーのTgはDSCにより−16.6℃と決定された。また、融解熱は、セカンドランでは認められなかった。数平均分子量(Mn)は69837、重量平均分子量(Mw)は169549、Mw/Mnは2.4であり、フッ素含有量は、62.6重量%であった。ヨウ素含有量は、0.23重量%であった。ヨウ素含有量の測定は、試料(得られたポリマー)12mgにNaSOを5mg混ぜ、純水20mlにNaCOとKCOとを1対1(重量比)で混合したものを30mg溶解した吸収液を用い、石英製のフラスコ中、酸素中で燃焼させ、30分放置後、島津20Aイオンクロマトグラフを用い測定することができる。検量線はKI標準溶液、ヨウ素イオン0.5ppmを含むもの及び1.0ppmを含むものを用いて測定した。
【0160】
実施例11で得られたポリマー(yfポリマー)を用いて、下記表1に示す組成の架橋性組成物1を製造した。また、下記表1に示す組成で比較架橋性組成物1〜3を製造した。
【0161】
架橋性組成物は、8インチオープンロールを用い、各生ゴムと添加剤を必要量、通常の方法で混合した。
【0162】
【表1】

【0163】
表1中の化合物は、以下の通りである。
VdF/HFP共重合体(VdF/HFP=78/22モル%)
VdF/HFP/TFE共重合体(VdF/HFP/TFE=50/30/20モル%)
TFE/Pr共重合体(TFE/Pr=55/45モル%)
MTカーボン(商品名:Thermax N990、Can Carb社製)
Taic(商品名:TAIC、日本化成株式会社製)
パーヘキサ25B(日油株式会社製)
パーブチルP(日油株式会社製)
【0164】
また、表2に上記実施例11のポリマー、VdF/HFP共重合体、VdF/HFP/TFE共重合体、TFE/Pr共重合体のVdF含有量、フッ素含有量、ヨウ素含有量、ガラス転移温度(Tg)、ムーニー粘度(ML1+10(100℃))を示す。ムーニー粘度の測定は以下の条件で行った。
<ムーニー粘度>
ASTM−D1646およびJIS K6300に準拠して測定する。
測定機器 :ALPHA TECHNOLOGIES社製のMV2000E型
ローター回転数:2rpm
測定温度 :100℃
【0165】
【表2】

【0166】
上記方法で製造した架橋性組成物を用いて、架橋(加硫)特性を調べた。架橋特性は、JIS K6300−2に準じて、キュラストメーターII型(JSR株式会社製)にて最低トルク(ML)、最高トルク(MH)、誘導時間(T10)及び最適加硫時間(T90)を測定した。結果を下記表3に示す。
【0167】
【表3】

【0168】
次に、それぞれの架橋性組成物を架橋させた成形品に対して、耐アミン性試験を行い、試験後の100%モジュラス(M100)、引張破断強度(Tb)、引張破断伸び(Eb)、硬度(Hs〔ショアA〕)を測定した。また、ΔV(体積膨潤率)を求めた。耐アミン性試験を行う前の初期特性を表4に示す。各測定条件は以下の通りである。
ΔVは、試料片を所定の条件で浸漬した後の体積の変化率(膨潤の程度を表す。)であり、試料片の元の体積をVo、試験後の体積をVとしたとき、ΔV=(V−Vo)/Vo×100で表される。体積は空気中の重さと、水中での重さから計算する。
【0169】
100%モジュラス(M100)
JIS K6251に準じて測定した。
【0170】
引張破断強度(Tb)
JIS K6251に準じて測定した。
【0171】
引張破断伸び(Eb)
JIS K6251に準じて測定した。
【0172】
硬度(ショアA)
JIS K6253に準じ、デュロメータ タイプAにて測定した(ピーク値及び1s後)。
【0173】
比重
JIS K6268に準じて密度を測定して求めた。
【0174】
【表4】

耐アミン性試験
各架橋性組成物を架橋させた成形品に対して、トヨタ スタンダードオイル(トヨタ株式会社製、SJ OILトヨタ純正オイルSJ 10W−30)を用いて、175℃、185時間の浸漬試験を行った。
各架橋性組成物を架橋させた成形品に対して、浸漬試験後の100%モジュラス、Tb、Eb、Hs(Shore A,peak)、体積膨潤率(△V)を測定し、測定前の値に対する変化率で表5に示す。
【0175】
【表5】

【産業上の利用可能性】
【0176】
本発明の含フッ素エラストマーは、自動車産業、航空機産業、半導体産業における各種部品に好適に利用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ビニリデンフルオライド及び下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体であり、
ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が78/22〜22/78であり、
ガラス転移温度が25℃以下である、
ことを特徴とする非晶質の含フッ素エラストマー。
【請求項2】
ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が78/22〜60/40である請求項1記載の含フッ素エラストマー。
【請求項3】
ビニリデンフルオライド、下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体、並びに、ビニリデンフルオライド及び前記含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体のみからなる共重合体であり、
ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜20/80であり、
他の単量体単位が全単量体単位の1〜50モル%であり、
ガラス転移温度が25℃以下である、
ことを特徴とする非晶質の含フッ素エラストマー。
【請求項4】
ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜50/50である請求項3記載の含フッ素エラストマー。
【請求項5】
含フッ素単量体は、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンである請求項1、2、3又は4記載の含フッ素エラストマー。
【請求項6】
請求項1、2、3、4又は5記載の含フッ素エラストマー及び架橋剤を含むことを特徴とする架橋性組成物。
【請求項7】
請求項6記載の架橋性組成物を架橋して得られる架橋ゴム成形品。
【請求項8】
ビニリデンフルオライド、下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体、並びに、ビニリデンフルオライド及び前記含フッ素単量体と共重合可能な他の単量体からなる共重合体であり、
ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜20/80であり、
他の単量体単位が全単量体単位の0〜50モル%であり、
ガラス転移温度が25℃以下であり、
ヨウ素原子及び臭素原子の少なくとも一方を有し、その含有量の合計が0.001〜10重量%である
ことを特徴とする非晶質の含フッ素エラストマー。
【請求項9】
ビニリデンフルオライド及び下記一般式(1)
CH=CFR (1)
(式中、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基である。)
で表される含フッ素単量体のみからなる共重合体であり、
ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が80/20〜20/80である請求項8記載の含フッ素エラストマー。
【請求項10】
ビニリデンフルオライド単位/含フッ素単量体単位のモル比が85/15〜50/50であり、
他の単量体単位が全単量体単位の1〜50モル%である請求項8記載の含フッ素エラストマー。
【請求項11】
含フッ素単量体は、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンである請求項8、9又は10記載の含フッ素エラストマー。
【請求項12】
請求項8、9、10又は11記載の含フッ素エラストマー及び架橋剤を含むことを特徴とする架橋性組成物。
【請求項13】
架橋剤として有機過酸化物を含む請求項12記載の架橋性組成物。
【請求項14】
請求項12又は13記載の架橋性組成物を架橋して得られる架橋ゴム成形品。

【図1】
image rotate


【公表番号】特表2012−512264(P2012−512264A)
【公表日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−525767(P2011−525767)
【出願日】平成22年3月5日(2010.3.5)
【国際出願番号】PCT/JP2010/054156
【国際公開番号】WO2010/101304
【国際公開日】平成22年9月10日(2010.9.10)
【出願人】(000002853)ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Fターム(参考)】