JP2006213836A - Fluorocarbon elastomer composition cured with peroxide - Google Patents
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Abstract
Description
(序文)
本発明は、熱塑物中のフルオロカーボンエラストマーの動的加硫に関する。さらに詳しくは、本発明は、エラストマーの硬化剤としての有機ペルオキシドの使用に関する。
(preface)
The present invention relates to dynamic vulcanization of fluorocarbon elastomers in thermoplastics. More particularly, the present invention relates to the use of organic peroxides as elastomer curing agents.
硬化したエラストマー又はゴムは、成形品の応用で役立つ種々の物理的性質を有する。それら特性には、高度な可撓性、弾性、及び圧縮ひずみに対する抵抗性がある。それらはそれ自体、シールやガスケットのような種々の応用で用途がある。未硬化エラストマー又はゴムは樹脂又はガム質の形態である。適切なエラストマー特性を有する成形品を得るため、未硬化樹脂を種々の架橋剤で架橋又は硬化させる。 Cured elastomers or rubbers have various physical properties that are useful in molded article applications. These properties include a high degree of flexibility, elasticity, and resistance to compressive strain. They themselves have applications in various applications such as seals and gaskets. Uncured elastomer or rubber is in the form of a resin or gum. In order to obtain a molded article having suitable elastomeric properties, the uncured resin is crosslinked or cured with various crosslinking agents.
通常のエラストマーでは、一般的に、硬化又は部分的に硬化した物品を形成するために適した温度と圧力下、型内で硬化を行う。高いターンアラウンドタイムのため、また製造コストを節約するため、一般的に硬化を完全にする架橋反応の前に型から成形品を離す。これら条件下で、成形品は“ポストキュア(post cure)”のプロセスを経て、成形品のエラストマー特性がさらに発現する。 Conventional elastomers generally cure in a mold at a temperature and pressure suitable to form a cured or partially cured article. For high turnaround times and to save manufacturing costs, the part is generally removed from the mold prior to the cross-linking reaction that completes the cure. Under these conditions, the molded article undergoes a “post cure” process to further develop the elastomeric properties of the molded article.
動的加硫ゴムは、エラストマーを熱可塑性材料と一緒に撹拌又は混合しながら架橋反応を行うことによって調製される。熱可塑性材料が連続相を形成し、かつ硬化したゴム粒子が不連続相として該熱塑物中に分散する。この組成物は、エラストマー特性を発現させるための時間で動的に加硫する。典型的に、硬化又は部分的に硬化した動的加硫ゴムを型内に移して、シールやガスケットのような用途の成形品を調製する。ポストキュアという同一現象のため、動的加硫プロセス後、型内で架橋反応が継続して起こりうる。 Dynamic vulcanizates are prepared by carrying out a crosslinking reaction while stirring or mixing the elastomer with the thermoplastic material. The thermoplastic material forms a continuous phase and the cured rubber particles are dispersed in the thermoplastic as a discontinuous phase. The composition dynamically vulcanizes with time to develop elastomeric properties. Typically, a cured or partially cured dynamic vulcanizate is transferred into a mold to prepare a molded article for applications such as seals and gaskets. Due to the same phenomenon of post cure, the cross-linking reaction can continue in the mold after the dynamic vulcanization process.
ポストキュアプロセスの間に起こる反応は熱を発生する。発生した熱がポストキュア段階時に該組成物のいろいろな成分の揮発を惹起しうる。この揮発の結果、例えば、多孔性の硬化品、又は粗い表面の物品をもたらしうる。引張り強さのような物理的性質が逆に作用しうる。 Reactions that occur during the post-cure process generate heat. The generated heat can cause volatilization of the various components of the composition during the post cure stage. This volatilization can result in, for example, a porous cured product or a rough surfaced article. Physical properties such as tensile strength can work in reverse.
一局面では、好ましくは2部位以上のオレフィン性不飽和を有する有機架橋分子と組み合わせて有機ペルオキシドのような、速く反応する架橋剤を使用することによってポストキュアの問題を最少にすることができる。ペルオキシド開始硬化は急速なので、成形が終了する時までに、或いは動的加硫の場合、動的ブレンディングが終了する時までに、硬化がほとんど完了する傾向がある。このやり方で、ペルオキシド開始硬化は、より速いターンアラウンドタイムと、望ましい物理的性質を有する成形品を与える。 In one aspect, post cure problems can be minimized by using fast reacting crosslinkers, such as organic peroxides, preferably in combination with organic crosslinkable molecules having two or more sites of olefinic unsaturation. Since peroxide-initiated curing is rapid, curing tends to be almost complete by the end of molding or, in the case of dynamic vulcanization, by the end of dynamic blending. In this manner, peroxide-initiated curing provides a molded article having faster turnaround times and desirable physical properties.
エラストマーと熱塑物の熱溶融混合物にペルオキシドを加えるので、添加時にペルオキシドがはね或いは突沸するかもしれない。このことが、上述したようなポストキュア中の反応が引き起こすのとほとんど同様に、孔のある又は粗い表面の成形部分の形成につながりうる。 Because the peroxide is added to the hot melt mixture of elastomer and thermoplastic, the peroxide may splash or bump upon addition. This can lead to the formation of a molded part with a porous or rough surface, much like the reaction during post cure as described above.
従って、速く硬化するペルオキシド開始硬化系を用いるが、上述した欠点を回避する、動的加硫プロセスでフルオロカーボンエラストマーを硬化させる方法を提供することが望ましい。 Accordingly, it would be desirable to provide a method for curing fluorocarbon elastomers in a dynamic vulcanization process that uses a fast-curing peroxide-initiated curing system, but avoids the disadvantages described above.
(概要)
一実施形態では、フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の溶融ブレンドに高温ペルオキシドを添加し、動的加硫のプロセスで熱可塑性加硫ゴム(TPV)を製造する。ペルオキシドは、その高温安定性のため低レベルの揮発と分解しか受けず、TPV製の成形品の物理的性質の向上につながる。
(Overview)
In one embodiment, a high temperature peroxide is added to a melt blend of a fluorocarbon elastomer and a thermoplastic material to produce a thermoplastic vulcanizate (TPV) in a dynamic vulcanization process. Peroxides undergo only low levels of volatilization and decomposition due to their high temperature stability, leading to improved physical properties of TPV molded articles.
別の実施形態では、フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の溶融ブレンドにペルオキシドマスターバッチを添加する工程を含むプロセスで利点を提供する。溶融ブレンドは、第1部分のフルオロカーボンエラストマーを含有し、一方ペルオキシドマスターバッチは、第2部分のフルオロカーボンエラストマーを含有する。溶融ブレンド中及びペルオキシドマスターバッチ中のフルオロカーボンエラストマーは同一又は異なってよい。ペルオキシドマスターバッチを溶融ブレンドに添加後、この配合物をフルオロカーボンエラストマーの硬化を達成するために十分な温度で十分な時間混合する。ペルオキシドマスターバッチは、5質量%以上の有機ペルオキシドを含み、さらにフルオロカーボンエラストマーを含み、かつ典型的に、少なくとも2部位のオレフィン性不飽和を含有する架橋剤をも含む。 In another embodiment, an advantage is provided in a process that includes adding a peroxide masterbatch to a melt blend of a fluorocarbon elastomer and a thermoplastic material. The melt blend contains a first portion of the fluorocarbon elastomer, while the peroxide masterbatch contains a second portion of the fluorocarbon elastomer. The fluorocarbon elastomer in the melt blend and in the peroxide masterbatch may be the same or different. After the peroxide masterbatch is added to the melt blend, the formulation is mixed for a sufficient time at a temperature sufficient to achieve cure of the fluorocarbon elastomer. The peroxide masterbatch contains 5% by weight or more of organic peroxide, further contains a fluorocarbon elastomer, and typically also contains a crosslinker containing at least two sites of olefinic unsaturation.
従って、成形用ポリマー組成物の製造方法は、硬化性フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料を溶融ブレンドする工程及び該溶融ブレンドにペルオキシドマスターバッチを含む硬化組成物を添加する工程を含む。その後、硬化組成物、エラストマー、及び熱可塑性材料を該フルオロカーボンエラストマーを硬化させるために十分な時間かつ十分な温度で混合し続けながら加熱する。 Accordingly, a method for producing a molding polymer composition includes a step of melt blending a curable fluorocarbon elastomer and a thermoplastic material and a step of adding a curing composition containing a peroxide masterbatch to the melt blend. The cured composition, elastomer, and thermoplastic material are then heated while continuing to mix for a sufficient time and at a sufficient temperature to cure the fluorocarbon elastomer.
本方法を用いて溶融加工可能な成形品を製造することができる。この成形品は、フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料のペルオキシド動的加硫ゴムを含む。いくつかの実施形態では、この熱塑物はフッ素含有熱可塑性樹脂である。このプロセスで製造される成形品は、シール及びガスケット用に適したエラストマー特性を有する。この特性は、一般的に本マスターバッチ法でない方法で製造されるペルオキシド硬化した物品の特性より有利である。例えば、いくつかの実施形態では、成形品の引張りモジュラスは10Mpaを超え、他の実施形態では、引張りモジュラスは12Mpaを超え、或いは15Mpaを超える。 Molded products that can be melt processed can be produced using this method. This molded article comprises a fluorocarbon elastomer and a thermoplastic dynamic vulcanizate of thermoplastic material. In some embodiments, the thermoplastic is a fluorine-containing thermoplastic resin. Molded articles produced by this process have elastomeric properties suitable for seals and gaskets. This property is advantageous over the properties of peroxide-cured articles that are generally produced by methods other than the masterbatch method. For example, in some embodiments, the tensile modulus of the molded article is greater than 10 Mpa, and in other embodiments, the tensile modulus is greater than 12 Mpa, or greater than 15 Mpa.
(説明)
以下の好ましい実施形態の説明は、単に典型例に過ぎず、決して本発明、その応用、又は用途を限定することを意図しない。
(Explanation)
The following description of the preferred embodiments is merely exemplary and is in no way intended to limit the invention, its application, or uses.
本明細書で用いる表題(“序文”及び“概要”のような)は、本発明の開示内の話題の一般的構成のためのみを意図しており、かつ本発明又はそのいずれかの局面の開示を限定することを意図しない。特に、“序文”で開示する主題は、本発明の範囲内の技術の局面を包含し、先行技術の列挙を構成するものではない。“概要”で開示する主題は、本発明又はそのいずれかの実施形態の全範囲の排他的又は完全な開示ではない。 Titles used herein (such as “Introduction” and “Summary”) are intended solely for the general construction of the topic within the disclosure of the present invention, and are intended for the present invention or any aspect thereof. It is not intended to limit the disclosure. In particular, the subject matter disclosed in the “Introduction” encompasses aspects of the technology within the scope of the present invention and does not constitute an enumeration of the prior art. The subject matter disclosed in the “Summary” is not an exclusive or complete disclosure of the full scope of the invention or any embodiment thereof.
本明細書における参考文献の引用は、当該参考文献が先行技術であり、或いは本明細書で開示する本発明の特許性に何らかの関連性を有するという承認を構成しない。この明細書の説明セクションで引用するすべての参考文献は、参照によってその全体が本明細書に取り込まれる。 Citation of a reference herein does not constitute an admission that the reference is prior art or has any relevance to the patentability of the invention disclosed herein. All references cited in the description section of this specification are hereby incorporated by reference in their entirety.
説明及び特有の実施例は本発明の実施形態を示すが、例証目的のためだけを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図しない。さらに、規定した特徴を有する複数の実施形態の列挙は、さらなる特徴を有する他の実施形態、又は規定した特徴の異なる組合せを取り入れた他の実施形態を排除することを意図しない。特有の実施例は、この発明の組成物をどうやって作り、どうやって使用するか、また本発明の方法をどうやって実施するかの例示目的で提供したものであり、かつ別に明瞭に言及しない限り、この発明の特定の実施形態を行い又は行わず、或いは試験し又は試験しなかった代表であることを意図しない。 The description and specific examples, while indicating embodiments of the invention, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. Furthermore, the recitation of embodiments with defined features is not intended to exclude other embodiments with additional features or other embodiments that incorporate different combinations of defined features. Specific examples are provided for illustrative purposes of how to make and use the compositions of the present invention, and how to practice the methods of the present invention, and unless otherwise explicitly stated, It is not intended to be representative of those who did or did not perform the particular embodiments.
本明細書で使用する場合、用語“好ましい”及び“好ましくは”は、特定条件下で特定の利益を与える本発明の実施形態を指す。しかし、同一条件又は他の条件下で、他の実施形態が好ましいこともありうる。さらに、1又は複数の好ましい実施形態の列挙は、他の実施形態が有用でないことを意味せず、かつ本発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図しない。 As used herein, the terms “preferred” and “preferably” refer to embodiments of the invention that provide certain benefits under certain conditions. However, other embodiments may be preferred under the same or other conditions. Furthermore, the listing of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful and is not intended to exclude other embodiments from the scope of the invention.
本明細書で使用する場合、用語“挙げられる”及びその変形は、リスト中の項目の列挙が、この発明の材料、組成物、装置、及び方法でも有用でありうる他の同様の項目の排除にならないように、非限定的であることを意図する。 As used herein, the term “listed” and variations thereof excludes other similar items where listing of items in the list may also be useful in the materials, compositions, devices, and methods of this invention. It is intended to be non-limiting so as not to become.
用語“エラストマー材料”、“エラストマー”等は、弾力性を有し、或いは変性(すなわち硬化若しくは架橋)して弾力性を有しうる化学組成物を指す。文脈によって、この用語は、弾力性が完全に発現していない未硬化又は部分的に硬化した材料、或いは完全に弾力性が発現している硬化したゴム様材料を指す。本明細書のいくつかの点では、この用語は、明瞭さのため“硬化した”“部分的に硬化した”、又は“未硬化”のような形容詞と共に使用される。 The terms “elastomeric material”, “elastomer” and the like refer to chemical compositions that are elastic or can be modified (ie, cured or cross-linked) to be elastic. Depending on the context, the term refers to an uncured or partially cured material that is not fully elastic, or a cured rubber-like material that is fully elastic. In some respects herein, the term is used with adjectives such as “cured”, “partially cured”, or “uncured” for clarity.
用語“硬化剤(curing agent)”、“硬化剤(curative)”、“硬化剤(curative agent)”等は、(未硬化)エラストマーと反応して硬化したエラストマーを形成し、かつその硬化生成物の弾力性を発現させる化合物又は組成物を示すために交換可能に用いられる。文脈により、この用語は、正式な硬化開始剤(例えば、ペルオキシドのようなラジカル開始剤)のみならず、開始剤(例えば、トリアリルイソシアヌレート)と共に使用しうる架橋剤を表すために使用される。いくつかの点では、用語“硬化系”等を用いて硬化に使用される開始剤及び架橋剤と任意的な追加成分の組合せを表す。硬化系は、エラストマー供給業者によって提供され(エラストマー中に組み込まれていることもある)、かつ製造業者の使用説明書に従って使用しうることが多いことを理解すべきである。 The terms “curing agent”, “curative”, “curative agent”, etc., react with (uncured) elastomer to form a cured elastomer and its cured product Are used interchangeably to indicate a compound or composition that exhibits the resiliency. Depending on the context, the term is used to denote a crosslinking agent that can be used with an initiator (eg, triallyl isocyanurate) as well as a formal cure initiator (eg, a radical initiator such as a peroxide). . In some respects, the term “curing system” or the like is used to represent a combination of initiators and crosslinkers and optional additional components used for curing. It should be understood that the curing system is provided by the elastomer supplier (sometimes incorporated into the elastomer) and can often be used according to the manufacturer's instructions.
一実施形態では、成形ポリマー組成物の製造方法は、硬化性フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の混合物を、該熱可塑性材料のメルトフロー温度又は融点より高い温度で形成する工程、該混合物に硬化組成物を添加する工程、及び硬化組成物、エラストマー、及び熱可塑性材料を混合し続けながら加熱する工程を含む。硬化組成物は、180℃以上の温度で0.1時間以上の半減期を有する開始剤を含み、かつさらに架橋剤を含む。好ましくは、架橋剤は少なくとも2部位のオレフィン性不飽和を含む。種々の実施形態では、開始剤は有機ペルオキシドである。好ましい実施形態では、熱可塑性材料はフッ素含有熱可塑性ポリマーを含む。 In one embodiment, the method for producing a molded polymer composition comprises forming a mixture of a curable fluorocarbon elastomer and a thermoplastic material at a temperature above the melt flow temperature or melting point of the thermoplastic material, the mixture being a curable composition. And a step of heating while continuing to mix the cured composition, the elastomer, and the thermoplastic material. The cured composition includes an initiator having a half-life of 0.1 hours or more at a temperature of 180 ° C. or higher, and further includes a crosslinking agent. Preferably, the crosslinker contains at least two sites of olefinic unsaturation. In various embodiments, the initiator is an organic peroxide. In a preferred embodiment, the thermoplastic material comprises a fluorine-containing thermoplastic polymer.
熱可塑性材料との溶融ブレンドで用いるフルオロカーボンエラストマーは、ペルオキシド開始架橋剤の作用で硬化して、エラストマー特性を有する硬化したフルオロカーボンゴムを与えるフッ素含有ポリマーを含む。多くの異なるタイプのフルオロカーボンエラストマーが商業的に入手可能である。一実施形態では、フルオロカーボンエラストマーはフッ化ビニリデンのコポリマーを含む。別の実施形態では、炭素水素結合を含有しないモノマーのポリマー及びコポリマーを基礎とするペルフルオロゴムを使用することができる。別分類のフルオロカーボンエラストマーは、テトラフルオロエチレンとプロピレンのようなオレフィンとのコポリマーによって与えられる。一般的に、フルオロカーボンは、後述する小量の硬化部位モノマーをも有し、ペルオキシド開始架橋剤による硬化を促進する。 Fluorocarbon elastomers used in melt blends with thermoplastic materials include fluorine-containing polymers that cure under the action of peroxide-initiated crosslinkers to give a cured fluorocarbon rubber with elastomeric properties. Many different types of fluorocarbon elastomers are commercially available. In one embodiment, the fluorocarbon elastomer comprises a copolymer of vinylidene fluoride. In another embodiment, perfluororubbers based on polymers and copolymers of monomers that do not contain carbon hydrogen bonds can be used. Another class of fluorocarbon elastomers is provided by copolymers of tetrafluoroethylene and olefins such as propylene. In general, fluorocarbons also have a small amount of cure site monomer, described below, to promote curing with peroxide-initiated crosslinkers.
別の実施形態では、本発明は、溶融加工可能なフルオロカーボンゴム組成物の製造方法であって、第1部分のフルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の溶融ブレンドに、5質量%以上の有機ペルオキシドと、さらに第2部分のフルオロカーボンエラストマーを含むペルオキシドマスターバッチを添加する工程;及びペルオキシドマスターバッチ、第1部分のフルオロカーボンエラストマー、及び熱可塑性材料を、第1及び第2フルオロカーボンエラストマーの硬化を達成するために十分な時間かつ十分な温度で加熱しながら混合する工程を含む方法を提供する。一実施形態では、本方法は、第1部分のフルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料を含んでなる組成物を第1フィーダーで二軸スクリュー押出機内に注入する工程;及び該第1フィーダーから下流の第2フィーダーで該押出機内にマスターバッチを添加する工程を含む。 In another embodiment, the present invention provides a method of making a melt processable fluorocarbon rubber composition, wherein the melt blend of the fluorocarbon elastomer and thermoplastic material of the first portion includes 5% by weight or more of an organic peroxide, and Adding a peroxide masterbatch comprising a second portion of the fluorocarbon elastomer; and the peroxide masterbatch, the first portion of the fluorocarbon elastomer, and the thermoplastic material sufficient to effect curing of the first and second fluorocarbon elastomers. A method is provided that includes mixing with heating for a time and at a sufficient temperature. In one embodiment, the method comprises injecting a composition comprising a first portion of a fluorocarbon elastomer and a thermoplastic material into a twin screw extruder with a first feeder; and a second downstream from the first feeder. Adding a master batch into the extruder with a feeder.
本方法は、第1部分のフルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の溶融ブレンドにペルオキシドマスターバッチを添加することによって行うことができる。そして、ペルオキシドマスターバッチ、第1部分のフルオロカーボンエラストマー及び熱可塑性材料を該フルオロカーボンエラストマーを硬化させるために有効な時間かつ有効な温度で混合しながら加熱する。従って、本方法は、熱可塑性材料、好ましくはフッ素含有熱可塑性材料中でのペルオキシド硬化によるフルオロカーボンエラストマーの動的加硫を含む。 The method can be performed by adding a peroxide masterbatch to the melt blend of the fluorocarbon elastomer and thermoplastic material of the first part. The peroxide masterbatch, the first portion of the fluorocarbon elastomer and the thermoplastic material are then heated while mixing at an effective temperature and at an effective temperature to cure the fluorocarbon elastomer. Thus, the method includes dynamic vulcanization of a fluorocarbon elastomer by peroxide curing in a thermoplastic material, preferably a fluorine-containing thermoplastic material.
第1フィーダーの下流の第2フィーダーでペルオキシドマスターバッチを押出機内に注入しながら、第1部分のフルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料を第1フィーダーで二軸スクリュー押出機のバレル内に添加することができる。多ポリマー組成物を製造するための連続又は半連続法をこのような二軸押出機内で行うことができる。 While the peroxide masterbatch is injected into the extruder at the second feeder downstream of the first feeder, the first portion of fluorocarbon elastomer and thermoplastic material can be added into the barrel of the twin screw extruder at the first feeder. . Continuous or semi-continuous processes for producing multipolymer compositions can be carried out in such a twin screw extruder.
一局面では、エラストマーマトリックス相を有するマスターバッチの形態のペルオキシド硬化剤の添加が、TPVのペルオキシド硬化性の主エラストマー相内での良い均一性と速い分散につながる。それが、TPVの動的加硫配合の間、特に高温でのペルオキシド硬化剤の揮発を最小化することで硬化剤の有効な用途をも与える。 In one aspect, the addition of a peroxide curing agent in the form of a masterbatch having an elastomeric matrix phase leads to good uniformity and fast dispersion within the TPV peroxide curable main elastomeric phase. It also provides an effective use of curing agents by minimizing the volatilization of peroxide curing agents during TPV dynamic vulcanization, especially at high temperatures.
別の実施形態では、本発明は、10Mpaを超え、好ましくは12Mpaを超え、さらに好ましくは15Mpaを超える引張りモジュラスを有する、フルオロカーボンエラストマーとフッ素含有熱可塑性材料のペルオキシド硬化した動的加硫ゴムを含んでなる成形品を提供する。ペルオキシド硬化剤含有マスターバッチで動的に加硫させるTPVコンパウンド法は、熱可塑性マトリックス相内で、より均質に硬化したエラストマー相を達成することによって、かつ特に高温でのペルオキシド硬化剤の揮発性を最小化することによって、より良い機械的性質を与えると考えられる。 In another embodiment, the present invention includes a peroxide cured dynamic vulcanizate of fluorocarbon elastomer and fluorine-containing thermoplastic material having a tensile modulus greater than 10 Mpa, preferably greater than 12 Mpa, more preferably greater than 15 Mpa. A molded product is provided. The TPV compound process, which is dynamically vulcanized with a peroxide batch containing a peroxide curing agent, improves the volatility of the peroxide curing agent by achieving a more homogeneously cured elastomer phase within the thermoplastic matrix phase and especially at elevated temperatures. Minimizing is thought to give better mechanical properties.
種々のタイプのフルオロエラストマーを使用できる。1分類のフルオロエラストマーは、ASTM-D 1418、“ゴム及びゴムラテックス命名法の標準的慣習”で与えられる。コモノマーとしてフッ化ビニリデンを利用するフルオロゴムには名称FKMが与えられる。数種類のFKMフルオロエラストマーが商業的に入手可能である。第1種類は化学的にヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンのコポリマーとして記述できる。これらFKMエラストマーは、有利な組合せの全体的特性を有する傾向がある。いくつかの市販態様は、約66質量%のフッ素を利用できる。別のタイプのFKMエラストマーは、化学的にテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンのターポリマーとして記述できる。このようなエラストマーは、高い耐熱性と芳香族溶媒に対する良い耐性を有する傾向がある。例えば68〜69.5質量%のフッ素を有するものが商業的に入手可能である。別のFKMエラストマーは、化学的にテトラフルオロエチレン、フッ化ビニルエーテル、及びフッ化ビニリデンのターポリマーとして記述される。このようなエラストマーは、改良された低温性能を有する傾向がある。種々の実施形態では、それらは62〜68質量%のフッ素と共に利用できる。第4タイプのFKMエラストマーは、テトラフルオロエチレン、プロピレン、及びフッ化ビニリデンのターポリマーとして記述される。このようなFKMエラストマーは、改良された耐塩基性を有する傾向がある。いくつかの市販態様は、約67質量%のフッ素を含有する。第5タイプのFKMエラストマーは、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、エチレン、フッ化ビニルエーテル及びフッ化ビニリデンのペンタポリマーとして記述しうる。このようなエラストマーは、典型的に、改良された耐塩基性と改良された低温性能を有する。 Various types of fluoroelastomers can be used. One class of fluoroelastomers is given in ASTM-D 1418, “Standard conventions for rubber and rubber latex nomenclature”. The name FKM is given to fluororubbers that use vinylidene fluoride as a comonomer. Several types of FKM fluoroelastomers are commercially available. The first type can be chemically described as a copolymer of hexafluoropropylene and vinylidene fluoride. These FKM elastomers tend to have an advantageous combination of overall properties. Some commercial embodiments can utilize about 66% by weight fluorine. Another type of FKM elastomer can be described chemically as a terpolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and vinylidene fluoride. Such elastomers tend to have high heat resistance and good resistance to aromatic solvents. For example, those having 68-69.5% by weight fluorine are commercially available. Another FKM elastomer is chemically described as a terpolymer of tetrafluoroethylene, vinyl fluoride fluoride, and vinylidene fluoride. Such elastomers tend to have improved low temperature performance. In various embodiments, they can be utilized with 62-68% by weight fluorine. A fourth type of FKM elastomer is described as a terpolymer of tetrafluoroethylene, propylene, and vinylidene fluoride. Such FKM elastomers tend to have improved base resistance. Some commercial embodiments contain about 67% by weight fluorine. A fifth type of FKM elastomer may be described as a pentapolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, ethylene, vinyl fluoride ether and vinylidene fluoride. Such elastomers typically have improved base resistance and improved low temperature performance.
別分類のフルオロカーボンエラストマーは、FFKMと命名される。これらエラストマーは、該ポリマーが完全にフッ素化し、炭素水素結合を含まないので、ペルフルオロエラストマーと命名しうる。集団としてFFKMフルオロエラストマーは優れた流体耐性を有する傾向がある。それらは、最初商標名Kalrez(登録商標)でDuPontによって導入された。さらなる供給業者としては、DaikinとAusimontが挙げられる。 Another class of fluorocarbon elastomers is named FFKM. These elastomers may be termed perfluoroelastomers because the polymer is fully fluorinated and does not contain carbon hydrogen bonds. As a group, FFKM fluoroelastomers tend to have excellent fluid resistance. They were first introduced by DuPont under the trade name Kalrez®. Additional suppliers include Daikin and Ausimont.
第3分類のフルオロカーボンエラストマーは、FTPMとして命名される。この分類の典型は、プロピレンとテトラフルオロエチレンのコポリマーである。この分類はアミンのような塩基性物質に対する高い耐性の特徴がある。 A third class of fluorocarbon elastomers is named FTPM. Typical of this class is a copolymer of propylene and tetrafluoroethylene. This classification is characterized by high resistance to basic substances such as amines.
フルオロカーボンエラストマーとしては、1種以上のフッ素含有モノマー、主にフッ化ビニリデン(VDF)、ヘキサフルオロプロピレン(HEP)、テトラフルオロエチレン(TFE)、及びペルフルオロビニルエーテル(PFVE)の商業的に入手可能なコポリマーが挙げられる。好ましいPFVEとしては、C1-8ペルフルオロアルキル基、好ましくは1〜6個の炭素を有するペルフルオロアルキル基を有するもの、具体的にはペルフルオロメチルビニルエーテル及びペルフルオロプロピルビニルエーテルが挙げられる。さらに、このコポリマーは、エチレン(Et)及びプロピレン(Pr)のようなオレフィン由来の繰返し単位をも含有しうる。このコポリマーは、さらに後述する相対的に小量の硬化部位モノマー(CSM)をも含有しうる。好ましいコポリマーフルオロカーボンエラストマーとしては、VDF/HFP、VDF/HFP/CSM、VDF/HFP/TFE、VDF/HFP/TFE/CSM、VDF/PFVE/TFE/CSM、TFE/Pr、TFE/Pr/VDF、TFE/Et/PFVE/VDF/CSM、TFE/Et/PFVE/CSM及びTFE/PFVE/CSMが挙げられる。エラストマー名は、該エラストマーゴムが合成されるモノマーを示す。いくつかの実施形態では、エラストマーゴムは一般的に15〜160の範囲のムーニー粘度(ML1+10、121℃で大ローター)を与え、流れ及び物理的性質の組合せで選択しうる。エラストマー供給業者としてはDyneon(3M)、Asahi Glass Fluoropolymers、Solvay/Ausimont、DuPont、及びDaikinが挙げられる。 Fluorocarbon elastomers include commercially available copolymers of one or more fluorine-containing monomers, primarily vinylidene fluoride (VDF), hexafluoropropylene (HEP), tetrafluoroethylene (TFE), and perfluorovinyl ether (PFVE). Is mentioned. Preferred PFVEs include those having a C 1-8 perfluoroalkyl group, preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbons, specifically perfluoromethyl vinyl ether and perfluoropropyl vinyl ether. In addition, the copolymer can also contain repeat units derived from olefins such as ethylene (Et) and propylene (Pr). The copolymer may further contain a relatively small amount of cure site monomer (CSM) as described below. Preferred copolymer fluorocarbon elastomers include VDF / HFP, VDF / HFP / CSM, VDF / HFP / TFE, VDF / HFP / TFE / CSM, VDF / PFVE / TFE / CSM, TFE / Pr, TFE / Pr / VDF, TFE. / Et / PFVE / VDF / CSM, TFE / Et / PFVE / CSM and TFE / PFVE / CSM. The elastomer name indicates the monomer from which the elastomer rubber is synthesized. In some embodiments, the elastomeric rubber generally provides a Mooney viscosity (ML1 + 10, large rotor at 121 ° C.) in the range of 15-160, and may be selected for a combination of flow and physical properties. Elastomer suppliers include Dyneon (3M), Asahi Glass Fluoropolymers, Solvay / Ausimont, DuPont, and Daikin.
種々の実施形態で、本発明の組成物のフルオロエラストマーは、非共役ジエンの共重合した単位の存在に起因する少なくとも1つのハロゲン化硬化部位又は反応性二重結合をも含む。種々の実施形態で、フルオロカーボンエラストマーは、5モル%まで、好ましくは3モル%までの、いわゆる硬化部位モノマー由来の繰返し単位を含有する。 In various embodiments, the fluoroelastomer of the composition of the present invention also includes at least one halogenated cure site or reactive double bond due to the presence of copolymerized units of non-conjugated dienes. In various embodiments, the fluorocarbon elastomer contains up to 5 mol%, preferably up to 3 mol%, of repeating units derived from so-called cure site monomers.
硬化部位モノマーは、好ましくは臭素化、塩素化、及びヨウ素化オレフィン;臭素化、塩素化、及びヨウ素化不飽和エーテル;及び非共役ジエンから成る群より選択される。ハロゲン化硬化部位は、フルオロエラストマーポリマー鎖の末端位置に存在する共重合した硬化部位モノマー又はハロゲン原子でよい。硬化部位モノマー、反応性二重結合又はハロゲン化末端基は、反応して架橋結合を形成することができる。 Cure site monomers are preferably selected from the group consisting of brominated, chlorinated, and iodinated olefins; brominated, chlorinated, and iodinated unsaturated ethers; and non-conjugated dienes. The halogenated cure site may be a copolymerized cure site monomer or halogen atom present at the terminal position of the fluoroelastomer polymer chain. Cure site monomers, reactive double bonds or halogenated end groups can react to form crosslinks.
臭素化硬化部位モノマーは、他のハロゲン、好ましくはフッ素を含有しうる。例は、ブロモトリフルオロエチレン、4-ブロモ-3,3,4,4-テトラフルオロブテン-1及び他のもの、例えば臭化ビニル、1-ブロモ-2,2-ジフルオロエチレン、臭化ペルフルオロアリル、4-ブロモ-1,1,2-トリフルオロブテン、4-ブロモ-1,1,3,3,4,4,-ヘキサフルオロブテン、4-ブロモ-3-クロロ-1,1,3,4,4-ペンタフルオロブテン、6-ブロモ-5,5,6,6-テトラフルオロヘキセン、4-ブロモペルフルオロブテン-1及び臭化3,3-ジフルオロアリルである。本発明で有用な臭素化不飽和エーテル硬化部位モノマーとしては、2-ブロモ-ペルフルオロエチルペルフルオロビニルエーテル及び分類CF2Br-Rf-O-CF=CF2(Rfはペルフルオロアルキレン)のフッ素化化合物、例えばCF2BrCF2-O-CF=CF2、及び分類ROCF=CFBr又はROCBr=CF2(式中、Rは低級アルキル基又はフルオロアルキル基である)のフルオロビニルエーテル、例えばCH3OCF=CFBr若しくはCF3CH2OCF=CFBrのようなエーテルが挙げられる。 The brominated cure site monomer may contain other halogens, preferably fluorine. Examples are bromotrifluoroethylene, 4-bromo-3,3,4,4-tetrafluorobutene-1 and others such as vinyl bromide, 1-bromo-2,2-difluoroethylene, perfluoroallyl bromide 4-bromo-1,1,2-trifluorobutene, 4-bromo-1,1,3,3,4,4, -hexafluorobutene, 4-bromo-3-chloro-1,1,3, 4,4-pentafluorobutene, 6-bromo-5,5,6,6-tetrafluorohexene, 4-bromoperfluorobutene-1 and 3,3-difluoroallyl bromide. Brominated unsaturated ether cure site monomers useful in the present invention include 2-bromo-perfluoroethyl perfluorovinyl ether and fluorinated compounds of classification CF 2 Br—R f —O—CF═CF 2 (R f is perfluoroalkylene) CF 2 BrCF 2 —O—CF═CF 2 , and fluorovinyl ethers of the classification ROCF═CFBr or ROCBr═CF 2 , where R is a lower alkyl group or a fluoroalkyl group, such as CH 3 OCF═CFBr Alternatively, an ether such as CF 3 CH 2 OCF═CFBr may be mentioned.
ヨウ素化オレフィンを硬化部位モノマーとして使用することもできる。好適なヨウ素化モノマーとしては、式:CHR=CH-Z-CH2CHR-I(式中、Rは-H又は-CH3であり;Zは、直鎖若しくは分岐した、任意に1個以上のエーテル酸素原子を含有していてもよいC1〜C18(ペル)フルオロアルキレン基、又は米国特許第5,674,959号に開示されているような(ペル)フルオロポリオキシアルキレン基である)のヨウ素化オレフィンが挙げられる。有用なヨウ素化硬化部位モノマーの他の例は、米国特許第5,717,036号で開示されているような式:I(CH2CF2CF2)nOCF=CF2及びICH2CF2O[CF(CF3)CF2O]nCF=CF2(式中、n=1〜3)の不飽和エーテル等である。さらに、ヨードエチレン、4-ヨード-3,3,4,4-テトラフルオロブテン-1;3-クロロ-4-ヨード-3,4,4-トリフルオロブテン;2-ヨード-1,1,2,2-テトラフルオロ-1-(ビニルオキシ)エタン;2-ヨード-1-(ペルフルオロビニルオキシ)-1,1,2,2-テトラフルオロエチレン;1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-ヨード-1-(ペルフルオロビニルオキシ)プロパン;2-ヨードエチルビニルエーテル;3,3,4,5,5,5-ヘキサフルオロ-4-ヨードペンテン;及びヨードトリフルオロエチレンを含む好適なヨウ素化硬化部位モノマーが米国特許第4,694,045号に開示されている。 Iodinated olefins can also be used as cure site monomers. Suitable iodinated monomers include those of the formula: CHR = CH-Z-CH 2 CHR-I where R is -H or -CH 3 ; Z is linear or branched, optionally one or more Of C 1 -C 18 (per) fluoroalkylene groups optionally containing ether oxygen atoms, or (per) fluoropolyoxyalkylene groups as disclosed in US Pat. No. 5,674,959) Examples include olefins. Other examples of useful iodinated cure site monomers are those of the formula: I (CH 2 CF 2 CF 2 ) n OCF═CF 2 and ICH 2 CF 2 O [CF (as disclosed in US Pat. No. 5,717,036 CF 3 ) CF 2 O] n CF═CF 2 (where n = 1 to 3) and the like. Further, iodoethylene, 4-iodo-3,3,4,4-tetrafluorobutene-1; 3-chloro-4-iodo-3,4,4-trifluorobutene; 2-iodo-1,1,2 , 2-tetrafluoro-1- (vinyloxy) ethane; 2-iodo-1- (perfluorovinyloxy) -1,1,2,2-tetrafluoroethylene; 1,1,2,3,3,3-hexa Suitable including: fluoro-2-iodo-1- (perfluorovinyloxy) propane; 2-iodoethyl vinyl ether; 3,3,4,5,5,5-hexafluoro-4-iodopentene; and iodotrifluoroethylene Iodinated cure site monomers are disclosed in US Pat. No. 4,694,045.
非共役ジエン硬化部位モノマーの例として、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン及びカナダ国特許第2,067,891号に開示されているもののような他のものが挙げられる。好適なトリエンは8-メチル-4-エチリデン-1,7-オクタジエンである。 Examples of non-conjugated diene cure site monomers include 1,4-pentadiene, 1,5-hexadiene, 1,7-octadiene and others such as those disclosed in Canadian Patent 2,067,891. The preferred triene is 8-methyl-4-ethylidene-1,7-octadiene.
上で列挙した硬化部位モノマーのうち、好ましい化合物としては、4-ブロモ-3,3,4,4-テトラフルオロブテン-1;4-ヨード-3,3,4,4-テトラフルオロブテン-1;及びブロモトリフルオロエチレンが挙げられる。 Of the cure site monomers listed above, preferred compounds include 4-bromo-3,3,4,4-tetrafluorobutene-1; 4-iodo-3,3,4,4-tetrafluorobutene-1 And bromotrifluoroethylene.
さらに、又は代わりに、フルオロエラストマーの調製時に連鎖移動剤又は分子量調節剤を使用する結果として該フルオロエラストマー鎖末端にヨウ素、臭素又はその混合物が存在しうる。このような薬剤としてはヨウ素含有化合物が挙げられ、ポリマー分子の一端又は両端に結合したヨウ素をもたらす。ヨウ化メチレン;1,4-ジヨードペルフルオロ-n-ブタン;及び1,6-ジヨード-3,3,4,4,テトラフルオロヘキサンがこのような薬剤の代表である。他のヨウ素化連鎖移動剤として、1,3-ジヨードペルフルオロプロパン;1,4-ジヨードペルフルオロブタン;1,6-ジヨードペルフルオロヘキサン; 1,3-ジヨード-2-クロロペルフルオロプロパン;1,2-ジ(ヨードジフルオロメチル)ペルフルオロシクロブタン;モノヨードペルフルオロエタン;モノヨードペルフルオロブタン;及び2-ヨード-1-ヒドロペルフルオロエタンが挙げられる。ジヨウ素化連鎖移動剤が特に好ましい。臭素化連鎖移動剤の例としては、1-ブロモ-2-ヨードペルフルオロエタン;1-ブロモ-3-ヨードペルフルオロプロパン;1-ヨード-2-ブロモ-1,1-ジフルオロエタン及び米国特許第5,151,492号に開示されているような他のものが挙げられる。 Additionally or alternatively, iodine, bromine or mixtures thereof may be present at the fluoroelastomer chain ends as a result of using a chain transfer agent or molecular weight modifier during the preparation of the fluoroelastomer. Such agents include iodine-containing compounds that result in iodine attached to one or both ends of the polymer molecule. Methylene iodide; 1,4-diiodoperfluoro-n-butane; and 1,6-diiodo-3,3,4,4, tetrafluorohexane are representative of such agents. Other iodinated chain transfer agents include 1,3-diiodoperfluoropropane; 1,4-diiodoperfluorobutane; 1,6-diiodoperfluorohexane; 1,3-diiodo-2-chloroperfluoropropane; 2-di (iododifluoromethyl) perfluorocyclobutane; monoiodoperfluoroethane; monoiodoperfluorobutane; and 2-iodo-1-hydroperfluoroethane. Diiodinated chain transfer agents are particularly preferred. Examples of brominated chain transfer agents include 1-bromo-2-iodoperfluoroethane; 1-bromo-3-iodoperfluoropropane; 1-iodo-2-bromo-1,1-difluoroethane and US Pat. No. 5,151,492. Others as disclosed are included.
さらに、又は代わりに、フルオロエラストマーの調製時に連鎖移動剤又は分子量調節剤を使用する結果として該フルオロエラストマー鎖末端にヨウ素、臭素又はその混合物が存在しうる。このような薬剤としてはヨウ素含有化合物が挙げられ、ポリマー分子の一端又は両端に結合したヨウ素をもたらす。ヨウ化メチレン;1,4-ジヨードペルフルオロ-n-ブタン;及び1,6-ジヨード-3,3,4,4,テトラフルオロヘキサンがこのような薬剤の代表である。他のヨウ素化連鎖移動剤として、1,3-ジヨードペルフルオロプロパン;1,4-ジヨードペルフルオロブタン;1,6-ジヨードペルフルオロヘキサン; 1,3-ジヨード-2-クロロペルフルオロプロパン;1,2-ジ(ヨードジフルオロメチル)ペルフルオロシクロブタン;モノヨードペルフルオロエタン;モノヨードペルフルオロブタン;及び2-ヨード-1-ヒドロペルフルオロエタンが挙げられる。ジヨウ素化連鎖移動剤が特に好ましい。臭素化連鎖移動剤の例としては、1-ブロモ-2-ヨードペルフルオロエタン;1-ブロモ-3-ヨードペルフルオロプロパン;1-ヨード-2-ブロモ-1,1-ジフルオロエタン及び米国特許第5,151,492号に開示されているような他のものが挙げられる。 Additionally or alternatively, iodine, bromine or mixtures thereof may be present at the fluoroelastomer chain ends as a result of using a chain transfer agent or molecular weight modifier during the preparation of the fluoroelastomer. Such agents include iodine-containing compounds that result in iodine attached to one or both ends of the polymer molecule. Methylene iodide; 1,4-diiodoperfluoro-n-butane; and 1,6-diiodo-3,3,4,4, tetrafluorohexane are representative of such agents. Other iodinated chain transfer agents include 1,3-diiodoperfluoropropane; 1,4-diiodoperfluorobutane; 1,6-diiodoperfluorohexane; 1,3-diiodo-2-chloroperfluoropropane; 2-di (iododifluoromethyl) perfluorocyclobutane; monoiodoperfluoroethane; monoiodoperfluorobutane; and 2-iodo-1-hydroperfluoroethane. Diiodinated chain transfer agents are particularly preferred. Examples of brominated chain transfer agents include 1-bromo-2-iodoperfluoroethane; 1-bromo-3-iodoperfluoropropane; 1-iodo-2-bromo-1,1-difluoroethane and US Pat. No. 5,151,492. Others as disclosed are included.
低レベル、好ましくは約5モル%以下、さらに好ましくは約3モル%以下の、エポキシ、カルボン酸、カルボン酸ハライド、カルボン酸エステル、カルボン酸塩、スルホン酸基、スルホン酸アルキルエステル、及びスルホン酸塩のような官能基を導入する他の硬化モノマーを使用することができる。このようなモノマー及び硬化については、例えばKamiyaらの米国特許第5,354,811号に記載されている。 Low levels, preferably up to about 5 mol%, more preferably up to about 3 mol% of epoxy, carboxylic acid, carboxylic acid halide, carboxylic acid ester, carboxylate, sulfonic acid group, sulfonic acid alkyl ester, and sulfonic acid Other curing monomers that introduce functional groups such as salts can be used. Such monomers and curing are described, for example, in US Pat. No. 5,354,811 to Kamiya et al.
硬化部位モノマーを基礎とするフルオロカーボンエラストマーは商業的に入手可能である。非限定例として、DuPontからのViton GF、GLT-305、GLT-505、GBL-200、及びGBL-900グレードが挙げられる。他に、DaikinからのG-900及びLTシリーズ、NOKからのFXシリーズ及びREシリーズ、SolvayからのTecnoflon P457及びP757が挙げられる。 Fluorocarbon elastomers based on cure site monomers are commercially available. Non-limiting examples include Viton GF, GLT-305, GLT-505, GBL-200, and GBL-900 grades from DuPont. Other examples include G-900 and LT series from Daikin, FX series and RE series from NOK, Tecnoflon P457 and P757 from Solvay.
いくつかの実施形態では、熱可塑性材料は、少なくとも1種のフッ素含有熱可塑性ポリマー、つまりフッ素樹脂を含む。熱可塑性フッ素含有ポリマーは、広範なポリマー及び市販製品から選択することができる。このポリマーは、溶融加工可能であり、すなわちこのポリマーは、加熱すると軟化して流れ、かつ射出成形、押出成形、圧縮成形、及びブロー成形のような熱可塑性技術で容易に加工することができる。この材料は、溶融かつ再加工することによって容易にリサイクルできる。 In some embodiments, the thermoplastic material comprises at least one fluorine-containing thermoplastic polymer, ie a fluororesin. The thermoplastic fluorine-containing polymer can be selected from a wide range of polymers and commercial products. The polymer is melt processable, that is, the polymer softens and flows when heated and can be easily processed with thermoplastic techniques such as injection molding, extrusion, compression molding, and blow molding. This material can be easily recycled by melting and reworking.
熱可塑性ポリマーは、完全にフッ素化又は部分的にフッ素化していてよい。完全にフッ素化した熱可塑性ポリマーとしては、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキル ビニルエーテルのコポリマーが挙げられる。ペルフルオロアルキル基は、好ましくは1〜6個の炭素原子の基である。コポリマーの例は、PFA(TFEとペルフルオロプロピルビニルエーテルのコポリマー)及びMFA(TFEとペルフルオロメチルビニルエーテルのコポリマー)である。完全にフッ素化した熱可塑性ポリマーの他の例としては、TFEと3〜8個の炭素原子のペルフルオロオレフィンのコポリマーが挙げられる。非限定例として、FEP(TFEとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー)が挙げられる。 The thermoplastic polymer may be fully fluorinated or partially fluorinated. Fully fluorinated thermoplastic polymers include copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether. A perfluoroalkyl group is preferably a group of 1 to 6 carbon atoms. Examples of copolymers are PFA (copolymer of TFE and perfluoropropyl vinyl ether) and MFA (copolymer of TFE and perfluoromethyl vinyl ether). Other examples of fully fluorinated thermoplastic polymers include copolymers of TFE and perfluoroolefins of 3 to 8 carbon atoms. Non-limiting examples include FEP (a copolymer of TFE and hexafluoropropylene).
部分的にフッ素化した熱可塑性ポリマーとしては、E-TFE(エチレンとTFEのコポリマー)、E-CTFE(エチレンとクロロトリフルオロエチレンのコポリマー)、及びPVDF(ポリフッ化ビニリデン)が挙げられる。フッ化ビニリデンの多くの熱可塑性コポリマーも本発明用に好適な熱可塑性ポリマーである。これらには、限定するものではないが、ヘキサフルオロプロピレンのようなペルフルオロオレフィンとのコポリマー、及びクロロトリフルオロエチレンとのコポリマーが含まれる。熱可塑性ターポリマーも使用できる。これには、TFE、HFP、及びフッ化ビニリデンの熱可塑性ターポリマーが含まれる。59〜76質量%のフッ素を含有する市販態様を利用できる。一例は、Dyneon THVであり、組成によって約120℃〜約200℃の融点を示す。一実施形態では、約105℃〜約160℃の融点の特徴があるフッ素化フッ素樹脂が特に好ましい。このかなり低融点フッ素樹脂の使用は、ペルオキシドの望ましくない揮発を最小にする低温でのペルオキシド硬化剤の使用を可能にする。 Partially fluorinated thermoplastic polymers include E-TFE (ethylene and TFE copolymer), E-CTFE (ethylene and chlorotrifluoroethylene copolymer), and PVDF (polyvinylidene fluoride). Many thermoplastic copolymers of vinylidene fluoride are also suitable thermoplastic polymers for the present invention. These include, but are not limited to, copolymers with perfluoroolefins such as hexafluoropropylene, and copolymers with chlorotrifluoroethylene. Thermoplastic terpolymers can also be used. This includes thermoplastic terpolymers of TFE, HFP, and vinylidene fluoride. Commercially available embodiments containing 59-76% by weight fluorine can be used. An example is Dyneon THV, which exhibits a melting point of about 120 ° C. to about 200 ° C. depending on the composition. In one embodiment, fluorinated fluororesins that are characterized by a melting point of about 105 ° C to about 160 ° C are particularly preferred. The use of this fairly low melting fluoropolymer allows the use of peroxide curing agents at low temperatures that minimize undesirable volatilization of the peroxide.
フッ素非含有熱可塑性ポリマーも使用できる。一局面では、熱可塑性材料は、ASTM D-1238又はD-2116によってのように、その融点より高い温度で、その溶融粘度を測定できる材料である。 Fluorine-free thermoplastic polymers can also be used. In one aspect, a thermoplastic material is a material whose melt viscosity can be measured at a temperature above its melting point, such as by ASTM D-1238 or D-2116.
本発明の熱可塑性材料を選択して、高温、特に100℃より高い、さらに好ましくは約150℃以上の温度でのゴム/熱可塑性材料配合物の特性を向上させることができる。このような熱可塑性材料としては、引張り強さ、モジュラス、及び破断点伸びの少なくとも1つのような物理的性質を高温で許容しうる程度に維持するものが挙げられる。好ましい実施形態では、熱可塑性材料は、匹敵する温度で硬化したフルオロカーボンエラストマー(ゴム)より優れる高温での物理的性質(すなわち、高い引張り強さ、高いモジュラス、及び/又は高い破断点伸び)を有する。 The thermoplastic material of the present invention can be selected to improve the properties of the rubber / thermoplastic material blend at high temperatures, particularly higher than 100 ° C., more preferably about 150 ° C. or higher. Such thermoplastic materials include those that maintain at least one physical property such as tensile strength, modulus, and elongation at break to an acceptable level at high temperatures. In a preferred embodiment, the thermoplastic material has high temperature physical properties (ie, high tensile strength, high modulus, and / or high elongation at break) that are superior to fluorocarbon elastomers (rubbers) cured at comparable temperatures. .
本発明で使用する熱可塑性ポリマー材料は、熱可塑性エラストマーでよい。熱可塑性エラストマーは、軟らかさ、可撓性及び弾性のようなゴムのいくつかの物理的性質を有するが、熱可塑性プラスチックのように加工することができる。冷却すると、かなり急速に溶融から固体ゴム様組成物への転移が起こる。このことは、加熱するとゆっくり硬くなる通常のエラストマーと対照的である。熱可塑性エラストマーは、射出成形機及び押出機のような通常のプラスチックの設備で加工することができる。スクラップは、一般的に容易にリサイクルすることができる。 The thermoplastic polymer material used in the present invention may be a thermoplastic elastomer. Thermoplastic elastomers have some physical properties of rubber, such as softness, flexibility and elasticity, but can be processed like thermoplastics. Upon cooling, the transition from melting to a solid rubber-like composition occurs very rapidly. This is in contrast to normal elastomers, which harden slowly when heated. Thermoplastic elastomers can be processed in conventional plastic equipment such as injection molding machines and extruders. Scrap can generally be easily recycled.
熱可塑性エラストマーは多相構造を有し、該相は通常均質に混合している。多くの場合、相はグラフト又はブロック共重合で一緒に保持されている。少なくとも1つの相は、室温で硬いが、加熱すると流動性の材料で構成される。別の相は、室温でゴムのように、より軟らかい材料である。 Thermoplastic elastomers have a multiphase structure, and the phases are usually homogeneously mixed. In many cases, the phases are held together by grafting or block copolymerization. At least one phase is composed of a material that is hard at room temperature but is flowable when heated. Another phase is a softer material like rubber at room temperature.
いくつかの熱可塑性エラストマーは、A-B-Aブロックコポリマー構造(式中、Aは硬セグメントを表し、Bは軟セグメントである)を有する。ほとんどのポリマー材料は相互に不適合性の傾向があるので、熱可塑性エラストマーの硬セグメントと軟セグメントが相互に関係して硬相と軟相を形成する傾向がある。例えば、硬セグメントは連続エラストマー相中に分散した球状領域又はドメインを形成する傾向がある。室温では、このドメインは硬く、三次元網目構造内でエラストマー鎖を結び合わせる物理的架橋結合として作用する。該材料が溶媒中で加熱又は溶解されると、このドメインは強度を失う傾向がある。 Some thermoplastic elastomers have an ABA block copolymer structure, where A represents a hard segment and B is a soft segment. Since most polymeric materials tend to be incompatible with each other, the hard and soft segments of thermoplastic elastomers tend to correlate to form hard and soft phases. For example, hard segments tend to form spherical regions or domains dispersed in a continuous elastomeric phase. At room temperature, this domain is hard and acts as a physical crosslink that ties the elastomeric chains together in a three-dimensional network. This domain tends to lose strength when the material is heated or dissolved in a solvent.
他の熱可塑性エラストマーは、(A-B)nで表される繰返し構造を有し、上述したように、Aは硬セグメントを示し、Bは軟セグメントを示す。 Other thermoplastic elastomers have a repeating structure represented by (AB) n , and as described above, A represents a hard segment and B represents a soft segment.
多くの熱可塑性エラストマーが知られている。A-B-Aタイプの熱可塑性エラストマーの非限定例として、ポリスチレン/ポリシロキサン/ポリスチレン、ポリスチレン/ポリエチレン-共-ブチレン/ポリスチレン、ポリスチレン/ポリブタジエン/ポリスチレン、ポリスチレン/ポリイソプレン/ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン/ポリブタジエン/ポリ-α-メチルスチレン、ポリ-α-メチルスチレン/ポリイソプレン/ポリ-α-メチルスチレン、及びポリエチレン/ポリエチレン-共-ブチレン/ポリエチレンが挙げられる。 Many thermoplastic elastomers are known. Non-limiting examples of ABA type thermoplastic elastomers include polystyrene / polysiloxane / polystyrene, polystyrene / polyethylene-co-butylene / polystyrene, polystyrene / polybutadiene / polystyrene, polystyrene / polyisoprene / polystyrene, poly-α- Mention may be made of methylstyrene / polybutadiene / poly-α-methylstyrene, poly-α-methylstyrene / polyisoprene / poly-α-methylstyrene, and polyethylene / polyethylene-co-butylene / polyethylene.
(A-B)n繰返し構造を有する熱可塑性エラストマーの非限定例として、ポリアミド/ポリエーテル、ポリスルホン/ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン/ポリエステル、ポリウレタン/ポリエーテル、ポリエステル/ポリエーテル、ポリカーボネート/ポリジメチルシロキサン、及びポリカーボネート/ポリエーテルが挙げられる。最も一般的に商業的に入手可能な熱可塑性エラストマーには、硬セグメントとしてポリスチレンを含有するものがある。トリブロックエラストマーは、硬セグメントとしてポリスチレンと、かつ軟セグメントとしてポリブタジエン、ポリイソプレン、又はポリエチレン-共-ブチレンのどれかと共に利用できる。同様に、スチレンブタジエン繰返しコポリマー、及びポリスチレン/ポリイソプレン繰返しポリマーが商業的に入手可能である。 Non-limiting examples of thermoplastic elastomers having a (A-B) n repeating structure, polyamide / polyether, polysulfone / polydimethylsiloxane, polyurethane / polyester, polyurethane / polyether, polyester / polyether, polycarbonate / polydimethylsiloxane, And polycarbonate / polyether. Some of the most commonly commercially available thermoplastic elastomers contain polystyrene as the hard segment. Triblock elastomers can be utilized with polystyrene as the hard segment and either polybutadiene, polyisoprene, or polyethylene-co-butylene as the soft segment. Similarly, styrene butadiene repeat copolymers and polystyrene / polyisoprene repeat polymers are commercially available.
熱可塑性エラストマーは、ポリアミドとポリエーテルの交互ブロックを有しうる。このような材料は、例えば商標名Pebax(登録商標)でAtofinaから商業的に入手可能である。ポリアミドブロックは二塩基酸成分とジアミン成分のコポリマーから誘導し、或いは環状ラクタムのホモ重合によって調製することができる。ポリエーテルブロックは、一般的にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、及びテトラヒドロフランのような環状エーテルのホモ-又はコポリマーから誘導する。 The thermoplastic elastomer may have alternating blocks of polyamide and polyether. Such materials are commercially available from Atofina, for example under the trade name Pebax®. Polyamide blocks can be derived from copolymers of dibasic acid components and diamine components or can be prepared by homopolymerization of cyclic lactams. Polyether blocks are generally derived from homo- or copolymers of cyclic ethers such as ethylene oxide, propylene oxide, and tetrahydrofuran.
熱可塑性ポリマー材料は、固体の、一般的に高分子量のプラスチック材料から選択することもできる。好ましくは、この材料は結晶性又は半結晶性ポリマーであり、さらに好ましくは示差走査熱量測定法で測定した場合少なくとも25パーセントの結晶化度を有する。適度に高いガラス転移温度を有する非晶質ポリマーも熱可塑性ポリマー材料として許容しうる。また、熱可塑性プラスチックは、好ましくは約80℃〜約350℃の範囲の融点又はガラス転移温度を有するが、融点は一般的に熱可塑性加硫ゴムの分解温度未満でなければならない。 The thermoplastic polymer material can also be selected from solid, generally high molecular weight plastic materials. Preferably, the material is a crystalline or semi-crystalline polymer, and more preferably has a crystallinity of at least 25 percent as measured by differential scanning calorimetry. Amorphous polymers with reasonably high glass transition temperatures are also acceptable as thermoplastic polymer materials. Also, the thermoplastic preferably has a melting point or glass transition temperature in the range of about 80 ° C to about 350 ° C, but the melting point should generally be below the decomposition temperature of the thermoplastic vulcanizate.
熱可塑性ポリマーの非限定例としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、スチレン-アクリロニトリルコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリスチレン、ポリスチレン誘導体、ポリフェニレンオキシド、ポリオキシメチレン、及びフッ素含有熱可塑性樹脂が挙げられる。 Non-limiting examples of thermoplastic polymers include polyolefin, polyester, nylon, polycarbonate, styrene-acrylonitrile copolymer, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polystyrene, polystyrene derivatives, polyphenylene oxide, polyoxymethylene, and fluorine-containing thermoplastic resins. Is mentioned.
ポリオレフィンは、限定するものではないが、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、2-メチル-1-プロペン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、5-メチル-1-ヘキセン、及びそれらの混合物のようなα-オレフィンを重合させて作られる。エチレンとプロピレン又はエチレン、或いはプロピレンと1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、2-メチル-1-プロペン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、5-メチル-1-ヘキセン又はそれらの混合物のような別のα-オレフィンとのコポリマーも考えられる。これらホモポリマーとコポリマー、及びそれらのブレンドを本発明の熱可塑性ポリマー材料として取り入れることができる。 Polyolefins include, but are not limited to, ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, It is made by polymerizing α-olefins such as 5-methyl-1-hexene and mixtures thereof. Ethylene and propylene or ethylene, or propylene and 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 5-methyl-1 Copolymers with other α-olefins such as -hexene or mixtures thereof are also conceivable. These homopolymers and copolymers, and blends thereof can be incorporated as the thermoplastic polymer material of the present invention.
ポリエステル熱可塑性プラスチックは、そのポリマー骨格内にエステル結合単位を含有する。一実施形態では、それらは低分子量ジオールと低分子量芳香族二塩基酸由来の繰返し単位を含有する。非限定例として、商業的に入手可能なグレードのポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレートが挙げられる。代わりに、ポリエステルは、脂肪族ジオールと脂肪族二塩基酸を基礎としうる。ここで典型的にはエチレングリコール又はブタンジオールとアジピン酸のコポリマーである。別の実施形態では、熱可塑性ポリエステルは、ヒドロキシルとカルボキシルの両官能を含有するモノマーの重合で調製されるポリラクトンである。この分類の熱可塑性ポリエステルの非限定例はポリカプロラクトンである。 Polyester thermoplastics contain ester bond units in their polymer backbone. In one embodiment, they contain repeating units derived from a low molecular weight diol and a low molecular weight aromatic dibasic acid. Non-limiting examples include commercially available grades of polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. Alternatively, the polyester can be based on an aliphatic diol and an aliphatic dibasic acid. Here, it is typically a copolymer of ethylene glycol or butanediol and adipic acid. In another embodiment, the thermoplastic polyester is a polylactone prepared by the polymerization of monomers containing both hydroxyl and carboxyl functions. A non-limiting example of this class of thermoplastic polyester is polycaprolactone.
ポリアミド熱可塑性プラスチックは、ポリマー骨格内に繰返しアミド結合を含有する。一実施形態では、ポリアミドは、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸のポリマーである周知のナイロン66のようなジアミンと二塩基酸から誘導される繰返し単位を含有する。他のナイロンは、ジアミン及び二塩基酸成分のサイズの変化から生じる構造を有する。非限定例として、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46、及びナイロン6/66コポリマーが挙げられる。別の実施形態では、ポリアミドはアミンとカルボキシルの両官能を有するモノマーを重合させることから生じる構造を有する。非限定例として、ナイロン6(ポリカプロラクタム)、ナイロン11、及びナイロン12が挙げられる。 Polyamide thermoplastics contain repeated amide bonds within the polymer backbone. In one embodiment, the polyamide contains repeating units derived from a diamine and dibasic acid, such as the well known nylon 66 polymer of hexamethylene diamine and adipic acid. Other nylons have structures resulting from changes in the size of the diamine and dibasic acid components. Non-limiting examples include nylon 610, nylon 612, nylon 46, and nylon 6/66 copolymer. In another embodiment, the polyamide has a structure resulting from polymerizing monomers having both amine and carboxyl functionality. Non-limiting examples include nylon 6 (polycaprolactam), nylon 11, and nylon 12.
ジアミンと二塩基酸成分から作られる他のポリアミドとして、ジアミンとテレフタル酸のような芳香族二塩基酸から誘導される繰返し単位を含有する高温芳香族ポリアミドが挙げられる。この商業的に入手可能な例として、商標名GenestarでKurarayによって販売されているPA6T(ヘキサンジアミンとテレフタル酸のコポリマー)、及びPA9T(ノナンジアミンとテレフタル酸のコポリマー)が挙げられる。用途によっては、芳香族ポリアミドの融点が熱可塑性加工で最適な温度より高くてよい。このような場合、適切なコポリマーを調製することで融点を下げることができる。非限定例で、約370℃の融点を有するPA6Tの場合、該ポリマーの調製時に、アジピン酸のような有効量の非芳香族二塩基酸を含めることによって、事実上、320℃という成形可能温度未満に融点を下げることができる。 Other polyamides made from diamines and dibasic acid components include high temperature aromatic polyamides containing repeat units derived from diamines and aromatic dibasic acids such as terephthalic acid. Examples of this commercially available include PA6T (a copolymer of hexanediamine and terephthalic acid) and PA9T (a copolymer of nonanediamine and terephthalic acid) sold by Kuraray under the trade name Genestar. Depending on the application, the melting point of the aromatic polyamide may be higher than the optimum temperature for thermoplastic processing. In such cases, the melting point can be lowered by preparing an appropriate copolymer. In a non-limiting example, for PA6T having a melting point of about 370 ° C., a moldable temperature of 320 ° C. is effectively obtained by including an effective amount of a non-aromatic dibasic acid such as adipic acid in the preparation of the polymer. The melting point can be lowered below.
別の好ましい実施形態では、テレフタル酸のような芳香族二塩基酸と、6個より多くの炭素原子を含有、好ましくは9個以上の炭素原子を含有するジアミンとのコポリマーを基礎とする芳香族ポリアミドを用いる。ジアミンの炭素鎖長の上限は、ポリマー合成に好適なモノマーの利用能によって実用的観点から制限される。原則として、好適なジアミンとして、7〜20個の炭素原子、好ましくは9〜15個の範囲の炭素原子、さらに好ましくは9〜12個の範囲の炭素原子を有するものが挙げられる。好ましい実施形態として、C9、C10、及びC11ジアミンベース芳香族ポリアミドが挙げられる。このような芳香族ポリアミドは、6個より多くの炭素を有する炭素鎖の親油性に基づいた高レベルの溶媒耐性を示すと考えられる。好ましい成形温度以下(典型的に320℃以下)に融点を下げることが望ましい場合、6個より多い炭素のジアミンに基づく芳香族ポリアミドは、上述したように、6炭素ジアミンに基づく芳香族ポリアミドと共に有効量の非芳香族二塩基酸を含むことができる。 このような有効量の二塩基酸は、所望の溶媒抵抗特性に許容しえない影響を及ぼすことなく、融点を所望の成形温度範囲に下げるのに十分でなければならない。 In another preferred embodiment, an aromatic based on a copolymer of an aromatic dibasic acid such as terephthalic acid and a diamine containing more than 6 carbon atoms, preferably containing 9 or more carbon atoms. Polyamide is used. The upper limit of the carbon chain length of the diamine is limited from a practical viewpoint by the availability of monomers suitable for polymer synthesis. In principle, suitable diamines include those having 7 to 20 carbon atoms, preferably in the range of 9 to 15 carbon atoms, more preferably in the range of 9 to 12 carbon atoms. Preferred embodiments include C9, C10, and C11 diamine based aromatic polyamides. Such aromatic polyamides are believed to exhibit a high level of solvent resistance based on the lipophilicity of carbon chains having more than 6 carbons. Where it is desirable to lower the melting point below the preferred molding temperature (typically 320 ° C. or lower), aromatic polyamides based on diamines with more than 6 carbons are effective with aromatic polyamides based on 6-carbon diamines as described above. An amount of non-aromatic dibasic acid can be included. Such an effective amount of dibasic acid must be sufficient to lower the melting point to the desired molding temperature range without unacceptably affecting the desired solvent resistance properties.
高温熱可塑性プラスチックの他の非限定例として、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、及び高温ポリイミドが挙げられる。液晶ポリマーは、化学的に繰返し線状芳香族環を含有する線状ポリマーを基礎とする。その芳香族構造のため、この材料はX線回折法で検出可能な特徴的間隔を有するネマチック溶融状態のドメインを形成する。この材料の例として、ヒドロキシ安息香酸のコポリマー、又はエチレングリコールとテレフタル酸若しくはナフタレンジカルボン酸のような線状芳香族ジエステルとのコポリマーが挙げられる。 Other non-limiting examples of high temperature thermoplastics include polyphenylene sulfide, liquid crystal polymers, and high temperature polyimides. Liquid crystal polymers are based on linear polymers that contain chemically repeating linear aromatic rings. Due to its aromatic structure, this material forms nematic molten domains with characteristic spacing detectable by X-ray diffraction. Examples of this material include copolymers of hydroxybenzoic acid or copolymers of ethylene glycol and linear aromatic diesters such as terephthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid.
高温熱可塑性ポリイミドとしては、芳香族二無水物と芳香族ジアミンの重合反応生成物が挙げられる。それらは、多くの供給業者から商業的に入手可能である。典型例は、1,4-ベンゼンジアミンと1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物のコポリマーである。 Examples of the high temperature thermoplastic polyimide include a polymerization reaction product of an aromatic dianhydride and an aromatic diamine. They are commercially available from many suppliers. A typical example is a copolymer of 1,4-benzenediamine and 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride.
硬化組成物はラジカル開始剤を含む。開始剤は、まずフルオロカーボンエラストマーから水素又はハロゲン原子を抽出し、架橋結合しうるフリーラジカルを生成することによって機能すると考えられる。架橋剤は、硬化組成物内に含まれていてもよい。架橋剤は、開始剤の反応によって生じる、フルオロカーボンエラストマー上のフリーラジカルと反応する、少なくとも2部位のオレフィン性不飽和をも含む。 The cured composition includes a radical initiator. Initiators are believed to function by first extracting hydrogen or halogen atoms from the fluorocarbon elastomer to produce free radicals that can crosslink. A crosslinking agent may be included in the cured composition. The cross-linking agent also includes at least two sites of olefinic unsaturation that react with free radicals on the fluorocarbon elastomer caused by the reaction of the initiator.
種々の実施形態では、開始剤はペルオキシド官能性を有する。開始剤の例として、広範の有機ペルオキシドが知られており、かつ商業的に入手可能である。有機ペルオキシドを含む開始剤は、広範な温度にわたって活性化される。活性化温度は、半減期として知られるパラメーターで記述しうる。典型的に、半減期の値、例えば0.1時間、1時間、及び10 時間は摂氏温度で与えられる。例えば、143℃の0.1時間のT1/2は、当該温度で、開始剤の半分が0.1時間以内に分解することを表す。118℃〜228℃で0.1時間のT1/2を有する有機ペルオキシドが商業的に入手可能である。このようなペルオキシドは、示した温度で少なくとも0.1時間の半減期を有する。T1/2値は、フルオロカーボンエラストマーを架橋する際の最初の反応、すなわちラジカル含有中間体を形成するためのペルオキシドの分解の反応速度論を示す。 In various embodiments, the initiator has peroxide functionality. As examples of initiators, a wide variety of organic peroxides are known and are commercially available. Initiators including organic peroxides are activated over a wide range of temperatures. The activation temperature can be described by a parameter known as half-life. Typically, half-life values, such as 0.1 hours, 1 hour, and 10 hours, are given in degrees Celsius. For example, a T 1/2 of 0.1 hours at 143 ° C. represents that half of the initiator decomposes within 0.1 hours at that temperature. Organic peroxides with a T 1/2 of 0.1 hours at 118 ° C. to 228 ° C. are commercially available. Such peroxides have a half-life of at least 0.1 hour at the indicated temperature. The T 1/2 value indicates the kinetics of the initial reaction in cross-linking the fluorocarbon elastomer, that is, the decomposition of the peroxide to form a radical-containing intermediate.
いくつかの実施形態では、有機ペルオキシドのような開始剤のT1/2を、硬化組成物中に加える予定の溶融材料の温度に調和させることが好ましい。種々の実施形態では、開始剤は、半減期が180℃以上の温度で少なくとも0.1時間であるような熱安定性を有する。他の実施形態では、好適な開始剤は、190℃以上、又は200℃以上の温度で0.1時間の半減期を有する。ペルオキシドとその0.1時間の半減期T1/2の非限定例として、Trigonox 145-E85(T1/2=182℃)、Trigonox M55(T1/2=183℃)、Trigonox K-90(T1/2=195℃)、Trigonox A-W70(T1/2=207℃)、及びTrigonox TAHP-W85(T1/2=228℃)が挙げられる。非ペルオキシド開始剤の非限定例はPerkadox-30(T1/2=284℃)である。TrigonoxとPerkadox材料はAkzoNobelの市販又は開発製品である。 In some embodiments, it is preferred to match the T 1/2 of the initiator, such as an organic peroxide, to the temperature of the molten material that is to be added into the cured composition. In various embodiments, the initiator has a thermal stability such that the half-life is at least 0.1 hours at a temperature of 180 ° C. or higher. In other embodiments, suitable initiators have a half-life of 0.1 hours at temperatures of 190 ° C or higher, or 200 ° C or higher. Non-limiting examples of peroxides and their 0.1 hour half-life T 1/2 include Trigonox 145-E85 (T 1/2 = 182 ° C), Trigonox M55 (T 1/2 = 183 ° C), Trigonox K-90 (T 1/2 = 195 ° C.), Trigonox A-W70 (T 1/2 = 207 ° C.), and Trigonox TAHP-W85 (T 1/2 = 228 ° C.). A non-limiting example of a non-peroxide initiator is Perkadox-30 (T 1/2 = 284 ° C.). Trigonox and Perkadox materials are commercial or developed products from AkzoNobel.
フルオロカーボンエラストマーの硬化を開始するための商業的に入手可能な有機ペルオキシドの非限定例として、4,4-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)吉草酸ブチル;ペルオキシ安息香酸tert-ブチル;ジ-tert-アミルペルオキシド;ジクミルペルオキシド;ジ-(tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン;2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン;tert-ブチルクミルペルオキシド;2,5,-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3;ジ-tert-ブチルペルオキシド;3,6,9-トリエチル-3,6,9-トリメチル-1,4,7-トリペルオキソナン;1,1,3,3-テトラメチルブチルヒドロペルオキシド;ジイソプロピルベンゼンモノヒドロペルオキシド;クミルヒドロペルオキシド;tert-ブチルヒドロペルオキシド;tert-アミルヒドロペルオキシド;ペルオキシイソ酪酸tert-ブチル;ペルオキシ酢酸tert-アミル;炭酸tert-ブチルペルオキシステアリル;ジ(1-ヒドロキシシクロヘキシル)ペルオキシド;3,3-ジ(tert-ブチルペルオキシ)酪酸エチル;及びtert-ブチル3-イソプロペニルクミルペルオキシドが挙げられる。 Non-limiting examples of commercially available organic peroxides for initiating curing of fluorocarbon elastomers include: 4,4-di- (tert-butylperoxy) butyl valerate; tert-butyl peroxybenzoate; di-tert- Diamylyl peroxide; Di- (tert-butylperoxyisopropyl) benzene; 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane; tert-butylcumyl peroxide; 2,5, -dimethyl -2,5-di (tert-butylperoxy) hexyne-3; di-tert-butyl peroxide; 3,6,9-triethyl-3,6,9-trimethyl-1,4,7-triperoxonane; , 1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide; diisopropylbenzene monohydroperoxide; cumyl hydroperoxide; tert-butyl hydroperoxide; tert-amyl hydroperoxide; tert-butyl peroxyisobutyrate Tert-amyl peroxyacetate; tert-butylperoxystearyl carbonate; di (1-hydroxycyclohexyl) peroxide; ethyl 3,3-di (tert-butylperoxy) butyrate; and tert-butyl 3-isopropenylcumyl peroxide Can be mentioned.
架橋補助剤の非限定例として、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;トリス(ジアリルアミン)-s-トリアジン、トリアリルホスファイト;N,N-ジアリルアクリルアミド;ヘキサアリルホスホルアミド;N,N,N',N'-テトラアリルテレフタルアミド;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;及びトリ(5-ノルボルネン-2-メチレン)シアヌレートが挙げられる。架橋補助剤は、好ましくは少なくとも2部位のオレフィン性不飽和を含む。これら不飽和部位が、フルオロカーボンエラストマー分子上に生じたフリーラジカルと反応して該エラストマーを架橋する。一般的に使用する架橋剤はトリアリルイソシアヌレート(TAIC)である。 Non-limiting examples of crosslinking aids include triallyl cyanurate; triallyl isocyanurate; tri (methallyl) -isocyanurate; tris (diallylamine) -s-triazine, triallyl phosphite; N, N-diallylacrylamide; hexaallyl N, N, N ', N'-tetraallylterephthalamide; N, N, N', N'-tetraallylmalonamide; trivinyl isocyanurate; 2,4,6-trivinylmethyltrisiloxane And tri (5-norbornene-2-methylene) cyanurate. The crosslinking aid preferably contains at least two sites of olefinic unsaturation. These unsaturated sites react with free radicals generated on the fluorocarbon elastomer molecule to crosslink the elastomer. A commonly used crosslinking agent is triallyl isocyanurate (TAIC).
種々の実施形態で、本発明の硬化したフルオロカーボンエラストマー組成物は、動的加硫のプロセスで調製される。動的加硫は、熱可塑性組成物中に含まれるゴム(ここではフルオロカーボンエラストマー)の加硫又は硬化プロセスであり、硬化性ゴムは、熱可塑性成分の融点を超える温度で十分に高いせん断力の条件下で加硫する。このやり方では、ゴムは熱可塑性マトリックス内で同時に架橋かつ分散する。動的加硫は、ロールミル、モリヤマミキサー、バンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー、連続ミキサー、一軸及び二軸スクリュー押出機のような混合押出機などのような通常の混合装置内、硬化剤の存在下、機械エネルギーを加えてエラストマー及び熱可塑性成分を混合することで達成できる。動的に硬化した組成物の有利な特徴は、エラストマー成分が完全に硬化することに抵抗するわけではないが、該組成物が押出成形、射出成形、及び圧縮成形のような通常のプラスチック加工技術で加工及び再加工できることである。スクラップ又はフラッシングも熱可塑性プラスチック技術で廃物利用及び再加工することができる。 In various embodiments, the cured fluorocarbon elastomer composition of the present invention is prepared by a process of dynamic vulcanization. Dynamic vulcanization is a vulcanization or curing process of a rubber (here a fluorocarbon elastomer) contained in a thermoplastic composition, where the curable rubber has a sufficiently high shear force at temperatures above the melting point of the thermoplastic component. Vulcanize under conditions. In this manner, the rubber is simultaneously crosslinked and dispersed within the thermoplastic matrix. Dynamic vulcanization is carried out in conventional mixing equipment such as roll mills, Moriyama mixers, Banbury mixers, Brabender mixers, continuous mixers, mixing extruders such as single and twin screw extruders, in the presence of curing agents, This can be achieved by adding mechanical energy and mixing the elastomer and thermoplastic components. An advantageous feature of dynamically cured compositions is that they do not resist the full cure of the elastomer component, but the compositions are conventional plastic processing techniques such as extrusion, injection molding, and compression molding. It can be processed and reprocessed. Scrap or flushing can also be used and reprocessed with thermoplastic technology.
動的加硫のプロセスから生じる加硫したエラストマー材料は、通常、連続的な熱可塑性ポリマーマトリックス内に小粒子として存在する。熱可塑性材料に対するエラストマー材料の量、硬化系、硬化のメカニズム及びミキシングの量と程度によって、共-連続形態も可能である。 The vulcanized elastomeric material resulting from the dynamic vulcanization process is usually present as small particles in a continuous thermoplastic polymer matrix. Co-continuous forms are also possible depending on the amount of elastomeric material relative to the thermoplastic material, the curing system, the curing mechanism and the amount and degree of mixing.
動的加硫後、硬化したフルオロエラストマーが約50μm未満の平均粒子サイズ、好ましくは約25μm未満の平均粒子サイズを有する分散した粒子の形態である均質混合物が得られる。典型的に、粒子は10μm以下、さらに好ましくは5μm以下の平均サイズを有する。粒子が1μm以下の平均サイズを有する実施形態もある。他の実施形態では、平均粒子サイズがより大きい場合でさえ、熱可塑性マトリックス内に、1ミクロン未満の直径の硬化したエラストマー粒子が有意な数分散している。 After dynamic vulcanization, a homogeneous mixture is obtained in which the cured fluoroelastomer is in the form of dispersed particles having an average particle size of less than about 50 μm, preferably an average particle size of less than about 25 μm. Typically, the particles have an average size of 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. In some embodiments, the particles have an average size of 1 μm or less. In other embodiments, a significant number of hardened elastomer particles having a diameter of less than 1 micron are dispersed within the thermoplastic matrix even when the average particle size is larger.
ペルオキシド硬化開始剤、フルオロカーボンエラストマー、及び任意に架橋剤を混ぜることによってペルオキシドのマスターバッチを調製する。マスターバッチは、約5〜50質量%のペルオキシドを含有しうる。マスターバッチは、バンバリーミキサー等のような通常のミキサー内で配合剤を混ぜることによって簡便に調製することができる。二軸スクリュー押出機のようなスクリューミキサーでコンパウンドしてもよい。フルオロカーボンエラストマーとペルオキシドを含有するマスターバッチは、バッチ混合物を処理する動的加硫の間、或いは二軸スクリュー押出機のような連続ミキサー内で溶融混合物に添加することができる。 A peroxide masterbatch is prepared by mixing a peroxide cure initiator, a fluorocarbon elastomer, and optionally a crosslinker. The masterbatch can contain about 5-50% by weight of peroxide. The master batch can be easily prepared by mixing the compounding agent in a normal mixer such as a Banbury mixer. You may compound with a screw mixer like a twin screw extruder. The masterbatch containing the fluorocarbon elastomer and peroxide can be added to the molten mixture during dynamic vulcanization processing the batch mixture or in a continuous mixer such as a twin screw extruder.
ペルオキシドマスターバッチのフルオロカーボンエラストマーを選択して、動的加硫プロセス時のフルオロカーボンエラストマー中のミキシングと適合させることができる。典型的な動的加硫プロセスでは、溶融熱可塑性材料中でフルオロカーボンエラストマーを一緒に混合する。温度は、該熱可塑性材料の融点より通常10〜20℃高い。任意にマスターバッチの形態で多部位のオレフィン性不飽和を含有する架橋剤と一緒にペルオキシド硬化剤を添加すると、動的加硫ゴムのエラストマー相中へのペルオキシド硬化剤の組み込みを速くすることができる。マスターバッチのフルオロカーボンエラストマー成分は、溶融混合物への添加時に該ペルオキシドが突沸及び揮発することから守るとも考えられる。 A fluorocarbon elastomer of the peroxide masterbatch can be selected to match the mixing in the fluorocarbon elastomer during the dynamic vulcanization process. In a typical dynamic vulcanization process, fluorocarbon elastomers are mixed together in a molten thermoplastic material. The temperature is usually 10-20 ° C. higher than the melting point of the thermoplastic material. Addition of a peroxide curative, optionally in the form of a masterbatch, along with a cross-linker containing multi-site olefinic unsaturation can speed up the incorporation of the peroxide curative into the elastomeric phase of the dynamic vulcanizate. it can. It is believed that the fluorocarbon elastomer component of the masterbatch protects the peroxide from bumping and volatilizing when added to the molten mixture.
一実施形態では、ペルオキシドマスターバッチのフルオロカーボンエラストマーと溶融混合物のフルオロカーボンエラストマーを選択して同一にする。このやり方では、ペルオキシドを含有するマスターバッチは、動的加硫ゴムのフルオロカーボンエラストマーと即座に適合する。マスターバッチ法を用いることによって、動的加硫プロセスで硬化させるフルオロカーボンエラストマーの一部をペルオキシドと一緒に加える。動的加硫プロセスの異なる段階でフルオロカーボンエラストマーの装填を伴う動的加硫の処方はマスターバッチ中のフルオロカーボンエラストマーの濃度によって設計かつ計算することができる。 In one embodiment, the peroxide masterbatch fluorocarbon elastomer and the molten mixture fluorocarbon elastomer are selected to be identical. In this manner, the masterbatch containing the peroxide is readily compatible with the dynamically vulcanized rubber fluorocarbon elastomer. By using the masterbatch method, a portion of the fluorocarbon elastomer that is cured in the dynamic vulcanization process is added along with the peroxide. A dynamic vulcanization recipe with fluorocarbon elastomer loading at different stages of the dynamic vulcanization process can be designed and calculated by the concentration of the fluorocarbon elastomer in the masterbatch.
マスターバッチは、広範なペルオキシド濃度を含むことができるが、通常、約5質量%から約50質量%までのペルオキシドを有するマスターバッチを調製することが好ましい。いくつかの実施形態では、完全に硬化した動的加硫ゴムの所望特性を達成するのにできる限り小量のフルオロカーボンエラストマーにペルオキシドをマスターバッチバッチプロセスで添加することが望ましい。他の実施形態では、フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の最初の溶融ブレンディング後、動的加硫プロセス中にさらにフルオロカーボンエラストマーを添加することが望ましいだろう。この場合、好ましい範囲の下限に向かうペルオキシド濃度を有するマスターバッチを使用することができる。 Although the masterbatch can contain a wide range of peroxide concentrations, it is usually preferred to prepare a masterbatch having a peroxide of about 5% to about 50% by weight. In some embodiments, it is desirable to add the peroxide in a masterbatch batch process to as little fluorocarbon elastomer as possible to achieve the desired properties of a fully cured dynamic vulcanizate. In other embodiments, it may be desirable to add additional fluorocarbon elastomer during the dynamic vulcanization process after the initial melt blending of the fluorocarbon elastomer and thermoplastic material. In this case, a masterbatch with a peroxide concentration towards the lower limit of the preferred range can be used.
マスターバッチは、ブレンディング温度が、該ペルオキシドが作用してフルオロカーボンエラストマーを硬化させるであろう温度を超えないような条件下でブレンドする。典型的に、効率的なブレンディングに十分な低粘度の混合物を与えるため、マスターバッチを100℃までの温度でブレンドすることができる。マスターバッチのブレンディングに好ましい温度範囲は80〜100℃である。反応性エラストマーでは、80℃以下でブレンドすることが望ましいこともある。 The masterbatch is blended under conditions such that the blending temperature does not exceed the temperature at which the peroxide will act to cure the fluorocarbon elastomer. Typically, the masterbatch can be blended at temperatures up to 100 ° C. to provide a low viscosity mixture sufficient for efficient blending. A preferred temperature range for blending the masterbatch is 80-100 ° C. For reactive elastomers, it may be desirable to blend below 80 ° C.
本発明の硬化した動的加硫ゴムは、バッチ、セミバッチ、又は連続法で調製することができる。例えば、熱可塑性材料とフルオロカーボンエラストマーを、該熱可塑性材料が十分に流れて熱可塑性材料中のフルオロカーボンエラストマーの分散系を形成するであろう温度を超える温度でブレンドして第1混合物を形成することによって、溶融加工可能なフルオロエラストマー組成物を調製することができる。このような温度は、メルトフロー温度と呼ぶことができる。次に、フルオロカーボンエラストマーと、好ましくは約5質量%より多い有機ペルオキシドを含有する第2混合物(マスターバッチ)を供給する。このマスターバッチは、ペルオキシドが活性化してフルオロカーボンエラストマーの架橋を開始するであろう温度未満の温度で供給する。そして、第1混合物と第2混合物を混ぜ、かつ第1及び第2混合物中のフルオロカーボンエラストマーの硬化を達成するために十分な温度で十分な時間加熱しながら一緒にブレンドする。 The cured dynamic vulcanizate of the present invention can be prepared in a batch, semi-batch, or continuous process. For example, blending a thermoplastic material and a fluorocarbon elastomer at a temperature above that at which the thermoplastic material will flow sufficiently to form a dispersion of the fluorocarbon elastomer in the thermoplastic material to form a first mixture. Can prepare a melt processable fluoroelastomer composition. Such a temperature can be referred to as the melt flow temperature. Next, a second mixture (masterbatch) containing a fluorocarbon elastomer and preferably greater than about 5% by weight of organic peroxide is fed. This masterbatch is fed at a temperature below the temperature at which the peroxide will activate and initiate crosslinking of the fluorocarbon elastomer. The first mixture and the second mixture are then mixed and blended together while heating at a temperature sufficient for a sufficient time to achieve curing of the fluorocarbon elastomer in the first and second mixtures.
このプロセスは、連続的、例えば二軸スクリュー押出機のような押出ミキサー内で行うこともできる。一実施形態では、未硬化フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の固体ブレンドを第1二軸スクリュー押出装置の第1フィーダーに供給する。固体ブレンドを、該熱可塑性材料が融けて流れるであろう温度を超える温度で加熱した、押出機のバレル中に注入して熱可塑性材料中のフルオロカーボンエラストマーの分散系を生成する。例えば、バレルは熱可塑性材料の結晶融点より高温に加熱しうる。好ましい実施形態では、この温度は該熱可塑性材料の融点より10℃、20℃又は30℃高い。例えば、バレルを180℃、210℃、又は240℃より高温に加熱してよい。そして、固体ブレンドを二軸スクリュー押出機内で混合して均質溶融ブレンドを形成する。5質量%以上の有機ペルオキシドを含有するペルオキシドマスターバッチを第2フィーダーに供給し、第1フィーダーの下流点で二軸スクリュー押出機のバレル中に注入する。バレル中のペルオキシドマスターバッチと均質溶融ブレンドを、フルオロカーボンエラストマーの硬化を達成するために十分な時間かつ十分な温度で加熱し続けながらさらに混合する。そして、硬化した動的加硫ゴムを二軸スクリュー押出装置から押し出すことができる。 This process can also be carried out continuously, for example in an extrusion mixer such as a twin screw extruder. In one embodiment, a solid blend of uncured fluorocarbon elastomer and thermoplastic material is fed to a first feeder of a first twin screw extruder. The solid blend is injected into the barrel of the extruder, heated above the temperature at which the thermoplastic material will melt and flow, to produce a dispersion of fluorocarbon elastomer in the thermoplastic material. For example, the barrel can be heated above the crystalline melting point of the thermoplastic material. In preferred embodiments, this temperature is 10 ° C, 20 ° C or 30 ° C above the melting point of the thermoplastic material. For example, the barrel may be heated above 180 ° C, 210 ° C, or 240 ° C. The solid blend is then mixed in a twin screw extruder to form a homogeneous melt blend. A peroxide masterbatch containing 5% by weight or more of organic peroxide is fed to the second feeder and injected into the barrel of the twin screw extruder at a point downstream of the first feeder. The peroxide masterbatch in the barrel and the homogeneous melt blend are further mixed while continuing to heat for a sufficient time and at a sufficient temperature to achieve curing of the fluorocarbon elastomer. The cured dynamic vulcanized rubber can then be extruded from a twin screw extruder.
代替実施形態では、有機ペルオキシド、フルオロカーボンエラストマー、及び任意の架橋剤を、該ペルオキシドを活性化してエラストマーを硬化させるであろう温度未満の温度でブレンドする二軸スクリュー押出装置で、ペルオキシドマスターバッチを第2フィーダーに供給することができる。このやり方では、連続的に、第1フィーダーポートでフルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料を供給し、かつ該第1ポートから下流の第2ポートで硬化剤とフルオロカーボンエラストマーを供給することができる。 In an alternative embodiment, the peroxide masterbatch is run in a twin screw extruder that blends the organic peroxide, fluorocarbon elastomer, and optional crosslinker at a temperature below the temperature that will activate the peroxide and cure the elastomer. Can be fed to 2 feeders. In this manner, the fluorocarbon elastomer and thermoplastic material can be fed continuously at the first feeder port and the curing agent and fluorocarbon elastomer can be fed at the second port downstream from the first port.
混合装置からの押出し後、動的に加硫したストランドを水浴内で冷却し、後で使用するためペレットに切断する。 After extrusion from the mixing device, the dynamically vulcanized strand is cooled in a water bath and cut into pellets for later use.
動的加硫ゴムを製造するペルオキシドマスターバッチ法の使用が、マスターバッチの一部としてでなく、別個成分としてペルオキシドと架橋補助剤を添加して作られる物品の物理的性質と比較した場合、有利な組合せの物理的性質を有する成形品の形成をもたらす。マスターバッチ法は、許容しうるエラストマー特性を保持しながら動的加硫ゴムを製造するために高融点熱可塑性プラスチック及びフッ素樹脂の使用をも可能にする。150℃で、約10MPaを超え、又は15MPa若しくは20MPaさえ超える引張り強さを有する物品を製造することができる。250℃でさえ、10MPaを超え、好ましくは12MPaを超え、さらに好ましくは15MPaを超える引張り強さを有する物品を製造することができる。これら温度でマスターバッチ法以外の方法で製造した物品は、より低いか又は有利でない値の引張り強さ及び他の特性を示す傾向がある。 Use of the peroxide masterbatch process to produce dynamic vulcanizates is advantageous when compared to the physical properties of articles made with the addition of peroxide and crosslinking aids as separate components, rather than as part of the masterbatch This results in the formation of molded articles having a combination of physical properties. The masterbatch process also allows the use of high melting thermoplastics and fluororesins to produce dynamic vulcanizates while retaining acceptable elastomeric properties. Articles having a tensile strength of greater than about 10 MPa, or even 15 MPa or even 20 MPa at 150 ° C. can be produced. Even at 250 ° C., articles having a tensile strength of greater than 10 MPa, preferably greater than 12 MPa, and more preferably greater than 15 MPa can be produced. Articles made by methods other than the masterbatch method at these temperatures tend to exhibit lower or less advantageous values of tensile strength and other properties.
以上、本発明を好ましい実施形態に関して述べた。さらに、以下の実施例で、本発明の組成物及び方法の非限定例を与える。 The invention has been described with reference to preferred embodiments. In addition, the following examples provide non-limiting examples of the compositions and methods of the present invention.
実施例1−ペルオキシドマスターバッチの調製
硬化性フルオロカーボンエラストマーを含有するマスターバッチの作製手順は以下のとおりである:1)内部ミキサーアタッチメントを備えたブラベンダーのようなバッチミキサー内、80〜100℃の温度で、フルオロカーボンエラストマー(例えばTechnoflon P757、Solvayから商業的に入手可能な硬化部位を含有するペルオキシド硬化性フルオロカーボンエラストマー)を融かす。2)Luperco 101 XLとTAICから成る硬化剤パッケージを添加する。Luperco 101 XLは、活性成分として2,5,-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3を含む。TAICはトリアリルイソシアヌレートである。均質混合物が得られるまで混合を続ける。3)内部ミキサーから混合物を放出し、冷却し、かつ粉末又は小ペレットに砕く。この組成物は、フルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料の動的コンパウンド時のマスターバッチ材料として使用することができる。
Example 1-Preparation of Peroxide Masterbatch The procedure for making a masterbatch containing a curable fluorocarbon elastomer is as follows: 1) In a batch mixer such as a Brabender with an internal mixer attachment, at 80-100 ° C. At temperature, the fluorocarbon elastomer (eg, Technoflon P757, a peroxide curable fluorocarbon elastomer containing cure sites commercially available from Solvay) is melted. 2) Add a hardener package consisting of Luperco 101 XL and TAIC. Luperco 101 XL contains 2,5, -dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexyne-3 as an active ingredient. TAIC is triallyl isocyanurate. Continue mixing until a homogeneous mixture is obtained. 3) Discharge the mixture from the internal mixer, cool and crush into powder or small pellets. This composition can be used as a masterbatch material during dynamic compounding of a fluorocarbon elastomer and a thermoplastic material.
下表の実施例1a、1b、及び1cで与える3種の異なる濃度のペルオキシドとTAICでマスターバッチを作製する。
実施例2〜4−連続及びバッチ法
実施例2〜4は、本発明の成形用組成物を製造するための処方を示す。これらはバッチ又は連続法で製造することができる。
Examples 2-4 Continuous and Batch Methods Examples 2-4 show formulations for producing the molding compositions of the present invention. These can be produced in a batch or continuous process.
バッチ法では、ブラベンダー又はバンバリータイプのバッチミキサー内150℃で5分間ペルオキシド硬化性エラストマー(Tecnoflon P757)と熱可塑性プラスチック(ここではフッ素樹脂、Kynar Flex 2500-04)を混合かつ溶融させる。次に、酸化亜鉛をその中で撹拌する。細かく刻んだマスターバッチ材料(1〜3mmサイズ、実施例1)をミキサーに加え、さらに3〜5分間150℃で撹拌して完全に硬化した熱可塑性加硫ゴムを形成する。代わりに、ミキシングを30秒のような短時間で行って部分的に硬化した加硫ゴムを調製することができる。そして、この組成物をバッチミキサーから放出かつ造粒して、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、単層押出成形、多層押出成形、インサート成形などのようなその後の二次加工プロセス用に小さいサイズのペレットを作製する。 In the batch method, a peroxide curable elastomer (Tecnoflon P757) and a thermoplastic (here fluoropolymer, Kynar Flex 2500-04) are mixed and melted in a Brabender or Banbury type batch mixer at 150 ° C. for 5 minutes. The zinc oxide is then stirred therein. Finely chopped masterbatch material (1-3 mm size, Example 1) is added to the mixer and stirred for a further 3-5 minutes at 150 ° C. to form a fully cured thermoplastic vulcanizate. Alternatively, a partially cured vulcanized rubber can be prepared by mixing in a short time such as 30 seconds. The composition is then discharged from a batch mixer and granulated to a small size for subsequent secondary processing processes such as injection molding, compression molding, blow molding, single layer extrusion, multilayer extrusion, insert molding, etc. A pellet is prepared.
連続法は二軸スクリュー押出機内で行う。Tecnoflon P757とKynar Flex 2500-04ペレットを混合してホッパーに添加する。150℃に加熱したバレル中にペレットを供給する。スクリュー速度は100〜200rpmである。下流ホッパーで、ペルオキシドマスターバッチのペレットをバレル中に供給する。下流ポートは、押出機出口の末端から全バレル長の約1/3のところにある。マスターバッチを融かし、スクリュー速度とバレル長によって決まる時間、溶融エラストマー及び(フルオロ)プラスチック混合物とブレンドする。例えば、滞留時間は、100rpmで約4〜5分、200rpmで約2〜2.5分である。硬化した材料を1〜3mm径のストランドダイを通して押し出し、水浴内で冷却してクエンチ後、ストランドペレタイザーを通す。このペレットは、種々多様な熱可塑性プラスチック技術で成形品に加工することができる。この材料は、物理的性質の測定用プラークに形成することもできる。
実施例2〜4の硬化組成物製の成形品は、通常のプラスチック加工技術で調製する。成形品の断面は、顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で調べられる。実施例2〜4のマスターバッチ製の動的加硫ゴムは、マスターバッチ法を使用せずに同様に調製した成形品に比し、滑らかな表面と孔のない構造を有する。 Molded articles made from the cured compositions of Examples 2-4 are prepared by conventional plastic processing techniques. The cross section of the molded product is examined with a microscope or a scanning electron microscope. The dynamic vulcanized rubber made from the masterbatch of Examples 2 to 4 has a smooth surface and a structure without pores as compared with a molded product prepared in the same manner without using the masterbatch method.
実施例5
実施例2の組成物の物理的性質を測定する。ペルオキシドのマスターバッチをエラストマーと熱可塑性材料の溶融ブレンドに250℃で添加する。バッチ法を使用する。
The physical properties of the composition of Example 2 are measured. A peroxide masterbatch is added to the melt blend of elastomer and thermoplastic material at 250 ° C. Use the batch method.
実施例6
150℃でエラストマーと熱可塑性材料の溶融ブレンドにペルオキシドマスターバッチを添加することで組成物を得ることを除き、実施例5と同様に物理的性質を測定する。バッチ法を使用する。
Physical properties are measured as in Example 5, except that the composition is obtained by adding a peroxide masterbatch to the melt blend of elastomer and thermoplastic material at 150 ° C. Use the batch method.
実施例7−比較例
フルオロカーボンエラストマー部分を含有するマスターバッチの一部としてでなく、個別成分としてペルオキシド及びTAICをエラストマーと熱可塑性材料の溶融ブレンドに添加することを除き、実施例2で与えた処方(バッチ法)に従って成形用組成物を調製する。溶融ブレンドの温度は250℃である。
Claims (49)
(a)熱可塑性材料と硬化性フルオロカーボンエラストマーの混合物を、該熱可塑性材料の融点より高い温度で形成する工程;
(b)約180℃以上の温度で0.1時間以上の半減期を有する開始剤と架橋剤を含む硬化組成物を前記混合物に添加する工程;及び
(c)前記混合物と前記硬化組成物を混合し続けながら加熱する工程;
を含む方法。 A method for producing a molding polymer composition comprising the following steps:
(A) forming a mixture of a thermoplastic material and a curable fluorocarbon elastomer at a temperature above the melting point of the thermoplastic material;
(B) adding a curing composition comprising an initiator having a half-life of 0.1 hour or more at a temperature of about 180 ° C. or more and a crosslinking agent to the mixture; and (c) mixing the mixture and the curing composition Heating while continuing;
Including methods.
(a)第1部分のフルオロカーボンエラストマーと熱可塑性材料との溶融ブレンドに、約5質量%以上の有機ペルオキシドと、さらに第2部分のフルオロカーボンエラストマーとを含むペルオキシドマスターバッチを添加する工程;及び
(b)前記ペルオキシドマスターバッチと、前記第1部分のフルオロカーボンエラストマーと、前記熱可塑性材料とを、第1及び第2フルオロカーボンエラストマーの硬化を達成するために十分な時間かつ十分な温度で加熱しながら混合する工程;
を含む方法。 A process for producing a melt-processable fluorocarbon rubber composition comprising the following steps:
(A) adding to the melt blend of the fluorocarbon elastomer of the first part and the thermoplastic material a peroxide masterbatch comprising about 5% by weight or more of an organic peroxide and further a fluorocarbon elastomer of the second part; and (b) ) Mixing the peroxide masterbatch, the first portion of the fluorocarbon elastomer, and the thermoplastic material with heating for a time and at a temperature sufficient to effect curing of the first and second fluorocarbon elastomers. Process;
Including methods.
(i)前記第1部分のフルオロカーボンエラストマーと前記熱可塑性材料を含んでなる組成物を、前記押出機の前記第1フィーダー中に注入する工程;及び
(ii)前記マスターバッチを前記押出機の第2フィーダー中に添加する工程;
を含む方法。 The method according to claim 15, wherein a twin screw extruder having a first feeder and a second feeder downstream from the first feeder is used, wherein the adding step includes the following steps:
(I) injecting a composition comprising the fluorocarbon elastomer of the first portion and the thermoplastic material into the first feeder of the extruder; and (ii) adding the masterbatch to the first of the extruder. Adding to 2 feeders;
Including methods.
(a)熱可塑性ポリマー材料と第1フルオロカーボンエラストマーを、該熱可塑性材料のメルトフロー温度より高い温度でブレンドして第1混合物を形成する工程;
(b)前記第1混合物を、第2フルオロカーボンエラストマーと約5質量%以上の有機ペルオキシドとを含んでなる第2混合物と、前記ペルオキシドが活性化して前記第2フルオロカーボンエラストマーの架橋を開始するであろう温度未満の温度で混ぜる工程;及び
(c)前記第1及び第2混合物を一緒に、該第1及び第2混合物中の前記フルオロカーボンエラストマーを硬化させるために十分な温度でかつ十分な時間加熱しながらブレンドする工程;
を含む方法。 A process for producing a melt processable fluoroelastomer composition comprising the following steps:
(A) blending the thermoplastic polymer material and the first fluorocarbon elastomer at a temperature above the melt flow temperature of the thermoplastic material to form a first mixture;
(B) the first mixture comprising a second mixture comprising a second fluorocarbon elastomer and about 5% by weight or more of an organic peroxide; and the peroxide is activated to initiate crosslinking of the second fluorocarbon elastomer. Mixing at a temperature below the brazing temperature; and (c) heating the first and second mixtures together at a temperature sufficient to cure the fluorocarbon elastomer in the first and second mixtures. Blending while;
Including methods.
(a)未硬化フルオロカーボンエラストマーと熱塑物の固体ブレンドを前記第1フィーダーに供給する工程;
(b)前記固体ブレンドを、前記熱塑物のメルトフロー温度より高温に加熱した、前記押出機の前記バレル中に注入する工程;
(c)前記固体ブレンドを前記押出機内で混合して均質溶融ブレンドを形成する工程;
(d)未硬化フルオロカーボンエラストマーと5質量%以上の有機ペルオキシドとを含むペルオキシドマスターバッチを前記第2フィーダーに注入する工程;
(e)前記バレル内で、前記ペルオキシドマスターバッチと前記均質溶融ブレンドを、前記フルオロカーボンエラストマーの硬化を達成するために十分な温度で十分な時間加熱し続けながら混合する工程;及び
(f)この混合物を前記二軸スクリュー押出機から押し出す工程;
を含む方法。 Preparing a peroxide cured dynamic vulcanizate of fluorocarbon elastomer in a thermoplastic using a twin screw extruder having a barrel, a first feeder and a second feeder downstream of the first feeder A continuous process comprising the following steps:
(A) supplying a solid blend of uncured fluorocarbon elastomer and thermoplastic to the first feeder;
(B) pouring the solid blend into the barrel of the extruder heated to a temperature higher than the melt flow temperature of the thermoplastic;
(C) mixing the solid blend in the extruder to form a homogeneous melt blend;
(D) Injecting a peroxide masterbatch containing an uncured fluorocarbon elastomer and 5% by mass or more of an organic peroxide into the second feeder;
(E) mixing the peroxide masterbatch and the homogeneous melt blend in the barrel while continuing to heat for a sufficient time at a temperature sufficient to achieve curing of the fluorocarbon elastomer; and (f) the mixture. Extruding from the twin screw extruder;
Including methods.
49. The method of claim 48, wherein the cross-linking agent comprises triallyl isocyanurate.
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