JPS5952645B2 - 含フツ素エラストマ−を製造する方法 - Google Patents

含フツ素エラストマ−を製造する方法

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JPS5952645B2
JPS5952645B2 JP1078177A JP1078177A JPS5952645B2 JP S5952645 B2 JPS5952645 B2 JP S5952645B2 JP 1078177 A JP1078177 A JP 1078177A JP 1078177 A JP1078177 A JP 1078177A JP S5952645 B2 JPS5952645 B2 JP S5952645B2
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宏明 小嶋
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、含フッ素エラストマーを製造する方法に関し
、更に詳しく言えば、プロピレン−四フッ化エチレン−
アルキルビニルエーテル系共重合体からなる新規な含フ
ッ素エラストマーの製造方法に関するものである。
従来より、プロピレン−四フッ化エチレン系共重合体は
、優れた含フッ素ゴムとなし得るものであることが知ら
れている。
例えば、特公昭43−24199号公報、米国特許第3
467635号明細書、英国特許第1284247号明
細書などを参照。然るに、かかるプロピレン一四フツ化
エチレン系共重合体からなる含フツ素エラストマーは、
優れた耐熱性、耐薬品性その他を有する反面、低温特性
及び成形加工性が不充分であつた。本発明者は、前記の
如き問題点の認識に基いて、プロピレン一四フツ化エチ
レン系共重合体の低温特性、成形加工性を向上せしめる
手段を堤供するべく、種々の研究、検討を重ねた結果、
プロピルビニルエーテルの如きアルキルビニルエーテル
を四フツ化エチレン及びプロピレンと共に共重合させる
ことによつて、有利に目的が達成され得ることを見出し
たものである。
即ち、アルキルビ,ニルエーテルを特定割合で共重合さ
せることにより、プロピレン一四フツ化エチレン系共重
合体の耐熱性、耐薬品性などを損なうことなく、低温特
性を改善し、押出し、トランスフア一等の連続成形加工
において、成形品の表面状態、断面形状、ノ型流れ性な
どが良好になり、また押出し速度などを大きくできると
いうことを見出したものである。かくして、本発明は、
前記の如き発見に基いて完成されたものであり、プロピ
レンと四フツ化工.チレンを重合開始源の作用により共
重合せしめて含フツ素エラストマーを製造するに当り、
アルキルビニルエーテル及び所望により他の共単量体を
更に共重合せしめて四フツ化エチレン52〜80モル%
、プロピレン10〜30モル%、アルキルビニルエーテ
ル10〜38モル%及び他の共単量体0〜10モル%を
構成単位として含むプロピレン一四フツ化エチレン−ア
ルキルビニルエーテル系共重合体を得ることを特徴とす
る含フツ素エラストマーの製造方法を、新規に堤供する
ものである。
本発明による新規なプロピレン一四フツ化エチレン−ア
ルキルビニルエーテル系共重合体は、従来のプロピレン
一四フツ化エチレン系共重合体のガラス転移温度がO℃
程度であるのに比して、5〜−15℃程度のガラス転移
温度を有することからも明らかなように、低温特性につ
いて著しく優れている。
又、耐熱性、耐薬品性などについては、従来のプロピレ
ン一四フツ化エチレン系共重合体に比して遜色が認めら
れない。しかも、成形加工性が向上しているため、複雑
形状や異形品を連続的に成形加工することが可能である
。即ち、適宜の配合、加硫により低温度から高温度にわ
たる広範囲にわたつて使用可能な耐熱性、耐薬品性など
に優れた含フツ素エラストマーにすることが出来る。従
つて、かかる性能の要求されるパツキング材料、0−リ
ング、ダイヤフラム、ガスケツト、ホース、ロール等に
有利に適用される含フツ素ゴムとなり得る。本発明によ
れば、四フツ化エチレン52〜80モル%、プロピレン
10〜30モル%、アルキルビニルエーテル10〜38
モル%及び他の共単量体0〜10モル%からなる加硫可
能な新規含フツ素エラストマーが得られる。
本発明においては、四フツ化エチレン55〜65モル%
、プロピレン20〜30モル%、アルキルビニルエーテ
ル10〜25モル%からなる含フツ素エラストマーとす
る場合に、特に良好な結果が得られる。アルキルビニル
エーテルの含有量が余りに少な過ぎる場合には、低温特
性及び成形加工性の向上効果が不充分となり、また余り
に多過ぎる含有量の場合には、耐熱老化性が損なわれ、
好ましくない。四フツ化エチレン及びプロピレンの含有
量については、耐熱性、耐薬品性、エラストマーとして
の特性、その他合成の容易性などから前記範囲を選定す
るのが望ましい。本発明において、アルキルビニルエー
テルとしては、従来より公知乃至周知のものなどが、特
に限定されることなく例示され得るが、通常は、一般式
、CH2=CH−0−R (但し、式中のRは炭素数1
〜6個のアルキル基を示す)で表わされるアルキルビニ
ルエーテルである。
具体的には、メチルビニルエーテル、エチルビニルエー
テル、n−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニル
エーテル、イソプロピルビニルエーテル、イソブチルビ
ニルエーテル、ヘキシルビニルエーテルなどが例示され
得る。前記一般式において、Rとしては炭素数1〜5個
のものが好ましく、直鎖状でも分岐状でも良い。本発明
における共重合反応は、塊状重合、懸濁′重合、乳化重
合、溶液重合など各種重合方式、或いは重合開始剤を使
用する触媒重合法、電離性放射線重合法、レドツクス系
重合法などの適宜手段にて実施され得る。
又、四フツ化エチレン、プロピレン、アルキルビニルエ
ーテルの主成分の他に、これらと共重合可能な成分、例
えばフツ化ビニル、フツ化ビニリデン、六フツ化プロピ
レン、フルオロビニルエーテル、クロロトリフルオロエ
チレンなどを適当に共重合させても良い。例えば、10
モル%程度以下の少量で共重合せしめ得る。かかる共単
量体としては硬化部位を形成するモノマーも採用可能で
あり、アクリル酸及びそのアルキルエステル、メタアク
リル酸及びそのアルキルエステル、クロロエチルビニル
エーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、グ
リシジルビニルエーテル等が例示され、これらは5モル
%程度以下の少量で共重合せしめても良い。而して、含
フツ素エラストマーの分子量については、引張強度等の
加硫物性上、通常2万程度以上とするのが望ましく、ま
た成形加工性及び加硫後の物性の両面を同時に満足する
ためには、あまり高すぎてもいけない。例えば2〜15
万程度特には3〜10万程度の分子量を有する含フツ素
エラストマーとするのが望ましい。本発明方法は、前記
の如く各種重合方式或いは重合条件の下に実施され得る
例えば、トリクロロモノフルオロメタン、トリクロロト
リフルオロエタン、パーフルオロシタロブタンの如き弗
素化系或いは弗素化塩素化系飽和炭化水素なる所謂フロ
ン系溶媒や第3級ブタノールの如きアルコール溶媒など
の有機溶媒中で実施可能であり、この場合には、−40
℃〜+150℃程度の温度で比較的低い反応圧力、例え
ば1〜50kg/Cm2程度の圧力が採用可能である。
又、水性媒体を使用して、懸濁重合や乳化重合によつて
実施されても良く、乳化重合においては多弗素化或いは
多弗素化塩素化アルキル系の分散剤などが好ましく採用
され得る。而して、かかる懸濁重合や乳化重合において
は、塩素化炭化水素、液状炭化水素、トリクロロトリフ
ルオロエタン、第3級ブタノールの如き分散安定剤、反
応促進剤その他が適宜採用゜可能である。更に、過酸化
物、アゾ化合物、過硫酸塩の如き重合開始剤の採用が可
能であると共に、コバルト−60からのγ線の如き電離
性放射線照射によつて共重合反応を行なつても良い。水
性媒体中での重合の場合、例えば50〜100℃程度の
温度で5〜200kg/CITl・程度の圧力で実施可
能である。又、レドツクス系開始剤などにより−20℃
〜+50℃程度の低温度の採用も可能である。尚、本発
明方法は、回分式、半連続式、又は連続式など適宜操作
によつて実施され得るものであり、目的或いは採用する
重合方式などに応じて、種々の重合条件、重合操作、重
合装置などを、選定するのが望ましい。以上の様にして
、透明乃至白色のゴム状弾性を有する含フツ素エラスト
マーが得られ、従来のプロピレン一四フツ化エチレン系
共重合体エラストマーよりも低温特性、成形加工性の優
れたものを有利に製造することが可能である。かくして
得られる含フツ素エラストマーは、種々の架橋手段によ
つて化学架橋せしめてゴム状架橋体にすることができる
。例えば、特に硬化部位となるモノマーを共重合せしめ
ない場合は、有機過酸化物によつて架橋せしめることが
出来、又、γ線、電子線の如き電離性放射線の照射によ
つて放射線架橋せしめることも可能である。更に、硬化
部位となるモノマーを共重合せしめた場合は、通常用い
られる加硫剤である金属酸化物、多価アミン、又はヒド
ロキノン、ビスフエノールA等の求核試薬を適当な加硫
促進剤と組合せて用いることもできる。尚、この場合、
各種架橋助剤や充填乃至補強剤などを添加混合すること
ができ、種々の加硫配合が採用可能である。本発明方法
で得られる含フツ素エラストマーは、α線、β線、γ線
、中性子線、加速粒子線、X線、電子線の如き電離性放
射線の照射によつても架橋せしめられ得る。
通常は、コバルト60からのγ線、加速粒子線、電子線
などが好適とされる。例えば、102〜109レントゲ
ン/時、特に103〜5×107レントゲン/時程度の
線量率で、照射線量が104〜108ラット、特に10
6〜5×107ラット程度の範囲となる様に電離性放射
線を照射することによつて、架橋共重合体に転化せしめ
得る。而して、空気中にて電離性放射線の照射が可能で
あると共に、照射雰囲気を真空に保つか、或いはアルゴ
ン、ヘリウム、窒素などの様な気流下に保持すること、
更には水中に保持することなども出来る。電離性放射線
照射による架橋反応は、常温或いは室温程度でも効率よ
く進行するので、照射温度は特にこれを限定する必要は
なく、室温以下や100℃程度あるいはそれ以上の照射
温度を採用することも可能である。尚、電離性放射線照
射による架橋は、原料共重合体を予めフイルム、シート
、パイプ、ロツド、リング、コーテイングなどの様な任
意の形状に成形加工したものに適用可能である利点があ
る。又、本発明方法で得られる含フツ素エラストマーを
パーオキシ化合物などの化学架橋剤を使用して加熱によ
り架橋せしめることができる。
例えば、キユメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロ
ピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジ(三級ブチル
)パーオキサイド、三級ブチルパーオキシアセテート、
三級ブチルパーオキシベンゾエイトの如き有機モノパー
オキシ化合物や2,5−ジメチル−2,5−ジ(第3級
ブチルパーオキシ)−ヘキシン一3、2,5−ジメチル
−2,5−ジ(第3級ブチルパーオキシ)−ヘキサン、
α,α−ビス(第3級ブチルパーオキシ)−パラ−ジイ
ソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(
ベンゾイルパーオキシ)−ヘキサンの如き有機ジパーオ
キシ化合物は好適である。而して、5分間の半減期を与
える温度が100〜200℃、好ましくは130〜19
0℃程度であるパーオキシ化合物が、化学架橋剤として
特に有利に採用され得る。化学架橋剤の使用量は、特に
限定されることなく、適宜選定され得るが、通常は含フ
ツ素エラストマー100重量部に対して0.1〜20重
量部、好ましくは1〜10重量部程度である。かかる含
フツ素エラストマーの架橋の際、電離性放射線照射によ
る方法及び化学架橋剤による方法のいずれの場合でも、
従来より公知乃至周知の架橋助剤を併用し得る。
例えば、アリル化合物、イオウ、有機アミン類、マレイ
ミド類、メタクリレート類、ジビニル化合物などの架橋
助剤が採用され得る。好ましくは、フタル酸ジアリル、
トリアリルリン酸、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌ
ル酸トリアリル、ジアリルメラミンの如き有機アリル化
合物、およびパラーベンゾキノンジオキシム、P,P−
ジベンゾイルベンゾキノンジオキシムなどのオキシム化
合物が用いられ、特に有機アリル化合物が望ましい。か
かる架橋助剤の添加量は、含フツ素エラストマー100
重量部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは0.
2〜10重量部程度が採用され得る。又、従来の架橋方
法などで通常使用される種々の添加剤も、含フツ素エラ
ストマーの架橋の際に添加され得る。
これらの添加剤は、酸化マグネシウム、酸化鉛の如き金
属酸化物、或いはカーボンブラツク、フアインシリカの
如き補強剤、その他の充填剤、顔料、酸化防止剤、安定
剤などを包含する。而して、含フツ素エラストマーに前
記の如き種々の添加剤を添加する場合、化学架橋剤、架
橋助剤、その他の添加剤を原料含フツ素エラストマーと
充分均一に混合することが望ましい。
かかる混合は、従来より通常使用されているゴム混練用
ロール又はバンバリーミキサ一等によつて行なわれ得る
。混合時の作業条件は特に限定されないが、通常は30
〜80℃程度の温度で約10〜60分間混練することに
よつて、添加配合物を含フツ素エラストマー中に充分分
散混合し得る。混合時の作業条件や操作は、使用原料及
び配合剤の種類や目的に応じて最適条件を選定して行な
うのが望ましい〜 化学架橋剤による加熱架橋の操作は、従来より通常使用
されている操作を採用し得る。
例えば、成形型中で加圧しながら加熱する操作が採用さ
れ、また押出あるいは射出成形法などで成形したのちに
、加熱炉中で加熱する操作が採用され得る。本共重合体
はアルキルビニルエーテルを構成単位中に含むために、
従来のテトラフルオロエチレン−プロピレン2成分系共
重合体に較べて、その成形加工性が良好となつており、
形状の複雑な成形品又は押出、射出成形法において特に
有利に成形し得る。例えば、一般に成形加工性の指標と
して用いられるムー[メ[粘度について言えば、本共重合
体は四フツ化エチレン及びプロピレンのみの2成分から
なる共重合体に比べて、同じ分子量でおよそ1/3〜1
/2程度低いムー[メ[粘度の値を有することが見出され
ている。加熱架橋時の作業条件などは、使用原料や配合
に応じて最適条件を選定して行なうのが望ましい。加熱
架橋時の温度は、通常80〜250℃程度、好ましくは
150〜200℃程度が採用され得る。又、加熱時間は
特に限定されないが、化学架橋剤に応じて5分〜2時間
の範囲であり、好ましくは10分〜2時間の範囲内で選
定される。加熱温度を高くすれば、加熱時間を短縮し得
る。尚、得られる架橋共重合体の再加熱処理も採用可能
であり、物理的性質の向上に役立つものである。例えば
、150〜250℃、好ましくは180〜230℃の温
度で15〜25時間程度の再加熱処理が採用され得る。
また、硬化部位単位としてグリシジルビニルエーテルを
共重合せしめたものについては室温における加硫も可能
である。本発明により得られる含フツ素エラストマーの
架橋体は、耐熱性、耐薬品性などと共に、抵温特性が優
れているので、広範囲の使用条件下でゴム弾性の要求さ
れる各種用途などに対して有利に利用され得る。
例えば、航空機、船舶、自動車用の0リング、ガスケツ
ト、バルブステムシール、ダイヤフラム、ドライクリー
ニング機器のシール材、パイプ、フレキシブルジョイン
ト、化学工業用のホース、ロール、パツキング、シール
材、ダイヤフラム、コーテイング材、グローブ等高温で
高濃度の酸、アルカリ、又はオイルや溶剤に接する部分
の材料として有用である。又、パイプ状、棒状成形物な
どにも成形加工され得ると共に、フイルム状又はテープ
状の成形物に一次加工して、これを積層、張付、巻付な
どの二次加工によつて更に成形加工することなども勿論
可能である。次に、本発明の実施例について、更に具体
的に説明するが、かかる説明によつて本発明が何ら限7
定されないことは勿論である。実施例 1及び比較例
1 11のオートクレーブに脱酸素水580g、パーフルオ
ロオクタン酸アンモニウム2.9g、過硫酸アンモニウ
ム1.5g、酸性亜硫酸ナトリウム0.4g7を仕込み
、更に水酸化ナトリウム0.15gを加えて水相のPH
を10に調節する。
オートクレーブ内をN2置換後、メチルビニルエーテル
(以下、MVE)1.6g(イ).028モル)、プロ
ピレン(以下、P)2.4g(0.057モル)、四フ
ツ化エチレン(以,下、4F)61g(4).61モル
)を自動圧により仕込む。次に、300rpmで攪拌を
開始し、リアタタ一内の温度を70℃に昇温する。
反応が開始して圧力が下りはじめたら、30kg/Cm
・の一定圧になるよう、J4F/P/MVEが55/2
5/20のモル比のモノマー混合ガスをチヤージして4
時間反応を続ける。反応終了後モノマーをパージしてラ
テツクスを抜出し1%Cacl2水溶液で凝集後、洗浄
、乾燥し、81.2gのポリマーを得た。
く得られたポリマーは、4F/P/MVEが
モル比で約52/27/21の組成を有する共重合体で
あり、そのTHF中30℃における数平均分子量は4.
3万であつた。また、この共重合体は−7℃のガラス転
移温度を有するエラストマーで生ゴムのムー[メ[粘度は
100℃で31であり、シヨア一A硬度は35であつた
上記共重合体100部に対して有機ジパーオキサイド3
部、トリアリルイソシアヌレート3部、MTカーボン2
5部、酸化鉛10部をロールで配合し、次に160℃1
00kg/Cnl2で20分間プレス加硫し、その後金
型から取出し、オーブン中で200℃、22時間後加硫
を行なつた。
得られた加硫物の引張強度は51kg/Cm2、破断伸
びは510%、100%モジユラスは22kg/CIn
Z、シヨア一A硬度は63であつた。これに対し、4F
/Pの2成分系ポリマーでその組成モル比が55/45
であるものの、ガラス転移温度はO℃であり、且つ分子
量4.7万の生ゴムのムー[メ[粘度及びシヨア一A硬度
はそれぞれ70および48である。実施例 2及び比較
例 2 21の攪拌機付オートクレープに脱酸素水970g、第
三級ブタノール87g、第二級ブタノール29g、パー
フルオロオクタン酸アンモニウム5.8g、過硫酸アン
モニウム2.9g、チオ硫酸ナトリウム0.8g、硫酸
第一鉄0.6gを仕込み、更に水酸化ナトリウム0.3
gを加えて水相のPHを9.5に調節する。
オートクレーブ内をN2置換後、グリシジルビニルエー
テル(以下GVE)1.8g1エチルビニルエーテル(
以下EVE)3.8g1プロピレン5.3g、四フツ化
エチレン162gを圧入する。次に300rpmで攪拌
を開始し、オートクレーブ内の温度を35℃に昇温する
。反応が開始して圧力が下りはじめたら、25kg/C
ffの一定圧になるよう、4F/P/EVE/GVEが
55/29/15/1のモル比のモノマー混合ガスをチ
ヤージして6時間反応を続ける。反応終了後モノマーを
パージし、ラテツクスを抜出し、1%Cacl。水溶液
で凝集後、洗浄、乾燥し、164gのポリマーを得た。
得られたポリマーは、4F/P/EVE/GVEのモル
比が約53/30/16/1の組成を有する共重合体で
あり、その数平均分子量は、8.0万であつた。上記共
重合体100部に対し、ヒドロキノン1部、トリス(ジ
メチルアミノメチル)フエノール1部、MTカーボン3
5部をロールで配合し、次に実施例1と同様の条件でプ
レス及びオーブン加硫を行なつた。
得られた加硫物の主な機械的特性の試験結果を表−1に
示す。また、比較のため、4F/P/GVEのモル比が
54/45/1の組成を有する共重合体で、数平均分子
量が7.8万のエラストマーを合成し、同様の加硫を行
なつた加硫物の機械的特性を同じく表−1に示した。
実施例 3 実施例2において反応開始時のモノマーの仕込2量を、
グリシジルビルエーテル1.8g、エチルビ[ャ泣Gーテ
ル8.8g1プロピレン2.3g1四フツ化エチレン1
60gとし、また反応中のチヤージモノマ一の組成を、
4F/P/EVE/GVEが54/15/30/1とす
る以外は同様に重合を行ない、反応時;間4時間で゛1
31gのポリマーを得た。
このポリマーは4F/P/EVE/GVEがモル比で約
51/16/32/1の組成を有しており、数平均分子
量は7.2万であつた。
また生ゴムとしてのムーニ一粘度(MLl+4)は34
と極めて低く、且つガラス転移温度が−12℃と低温特
性の優れたものであつた。また実施例2におけると同様
な方法で加硫を行なつた加硫物は、引張強度が141k
g/CIIl2、伸びが190%、100モジユラスが
42の加硫物性を示した。
実施例 4(押出加工性の評価)実施例2及び3におい
て得られたポリマーによる加硫配合物を用いて下記の表
−2に示す押出条件でガーベイ押出しを行ない、成形加
工性の評価を行なつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 プロピレンと四フッ化エチレンとアルキルビニルエ
    ーテルと所望により他の共単量体からなるモノマー混合
    物に重合開始源を作用せしめることにより共重合せしめ
    て、四フッ化エチレン52〜80モル%、プロピレン1
    0〜30モル%、アルキルビニルエーテル10〜38モ
    ル%及び他の共単量体0〜10モル%構成単位として含
    むプロピレン−四フッ化エチレン−アルキルビニルエー
    テル系共重合体を得ることを特徴とする含フッ素エラス
    トマーを製造する方法。 2 重合開始時のモノマー混合物のモル比が、四フッ化
    エチレン、プロピレン及びアルキルビニルエーテルのそ
    れぞれについて、80〜97モル%、2〜12モル%、
    1〜8モル%であり、且つチャージモノマーのモル化を
    四フッ化エチレン52〜80モル%、プロピレン10〜
    30モル%、アルキルビニルエーテル10〜38モル%
    とする特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 3 重合開始源として過硫酸アンモニウム−酸性亜硫酸
    ナトリウムの組合せを用いた乳化重合であり、且つ反応
    温度が50〜100℃である特許請求の範囲第2項記載
    の製造方法。 4 重合開始源として過硫酸アンモニウム−チオ硫酸ナ
    トリウム−鉄塩系のレドックス触媒を用いた乳化重合で
    あり且つ反応温度が0〜50℃である特許請求の範囲第
    2項記載の製造方法。 5 反応圧力がゲージ圧で5〜100kg/cm^2で
    ある特許請求の範囲第2項記載の製造方法。 6 アルキルビニルエーテルがメチルビニルエーテルで
    ある特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 7 アルキルビニルエーテルがエチルビニルエーテルで
    ある特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 8 アルキルビニルエーテルがn−ブチルビニルエーテ
    ルである特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 9 他の共単量体が硬化部位を形成するモノマーである
    特許請求の範囲第1項記載の含フッ素エラストマーの製
    造方法。 10 硬化部位を形成するモノマーがグリシジルビニル
    エーテルである特許請求の範囲第9項記載の製造方法。 11 ポリマーの数平均分子量が3〜10万の範囲で、
    そのムーニー粘度(100℃、ML_1_0)が10〜
    70の値を有する特許請求の範囲第1項記載の含フッ素
    エラストマーの製造方法。
JP1078177A 1977-02-04 1977-02-04 含フツ素エラストマ−を製造する方法 Expired JPS5952645B2 (ja)

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