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JP5526546B2 - 新規な含フッ素重合体 - Google Patents

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Description

本発明は、含フッ素重合体に関する。
含フッ素重合体からなるフッ素ゴムとして、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン/エチレン系共重合体等のフッ素樹脂、及びフッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチエレン/プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチエレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)系共重合体等が知られている。
これらのフッ素ゴムは、耐熱性や耐薬品性に優れることから、通常の材料が耐え得ないような過酷な環境に適用されている。しかし、その中で、フッ化ビニリデンに基づく繰り返し単位が多い共重合体、例えば、FKMと総称されるフッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを共重合して得られるフッ素ゴム、およびフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンを共重合して得られるフッ素ゴムの加硫物は、耐塩基性が充分でなく、フッ化ビニリデンに基づく繰り返し単位の部位にアミン系添加剤が反応することによる劣化の度合いが大きいため、アミン系の老化防止剤等が添加された、高耐熱性エンジンオイルに対する耐久性が十分ではないという問題点があった(特許文献1参照)。
一方、FEPMと称されるテトラフルオロエチレンおよびプロピレンを共重合して得られるフッ素ゴムはFKMと比較して、耐塩基性に優れる。そして、アミン系添加剤等を含有する高耐熱性エンジンオイルに対しても優れた耐久性を有することが知られている(特許文献2参照)。しかし、FEPMは、ポリヒドロキシ化合物と架橋促進剤とを組み合わせたポリオール架橋処方で架橋する場合に、FMKに比較して、架橋反応性が低く、高速架橋のために種々の架橋処方が提案されている(特許文献3参照)。
特開平6−306244号公報 特開平6−306242号公報 特開平12−281856号公報
本発明の目的は、架橋反応性に優れ、架橋ゴム物性に優れる含フッ素重合体及びその架橋ゴムを提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するもので以下の要旨を有する。
(1ヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物である下記一般式[I]、[II]、[III]、[IV]、[V]及び[VI](ここで、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基又はエーテル性酸素原子を含む炭素原子数1〜10のアルコキシアルキル基であり、Rは水素原子、フッ素原子又はメチル基であり、R、Rは単結合或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、Rは単結合、酸素原子或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは式(1)で表される基のいずれか1種であり、
nは1〜5の整数であり、mは0又は1〜4の整数であり、n+m≦5である。)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位(a)と、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル、1,2−ジフルオロエチレン及びCF =CF−O−R (ここで、R は炭素原子数1〜8の飽和ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロ(アルコキシアルキル)基である。)からなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーに基づく繰り返し単位(b)とを含有し、かつムーニー粘度(100℃)が10〜200である含フッ素重合体。
(2)前記繰り返し単位(a)と;前記繰り返し単位(b)と;必要に応じて、エチレン、プロピレン及びCH=CH−O−R(Rは炭素数1〜8の飽和アルキル基又はアルコキシアルキル基)からなる群から選ばれる1種以上の炭化水素モノマーに基づく繰り返し単位(c)と;を含有し、(a)/((b)+(c))=0.0001〜0.1(モル比)である前記(1)に記載の含フッ素重合体。
(3)前記(a)/((b)+(c))が0.0001〜0.05(モル比)である前記2)に記載の含フッ素重合体。
(4)前記繰り返し単位(c)がエチレン及びプロピレンからなる群から選ばれる1種以上の炭化水素モノマーに基づく繰り返し単位であり、(c)/(b)=1/99〜70/30(モル比)である前記(又は(3)記載の含フッ素重合体。
(5)前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル及び1,2−ジフルオロエチレンからなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーであり、前記繰り返し単位(c)がプロピレンである前記()〜(4)のいずれかに記載の含フッ素重合体。
)前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル及び1,2−ジフルオロエチレンからなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーである前記(1)〜のいずれかに記載の含フッ素重合体。
)前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレン及びCF=CF−O−R(ここで、Rは炭素原子数1〜8の飽和ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロ(アルコキシアルキル)基である。)からなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーである前記(1)〜のいずれかに記載の含フッ素重合体。
)前記一般式[I]及び[II]におけるR及びRが水素原子、Rが水素原子又はメチル基であり、nが1である前記(1)〜のいずれかに記載の含フッ素重合体。
)前記繰り返し単位(a)がp−ヒドロキシ安息香酸ビニルであり、前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレンであり、前記繰り返し単位(c)がプロピレンであり、(c)/(b)=40/60〜60/40(モル比)であり、(a)/((b)+(c))=0.0001〜0.05(モル比)である前記(2)又は(3)に記載の含フッ素重合体。
10)前記(1)〜()のいずれかに記載の含フッ素重合体に、架橋剤として、フッ化ビニリデン、テトラフルオロプロピレン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル及び1,2−ジフルオロエチレンからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体を配合してなる加硫可能な含フッ素重合体組成物。
11)前記(1)〜()のいずれかに記載の含フッ素重合体に、架橋剤として、一般式(CXY=CZO−)Q(ここで、X、Y、Zは、それぞれ独立に、水素原子又はフッ素原子を表し、X、Y、Zの中で、少なくとも1個はフッ素原子である。kは、2〜10の整数を示す。Qは結合基であり、アルキレン基、酸素原子を含んでもよいアルキレン基、芳香族環、多環芳香族環を表し、Qは、フッ素原子を含有してもよい。)で表される含フッ素化合物を配合してなる加硫可能な含フッ素重合体組成物。
(12)前記(1)〜(11)のいずれかに記載の含フッ素重合体に4級オニウム塩及び受酸剤を配合してなる加硫可能な含フッ素重合体組成物。
(13)前記(1)〜(12)のいずれかに記載の含フッ素重合体又は含フッ素重合体組成物を架橋させてなる架橋ゴム。
(14)前記(1)に記載のヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物と;テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル、1,2−ジフルオロエチレン及びCF=CF−O−R(ここで、Rは炭素原子数1〜8の飽和ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロ(アルコキシアルキル)基である。)からなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーと;必要に応じて、エチレン、プロピレン及びCH=CH−O−R(Rは炭素数1〜8の飽和アルキル基又はアルコキシアルキル基)からなる群から選ばれる1種以上の炭化水素モノマーと;をラジカル重合開始剤の存在下にラジカル共重合を実施し、ムーニー粘度(100℃)が10〜200である含フッ素重合体を製造することを特徴とするフッ素重合体の製造方法。
本発明の含フッ素重合体は、ゴム弾性を有し、架橋反応性に優れるフッ素ゴムであり、該含フッ素重合体を架橋させてなる架橋ゴムは、架橋ゴム物性に優れ、耐エンジンオイル性、耐熱性、耐薬品性、耐候性等に優れる。
本発明の含フッ素重合体は、特定のヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物に基づく繰り返し単位(a)を含有する。
以下、含フッ素モノマーにおいて、テトラフルオロエチレンをTFE、ヘキサフルオロプロピレンをHFP、フッ化ビニリデンをVdF、3,3,3−トリフルオロプロペンをTFP、1,3,3,3−テトラフルオロプロペンをTeFP、1,1,2−トリフルオロエチレンをTrFE、フッ化ビニルをVF、1,2−ジフルオロエチレンをDiFE、CF=CF−O−RをPAVE、ペルフルオロ(メチルビニルエーテル)をPMVE、ペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)をPPVEという。
前記ヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物、一般式[I]、[II]、[III]、[IV]、[V]及び[VI](ここで、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基又はエーテル性酸素原子を含む炭素原子数0〜10のアルコキシアルキル基であり、Rは水素原子、フッ素原子又はメチル基であり、R、Rは単結合或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、Rは単結合、酸素原子或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは式(1)で表される基のいずれか1種であり、
nは1〜5の整数であり、mは0又は1〜4の整数であり、n+m≦5である。)で表される化合物から選ばれる1種以上のモノマーである。本発明の含フッ素重合体としては、前記繰り返し単位(a)と;およびTFE、HFP、VdF、TFP、TeFP、TrFE、VF、DiFE及びPAVEからなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーに基づく繰り返し単位(b)と;必要に応じて、エチレン、プロピレン及びCH=CH−O−R(Rは炭素数1〜8の飽和アルキル基又はアルコキシアルキル基)からなる群から選ばれる1種以上の炭化水素モノマーに基づく繰り返し単位(c)と;を含有し、(a)/((b)+(c))=0.0001〜0.1(モル比)であることが好ましい。
小さく耐塩基薬品性に極めて優れた架橋ゴム物性を示した。
本発明の含フッ素重合体において、(c)/(b)=1/99〜70/30(モル比)が好ましく、60/40〜40/60(モル比)がより好ましい。この範囲にあると、含フッ素重合体は、架橋ゴム物性に優れ、耐熱性及び耐薬品性、低温特性が良好である。また、前記炭化水素モノマーとしては、エチレン(以下、Eという。)及びプロピレン(以下、Pという。)がより好ましく、Pが最も好ましい。
前記含フッ素重合体としては、TFE/P系共重合体、TFE/P/VdF系共重合体、VdF/HFP系共重合体、TFE/VdF/HFP系共重合体、TFE/PAVE系共重合体、TFE/PMVE系共重合体、TFE/P/TFP系共重合体、TFE/P/VdF/TFP系共重合体、VdF/HFP/TFP系共重合体、TFE/VdF/HFP/TFP系共重合体、TFE/PAVE系共重合体、TFE/PMVE系共重合体、TFE/PPVE系共重合体、TFE/PMVE/PPVE系共重合体、VdF/PAVE系共重合体、E/PAVE系共重合体、E/HFP系共重合体、TFE/P/TeFP系共重合体、TFE/P/TrFE系共重合体、TFE/P/VF系共重合体、TFE/P/DiFE系共重合体等が挙げられる。TFE/P系共重合体、TFE/P/VdF系共重合体、VdF/HFP系共重合体、TFE/VdF/HFP系共重合体、TFE/P/TFP系共重合体、TFE/PPVE系共重合体、TFE/PMVE系共重合体、TFE/PMVE/PPVE系共重合体等が好ましい。
前記含フッ素重合体は、以下の共重合組成であることがより好ましい。共重合組成が以下の範囲であると、架橋ゴムは架橋ゴム物性に優れ、耐熱性及び耐薬品性、低温特性が良好である。
TFE/P系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位=40/60〜60/40(モル比)、
TFE/P/VdF系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/VdFに基づく繰り返し単位=30〜60/60〜20/0.05〜40(モル比)、
VdF/HFP系共重合体においてVdFに基づく繰り返し単位/HFPに基づく繰り返し単位=1/99〜95/5(モル比)、
TFE/VdF/HFP系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/VdFに基づく繰り返し単位/HFPに基づく繰り返し単位=20〜40/1〜40/20〜40(モル比)、
TFE/PAVE系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/PAVEに基づく繰り返し単位=40/60〜70/30(モル比)、
TFE/PMVE系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/PMVEに基づく繰り返し単位=40/60〜70/30(モル比)、
TFE/PPVE系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/PPVEに基づく繰り返し単位=40/60〜70/30(モル比)、
TFE/PMVE/PPVE系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/PMVEに基づく繰り返し単位/PPVEに基づく繰り返し単位=40〜70/3〜57/3〜57(モル比)、
VdF/PAVE系共重合体においてVdFに基づく繰り返し単位/PAVEに基づく繰り返し単位=3/97〜95/5、
E/PAVE系共重合体においてEに基づく繰り返し単位/PAVEに基づく繰り返し単位=40/60〜60/40(モル比)、
E/HFP系共重合体においてEに基づく繰り返し単位/HFPに基づく繰り返し単位=40/60〜60/40(モル比)、
TFE/P/TFP系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/TFPに基づく繰り返し単位=40〜60/60〜40/0.05〜20(モル比)、
TFE/P/VdF/TFP系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/VdFに基づく繰り返し単位/TFPに基づく繰り返し単位=30〜60/60〜20/0.05〜40/0.05〜20(モル比)、
VdF/HFP/TFP系共重合体においてVdFに基づく繰り返し単位/HFPに基づく繰り返し単位/TFPに基づく繰り返し単位=1〜95/99〜5/0.05〜20(モル比)、
TFE/VdF/HFP/TFP系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/VdFに基づく繰り返し単位/HFPに基づく繰り返し単位/TFPに基づく繰り返し単位=30〜60/0.05〜40/60〜20/0.05〜20(モル比)、
TFE/P/TeFP系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/TeFPに基づく繰り返し単位=30〜60/60〜20/0.05〜40(モル比)、
TFE/P/TrFE系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/TrFEに基づく繰り返し単位=30〜60/60〜20/0.05〜40(モル比)、
TFE/P/VF系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/VFに基づく繰り返し単位=30〜60/60〜20/0.05〜40(モル比)、
TFE/P/DiFE系共重合体においてTFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/DiFEに基づく繰り返し単位=30〜60/60〜20/0.05〜40(モル比)。
本発明における一般式[I]、[II]、[III]、[IV]、[V]及び[VI](ここで、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基又はエーテル性酸素原子を含む炭素原子数1〜10のアルコキシアルキル基であり、Rは水素原子、フッ素原子又はメチル基であり、R、Rは単結合或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、Rは単結合、酸素原子或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは式(1)で表される基のいずれか1種であり、
nは1〜5の整数であり、mは0又は1〜4の整数であり、n+m≦5である。)で表される化合物から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位(a)の含有量は、(a)/((b)+(c))=0.0001〜0.1(モル比)であり、(a)/((b)+(c))=0.0001〜0.05(モル比)が好ましく、(a)/((b)+(c))=0.0005〜0.05(モル比)がより好ましい。この範囲にあると、含フッ素重合体は架橋反応性に優れ、得られる架橋ゴムは、引張り強度、耐薬品性、耐熱性、圧縮永久歪み等の架橋ゴム物性に優れる。
ヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物[I]、[II]、[III]、[IV]、[V]及び[VI]としては、R及びRが水素原子であり、Rが水素原子或いはメチル基であり、nが1〜2であることが好ましく、R及びRが水素原子であり、Rが水素原子或いはメチル基であり、nが1であることがより好ましく、[I]においてR、R及びRが水素原子であり、nが1であるヒドロキシ安息香酸ビニル及び[II]においてR、R、及びRが水素原子であり、nが1であるヒドロキシフェニルビニルエーテルがさらに好ましく、p-ヒドロキシ安息香酸ビニルが最も好ましい。ヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物は1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の含フッ素重合体は、ヨウ素や不飽和結合などの反応性官能基を有しなくても架橋することができる。
本発明の含フッ素重合体のムーニー粘度は、10〜200が好ましく、20〜150がより好ましい。ムーニー粘度は、分子量の目安であり、大きいと分子量が高く、小さいと分子量が低いことを示す。この範囲にあると含フッ素重合体の加工性と架橋ゴム物性が良好である。該ムーニー粘度は、JIS K6300に準じて、直径38.1mm、厚さ5.54mmの大ローターを用い、100℃で、予熱時間を1分、ローター回転時間を4分に設定して測定される値である。
本発明の含フッ素重合体の製造方法としては、乳化重合、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等が挙げられる。また、開始反応には、ラジカル重合開始剤、レドックス重合開始剤、熱、放射線等を用いることができる。分子量及び共重合組成の調整、生産性に優れることから、乳化重合が好ましい。
本発明の含フッ素重合体の製造方法としては、前記のヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物、前記含フッ素モノマー及び必要に応じて前記炭化水素モノマーをラジカル重合開始剤の存在下にラジカル共重合を実施する。また、ラジカル共重合を連鎖移動剤の存在下に実施することが好ましい。さらに、前記ラジカル重合が、水性媒体、乳化剤の存在下の乳化重合であることがより好ましい。
水性媒体としては、水、又は水溶性有機溶媒を含有する水が好ましい。水溶性有機溶媒としては、tert−ブタノール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコール等が挙げられる。tert−ブタノール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。水性媒体が水溶性有機溶媒を含有する場合には、その含有量は、水の100質量部に対して1〜50質量部が好ましく、3〜20質量部がより好ましい。
乳化剤としては、ラテックスの機械的及び化学的安定性に優れるイオン性乳化剤が好ましく、アニオン性乳化剤がより好ましい。アニオン性乳化剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の炭化水素系乳化剤、パーフルオロオクタン酸アンモニウム、パーフルオロヘキサン酸アンモニウム等の含フッ素アルキルカルボン酸塩、一般式F(CFO(CF(X)CFO)CF(X)COOA(式中、Xはフッ素原子又は炭素原子数1〜3のパーフルオロアルキル基、Aは水素原子、アルカリ金属、NH、nは1〜10の整数、mは0又は1〜3の整数である。)で表される含フッ素乳化剤等が好ましい。
F(CFO(CF(X)CFO)CF(X)COOAで表される含フッ素乳化剤としては、F(CFOCFCFOCFCOONH、F(CFO(CF(CF)CFO)CF(CF)COONH、F(CFOCFCFOCFCOONH、F(CFO(CFCFO)CFCOONH、F(CFOCFCFOCFCOONH、F(CFO(CFCFO)CFCOONH、F(CFOCF(CF)CFOCF(CF)COONH、F(CFOCFCFOCFCOONa、F(CFO(CFCFO)CFCOONa、F(CFOCFCFOCFCOONa、F(CFO(CFCFO)CFCOONa等が挙げられる。
乳化剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、パーフルオロオクタン酸アンモニウム、F(CFOCFCFOCFCOONH、F(CFOCFCFOCFCOONH、F(CFOCFCFOCFCOONHがより好ましい。
乳化剤の含有量は、水性媒体の100質量部に対して、0.01〜15質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましい。
乳化重合で使用されるラジカル重合開始剤としては、水溶性開始剤が好ましく、その具体例としては、過硫酸アンモニウム塩などの過硫酸類、ジコハク酸過酸化物、アゾビスイソブチルアミジン二塩酸塩などの有機系開始剤等が挙げられ、好ましくは過硫酸アンモニウム塩などの過硫酸類である。
レドックス重合開始剤系では、過硫酸アンモニウム塩などの過硫酸類、過酸化水素、ジコハク酸過酸化物、アゾビスイソブチルアミジン二塩酸塩などの有機系開始剤、過硫酸類又は過酸化水素とヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等の還元剤との組合せからなるレドックス系開始剤、さらにこれらに少量の鉄、第一鉄塩、硫酸銀などを共存させた系の無機系開始剤等が挙げられる。好ましくは、過硫酸アンモニウム/ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム/硫酸第一鉄系であり、この系にさらにキレート剤としてエチレンジアミン四酢酸2ナトリウム塩を加えることがより好ましい。重合開始剤の含有量は、共重合に用いるモノマーに対して0.0001〜3質量%が好ましく、0.001〜1質量%がより好ましい。
なお、レドックス系開始剤を用いる場合には、pH緩衝剤を併用することが好ましい。pH緩衝剤としては、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの無機塩類を用いることができ、リン酸水素二ナトリウム2水和物、リン酸水素二ナトリウム12水和物等が挙げられる。
乳化重合は、連鎖移動剤の存在下に実施することが好ましい。連鎖移動剤としては、アルコール類、ハイドロカーボン類、メルカプタン類、クロロフルオロハイドロカーボン類、Rf2(式中、Rf2は炭素原子数1〜16の飽和ポリフルオロアルキレン基を示す。以下、同じ。)、Rf2IBr等を用いることができる。
アルコール類としては、メタノール、エタノール等の1級アルコール類、1−メチルプロパノール、1−メチルブタノール、1−メチルペンタノール、1−メチルヘキサノール、1−メチルヘプタノール、1−エチルヘキサノール、1−プロピルペンタノール等の2級アルコール類等が挙げられる。
ハイドロカーボン類としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
メルカプタン類としては、tert−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクタデシルメルカプタン等が挙げられる。
クロロフルオロハイドロカーボン類としては、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン等が挙げられる。
f2としては、1,4−ジヨードパーフルオロブタン等が挙げられる。また、Rf2IBrとしては、1−ブロモ−4−ヨードパーフルオロブタン等が挙げられる。
重合圧力及び温度等の重合条件は、モノマー組成、ラジカル重合開始剤、レドックス重合開始剤などの分解温度等により適宜選択することができる。通常、重合圧力は0.1〜20MPaGが好ましく、0.3〜10MPaGがより好ましく、0.3〜5MPaGが最も好ましい。重合温度は0〜100℃が好ましく、10〜90℃がより好ましく、20〜80℃が最も好ましい。
本発明の含フッ素重合体における繰り返し単位(a)は、含フッ素重合体中にランダム構造で導入されていることが望ましい。ランダム構造を形成しているとその架橋ゴム物性が良好である。
前記繰り返し単位(a)のモノマーの添加方法は、一括添加、分割添加、連続添加などが挙げられる。好ましくは、重合の全段階において繰り返し単位(b)のモノマー及び必要に応じて繰り返し単位(c)のモノマーの添加量に対して所定のモル比となる量の繰り返し単位(a)のモノマーを逐次的に分割添加、又は連続添加することが望ましい。逐次的に分割添加、又は連続添加することで繰り返し単位(a)のモノマーがポリマー中にランダムに導入され、その架橋ゴム物性が良好である。
前記乳化重合で得られる含フッ素重合体のラテックスを公知の方法で凝集させて含フッ素重合体を単離する。凝集には、金属塩の添加、塩酸等の無機酸の添加、機械的剪断、凍結解凍等の方法が用いられる。
本発明の含フッ素重合体がVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有しない場合には、本発明の含フッ素重合体に、VdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体を架橋剤としてブレンドすることが好ましい。又、本発明の含フッ素重合体がVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する場合には、自己架橋性となり架橋剤のブレンドは必ずしも必要ではないが、VdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体を架橋剤としてブレンドすることが好ましい。VdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体を架橋剤としてブレンドすることにより、架橋性、架橋ゴム物性を任意に調整することが可能である。
本発明の含フッ素重合体にブレンドするVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体のムーニー粘度(100℃)は1〜200の範囲であることが好ましく、10〜150の範囲であることが特に好ましい。
また、上記のブレンドする重合体中のVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位の含有量は、0.05〜99.9(モル%)が好ましく、0.05〜80(モル%)が特に好ましい。
ブレンドされるべき重合体としては、VdF/HFP/TFE系共重合体、VdF/HFP系共重合体、VdF/TFE/P系共重合体、VdF/TFE/CTFE系共重合体、VdF/CTFE系共重合体、TFP/HFP/TFE系共重合体、TFP/HFP系共重合体、TFP/P/TFE系共重合体、TFP/TFE/CTFE系共重合体、TFP/CTFE系共重合体、VdF/TFP/HFP/TFE系共重合体、VdF/TFP/HFP系共重合体、TFE/P/VdF/TFP系共重合体、VdF/TFP/TFE/P系共重合体、VdF/TFP/TFE/CTFE系共重合体、VdF/TFP/CTFE系共重合体、VdF/TFP/TFE系共重合体、TeFP/TFE/P系共重合体、TrFE/TFE/P系共重合体、VF/TFE/P系共重合体、DiFE/TFE/P系共重合体等の重合体が主として用いられるが、これら以外にもTFE/P系共重合体等も用いられる。これらブレンドされる含フッ素重合体は、臭素及び/又はヨウ素含有飽和又は不飽和化合物の存在下で共重合させた重合体であってもよい。
本発明の含フッ素重合体とブレンドするVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体とのブレンドの割合は、本発明の含フッ素重合体が99.5〜10質量%、好ましくは99.5〜30質量%に対してブレンドするVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体が0.5〜90質量%、好ましくは0.5〜70質量%である。このような範囲内のブレンドゴムは、架橋性に優れ、また耐薬品性が良好である。又、ブレンドされる上記重合体は1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ブレンドは、オープンロール、ミキサ等を用いる混練法、ラテックス状態で混合し、塩析等の手段で共析する方法、溶液状態で混合し、溶媒を除去する方法など任意の方法で行うことができる。
本発明の含フッ素重合体に、架橋剤として上記VdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体に替えて、一般式(2)(CXY=CZO−)Q(ここで、X、Y、Zは、それぞれ独立に、水素原子又はフッ素原子を表し、X、Y、Zの中で、少なくとも1個はフッ素原子である。kは、2〜10の整数を示す。Qは結合基であり、アルキレン基、酸素原子を含んでもよいアルキレン基、芳香族環、多環芳香族環を表し、Qは、フッ素原子を含有してもよい。)で表される含フッ素化合物を配合してもよい。該含フッ素化合物としては、X、Y、Zがフッ素原子であり、kが2又は3である含フッ素化合物が好ましい。
該含フッ素化合物の具体例として以下に具体例を示すが、本発明はこれに限定されるわけではない。
図中、(VIII−1)の化合物は、一般式(2)においてk=2の化合物である。Rは、構造式の下に記載されている2価の基のいずれかである。j、j、jは、1〜10の整数を表し、j=0〜10、j≧1、j+j=1〜10、かつ、j=1又は2である。j、j、jは4〜10が好ましく、j≧1、j≧1、j+j=4〜10、j=1が好ましい。
(VIII−2)の化合物は、一般式(2)においてk=kの化合物である。kは2〜6の整数を表し、pは0又は1〜4の整数であり、かつ、p≦6−kである。k=2〜4が好ましく、pは0又は(6−k)が好ましい。
(VIII−3)の化合物は、一般式(2)においてk=kの化合物である。kは2〜8の整数を表し、pは0又は1〜8の整数である。k=2〜4が好ましく、pは0又は(8−k)が好ましい。
(VIII−4)の化合物は、一般式(2)においてk=k+kの化合物である。k+k=2〜10であり、p+p=0〜10であり、かつ、p≦5−kであり、p≦5−kである。k+k=2〜4が好ましく、p=p=0、又は、p=5−k、p=5−kが好ましい。
(VIII−5)の化合物は、一般式(2)においてk=k+kの化合物である。k+k=2〜10であり、p+p=0〜10であり、かつ、p≦5−kであり、p≦5−kである。k+k=2〜4が好ましく、p=p=0、又は、p=5−k、p=5−kが好ましい。
(VIII−6)の化合物は、一般式(2)においてk=k+kの化合物である。k+k=2〜10であり、p+p=0〜10であり、かつ、p≦5−k、p≦5−kである。k+k=2〜4が好ましく、p=p=0、又は、p=5−k、p=5−kが好ましい。
(VIII−7)の化合物は、一般式(2)においてk=k+k10+k11の化合物である。k+k10+k11=2〜10であり、p+p10+p11=0〜15であり、かつ、p≦5−k、p10≦5−k10、p11≦5−k11である。k+k10+k11=2〜4が好ましく、p=p10=p11=0、又は、p=5−k、p10=5−k10、p11=5−k11が好ましい。
(VIII−8)の化合物は、一般式(2)においてk=k12+k13+k14の化合物である。k12+k13+k14=2〜10であり、p12+p13+p14=0〜15であり、かつ、p12≦5−k12、p13≦5−k13、p14≦5−k14である。
12+k13+k14=2〜4が好ましく、p12=p13=p14=0、又はp12=5−k12、p13=5−k13、p14=5−k14が好ましい。
(VIII−9)の化合物は、一般式(2)においてk=k15+k16+k17の化合物である。k15+k16+k17=2〜10であり、p15+p16+p17=0〜15であり、かつ、p15≦5−k15、p16≦5−k16、p17≦5−k17であり、p18=0〜3である。k15+k16+k17=2〜4が好ましく、p15=p16=p17=0、又は、p15=5−k15、p16=5−k16、p17=5−k17が好ましく、p18=0又は3が好ましい。
上記一般式(2)の架橋剤の配合量は、通常本発明の含フッ素重合体100質量部に対して、0.02〜30質量部が好ましく、0.2〜20質量部がより好ましく、0.5〜10質量部がさらに好ましい。
本発明の架橋フッ素ゴムは、本発明の含フッ素重合体又は本発明の含フッ素重合体とVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体とのブレンドゴムを架橋させてなる。
本発明において、架橋は、加熱による架橋、放射線照射による架橋などが好ましい。照射する放射線としては、電子線、紫外線などが挙げられる。架橋を行う際の操作は、従来通常使用されている操作を採用し得る。加熱架橋時の温度は、通常60〜250℃程度、好ましくは120〜200℃程度が採用され得る。
本発明の含フッ素重合体又は本発明の含フッ素重合体とVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体とのブレンドゴムの架橋系には、4級オニウム塩および受酸剤を配合することが好ましい。
4級オニウム塩としては、次の一般式(3)で表わされるホスホニウム塩および一般式(4)で表わされるアンモニウム塩から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
(R10111213)P (3)
(R10111213)N (4)
(式中、R10〜R13は、炭素数1〜25のアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基またはポリオキシアルキレン基、Pはリン原子、Nは窒素原子であり、あるいはこれらの内の2〜3個がPまたはNと共に複素環構造を形成することもでき、Xは、Cl、Br、I、HSO 、HPO 、RCOO、ROSO 、RSO、ROPO、CO 2−、BF 、PF 、またはOHなどのアニオンである。)
具体的には、例えばテトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、テトラブチルアンモニウムヒドロキサイト、n−ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、メチルセチルジベンジルアンモニウムブロマイド、セチルジメチルエチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルピリジニウムクロライド、セチルピリジニウムブロマイド、セチルピリジニウムアイオダイド、セチルピリジニウムサルフェート、1−ベンジルピリジニウムクロライド、1−ベンジル−3,5−ジメチルピリジニウムクロライド、1−ベンジル−4−フェニルピリジニウムクロライド、1,4−ジベンジルピリジニウムクロライド、1−ベンジル−4−(ピロリジニル)ピリジニウムクロライド、1−ベンジル−4−ピリジノピリジニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムアセテート、トリメチルベンジルアンモニウムベンゾエート、トリメチルベンジルアンモニウム−p−トルエンスルホネート、トリメチルベンジルアンモニウムボレート、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7、8−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−ウンデク−7−エニウムクロライド、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−ウンデセン−7−メチルアンモニウムメトサルフェート、5−ベンジル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウムクロライド、5−ベンジル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウムブロマイド、5−ベンジル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウムテトラフルオロボレート、5−ベンジル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウムヘキサフルオロホスフェートなどの4級アンモニウム塩、あるいは例えばテトラフェニルホスホニウムクロライド、トリフェニルベンジルホスホニウムクロライド、トリフェニルベンジルホスホニウムブロマイド、トリフェニルメトキシメチルホスホニウムクロライド、トリフェニルメチルカルボニルメチルホスホニウムクロライド、トリフェニルエトキシカルボニルメチルホスホニウムクロライド、トリオクチルベンジルホスホニウムクロライド、トリオクチルメチルホスホニウムブロマイド、トリオクチルエチルホスホニウムアセテート、トリオクチルエチルホスホニウムジメチルホスフェート、テトラオクチルホスホニウムクロライド、セチルジメチルベンジルホスホニウムクロライドなどの4級ホスホニウム塩が挙げられる。
4級オニウム塩の配合量は、本発明の含フッ素重合体又は本発明の含フッ素重合体と他の含フッ素重合体とのブレンドゴム100質量部当り約0.1〜30質量部、好ましくは約0.1〜20質量部の割合で用いられる。
受酸剤としては、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化鉛等の2価以上の金属の酸化物または水酸化物の少なくとも一種が挙げられる。受酸剤の配合量は、ブレンドゴム100質量部当り約0.1〜30質量部が好ましく、約0.1〜20質量部がより好ましい。
本発明の含フッ素重合体又は本発明の含フッ素重合体とVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体とのブレンドゴムを架橋する場合には、ブレンドゴムに補強剤、充填剤、添加剤などを適宜配合することが好ましい。補強材、充填材としては、従来架橋ゴムの製造に際して通常使用されるゴム補強材や、充填材などが挙げられ、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラツクやホワイトカーボン、炭酸マグネシウム、表面処理した炭酸カルシウムなどの無機補強材、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、珪藻土、アルミナ、硫酸バリウムなどの無機充填材や、その他の充填材が挙げられる。添加剤としては、顔料、酸化防止剤、安定剤、加工助剤、内部離型剤などの添加剤などが挙げられる。補強材、充填材、添加剤は、それぞれ1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
補強材の配合量は、適宜選定すればよいが、含フッ素重合体100質量部に対して1〜100質量部が好ましい。充填材の配合量は、適宜選定すればよいが、含フッ素重合体100質量部に対して1〜100質量部が好ましい。
本発明の含フッ素重合体又は本発明の含フッ素重合体とVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体とのブレンドゴムを架橋する場合には、ブレンドゴムに架橋剤として従来公知のポリヒドロキシ化合物又はその塩の添加は必ずしも必要ではないが添加することが望ましい。中でも、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン[ビスフェノールA]、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)パーフルオロプロパン[ビスフェノールAF]、ヒドロキノンが好ましい。これらはアルカリ金属、アルカリ土類金属、有機オニウム化合物等の塩であってもよい。
上記のポリヒドロキシ化合物又はその塩の使用量は、本発明の含フッ素重合体又は本発明の含フッ素重合体とVdF、TFP、TeFP、TrFE、VF及びDiFEからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体とのブレンドゴム100質量部に対して0.001〜10質量部が好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、含フッ素重合体の共重合組成、ムーニー粘度及び架橋フッ素ゴムの物性は、以下の方法により測定した。
[含フッ素重合体の共重合組成]
含フッ素重合体を重水素化テトラヒドロフランに溶解し、13C−NMRを測定して共重合組成を分析した。
[ムーニー粘度]
JIS K6300に準じて、直径38.1mm、厚さ5.54mmの大ローターを用い、100℃で、予熱時間を1分、ローター回転時間を4分に設定して測定された粘度を示す。値が大きい程、間接的に高分子量であることを示す。
[実施例1(ポリマーA:TFE/P/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体)]
撹拌用アンカー翼を備えた内容積3200mLのステンレス製耐圧反応器を脱気した後、1600gのイオン交換水、40gのリン酸水素二ナトリウム12水和物、0.5gの水酸化ナトリウム、97gのtert−ブタノール、9gのラウリル硫酸ナトリウム、2.5gの過硫酸アンモニウムを加えた。さらに予め200gのイオン交換水に0.4gのエチレンジアミン四酢酸2ナトリウム塩・2水和物(以下、EDTAという。)及び0.3gの硫酸第一鉄7水和物を溶解させた水溶液を投入した。ついで、40℃で、TFE/P=85/15(モル比)のモノマー混合ガスを、反応器内圧が2.5MPaGになるように圧入した。アンカー翼を300rpmで回転させ、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(以下、ロンガリットともいう。)の2.5質量%水溶液を添加し、重合反応を開始させた。
重合の進行に伴い圧力が低下するので、反応器内圧が2.49MPaに降下した時点で、TFE/P=56/44(モル比)の混合ガスを圧入し、反応器内圧を2.51MPaGまで昇圧させた。これを繰り返し、反応器内圧を2.49〜2.51MPaGに保持し、重合反応を続けた。TFE/P混合ガスの添加量が10gになった時点でp−ヒドロキシ安息香酸ビニルの13.2質量%tert−ブタノール溶液の1mLを反応器内に圧入した。以降、TFE/P混合ガスの添加量が790gまで、10g毎にp−ヒドロキシ安息香酸ビニルのtert−ブタノール溶液の1mLを圧入し、合計79回圧入した。TFE/P混合ガスの添加量の総量が800gとなった時点で、ロンガリット水溶液の添加を停止し、反応器内温を10℃に冷却し、重合反応を停止し、TFE/P/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体ラテックスを得た。ロンガリット水溶液の使用量は23gであった。重合時間は約7時間であった。
該ラテックスを塩化カルシウムの5質量%水溶液に添加して、塩析によりラテックスを凝集させ、TFE/P/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体(ポリマーAという。)を得た。該共重合体を濾取し、イオン交換水により洗浄し、100℃のオーブンで12時間乾燥させ、白色のTFE/P/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体の790gを得た。
該共重合体の赤外スペクトルには、1700cm−1付近にp−ヒドロキシ安息香酸ビニルのカルボニル基に基づく吸収が確認された。該共重合体の組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/p−ヒドロキシ安息香酸ビニルに基づく繰り返し単位=55.3/44.7/0.49(モル比)であった。ムーニー粘度は、135であった。
[実施例2(ポリマーB:TFE/P/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体)]
撹拌用アンカー翼を備えた内容積3200mLのステンレス製耐圧反応器を脱気した後、1600gのイオン交換水、3gの炭酸水素ナトリウム、97gのtert−ブタノール、9gのラウリル硫酸ナトリウムの均一混合液を加えた。ついで、該反応器内溶液を75℃に昇温させ、あらかじめ調製しておいたTFE/P=85/15(モル比)のモノマー混合ガスを、反応器内圧が1.85MPaGになるように圧入した。アンカー翼を300rpmで回転させ、過硫酸アンモニウムの10質量%水溶液を25g添加し、重合反応を開始させた。
重合の進行に伴い圧力が低下するので、反応器内圧が1.84MPaGに降下した時点で、あらかじめ調製しておいたTFE/P=56/44(モル比)の混合ガスを自圧で圧入し、反応器内圧を1.86MPaGまで昇圧させた。これを繰り返し、反応器内圧を1.84〜1.86MPaGに保持し、重合反応を続けた。TFE/P混合ガスの添加量が10gになった時点で、あらかじめ調製しておいたp−ヒドロキシ安息香酸ビニルの13.2質量%tert−ブタノール溶液の1mLを反応器内に圧入した。以降、TFE/P混合ガスの添加量が790gまで、10g毎にp−ヒドロキシ安息香酸ビニルのtert−ブタノール溶液の1mLを圧入し、合計79回圧入した。TFE/P混合ガスの添加量の総量が800gとなった時点で、反応器内温を10℃に冷却し、重合反応を停止し、TFE/P/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体ラテックスを得た。重合時間は約8時間であった。
実施例1と同様にして塩析、水洗浄、乾燥により白色のTFE/P/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体(ポリマーBという。)の789gを得た。
該共重合体の赤外スペクトルには、1700cm−1付近にp−ヒドロキシ安息香酸ビニルのカルボニル基に基づく吸収が確認された。該共重合体の組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/p−ヒドロキシ安息香酸ビニルに基づく繰り返し単位=55.3/44.7/0.50(モル比)であった。ムーニー粘度は、70であった。
[実施例3(ポリマーC:TFE/P/VdF/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体)]
撹拌用アンカー翼を備えた内容積3200mLのステンレス製耐圧反応器を脱気した後、1600gのイオン交換水、21gのリン酸水素二ナトリウム12水和物、2.5gの水酸化ナトリウム、113gのtert−ブタノール、10gのラウリル硫酸ナトリウム、15gの過硫酸アンモニウムを加えた。さらに予め200gのイオン交換水に1.2gのエチレンジアミン四酢酸2ナトリウム塩・2水和物(以下、EDTAという。)及び0.9gの硫酸第一鉄7水和物を溶解させた水溶液を投入した。ついで、40℃で、TFE/P/VdF=69/15/16(モル比)のモノマー混合ガスを、反応器内圧が2.25MPaGになるように圧入した。アンカー翼を168rpmで回転させ、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(以下、ロンガリットともいう。)の19質量%水溶液を添加し、重合反応を開始させた。
重合の進行に伴い圧力が低下するので、反応器内圧が2.24MPaに降下した時点で、TFE/P/VdF=52/44/4(モル比)の混合ガスを圧入し、反応器内圧を2.26MPaGまで昇圧させた。これを繰り返し、反応器内圧を2.24〜2.26MPaGに保持し、重合反応を続けた。TFE/P/VdF混合ガスの添加量が10gになった時点でp−ヒドロキシ安息香酸ビニルの13.2質量%tert−ブタノール溶液の1mLを反応器内に圧入した。以降、TFE/P/VdF混合ガスの添加量が790gまで、10g毎にp−ヒドロキシ安息香酸ビニルのtert−ブタノール溶液の1mLを圧入し、合計79回圧入した。TFE/P/VdF混合ガスの添加量の総量が800gとなった時点で、ロンガリット水溶液の添加を停止し、反応器内温を10℃に冷却し、重合反応を停止し、TFE/P/VdF/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体ラテックスを得た。ロンガリット水溶液の使用量は23gであった。重合時間は約7時間であった。
該ラテックスを塩化カリウムの10質量%水溶液に添加して、塩析によりラテックスを凝集させ、TFE/P/VdF/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体(ポリマーCという。)を得た。該共重合体を濾取し、イオン交換水により洗浄し、100℃のオーブンで12時間乾燥させ、白色のTFE/P/VdF/p−ヒドロキシ安息香酸ビニル共重合体の792gを得た。
該共重合体の赤外スペクトルには、1700cm−1付近にp−ヒドロキシ安息香酸ビニルのカルボニル基に基づく吸収が確認された。該共重合体の組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/VdFに基づく繰り返し単位/p−ヒドロキシ安息香酸ビニルに基づく繰り返し単位=52.1/43.9/4/0.48(モル比)であった。ムーニー粘度は、90であった。
[合成例1(ポリマーD:TFE/P共重合体)]
p−ヒドロキシ安息香酸ビニルを使用しない以外は実施例1と同様にして、TFE/P共重合体のラテックスを得た。ロンガリット水溶液の使用量は24gであった。重合時間は約6.8時間であった。
実施例1と同様にして、該ラテックスを塩析、水洗浄、乾燥により白色のTFE/P共重合体(ポリマーDという。)の398gを得た。該共重合体の組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位=55.8/44.2(モル比)であった。ムーニー粘度は、130であった。
[合成例2(ポリマーE:HFP/VdF共重合体)]
撹拌用アンカー翼を備えた内容積3200mLのステンレス製耐圧反応器を脱気した後、1600gのイオン交換水、7.5gのパーフルオロオクタン酸アンモニウムを投入した。ついで、60℃で、HFP/VdF=57/43(モル比)のモノマー混合ガスを、反応器内圧が1.0MPaGになるように圧入した。そこに、イオン交換水50gに過硫酸アンモニウム3.5gを溶解させた溶液を圧入し、重合反応を開始させた。
重合の進行に伴い圧力が低下するので、反応器内圧が0.99MPaに降下した時点で、HFP/VdF=20/80(モル比)の混合ガスを圧入し、反応器内圧を1.01MPaGまで昇圧させた。これを繰り返し、反応器内圧を0.99〜1.01MPaGに保持しながら重合反応を5時間継続した。反応終了後、未反応の混合ガスをパージして反応を停止させた。
該ラテックスを塩析して凝集させ、次いで、十分に水洗、乾燥し、HFP/VdF=21/79(モル比)共重合体(ポリマーEという。)を得た。ムーニー粘度は、92であった。
[合成例3(ポリマーF:TFE/P/VdF共重合体)]
撹拌用アンカー翼を備えた内容積3200mLのステンレス製耐圧反応器を脱気した後、1600gのイオン交換水、21gのリン酸水素二ナトリウム12水和物、2.5gの水酸化ナトリウム、200gのtert−ブタノール、8.5gのラウリル硫酸ナトリウム、7.8gの過硫酸アンモニウムを加えた。さらに予め200gのイオン交換水に1.2gのエチレンジアミン四酢酸2ナトリウム塩・2水和物(以下、EDTAという。)及び0.9gの硫酸第一鉄7水和物を溶解させた水溶液を投入した。ついで、25℃で、TFE/P/VdF=25.5/6/68.75(モル比)のモノマー混合ガスを、反応器内圧が2.30MPaGになるように圧入した。アンカー翼を168rpmで回転させ、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(以下、ロンガリットともいう。)の6.5質量%水溶液を添加し、重合反応を開始させた。
重合の進行に伴い圧力が低下するので、反応器内圧が2.29MPaに降下した時点で、TFE/P/VdF=38.5/26.2/35.3(モル比)の混合ガスを圧入し、反応器内圧を2.2.31MPaGまで昇圧させた。これを繰り返し、反応器内圧を2.29〜2.31MPaGに保持し、重合反応を続けた。TFE/P/VdF混合ガスの添加量の総量が800gとなった時点で、ロンガリット水溶液の添加を停止し、反応器内温を10℃に冷却し、重合反応を停止し、TFE/P/VdF共重合体ラテックスを得た。
ロンガリット水溶液の使用量は25gであった。重合時間は約8時間であった。
該ラテックスを塩化カリウムの10質量%水溶液に添加して、塩析によりラテックスを凝集させ、TFE/P/VdF共重合体(ポリマーFという。)を得た。該共重合体を濾取し、イオン交換水により洗浄し、100℃のオーブンで12時間乾燥させ、白色のTFE/P/VdF共重合体の788gを得た。
該共重合体の組成は、TFEに基づく繰り返し単位/Pに基づく繰り返し単位/VdFに基づく繰り返し単位=39.1/25.0/35.9(モル比)であった。ムーニー粘度は、60であった。
(実施例4〜9、比較例1、2)
上記で製造された含フッ素重合体(ポリマーA〜F)を用いて、表1に示す成分および配合量に従い、各種の配合材料を2ロールで均一に混合して含フッ素重合体組成物を製造した。これら含フッ素重合体組成物は170℃で20分間プレス架橋した後、オーブン中において230℃で24時間の条件で二次架橋をした。
実施例および比較例で得られた架橋物をJIS K6251、JIS K6253に従い、基本物性、耐薬品性を測定した。結果を表1に示した。
なお、表中、配合量の単位である「部」とは「質量部」を意味する。
表1中で注を付した略称名や商品名は、以下の物質を示す。
*1:キョウワマグ#150:酸化マグネシウム(協和化学工業社製)
*2:カルビット:水酸化カルシウム(近江化学社製)
*3:TBAOH:水酸化テトラブチルアンモニウム
*4:スルホラン:テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド
*5:DBU:1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7
*6:TPBPC:トリフェニルベンジルホスホニウムクロライド
なお、表中、崩壊とは、評価サンプルが試験薬品に溶解し原形を留めていないため物性測定が不可能であることを意味する。
実施例1〜6の含フッ素重合体組成物は、比較例1の架橋部位を含有しない含フッ素重合体に比較して、優れた架橋ゴム物性を示した。また、エチレンジアミン、50質量%水酸化ナトリウム溶液に30℃168時間浸漬させた耐薬品性試験においては、比較例2の含フッ素重合体組成物が崩壊したことに比較して実施例1、2の含フッ素重合体組成物は、浸漬後の引張り強度変化率、硬度変化、体積変化率が、いずれも小さく耐塩基薬品性に極めて優れた架橋ゴム物性を示した。
(実施例10
上記で製造された含フッ素重合体(ポリマーA)に、表2に示す成分および配合量に従い、各種の配合材料を2ロールで均一に混合して含フッ素重合体組成物を製造した。
得られた含フッ素重合体組成物の架橋特性を、架橋特性測定器(RPA、アルファーテクノロジーズ社製)を用いて、177℃で12分間、振幅角3度の条件にて測定した。
架橋特性は測定開始後、トルクが最小となった値をML、その後架橋が進行し、トルクが最大となった値をMHとし、MH−MLを架橋度の指標とした。
表2中の略称名や商品名は、表1中の物質と同じ物質を示す。
本発明の製造方法で製造した含フッ素重合体は架橋反応性に優れる弾性共重合体であり、フッ素ゴムが使用される種々の用途に適用が可能である。該含フッ素重合体及びその組成物を架橋してなる架橋フッ素ゴムは、O−リング、シート、ガスケット、オイルシール、ダイヤフラム、V−リングに用いられる。また、耐熱性耐薬品性シール材、電線被覆材、半導体装置用シール材、耐蝕性ゴム塗料、耐ウレア系グリース用シール材等の用途に適用できる。

なお、2006年9月28日に出願された日本特許出願2006−265742号および2007年4月6日に出願された日本特許出願2007−101170号の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (14)

  1. ヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物である下記一般式[I]、[II]、[III]、[IV]、[V]及び[VI](ここで、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基又はエーテル性酸素原子を含む炭素原子数1〜10のアルコキシアルキル基であり、Rは水素原子、フッ素原子又はメチル基であり、R、Rは単結合或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、Rは単結合、酸素原子或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは式(1)で表される基のいずれか1種であり、
    nは1〜5の整数であり、mは0又は1〜4の整数であり、n+m≦5である。)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位(a)と、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル、1,2−ジフルオロエチレン及びCF=CF−O−R(ここで、Rは炭素原子数1〜8の飽和ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロ(アルコキシアルキル)基である。)からなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーに基づく繰り返し単位(b)とを含有し、かつムーニー粘度(100℃)が10〜200である含フッ素重合体。
  2. 前記繰り返し単位(a)と;前記繰り返し単位(b)と;必要に応じて、エチレン、プロピレン及びCH=CH−O−R(Rは炭素数1〜8の飽和アルキル基又はアルコキシアルキル基)からなる群から選ばれる1種以上の炭化水素モノマーに基づく繰り返し単位(c)と:を含有し、(a)/((b)+(c))=0.0001〜0.1(モル比)である請求項1に記載の含フッ素重合体。
  3. 前記(a)/((b)+(c))が0.0001〜0.05(モル比)である請求項に記載の含フッ素重合体。
  4. 前記繰り返し単位(c)がエチレン及びプロピレンからなる群から選ばれる1種以上の炭化水素モノマーに基づく繰り返し単位であり、(c)/(b)=1/99〜70/30(モル比)である請求項2又は記載の含フッ素重合体。
  5. 前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル及び1,2−ジフルオロエチレンからなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーであり、前記繰り返し単位(c)がプロピレンである請求項〜4のいずれかに記載の含フッ素重合体。
  6. 前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル及び1,2−ジフルオロエチレンからなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーである請求項1〜4のいずれかに記載の含フッ素重合体。
  7. 前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレン及びCF=CF−O−R(ここで、Rは炭素原子数1〜8の飽和ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロ(アルコキシアルキル)基である。)からなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーである請求項1〜4のいずれかに記載の含フッ素重合体。
  8. 前記一般式[I]及び[II]におけるR及びRが水素原子、Rが水素原子又はメチル基であり、nが1である請求項1〜4のいずれかに記載の含フッ素重合体。
  9. 前記繰り返し単位(a)がp−ヒドロキシ安息香酸ビニルであり、前記繰り返し単位(b)がテトラフルオロエチレンであり、前記繰り返し単位(c)がプロピレンであり、(c)/(b)=40/60〜60/40(モル比)であり、(a)/((b)+(c))=0.0001〜0.05(モル比)である請求項2又は3に記載の含フッ素重合体。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の含フッ素重合体に、架橋剤として、フッ化ビニリデン、テトラフルオロプロピレン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル及び1,2−ジフルオロエチレンからなる群から選ばれる1種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を含有する重合体を配合してなる加硫可能な含フッ素重合体組成物。
  11. 請求項1〜9のいずれかに記載の含フッ素重合体に、架橋剤として、一般式(CXY=CZO−)Q(ここで、X、Y、Zは、それぞれ独立に、水素原子又はフッ素原子を表し、X、Y、Zの中で、少なくとも1個はフッ素原子である。kは、2〜10の整数を示す。Qは結合基であり、アルキレン基、酸素原子を含んでもよいアルキレン基、芳香族環、多環芳香族環を表し、Qは、フッ素原子を含有してもよい。)で表される含フッ素化合物を配合してなる加硫可能な含フッ素重合体組成物。
  12. 請求項1〜9のいずれかに記載の含フッ素重合体に4級オニウム塩及び受酸剤を配合してなる加硫可能な含フッ素重合体組成物。
  13. 請求項1〜12のいずれかに記載の含フッ素重合体又は含フッ素重合体組成物を架橋させてなる架橋ゴム。
  14. 下記一般式[I]、[II]、[III]、[IV]、[V]及び[VI](ここで、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基又はエーテル性酸素原子を含む炭素原子数1〜10のアルコキシアルキル基であり、Rは水素原子、フッ素原子又はメチル基であり、R、Rは単結合或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、Rは単結合、酸素原子或いはエーテル性酸素原子を含んでもよい炭素原子数1〜10のアルキレン基であり、Rは式(1)で表される基のいずれか1種であり、
    nは1〜5の整数であり、mは0又は1〜4の整数であり、n+m≦5である。)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上のヒドロキシフェニル基を有するエチレン性不飽和化合物と;テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエチレン、フッ化ビニル、1,2−ジフルオロエチレン及びCF=CF−O−R(ここで、Rは炭素原子数1〜8の飽和ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロ(アルコキシアルキル)基である。)からなる群から選ばれる1種以上の含フッ素モノマーと;必要に応じて、エチレン、プロピレン及びCH=CH−O−R(Rは炭素数1〜8の飽和アルキル基又はアルコキシアルキル基)からなる群から選ばれる1種以上の炭化水素モノマーと;をラジカル重合開始剤の存在下にラジカル共重合を実施し、ムーニー粘度(100℃)が10〜200である含フッ素重合体を製造することを特徴とする含フッ素重合体の製造方法。
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