JP4824311B2 - 低温特性および耐溶剤性を有するフルオロエラストマー - Google Patents
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Description
(a)テトラフルオロエチレン10〜40モル%、
(b)フッ化ビニリデン40〜65モル%、
(c)式CF2=CFOCF2CF2CF2OCF3の完全フッ化(過フッ化)(perfluorinated)ビニルエーテル
1〜30モル%、および
(d)ペルフルオロメチルビニルエーテル1〜20モル%、
から誘導される反復単位を含む。
テトラフルオロエチレンはTFEと呼ぶことがある。
フッ化ビニリデンはVDFと呼ぶことがある。
式CF2=CFOCF2CF2CF2OCF3の過フッ化ビニルエーテルはMV31と呼ぶことがある。
ペルフルオロメチルビニルエーテルはPMVEと呼ぶことがある。
10〜40モル%、好ましくは15〜35モル%のTFEと、
40〜65モル%、好ましくは50〜63モル%のVDFと、
次のいずれか、すなわち
7〜30モル%、好ましくは8〜25モル%のMV31と、
1〜15モル%、好ましくは2〜12モル%、最も好ましくは2〜7モル%のPMVE、
または
1〜7モル%、好ましくは1〜6モル%、最も好ましくは1〜4モル%のMV31と、
10〜20モル%、好ましくは11〜18モル%のPMVE、
との反復単位を含む。
(a)式Z−Rf−O−CX=CY2を有するブロモ−またはヨード−(ペル)フルオロアルキル−ペルフルオロビニルエーテル(式中、XはFまたはH、YはFまたはH、ZはBrまたはI、Rfは任意に塩素および/またはエーテル酸素原子を含有する(ペル)フルオロアルキレンC1〜C12である)、例えばBrCF2−O−CF=CF2、BrCF2CF2−O−CF=CF2、BrCF2CF2CF2−O−CF=CF2、CF3CFBrCF2−O−CF=CF2など、
(b)式Z’−R’f−CX=CY2を有するものなどブロモ−またはヨード−(ペル)フルオロオレフィン(式中、XはFまたはH、YはFまたはH、Z’はBrまたはI、R’fは任意に塩素原子を含有する(ペル)フルオロアルキレンC1〜C12(ただし不在でもよく、その代わりRfはH、XはF、Cl、H)である)、例えばブロモトリフルオロエチレン、4−ブロモ−ペルフルオロブテン−1など、または1−ブロモ−2,2−ジフルオロエチレンや4−ブロモ−3,3,4,4−テトラフルオロブテン−1などのブロモフルオロオレフィン類、
(c)臭化ビニルや4−ブロモ−1−ブテンなどの非フッ素化ブロモ−オレフィン類、
から選択することができる。
メルトフローインデックス(MFI)は、DIN 53735、ISO 12086、またはASTM D1238−01に従って行った。特に言及しない限り支持重り5.0kgおよび温度265℃を適用した。ここで引用するMFIは、直径2.1mm、長さ8.0mmの規格押出ダイを用いて得た。
インペラ攪拌システムを備えた全容量47.5Lを有する重合ケトルに脱イオン水29.0Lを充填し、70℃まで加熱した。攪拌システムを240rpmに設定し、さらにこの酸素を含まないケトルにジメチルエーテルを11g、MV31モノマーを40g、3.7絶対バールまでペルフルオロメチルエーテル(PMVE)を428g、8.9絶対バールまで二フッ化ビニリデン(VDF)を256g、11.0絶対バール反応圧までテトラフルオロエチレン(TFE)を161g充填した。重合を30%APS溶液(ペルオキソ二硫酸アンモニウム)130gにより開始した。反応が始まるにつれて11.0絶対バールの反応圧を供給用TFE、PMVE、およびVDFにより維持して、PMVE(kg)/TFE(kg)の供給比1.07、VDF(kg)/TFE(kg)の供給比1.68の気相になるようにした。70℃の反応温度もまた維持した。さらにTFEの供給が3040gに達するまで1985gのMV31および209gのブロモテトラフルオロブテン(BTFB)からなる混合物を高温エーロゾルとして供給した。MV31/BTFB混合物の供給が終わったら攪拌速度を145rpmに下げた。335分後にTFEの供給3380gが終わったらモノマー弁を閉じ、10分以内にケトルのヘッドスペースのモノマー組成物を5.5バールまで反応低下させた。得られたポリマー分散物の固形物含量は34.9%であり、動的光散乱によるラテックス粒径は400nmであった。
重合に先立ってMV31モノマー4550gをペルフルオロオクタン酸アンモニウム塩(APFO)23gとともに脱イオン水5350mL中で乳化した。乳化にはまずウルトラツラックス(Ultraturrax)攪拌機を24,000rpmの速さで1分間使用し、次いでミクロフルイダイザー(Microfluidizer)高せん断ホモジナイザーを1回通した。この予備乳濁液は混濁した外観を有し、少なくとも12時間安定であった。
実施例3および4についてはTFEが27モル%、VDFが56モル%、PMVEが15モル%、MV31が1.5モル%、BTFBが0.5モル%の組成のフルオロポリマーを実施例1で述べたプロセスに従って調製した。このポリマーは、Tg=−26℃であり、またMFI(265/5)は11.4であった。TFEが19モル%、VDFが62モル%、PMVEが10モル%、MV31が8.3モル%、BTFBが0.7モル%の組成を有する実施例4のフルオロポリマーは、実施例2で述べた手順に従って調製した。このポリマーは、Tg=−33℃、ムーニー粘度ML1+10/121℃は34、またMFI(265/5kg)は26であった。これらのポリマーを表1のように各成分と混ぜ合わせ、それらの配合物を実施例1と同様に試験した。
4Lケトルに、H2Oを1600g、シュウ酸アンモニウムを9g、シュウ酸(C2H2O4・2H2O)を1.6g、およびウルトラツラックス(Ultraturrax)(24,000rpm)を用いて500gのMV31と、800gのH2Oと、30%ペルフルオロオクタン酸アンモニウム溶液(FX1006、ミネソタ州セントポールのスリー・エム・カンパニー(3M Company,St.Paul,MN))とから調製した予備乳濁液を充填した。さらにこのケトルにTFEを90g、VDFを110g、PMVEを20g、ブロモテトラフルオロエチレン(「BTFE」)を3.0g充填した。0.05%KMnO4溶液20mLを加えることにより40℃、圧力12バールで重合を開始した。KMnO4溶液を連続的に2時間にわたって供給(KMnO4の合計消費量0.041g)し、さらにTFEを200g、VDFを260g、PMVEを50g、およびBTFEを5g加えた。得られたラテックスの固形物含量は28%、そのポリマーの組成はTFEが28モル%、VDFが54モル%、PMVEが3.6モル%、MV31が14モル%、BTFEが0.4モル%であり、ムーニー粘度ML1+10/121℃=130、MF/21.6kg/265℃=0.1、Tg=−38℃であった。このポリマーを表1のように各成分と混ぜ合わせ、その配合物を実施例1と同様に試験した。
TFEが6.5モル%、VDFが75モル%、PMVEが18モル%、BTFBが0.5モル%の組成を有するフルオロポリマーを実施例1で述べたものと類似の方法で調製した。このポリマーを表1のように各成分と混ぜ合わせ、その配合物を実施例1と同様に試験した。
実施例5を繰り返したがPMVEは供給しない。このポリマーの組成は、TFEが32モル%、VDFが53モル%、MV31が14.6モル%、BTFEが0.4モル%であり、またTgは−37℃であった。これに加えて示差走査熱量測定(DSC)分析で若干の結晶ピークが50℃〜80℃に観察され、これがこのポリマーをシーリング用途にはほとんど役立たなくした。
H2Oを800g、1800gのH2Oと30gのFX1006とに分散させた600gのMV31の予備乳濁液、TFEを50g、VDFを95g、PMVEを10g、およびBTFEを1.5g充填した4Lケトルを40℃まで加熱した。0.05%KMnO4溶液20mLを加えることにより重合を開始した。40℃、圧力12バールで60分の間、TFEを80g、VDFを160g、PMVEを20g、およびBTFEを2.5g加え、KMnO4の合計消費量は0.043gであった。得られたラテックスの固形物含量は20%、粒径は170mmであった。そのポリマーの組成はTFEが18モル%、VDFが55モル%、MV31が24モル%、PMVEが2.5モル%、BTFEが0.3モル%であり、ムーニー粘度は110、MFI(21.6g/265℃)=10、Tg=−42℃であった。このポリマーを表1のように各成分と混ぜ合わせ、その配合物を実施例1と同様に試験した。
4LケトルにH2Oを1400g、400gのH2Oと15gのFX1006とに分散させた170gのMV31の予備乳濁液、TFEを40g、VDFを80g、PMVEを6g、およびBTFEを1.5g充填した。0.05%KMnO4溶液20mLにより重合を開始した。40℃、圧力12バールで連続的にTFEを95g、VDFを175g、PMVEを25g、800gのH2Oと15gのFX1006とに分散させた430gのMV31の予備乳濁液、およびBTFEを3g加えた。140分後に重合を停止させた。得られたラテックスの固形物含量は20%、粒径は200mmであった。そのポリマーは基本的に実施例6と同じ組成であり、ムーニー粘度は110、MFI(21.6kg/265℃)=7g/10分、Tg=−42℃であった。
実施例8ではTFEが20モル%、VDFが59モル%、PMVEが11モル%、MV31が9.3モル%、BTFBが0.7モル%の組成を有するフルオロポリマーを実施例2で述べたプロセスに従って調製した。このポリマーは、Tg=−32℃、ムーニー粘度ML1+10/121℃が70、MFI(265/5)が2.6であった。このフルオロポリマーおよび各組成で使用する成分を2本ロールミル上で標準的な方法を用いて混ぜ合わせた。イソシアヌル酸トリアリル(TAIC)共架橋剤(72%DLC、オハイオ州アクロンのハーウィック・カンパニー(Harwick Company,Akron,OH)からTAIC DLC−Aとして入手できる)、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−ヘキサン(コネチカット州ノーウォークのアール・ティー・バンダービルト(R.T.Vanderbilt,Norwalk,CT)からバロックス(Varox)DBPH−50として入手できる)、酸化亜鉛(ペンシルバニア州モナカのジンク・コーポレーション・オブ・アメリカ(Zinc Corporation of America,Monaca,PA)からUPS−1として入手できる)、およびカーボンブラック(カナダ国アルバータ州メディシンハットのキャンカーブ・リミッテッド(Cancarb Limited,Medicine Hat,Alberta,Canada)からサーマックスMT(Thermax MT)、ASTM N990として入手できる)をその他の成分と混ぜた。これらの配合ゴムの組成を表2にまとめる。
比較例3では過酸化物加硫可能なターポリマーのフルオロポリマー(デラウェア州ウィルミントンのデュポン・ダウ・エラストマーズ・LLC(DuPont Dow Elastomers LLC)からビトン(Viton)(登録商標)GLT301として入手できる)を使用した。このポリマーは、TFEが5モル%、VDFが77モル%、PMVEが18モル%のNMR分析による組成を有し、Tgが−30.4℃である。ムーニー粘度ML1+10/121℃は32であった。このフルオロポリマーの配合物を実施例8と同様に調製し、試験した。この配合ゴムの組成および特性を表2にまとめる。
Claims (3)
- フルオロエラストマーの調製に適したフルオロポリマーであって、
(a)テトラフルオロエチレン15〜35モル%、
(b)フッ化ビニリデン50〜63モル%、
(c)式CF2=CFOCF2CF2CF2OCF3の完全フッ化ビニルエーテル8〜25モル%、および
(d)ペルフルオロ(メチルビニル)エーテル2〜12モル%、
から誘導される反復単位を含むフルオロポリマー。 - 前記フルオロポリマーが二峰性または多峰性の分子量を有する、請求項1に記載のフルオロポリマー。
- 1−ブロモ−2,2−ジフルオロエチレン(CF2=CHBr、BDFE)、4−ブロモ−3,3,4,4−テトラフルオロブテン−1(CH2=CHCF2CF2Br、BTFB)、ブロモトリフルオロエチレン(CF2=CFBr、BTFE)、4−ヨード−3,3,4,4−テトラフルオロブテン−1(CH2=CHCF2CF2I、ITFB)、ペルフルオロ(2−ブロモエチルビニルエーテル)(CF2=CFOCF2CF2Br、BEVE)、ペルフルオロ(3−ヨードプロピルビニルエーテル)(CF2=CFO(CF2)3I)、またはこれらの組合せから誘導される加硫サイトをさらに含む、請求項1に記載のフルオロポリマー。
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