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JPH06136218A - 硬化性含フッ素ポリマー組成物およびその硬化方法 - Google Patents

硬化性含フッ素ポリマー組成物およびその硬化方法

Info

Publication number
JPH06136218A
JPH06136218A JP30934192A JP30934192A JPH06136218A JP H06136218 A JPH06136218 A JP H06136218A JP 30934192 A JP30934192 A JP 30934192A JP 30934192 A JP30934192 A JP 30934192A JP H06136218 A JPH06136218 A JP H06136218A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorine
monomer
formula
copolymer
polymerization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP30934192A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Watakabe
淳 渡壁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP30934192A priority Critical patent/JPH06136218A/ja
Publication of JPH06136218A publication Critical patent/JPH06136218A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の含フッ素ポリマーの持つ耐熱性、耐薬品
性等の優れた特性を有し、硬化可能な含フッ素硬化性組
成物を提供する。 【構成】5以上のC原子またはO原子を介して反応性の
異なる二つの二重結合を有するパーフルオロジエン単量
体と少なくとも一種の他の単量体との共重合体であっ
て、他の単量体の全部または少なくとも一種が含フッ素
単量体であることを特徴とする含フッ素共重合体に架橋
剤が配合された硬化性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硬化性含フッ素ポリマ
ー組成物およびその硬化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、耐熱性や耐薬品性の優れた含フッ
素ポリマーとして、ポリテトラフルオロエチレン(PT
FE樹脂)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体(FEP樹脂)、ポリクロロトリフ
ルオロエチレン(PCTFE樹脂)、テトラフルオロエ
チレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
(PFA樹脂)、エチレン/テトラフルオロエチレン共
重合体(ETFE樹脂)等が知られているが、これらの
(共)重合体は線状構造を有しているため、ある温度以
上になるとそれまでの形状を保てなくなり、流れてしま
うという短所を有している。
【0003】含フッ素共重合体の側鎖に二重結合を導入
した例は、特開昭56−79142号、および特開昭5
6−84711号に見られるが、二重結合の導入方法お
よび架橋方法において本発明とは異なるものである。こ
れらにおいては式(2)の単量体の共重合体の熱分解ま
たは式(3)の単量体の共重合による方法が記載されて
いる。前者の方法は本発明とは物質も手法も異なるもの
であり、後者の方法は特開平1−131215号に見ら
れるように、このような二重結合の間隔が小さいジエン
モノマーは環化重合が優先的に起こるので側鎖に二重結
合を導入する方法としては得策ではない。 CF2=CFOCF2CF2CO2Na 式(2) CF2=CFOCF2CF=CF2 式(3)
【0004】一方で、重合時に架橋されたパーフルオロ
ポリマーを得る方法はパーフルオロジビニルエーテル単
量体の重合に関して米国特許3,310,606号およ
び特開昭62−59610号に開示されているが、単量
体の二つの二重結合がいずれも重合反応性が大きいの
で、このポリマーは重合時に架橋が起こってしまい、成
形加工が困難であるという短所を有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な課題を克服するため、従来の含フッ素ポリマーの持つ
優れた特性を損なうことなく、成形性と優れた機械的特
性を合わせ有する含フッ素ポリマー硬化体を与える組成
物および硬化方法を新規に提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明は反応
性の異なる二つの二重結合を有する単量体を共重合する
ことにより、ポリマーの側鎖に二重結合を導入し、架橋
剤を配合することにより、成形加工が容易で、熱処理や
放射線処理等の後処理により、優れた耐熱性、耐薬品性
を有する硬化物を与える硬化性含フッ素組成物を新規に
提供する。
【0007】すなわち、本発明は式(1)のパーフルオ
ロジエン単量体と少なくとも一種類以上の他の単量体と
の共重合体であって、他の単量体の全部または他の単量
体の少なくとも一種類が含フッ素単量体である含フッ素
共重合体に架橋剤が配合された硬化性組成物を提供す
る。 CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n(CF2)mCF=CF2 式(1) (n、mはそれぞれ独立に1〜3の整数)
【0008】本発明に用いられる単量体は二つの二重結
合の間に5個以上の炭素または酸素原子を有しており、
例えば特開平1−131215号に開示されているよう
に二つの二重結合の間の炭素原子または酸素原子の数が
2〜4個の場合には5〜6員環を生成する環化重合が支
配的になるために、二重結合の側鎖部への導入は効率よ
く起こらない。
【0009】本発明に用いられる単量体は例えば式
(4)の化合物を熱分解することにより得ることができ
る(特開昭55−15410号)。 CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n(CF2)mCF2CF2COOM 式(4) (n、mはそれぞれ独立に1〜3の整数、Mはアルカリ
金属)
【0010】また、特開平1−143844号に記載さ
れている式(1)でn=1〜3、m=2の化合物の製造
方法を以下に示す。
【化1】
【0011】本発明に用いられるパーフルオロジエン単
量体は合成副生成物としてヘキサフルオロプロピレンオ
キシドが逆向きに付加した例えば式(5)のような化合
物を含有していてもよい。 CF2=CFO(CF(CF3)CF2O)n(CF2)mCF=CF2 式(5) (n、mはそれぞれ独立に1〜3の整数)
【0012】本発明に用いられるパーフルオロジエン単
量体と共重合する単量体はラジカル重合性であれば特に
特定する必要はないが、耐熱性、耐薬品性に優れた含フ
ッ素弾性体または含フッ素樹脂を提供するという観点か
らは、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピ
レン、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)、パーフ
ルオロ(ブテニルビニルエーテル)、パーフルオロ
(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)、クロロ
トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、1,1−ジ
フルオロ−2,2−ジクロロエチレン、1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロピレン、エチレン、塩化ビ
ニル、パーフルオロニトロソメタン、パーフルオロ(ア
ルキルビニルエーテル)、(パーフルオロアルキル)エ
チレン等が一種または二種以上の組合せで用いられる。
また、イオン交換能を付与したり表面エネルギーを調整
するために以下に示したパーフルオロモノマーやアクリ
ル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、含
フッ素アルキルアクリレート、含フッ素アルキルメタク
リレート等を用いることもできる。 CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n(CF2)mCO2R CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n(CF2)mSO2F (nは0〜3の整数、mは1〜3の整数、Rはメチル基
やエチル基等のアルキル基)
【0013】重合方法としてはラジカル重合が用いられ
る。すなわち、重合方法としては、ラジカル的に進行す
るものであれば手段は何ら制限されないが、バルク重
合、溶液重合、懸濁重合または乳化重合を用いることが
できる。本発明で使用する重合開始剤としては遊離ラジ
カル重合開始剤が好ましく、例えばジ(フルオロアシ
ル)パーオキシド類、ジ(クロロフルオロアシル)パー
オキシド類、ジアルキルパーオキシジカーボネート類、
ジアシルパーオキシド類、パーオキシエステル類、アゾ
ビス化合物類、過硫酸塩類などが挙げられる。重合媒体
としては、溶液重合ではフロン11、フロン113など
のフロン類、t−ブタノールなどが挙げられ、懸濁重
合、乳化重合では水または前述のような他の溶媒との混
合媒体が用いられる。重合温度は0〜100℃の範囲か
ら選択することができる。重合圧力は使用するモノマー
によって異なるが、例えばテトラフルオロエチレンとの
共重合では0.5〜30kg/cm2 Gの範囲から選択
することができる。
【0014】このようにして重合で得られた共重合体は
側鎖に反応性の高い二重結合を有するので、架橋剤を配
合した後、熱処理、放射線処理等によって共重合体を硬
化させることが可能である。
【0015】本発明の含フッ素ポリマーは、種々の配合
により架橋可能であるが、例えばラジカル発生源を用い
て架橋することができる。ラジカル発生源としてはアゾ
ビス化合物やパーオキシ化合物が使用可能である。そし
て、パーオキシ化合物としては、種々例示され得る。例
えば、ジベンゾイルパーオキシド、ジパーフルオロプロ
ピオニルパーオキシドの如きジアシルパーオキシド、ジ
クミルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t
−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシ
イソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシベン
ゾエートの如きパーオキシエステル類などのモノパーオ
キシ化合物、および2,5−ジメチル−2,5−ジ−
(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、2,5−ジ
メチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキサ
ン、α,α’−ビス−(t−ブチルパーオキシ)−p−
ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−
ジ−(ベンゾイルパーオキシ)−ヘキサンなどのジパー
オキシ化合物などが挙げられる。これらは、一種類単独
あるいは二種以上混合して使用され得る。かかる化学架
橋剤の添加量は、通常含フッ素ポリマー100重量部あ
たり、0.1〜20重量部、好ましくは1〜10重量部
程度が採用される。
【0016】また、複数の二重結合を有する架橋剤とし
ては、アリル基(CH2=CHCH2-)を2個以上有する多アリ
ル化合物やトリフルオロビニロキシ基(CF2=CFO-)を2
個以上有するパーフルオロ多ビニルエーテル化合物など
を例示することができる。多アリル化合物としては、グ
リセリンのジアリルエーテル、ジアリルアミン、トリア
リルアミンの如き多アリル基置換のアルキルまたは芳香
族アミン、トリアリルリン酸などで代表される多アリル
基置換のリン酸または亜リン酸、コハク酸ジアリル、ア
ジピン酸ジアリル、フタル酸ジアリルの如きカルボン酸
の多アリル置換体、ジアリルメラミン、トリアリルシア
ヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどが挙げられ
る。これらは、一種類単独あるいは二種以上混合して使
用され得る。好適な具体例としては、シアヌル酸トリア
リル、リン酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、
フタル酸ジアリル、ジアリルメラミンなどを例示し得
る。また化2(特開昭60−197712号参照)のよ
うな複数の含フッ素アリル基を有する架橋剤を例示する
こともできる。
【化2】
【0017】トリフルオロビニロキシ基を複数有する化
合物としては例えば化3、化4に列挙される化合物を用
いることができる。かかる架橋剤の添加量は、含フッ素
ポリマー100重量部あたり、0.1〜100重量部、
好ましくは0.2〜50重量部程度が採用され得る。
【化3】
【化4】
【0018】式(6)の架橋剤は化5の合成ルートによ
り合成可能である。
【化5】
【0019】式(7)の架橋剤は化6の合成ルートによ
り合成可能である。
【化6】
【0020】式(8)の化合物の合成方法は文献(R.Su
llivan, J. Org. Chem., Vol.34, p1841-1844,(1969))
に記載されている。
【0021】本発明の含フッ素ポリマーを架橋せしめる
際には、従来の架橋方法などで通常使用される種々の添
加剤も添加配合され得る。これらの添加剤は、酸化マグ
ネシウム、酸化鉛の如き金属酸化物、水酸化カルシウム
の如き金属水酸化物、あるいはカーボンブラック、ファ
インシリカ、クレイ、タルクの如き補強剤、その他の充
填剤、顔料、酸化防止剤、安定剤などを包含する。
【0022】ラジカル発生源を含む硬化性組成物の熱処
理温度は100〜300℃が適当であり、好ましくは1
50〜250℃の範囲から選択される。また本発明の硬
化性組成物は電子線、紫外線、γ線等の放射線により硬
化させることも可能であり、これらの方法を組み合わせ
て用いてもよい。紫外線硬化の場合には必要に応じて光
重合開始剤を添加してもよい。放射線処理の手法は、含
フッ素ポリマーによる電線被覆の分野において有用であ
り、電子線照射が好んで用いられる。
【0023】パーフルオロ不飽和基と反応可能なアミノ
基、ヒドロキシル基を複数個もつ化合物を用いて架橋す
ることも可能である。特に芳香族ポリヒドロキシ化合物
はポリマー中のパーフルオロ不飽和基と適当な触媒の存
在下に迅速に反応して、強固な架橋を形成する。
【0024】芳香族ポリヒドロキシ化合物としては、ヒ
ドロキノン、ビスフェノールA、ヘキサフルオロビスフ
ェノールA(ビスフェノールAF)、p,p’−ビスヒ
ドロキシジフェニルメタン等が使用可能である。また、
促進剤として多岐に亘る化合物が使用可能であり、直鎖
ポリオール、環状ポリオール、アミン、アミン塩、第四
級アンモニウム塩、ホスホニウム塩等が代表的である。
特に、直鎖状または環状ポリオール、ホスホニウム塩、
第四級アンモニウム塩は好適である。さらに、例えば、
ヒドロキノンを架橋剤として用い、直鎖状ポリオールを
促進剤とする場合には、弱酸のアルカリ金属塩等を存在
させることによって系を弱アルカリ性に保つ方法が有効
である。これらの方法をはじめとする当該分野において
公知ないしは既知の方法が利用可能である。
【0025】アミノ基を有する化合物としては、ヘキサ
メチレンジアミンカルバメート、N,N’−ジシンナミ
リデン−1,6−ヘキサジアミン、4,4’−ビス(ア
ミノシクロヘキシル)メタンカルバメート等が使用可能
である。アミノ基を有する化合物を使用するときの架橋
条件は、100〜400℃、好ましくは150〜250
℃で1秒〜48時間程度であることが好ましい。
【0026】前記の如きポリヒドロキシ化合物またはア
ミノ基を有する化合物からなる架橋剤は、特定の含フッ
素ポリマー100重量部あたり0.1〜10重量部、好
ましくは0.5〜5重量部程度の使用量にて配合され得
る。また、促進剤の配合割合は、特定の含フッ素ポリマ
ー100重量部あたり0.1〜10重量部、好ましくは
0.5〜5重量部程度の使用量にて配合され得る。
【0027】本発明の含フッ素ポリマーにおいては、パ
ーフルオロジエン単量体に基づく重合単位が、0.01
モル%以上の割合で含有するものが好ましい。この重合
単位の割合が少なすぎると本発明の目的である硬化物を
得ることが難しくなる。また、上限は特に限定されない
が、40モル%も含有していれば十分である。また、残
部は、ラジカル重合性単量体に基づく単位であるが、ポ
リマー中の含フッ素単量体(パーフルオロジエン単量体
を含む)に基づく単位が50モル%以上であることが耐
薬品性、耐熱性に優れた含フッ素ポリマーまたはその硬
化物が得られることから好ましい。
【0028】本発明においては、特定の含フッ素ポリマ
ーに前記の如き種々の添加剤を添加する場合、架橋剤、
促進剤、その他の添加物を充分均一に混合することが望
ましい。かかる混合は、従来より通常使用されているゴ
ム混錬用ロール、またはバンバリーミキサー、押し出し
機等によって行われ得る。また、特定の含フッ素ポリマ
ーと添加物の一方または両者を適当な溶媒中に溶解また
は分散させて混合し、溶媒を留去してもよい。ロール、
ボールミル、ホモジナイザー等の混合機を使用してもよ
い。
【0029】本発明に用いられる含フッ素ポリマーの分
子量については、室温で液状のものから、室温では固体
で高温で溶融流動性を示すものまで使用可能である。低
分子量体はゴムの原料として用いることができ、室温で
固体であるが高温で溶融流動性を示すものは熱可塑性と
熱硬化性とを合わせ有する成形性の優れた成形材料を提
供する。
【0030】本発明は、共重合組成の選択によりゴムか
ら樹脂まで幅広く適用できる。硬化されたゴムを作成す
るには、従来知られている重合組成に本発明に用いられ
るパーフルオロジエン単量体を適当量添加して共重合
し、架橋剤などを配合後、熱処理や放射線処理等で硬化
させることが可能である。例えばパーフルオロ(アルキ
ルビニルエーテル)を10〜40モル%、パーフルオロ
ジエン単量体を0.01〜20モル%含有し、テトラフ
ルオロエチレン(残部)との三元共重合体を硬化させる
ことにより弾性体を得ることができる。一方、樹脂の分
野では、組成組成、分子量の選択により熱硬化温度より
も低い温度範囲では熱可塑性を示すような、熱可塑性と
熱硬化性の両方を備えた共重合体の調製が可能である。
【0031】そして、ゴム、樹脂のいずれにおいてもラ
ジカル重合性単量体として完全フッ素置換の単量体を用
いてパーフルオロ共重合体を合成し、架橋剤にもパーフ
ルオロの化合物を用いると、パーフルオロの硬化性組成
物を調製できるという特徴を有する。このようなパーフ
ルオロコポリマーを十分に硬化させると非常に耐熱性お
よび耐薬品性に優れるパーフルオロの硬化物が得られ
る。
【0032】特に、配合する含フッ素ポリマーが式
(1)のパーフルオロジエン単量体とテトラフルオロエ
チレンの共重合体であってそれぞれに基づく単位を0.
01〜40モル%、99.99〜60モル%で含有する
場合に硬化体はバランスのとれた機械的物性および各種
薬品に対する耐性等が得られる。この場合、未硬化状態
の含フッ素ポリマーが常温において固体であり、高温で
流動性を示す程度の分子量を有することが好ましい。常
温で固体でないものは成形作業性に劣る。加熱成形する
うえで好ましい分子量は、硬化温度や成形温度にも依存
するが、容量流速(実施例に示す方法に従って測定)
が、5〜50kg重の荷重を用いて20〜300℃の間
のある温度において0.1〜1000mm3 /秒となる
値である。
【0033】
【実施例】
実施例1 共重合体の合成 100cm3 のオートクレーブにCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF
2CF2CF=CF2(以下PGBVと略す)を24.4g、フロ
ン113(1,1,2−トリクロロトリフルオロエタ
ン)を20.6g、ジイソプロピルパーオキシジカーボ
ネートを45mg、メタノールを0.09g仕込み、液
体窒素で冷却して脱気したのち40℃にてテトラフルオ
ロエチレンを逐次添加しつつ圧力を7kg/cm2 Gに
保持した。16時間反応したのち四塩化炭素で3回再沈
を繰り返し60℃で真空乾燥をして共重合体6.8gを
得た。赤外吸収スペクトルには1788cm-1に側鎖の
二重結合による強い吸収が観測された。得られた共重合
体の容量流速をフローテスタ(島津製作所製)を用いて
測定した。170℃、荷重10kg重で1mmφ、長さ
2mmのダイを用いて測定したところ、容量流速は4.
7mm3 /秒であった。重合で得られた共重合体の組成
19F−NMRで調べたところPGBVの割合は12モ
ル%であった。
【0034】硬化試験 上述のようにして得られたテトラフルオロエチレンとP
GBVの共重合体にトリアリルイソシアヌレートを小型
押し出し機を用いて重量比で10:1の割合で160℃
で混合した。170℃で厚さ約0.5mmのプレスフィ
ルムを作成したのち、電子線を5、20、50、100
Mrad照射した。25℃における引張り弾性率はそれ
ぞれ9.8×108 、2.8×109 、4.8×10
9 、7.2×109 dyn/cm2 であった。200℃
では電子線照射したサンプルは溶融流動せず、引張り弾
性率の値はそれぞれ2.7×107 、1.3×108
3.1×108 、4.9×108 dyn/cm2 であっ
た。溶融流動性がなく、高温領域では弾性率の低下が小
さいことから、架橋が進行していることが分かる。例え
ば、20Mrad照射したサンプルの150℃、200
℃、250℃における弾性率はそれぞれ1.8×10
8 、1.3×108 、1.1×108 dyn/cm2
あった。
【0035】実施例2 実施例1と同様にして合成したテトラフルオロエチレン
とPGBVの二元共重合体(容量流速127mm3
秒、130℃、荷重30kg重)に2,4,6−トリス
(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−
((トリフルオロエテニル)オキシ)プロピル)−1,
3,5−トリアジン(明細書本文中式(6)の化合物)
を重量比で10:3の割合で100℃で小型押し出し機
を用いて混合した。電子線を30、50Mrad照射し
たときの25℃における弾性率はそれぞれ2.5×10
8 、1.1×109 dyn/cm2 であり、200℃に
おける弾性率はそれぞれ2.5×107 、4.6×10
7 dyn/cm2 であった。50Mrad照射したサン
プルの150℃、200℃、250℃における弾性率は
それぞれ6.5×107 、4.6×107 、2.8×1
7 dyn/cm2 であった。溶融流動性がなく、高温
領域における弾性率変化が小さいことから架橋している
ことが分かる。
【0036】
【発明の効果】本発明の組成物を硬化させることによ
り、従来の含フッ素ポリマ−の持つ優れた特性を損なう
ことなく、成形性と優れた機械的特性を合わせ有する含
フッ素ポリマー硬化体が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 5/00 // C08F 216/12 MLA 6904−4J

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(1)のパーフルオロジエン単量体と少
    なくとも一種類以上の他の単量体との共重合体であっ
    て、他の単量体の全部または他の単量体の少なくとも一
    種類が含フッ素単量体である含フッ素共重合体に架橋剤
    が配合された硬化性組成物。 CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n(CF2)mCF=CF2 式(1) (n、mはそれぞれ独立に1〜3の整数)
  2. 【請求項2】架橋剤が複数のビニル基を有する有機化合
    物を含有することを特徴とする請求項1の硬化性組成
    物。
  3. 【請求項3】含フッ素共重合体がパーフルオロ共重合体
    であることを特徴とする請求項1の硬化性組成物。
  4. 【請求項4】請求項2の硬化性組成物を放射線処理する
    ことを特徴とする硬化方法。
JP30934192A 1992-10-23 1992-10-23 硬化性含フッ素ポリマー組成物およびその硬化方法 Withdrawn JPH06136218A (ja)

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Cited By (8)

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