(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）下記の式（式Ｉ）：
ＣＦ2＝ＣＦＯ−（ＣＦ2）m−（Ｏ（ＣＦ2）p）n−ＯＲf1
〔式中、Ｒf1は、完全フッ素化（Ｃ1〜Ｃ4）アルキル基であり、ｍ＝１〜４、ｎ＝０〜６、およびｐ＝１〜２である。〕
で表される１種以上の完全フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位と、
ｂ）フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位と、
ｃ）下記の式：
ｉ）ＣＸ2＝ＣＸ（Ｚ）
〔式中、（Ａ）Ｘは、ＨまたはＦであり、かつ （Ｂ）Ｚは、Ｂｒ、Ｉ、またはＲf2Ｕ（式中、Ｕ＝Ｂｒ、Ｉ、またはＣＮであり、かつ、Ｒf2は、完全フッ素化二価連結基である。）である。〕、および
ｉｉ）Ｙ（ＣＦ2）qＹ
〔式中、（Ａ）Ｙは、それぞれ独立してＢｒおよびＩから選ばれ、かつ（Ｂ）ｑ＝１〜６である。〕
で表される１種以上の化合物から誘導される０．２〜５モル％の硬化部位部分とを含み、
しかも、−５０℃以下のガラス転移温度および少なくとも０．２の対炭素酸素比を有するフルオロカーボンポリマ。
【請求項２】
ｍ＝１〜２である、請求項１に記載のフルオロカーボンポリマ。
【請求項３】
請求項１に記載のフルオロカーボンポリマを含む架橋性組成物を少なくとも部分的に硬化することにより得られたエラストマポリマ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ペルフルオロエーテル単位、特に、ペルフルオロアルキルビニルエーテル化合物から誘導される繰り返し単位を含有するフルオロカーボンポリマ物質および硬化エラストマ物質(cured elastomeric materials)の調製に関する。
【０００２】
フルオロカーボンエラストマは、高いフッ素含有率を有する合成のエラストマポリマである。例えば、Ｗ．Ｍ．Ｇｒｏｏｔａｅｒｔ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ”，Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ，Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ  ８，ｐｐ．９００−１００５（４ｔｈ  ｅｄ．，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，１９９３）を参照されたい。フルオロカーボンエラストマ、特に、フッ化ビニリデン（ＶＦ２）と、Ｃ3Ｆ6（ヘキサフルオロプロピレンまたはＨＦＰ）のような他のエチレン性不飽和ハロゲン化モノマとのコポリマは、シール、ガスケット、ライニングなどの高温用途向けに一般的に好まれるポリマになってきており、特に、その造形品が、溶剤、潤滑剤、酸化または還元条件などの浸食的な環境または過酷な環境に暴露される恐れのある場合に選択される。例えば、ＶＦ２と、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と、共重合性炭化水素オレフィンとから調製されるフルオロエラストマポリマが開示されている米国特許第４，９１２，１７１号（Ｇｒｏｏｔａｅｒｔら）を参照されたい。
【０００３】
このようなフルオロカーボンエラストマから作製された造形品を適用する場合に多く見られる主な欠点は、低温において満足に機能する能力が欠如していることであった。典型的には、０℃よりも僅かに低い温度において、ＶＦ２とＨＦＰとのコポリマから作製された造形品は、剛性を帯びて満足に性能を発揮できない。
【０００４】
米国特許第５，２１４，１０６号（Ｃａｒｌｓｏｎら）に記載されているように、ＶＦ２エラストマの低温可撓性は、ＶＦ２／ＨＦＰ／ＴＦＥコポリマ中のＨＦＰの代わりにペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）を使用することによって改良される可能性がある。また、ペルフルオロビニルエーテルのポリマまたはＴＦＥとのコポリマが米国特許第３，８１７，９６０号（Ｒｅｓｎｉｃｋ）に記載されている。
【０００５】
米国特許第５，２６８，４０５号（Ｏｊａｋａａｒら）に記載されているように、選択されたペルフルオロポリエーテルを従来の配合方法によりペルフルオロエラストマコンパウンド中に導入することによって低温特性の強化された硬化ペルフルオロエラストマを得ることが可能である。米国特許第３，６３２，７８８号（Ｓｔｉｖｅｒｓら）に記載されているように、相容性増量剤(a compatibility extender)を用いることによって、このような添加剤の配合率を通常よりも高くすることが可能である。これらの添加剤は、永久にポリマ中に取り込まれるわけではなく、後処理時および造形品の使用時に欠除される可能性がある。
【０００６】
多くの他のフッ素化エーテルが文献に記載されている。一つのタイプは、ヘキサフルオロプロピレンオキサイドから得られる式−ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2−Ｏ−の繰り返し単位を有するいくつかのホモポリマセグメントまたはブロックのうちの一つによって特性付けられる。もう一つのタイプは、テトラフルオロエチレンオキサイドから得られる式−ＣＦ2ＣＦ2−Ｏ−の繰り返し単位を有するブロックによって特性付けられるものである。酸素をテトラフルオロエチレンまたはヘキサフルオロプロピレンと反応させることによって得られる他のタイプは、−ＣＦ2Ｏ−、−ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ−、または−ＣＦ（ＣＦ3）Ｏ−の繰り返し単位を有する骨格、ランダムに分布した−ＣＦ2Ｏ−および−ＣＦ2ＣＦ2Ｏ−の単位を有する骨格、−ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ−および−ＣＦ2ＣＦ2Ｏ−の単位ならびに場合により−ＣＦ2Ｏ−および−ＣＦ（ＣＦ3）Ｏ−の単位を有する骨格によって特性付けられる。フッ素化エーテルのもう一つのタイプは、光重合によって得られる式−（ＣＦ2）aＯ（ＣＦ2）b−の骨格単位によって特性付けられるものである。
【０００７】
過酸化物加硫性フッ素含有エラストマは、米国特許第５，２２５，５０４号（Ｔａｔｓｕら）に開示されているように、一般式：ＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）Ｏ）m（ＣＦ2）nＸ〔式中、Ｘは、臭素原子またはヨウ素原子であり、ｍおよびｎは、それぞれ、１、２、または３である。〕によって表されるペルフルオロ（ビニルエーテル）化合物を、一般式：ＲＢｒnＩm〔式中、Ｒは、フルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基、または炭化水素基であり、ｎおよびｍは、それぞれ、１または２である。〕で表されるヨウ素および臭素含有化合物の存在下で、２〜８個の炭素原子を有するフッ素含有オレフィンと共重合することによって得ることができる。
米国特許第５，２９２，２１６号（Ｋｒｕｇｅｒら）には、フッ化ビニリデンと、フッ素化されたプロペン及びフッ素化されたエーテル、並びに、任意にテトラフルオロエチレン及び架橋性活性反応部位とを重合させることにより得られるペルオキサイド架橋性フルオロポリマが開示されている。
【０００８】
しかしながら、これらの物質はいずれも、十分な低温可撓性をもっておらず、特に、−５０℃程度の低温またはそれよりも低い温度では可撓性をもたない。
欧州特許０２９０８２８（Ｏｋａら）には、エチレン性不飽和化合物と共重合され、低いＴｇ及び改良された低温特性を提供する、ペルフルオロアルキル基を含有するフルオロビニルエーテルが開示されている。
【０００９】
発明の概要
本発明は、式ＣＦ2＝ＣＦＯ−（ＣＦ2）m−（Ｏ（ＣＦ2）p）n−ＯＲf1〔式中、Ｒf1は、完全フッ素化（過フッ素化）(perfluorinated)（Ｃ1〜Ｃ4）アルキル基であり、ｍ＝１〜４、ｎ＝０〜６、およびｐ＝１〜２である。〕で表される１種以上の過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位と、フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位とを含み、しかも−５０℃以下のガラス転移温度および少なくとも約０．２の対炭素酸素比を有するフルオロカーボンポリマを提供する。好ましくは、上式において、ｍが２または３であるとき、ｎは０でない。
【００１０】
フルオロカーボンポリマには、好ましくは、式：ａ）ＣＸ2＝ＣＸ（Ｚ）〔式中、（ｉ）Ｘは、ＨまたはＦであり、かつ（ｉｉ）Ｚは、Ｂｒ、Ｉ、またはＲf2Ｕ｛式中、Ｕ＝Ｂｒ、Ｉ、またはＣＮであり、かつＲf2＝場合によりＯ原子を含有する過フッ素化二価連結基である。｝である。〕およびｂ）Ｙ（ＣＦ2）qＹ〔式中、（ｉ）Ｙは、ＢｒまたはＩであり、かつ（ｉｉ）ｑ＝１〜６である。〕で表される１種以上の化合物から誘導される有効量（好ましくは、０．２〜５モル％）の硬化部位部分(cure site moieties)が更に含まれる。
【００１１】
本発明はまた、先に記載のフルオロカーボンポリマを含む架橋性組成物から調製されるエラストマポリマを提供する。前記架橋性組成物には、過酸化物開始剤のような遊離基開始剤、トリアリルイソシアヌレートのような共硬化剤(co-curing agent)、および／または１種以上の充填剤が更に含まれる。エラストマポリマは、シール、ホース、ダイアフラム、コーティングなどを作製するために使用することができる。
【００１２】
本発明は更に、先に記載のエラストマポリマを調製する方法を提供する。好ましい方法には、（ａ）ｉ）次の式（式Ｉ）：ＣＦ2＝ＣＦＯ−（ＣＦ2）m−（Ｏ（ＣＦ2）p）n−ＯＲf1〔式中、Ｒf1は、過フッ素化（Ｃ1〜Ｃ4）アルキル基であり、ｍ＝１〜４、ｎ＝０〜６、およびｐ＝１〜２である。〕で表される１種以上の過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位と、ｉｉ）フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位と、ｉｉｉ）式：ＣＸ2＝ＣＸ（Ｚ）〔式中、Ｘは、ＨまたはＦであり、かつＺは、Ｂｒ、Ｉ、またはＲf2Ｕ｛式中、Ｕ＝Ｂｒ、Ｉ、またはＣＮであり、かつＲf2＝場合によりＯ原子を含有する過フッ素化二価連結基である。｝である。〕およびＹ（ＣＦ2）qＹ〔式中、Ｙは、ＢｒまたはＩであり、かつｑ＝１〜６である。〕で表される１種以上の化合物から誘導される０．２〜５モル％の硬化部位部分とを含有しかつ−５０℃以下のガラス転移温度および少なくとも約０．２の対炭素酸素比を有するフルオロカーボンポリマを含んでなる架橋性組成物を提供することと、（ｂ）架橋性組成物を、少なくとも部分的に硬化させるのに有効な条件に付すこととが含まれる。好ましくは、架橋性組成物を、少なくとも部分的に硬化させるのに有効な条件に付すステップには、熱および圧力を加えることおよび／または組成物を放射線に暴露することが含まれる。
【００１３】
本発明は、フルオロカーボンポリマ、特に、硬化部位を有する硬化性フルオロカーボンポリマ(curable fluorocarbon polymers)、硬化エラストマの調製、およびそれらを硬化させるプロセスに関する。これらの物質には様々な用途がある。フルオロカーボンポリマを硬化させることによって、低温における性能特性、特に可撓性の改良されたシール、ガスケット、ホース、ダイアフラム、ライニング、および他の造形品に使用するためのフルオロカーボンエラストマを提供することができる。それらはまたコーティングとして使用することもできる。たとえ硬化させない場合であっても、これらの物質は、例えば、強化された低温特性を提供すべく、コーキング材中でまたは熱可塑性物質用の希釈剤として使用することができる。
【００１４】
好ましくは、フルオロカーボンポリマは、ペルフルオロアルキルビニルエーテルとフッ化ビニリデンとから調製され、そして約−５０℃未満、より好ましくは約−６０℃未満のＴｇを有する。本明細書中において、特に請求項において、Ｔｇは、ＡＳＴＭ  Ｅ１３５６−９１（１９９５年再承認）を用いてポリマの示差走査熱量計（ＤＳＣ）分析から得られる曲線上の中点として定義される。実施例のセクションに記載のいくつかの実施例に対するＴｇ値は、この方法を用いていれば得られたであろう値よりも僅かに低い。これらの値は、５ｋｇ荷重下でサンプルを解凍したときの変形の始まりをＴｇとして規定するＲｕｓｓｉａｎ標準法１２２５４-６６を用いて得られたものである。このような値は、典型的には、ＡＳＴＭ法を用いていれば得られたであろう値よりも５〜１０℃低い。
【００１５】
本発明は、フッ化ビニリデンと、次の式（式Ｉ）：ＣＦ2＝ＣＦＯ−（ＣＦ2）m−（Ｏ（ＣＦ2）p）n−ＯＲf1〔式中、Ｒf1は、過フッ素化（Ｃ1〜Ｃ4）アルキル基であり、ｍ＝１〜４（好ましくは、ｍ＝２〜４、より好ましくは、特定の実施形態に対して２、他の実施形態に対して１〜２）、ｎ＝０〜６（好ましくは１〜５、より好ましくは２〜４）、およびｐ＝１〜２（好ましくは１）である。〕で表される過フッ素化エーテルとから誘導される繰り返し単位（すなわち、インタポリマ化された単位）を含むフルオロカーボンポリマ（好ましくは、硬化性フルオロカーボンエラストマ）を提供する。本発明の特定の態様では、ｍ＞２のとき、ｎは好ましくは少なくとも１である。これらの過フッ素化エーテルは、本明細書中において、ペルフルオロアルコキシアルキルビニルエーテル（「ＰＡＡＶＥ」）とも記されている。Ｉｚｖｅｓｔｉｙａ  Ａｋａｄｅｍｉｉ  Ｎａｕｋ  ＳＳＳＲ，Ｓｅｒｉｙａ  Ｋｈｉｍｉｃｈｅｓｋａｙａ，Ｎｏ．１０，ｐｐ．２２６８−２２７２，Ｏｃｔｏｂｅｒ，１９７８から翻訳された「ヘキサフルオロプロピレンの液相酸化における反応器表面の役割」，Ｓ．Ｖ．Ｋａｒｔｓｏｖ，Ｐ．Ｉ．Ｖａｌｏｖ，Ｌ．Ｆ．Ｓｏｋｏｌｏｖ，ａｎｄ  Ｓ．Ｖ．Ｓｏｋｏｌｏｖ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＵＳＳＲ，Ｍｏｓｃｏｗ、ならびに米国特許第３，８１７，９６０号（Ｒｅｓｎｉｃｋ）および同第５，６９６，２１６号（Ｋｒｕｇｅｒら）には、式Ｉで表される化合物の製造に関して言及されている。
【００１６】
式Ｉで表される過フッ素化エーテルは、硬化物質の低温可撓性を損なう恐れのあるペンダントアルキル基（例えば、−ＣＦ（ＣＦ3）−ＣＦ2−Ｏ−）をもたない。フルオロカーボンポリマはまた、少なくとも約０.２の対炭素酸素比を有する。この比は、最終的な硬化エラストマ物質の低温特性に対して重要な役割を果たすことを見いだした。
【００１７】
対炭素酸素比（Ｏ／Ｃ）は、ポリマ中の酸素の全モル数をポリマ中の炭素原子の全モル数で割ることによって求められる。対炭素酸素比が高いほど、硬化エラストマの低温特性は望ましいものになる。より詳細には、Ｏ／Ｃ比が高いほど、ガラス転移温度（Ｔｇ）は低くなり、その結果、より低い温度においてポリマは依然として弾性があり、しかもより低い温度において硬化エラストマは依然として可撓性がある。しかしながら、Ｏ／Ｃ比を変化させる効果は、定性的であって定量的ではない。なぜなら、Ｔｇは多くの他の因子による影響を受ける可能性があるからである。このような因子としては、全体的な分子量、ＴＦＥのような任意のコモノマの存在、およびコモノマの単位ブロックの長さが挙げられる。
【００１８】
Ｏ／Ｃ比を変化させる方法は少なくとも二つあり、それらは組み合わせて使用することが可能である。Ｏ／Ｃ比を増大させることのできる一つの方法は、酸素原子の多いペルフルオロアルコキシフラグメントを付加することによって、ポリマの任意のペンダント基（典型的には酸素含有アルキル基）の長さを増大させることである。もう一つの方法は、全組成物に対して、酸素原子の多いペルフルオロアルコキシアリルビニルエーテルのモルパーセントを増大させることである。しかしながら、Ｏ／Ｃ比を増大させる最も効果的な方法は、ビニルエーテル中のペルフルオロメチルビニルエーテル（−ＣＦ2Ｏ−）またはペルフルオロエチルビニルエーテル（−ＣＦ2ＣＦ2Ｏ−）のセグメントの量を増大させることである。ペルフルオロプロピルビニルエーテルを使用することは、Ｏ／Ｃ比を増大させる上で効果は少ない。
【００１９】
式Ｉで表される好適なフルオロカーボンポリマの例を、ＴｇおよびＯ／Ｃ比（ｍ＋ｎ＝１）と共に次の表１に列挙する。
【００２０】
【表１】
0004570780.tif 000002
【００２１】
硬化させない本発明のフルオロカーボンポリマは、様々な用途に有用である。しかしながら、それらが特に有利であるのは、硬化させることによって有意な低温特性（例えば、可撓性）を有するエラストマを形成することができるからである。それらは種々の手法によって硬化させることができる。しかしながら、好ましくは、ポリマには、分子内に、ハロゲン（典型的には、臭素およびヨウ素）硬化部位またはニトリル硬化部位が含まれる。
【００２２】
従って、好ましくはおよび有利には、フルオロカーボンポリマには、式ＣＦ2＝ＣＦＯ−（ＣＦ2）m−（Ｏ（ＣＦ2）p）n−ＯＲf1〔式中、Ｒf1は、過フッ素化（Ｃ1〜Ｃ4）アルキル基であり、ｍ＝１〜４、ｎ＝０〜６、およびｐ＝１〜２である。〕で表される過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位と、フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位と、ハロゲンまたはニトリル部分を含有する１種以上の化合物から誘導される有効量（すなわち、硬化エラストマを提供するのに有効な量）の硬化部位部分とが含まれる。本発明で使用される硬化部位部分は、所望により、アルキル部分のようなペンダント基を有していてもよい。硬化部位部分を提供するのに有用なこうした化合物の例は、米国特許第５,６９６,２１６号（Ｋｒｕｇｅｒら）および同第５,６７９,８５１号（Ｓａｉｔｏら）に記載されている。好ましくは、硬化部位部分は、式：ＣＸ2＝ＣＸ（Ｚ）〔式中、Ｘは、ＨまたはＦ（好ましくはＦ）であり、かつＺは、Ｂｒ、Ｉ、またはＲf2Ｕ｛式中、Ｕ＝Ｂｒ、Ｉ、またはＣＮであり、かつＲf2は場合によりＯ原子を含有する過フッ素化二価連結基である。｝である。〕およびＹ（ＣＦ2）qＹ〔式中、Ｙは、ＢｒまたはＩであり、かつｑ＝１〜６である。〕で表される１種以上の化合物から誘導される。好ましくは、これらの硬化部位部分は約０．２〜５モル％存在する。硬化部位部分の好ましい基としては、ＣＦ2＝ＣＦＢｒ、ＣＦ2＝ＣＨＢｒ、ＣＦ2＝ＣＨＣＦ2ＣＦ2Ｂｒ、ＩＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2Ｉ、ＢｒＣＦ2ＣＦ2Ｂｒ、−ＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2）3−ＯＣＦ2ＣＦ2Ｂｒのような化合物およびそれらの混合物から誘導されるものが挙げられる。このような化合物は、米国特許第４，４１８，１８６号（Ｙａｍａｂｅら）、同第５，２２５，５０４号（Ｔａｔｓｕら）、および同第５，２１４，１０６号（Ｃａｒｌｓｏｎら）に記載されているように生成可能である。硬化部位部分のもう一つの好ましい基としては、ＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2）rＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＮ〔式中、ｒ＝２〜５。〕のような化合物から誘導されるものが挙げられる。このような化合物は、米国特許第５，６７９，８５１号（Ｓａｉｔｏら）、同第５，７１７，０３７号（Ｓａｉｔｏら）、および同第５，７３６，６１４号（Ｓａｉｔｏら）、ならびに「フルオロ有機化合物の合成」モノマおよび中間生成物，Ａｃａｄｅｍｉｃｉａｎ  Ｉ．Ｌ．Ｋｎｕｎｙａｎｃ  ａｎｄ  Ｐｒｏｆ．Ｇ．Ｇ．Ｙａｋｏｂｓｏｎ，Ｍｏｓｃｏｗ，Ｉｚｄａｔｅｌｓｔｕｏ，“Ｃｈｉｍｉａ”  １９９７に記載されているように生成可能である。
【００２３】
好ましくは、本発明のフルオロカーボンポリマには、フッ化ビニリデンから誘導される繰り返し単位が約５０〜８０モル％および過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位が約１０〜５０モル％含まれ、ハロゲン硬化部位は含まれていても含まれていなくてもよい。それらには、場合により、過フッ素化エーテルおよびフッ化ビニリデンを除くフルオロモノオレフィンから誘導される繰り返し単位が約３０モル％まで含まれていてもよい。このような他のフルオロモノオレフィンとしては、例えば、ヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、１−ヒドロペンタフルオロプロペン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）、ペルフロウロシクロブテン、およびペルフルオロ（メチルシクロプロペン）が挙げられる。場合により、前述の１種以上のフルオロモノオレフィンを、エチレンおよびプロピレンのようなフッ素非含有オレフィン系モノマと共重合させてもよい。
【００２４】
好ましいエラストマは、フッ化ビニリデンと、式Ｉで表される化合物と、二重結合された各炭素原子上に少なくとも１個のフッ素原子置換基を含有する少なくとも１種の末端不飽和フルオロモノオレフィンとのコポリマである。但し、このフルオロモノオレフィンの各炭素原子は、フッ素、塩素、水素、低級フルオロアルキル基、または低級フルオロアルコキシ基だけで置換されており、このフルオロモノオレフィンとしては、特に、ヘキサフルオロプロペン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、および１−ヒドロペンタフルオロプロペンがある。テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）のような他の共重合性モノマを含有させ、しかも優れた低温特性を保持することが望まれる場合、実質的に低温特性を変更させない量および単位ブロックでモノマを導入しなければならない。
【００２５】
本発明はまた、上記の硬化性フルオロカーボンポリマを含む架橋性組成物から調製されるエラストマポリマを提供する。ハライド硬化部位部分を含有する化合物の場合、架橋性組成物に任意の遊離基開始剤および任意の共硬化剤を更に導入することができる。このような添加剤は好ましいものではあるが、例えば、ｅ−ビーム放射線を用いて架橋を引き起こすこともできるため、必ずしも必要という訳ではない。
【００２６】
好ましくは、遊離基開始剤は過酸化物である。このような過酸化物硬化剤には、有機または無機の過酸化物が包含される。有機過酸化物が好ましく、特に、動的混合温度で分解しないものが好ましい。好適な過酸化物としては、ジクミルペルオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルペルオキサイド、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン−３、およびラウレルペルオキサイドが挙げられる。他の好適な過酸化物硬化剤は、米国特許第５，２２５，５０４号（Ｔａｔｓｕら）に列挙されている。過酸化物硬化剤の使用量は、一般的には、フルオロポリマガム（すなわち、フルオロカーボンポリマ）１００部あたり０．１〜５部、好ましくは１〜３部であろう。
【００２７】
有機過酸化物を用いてフルオロカーボンポリマの過酸化物加硫を行う場合、しばしば、共硬化剤（例えば、助剤または共架橋剤）を導入することが望ましい。このような共硬化剤の使用は、当業者に周知である。このような薬剤としては、例えば、トリ（メチル）アリルイソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリ（メチル）アリルシアヌレート、Ｎ、Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート、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、１，２−ポリブタジエン、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレートなどが挙げられる。もう一つの有用な共硬化剤は、式ＣＨ2＝ＣＨ−Ｒf1−ＣＨ＝ＣＨ2〔式中、Ｒf1は、先に記載した通りである。〕で表すことが可能である。このような共硬化剤を用いると、最終的な硬化エラストマの機械的強度が増大する。これらは、フルオロカーボンポリマ１００部あたり１〜１０部、好ましくは１〜５部の量で使用される。
【００２８】
ニトリル硬化部位部分の場合、熱の影響下でニトリルを三量化することによって、架橋性組成物に、トリアジン環の形成を促進することが知られている１種以上の物質を更に導入することができる。こうした物質としては、米国特許第３，４７０，１７６号（Ｚｏｌｌｉｎｇｅｒら）および同第３，５４６，１８６号（Ｇｌａｄｄｉｎｇら）に記載のヒ素、アンチモン、およびスズの有機金属化合物、ならびに米国特許第３，５２３，１１８号（Ｅｍｅｒｓｏｎら）に記載の金属酸化物が挙げられる。
【００２９】
ニトリル硬化部位部分を含有しているフルオロカーボンポリマを加硫するために使用することのできる他の化合物としては、下記の式
【化１】
0004570780.tif 000003
で表されるビス（アミノフェノール）、および下記の式
【化２】
0004570780.tif 000004
〔式中、Ａは、ＳＯ2、Ｏ、ＣＯ、（Ｃ1−Ｒ6）アルキル基、ペルフルオロ（Ｃ1〜Ｃ10）アルキル基，または二つの芳香環を連結する炭素−炭素結合である。〕で表されるテトラアミンが挙げられる。このような化合物は、米国特許第４，５２５，５３９号（Ｆｅｉｒｉｎｇ）に開示されている。ニトリル硬化部位を有するフルオロカーボンポリマを含有してなる組成物中で使用することのできる他の加硫剤または促進剤は、米国特許第４，００５，１４２号（Ｅｖｅｒｓ）および同第４，４３４，１０６号（Ｒｏｓｓｅｒら）に開示されている。
【００３０】
架橋性組成物中のこのほかの任意の成分（ハライド硬化部位部分を含有する化合物にとって好ましい成分）は、酸受容体である。酸受容体は、無機または有機の化合物であってよい。有機の酸受容体としては、ステアリン酸ナトリウムおよびシュウ酸マグネシウムが挙げられる。しかしながら、酸受容体は、一般的には、無機塩基であり、具体的には、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、二塩基性亜リン酸鉛、酸化亜鉛、炭酸バリウム、水酸化ストロンチウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。好ましい酸受容体は、酸化亜鉛および水酸化カルシウムである。酸受容体は、単独でまたは組み合わせて使用することが可能であり、ポリマ１００重量部あたり約１〜約２５部の範囲の量で使用される。
【００３１】
また、架橋性組成物に充填剤および着色剤を導入することもできる。充填剤をフルオロカーボンポリマと混合することによって、成形特性および他の性質を改良することができる。充填剤を利用する場合、フルオロカーボンポリマ１００重量部あたり約１００重量部までの量、好ましくはフルオロカーボンポリマ１００重量部あたり約１５〜５０部の量で加硫配合物に添加することができる。使用しうる充填剤としては、限定されるものではないが、例えば、強化用サーマル等級カーボンブラックあるいは粘土およびバライトのような比較的低い強化特性を有する非黒色顔料が挙げられる。
【００３２】
架橋性フルオロカーボンポリマ組成物は、密閉式ミキサ（例えば、バンバリーミキサ）、ロールミルなどのような通常のゴム混合装置のいずれを用いても、一ステップまたは数ステップで配合または混合が可能である。最良の結果を得るためには、混合物の温度が約１２０℃を超えないようにしなければならない。有効な硬化を行うために、混合中、成分および添加剤を全体にわたって一様に分布させることが必要である。
【００３３】
次に、例えば、押出（例えば、ホースもしくはホースライニングの形状で）または成形（例えば、Ｏリングシールの形態で）によって、混合物の加工および造形が行われる。その後、造形品を加熱することによって、ゴム組成物を硬化させ、硬化エラストマ物品を形成することができる。
【００３４】
典型的には、配合混合物のプレス（すなわち、プレス硬化(press cure)）は、約９５〜２３０℃、好ましくは約１５０〜２０５℃の温度において、約１分間〜約１５時間、通常は約１〜１０分間にわたって行われる。組成物の成形時、約７００〜２０,０００ｋＰａ、好ましくは約３４００〜６８００ｋＰａの圧力が一般に使用される。最初に、型を離型剤で被覆してプリベークしてもよい。
【００３５】
その後、一般に、サンプルの断面厚さに応じて、約１５０〜３１５℃の温度、好ましくは約２００〜２６０℃の温度において、約２〜５０時間またはそれ以上にわたって、成形加硫物をオーブン中で後硬化させる。断面が厚い場合、通常、後硬化時の温度を、その範囲の最低レベルから所望の最大の温度まで徐々に上昇させる。使用最大温度は、好ましくは約２６０℃であり、約４時間以上にわたってこの値に保持される。
【００３６】
以下の詳細な実施例を参照しながら、本発明について更に説明する。これらの実施例は、種々の特定の例示的な実施形態および手法を更に具体的に示すために提示されたものである。しかしながら、本発明の範囲内において多くの変更および修正を行いうるものと理解すべきである。
【００３７】
実施例
以下の実施例により、本発明に係るペルフルオロエーテル単位含有エラストマコポリマ物質および硬化組成物の調製および評価について説明する。記載の結果は、次の試験方法を用いて得られたものである。
【００３８】
試験方法
ムーニー粘度は、ＡＳＴＭ１６４６−９４（ＭＬ１＋１０＠１２１℃）により求めた。結果はムーニー単位で報告されている。
【００３９】
硬化レオロジー試験は、未硬化の配合混合物を対象として、モンサント製の可動ダイレオメータ（ＭＤＲ）モデル２０００を用いてＡＳＴＭ  Ｄ  ５２８９−９５に従って、１７７℃、予備加熱なし、経過時間１２分間（他に記載のないかぎり）、および０．５°アークの条件で行った。最小トルク（ＭL）、最大トルク（ＭH）、すなわち、平坦部も最大も得られないときは所定の時間で到達した最大のトルク、およびトルクの差ΔＴ、すなわち（ＭH−ＭL）を報告した。また、ｔs２（トルクがＭLから２単位増加するまでの時間）、ｔ’５０（トルクがＭL＋０．５［ＭH−ＭL］に達するまでの時間）、およびｔ’９０（トルクがＭL＋０．９［ＭH−ＭL］に達するまでの時間）についても報告した。
【００４０】
物理的性質を調べるために、記載の値の時間および温度の条件において約６．９×１０3ｋＰａで加圧することにより、プレス硬化サンプル（他に記載のないかぎり、１５０×７５×２．０ｍｍのシート）を作製した。
【００４１】
後硬化サンプルは、プレス硬化サンプルを空気循環オーブン中に入れることによって作製した。オーブンを２３２℃に保持し、サンプルを１６時間にわたって処理した。
【００４２】
ＡＳＴＭダイＤで２.０ｍｍシートからカットしたサンプルに対して、ＡＳＴＭ  Ｄ  ４１２-７５を用いて、破断点引張強度、破断点伸び、および１００％伸び率におけるモジュラスを求めた。メガパスカル（ＭＰａ）単位で報告されている。
【００４３】
硬度は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０-８５方法Ａを用いてタイプＡ−２ショアジュロメータにより求めた。ポイント単位で報告されている。
【００４４】
より低い温度における収縮（ＴＲ−１０）は、エタノールを冷却媒体としてＡＳＴＭ  Ｄ１３２９−８８（１９９３年再承認）を用いて求めた。℃単位で報告されている。
【００４５】
圧縮永久歪は、２００℃で７０時間圧縮した０．１３９インチ（３．５ｍｍ）のＯリングを用いてＡＳＴＭ  Ｄ  ３９５−８９方法Ｂにより求めた。結果は％で報告されている。
【００４６】
ガラス転移温度
ガラス転移温度は、ＡＳＴＭ  Ｅ１３５６−９１（１９９５年再承認）によって、または以下に簡潔に説明されているＲｕｓｓｉａｎ標準法１２２５４-６６によって求めた。この測定は静荷重を用いて行った。予測されるガラス転移温度よりも１０〜２０度低い温度まで１〜５度／分の速度でゴム円柱体を冷却した。サンプルが凍結するまでこの温度を保持した。典型的には、凍結するまで約１０分間かかった。次に、５ｋｇの荷重を加え、１度／分の速度で加熱した。１分ごとに温度および歪みを記録した。変形の規則的増加が始まる温度をガラス転移温度とした。５〜１０回の測定の平均を求めた。
【００４７】
コポリマ１
磁気駆動式攪拌機（３０００ｒｐｍ）、反応成分供給用精密バルブ２個、サンプル採取用サイホン、熱電対、真空計、およびサーモスタット制御式ジャケットを備えた１リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ１を調製した。反応器を減圧し、脱イオン水２２５グラムを仕込んだ。その後、次の成分、すなわち、９２グラムのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2（ＯＣＦ2）4ＯＣＦ3（エーテル）、２．０グラムのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＯＣＦ2ＣＦ2Ｂｒ（ハロゲン硬化部位）をガラスアンプルから添加し、更に、０．４５グラムの開始剤［ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＯ］2を含む６．９グラムのフレオン１１３溶液を反応器に仕込んだ。次に、攪拌しながら、２３．８グラムのＴＦＥモノマおよび３０．１グラムのＶＦ２モノマを金属シリンダから供給した。仕込んだモノマＶＦ２／ＴＦＥ／エーテル／ハロゲン硬化部位のモル比は、それぞれ、５３．６／２６．７／１９．２／０．５であった。
【００４８】
反応器を２４℃まで加熱したところ、反応器の圧力は１６ａｔｍまで上昇した。重合は、２１〜２２℃で行った。重合が進むにつれて、圧力は低下した。そして、圧力が一定値１．３ａｔｍに達したときに、プロセスを停止させた。反応器を室温まで冷却し、攪拌を停止し、そしてガス状物質をパージした。反応器を開放し、すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水でコポリマを充分に洗浄し、次いでエタノールで１回洗浄し、そして６０℃で乾燥させた。１３０グラムの収量でコポリマが得られた。コポリマ１の性質は、表２に示されている。
【００４９】
コポリマ２
磁気駆動式攪拌機（３０００ｒｐｍ）、反応成分供給用精密バルブ２個、サンプル採取用サイホン、熱電対、真空計、およびサーモスタット連結型ジャケットを備えた１リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ２を調製した。反応器を減圧し、脱イオン水２３０グラムを仕込んだ。その後、次の成分、すなわち、９３．６グラムのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2（ＯＣＦ2）4ＯＣＦ3（エーテル）、１．９８グラムのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＯＣＦ2ＣＦ2Ｂｒ（ハロゲン硬化部位）をガラスアンプルから反応器中に仕込み、更に、０．４５グラムの開始剤［ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＯ］2を含む６．９グラムのフレオン１１３溶液を反応器に仕込んだ。次に、攪拌しながら、２４．０グラムのＴＦＥモノマおよび３０．７グラムのＶＦ２モノマを金属シリンダから供給した。仕込んだモノマＶＦ２／ＴＦＥ／エーテル／ハロゲン硬化部位のモル比は、それぞれ、５３．６／２６．７／１９．２／０．５であった。
【００５０】
反応器を２４℃まで加熱したところ、反応器の圧力は１７ａｔｍまで上昇した。重合は、２１〜２４℃で行った。重合が進むにつれて、圧力は低下した。そして、圧力が一定値２．６ａｔｍに達したときに、プロセスを停止させた。反応器を室温まで冷却し、攪拌を停止し、そしてガス状物質をパージした。反応器を開放し、すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水でコポリマを充分に洗浄し、次いでエタノールで１回洗浄し、そして減圧下において６０℃で乾燥させた。１１０グラムの収量でコポリマが得られた。コポリマ２の性質は、表２に示されている。
【００５１】
コポリマ３
耐圧４０ｋｇ／ｃｍ2の安全弁、温度制御用ジャケット、１８０〜２２０ｒｐｍで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排出バルブを備えた４０リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ３を調製した。反応器を減圧し、２２．１ｋｇの脱イオン水、１．４ｋｇのフレオン１１３、および、８．０グラムの［ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＯ］2を含む３９グラムのフレオン１１３を仕込んだ。次に、攪拌しながら、３．２５ｋｇのＶＦ2と、１．５５ｋｇのＴＦＥと、７．２７ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2（ＯＣＦ2）3ＯＣＦ3と、０．０６５ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＢｒとの混合物を、１時間にわたってステンレス鋼シリンダから添加した。その間、温度を３０℃、圧力を１７．５ａｔｍに保持した。仕込んだモノマＶＦ2／ＴＦＥ／エーテル／ハロゲン硬化部位のモル比は、それぞれ、６１．７／１９．１／１８．７／０．５であった。圧力が１ａｔｍに低下するまで、所定の温度で反応を進行させた。全反応時間は１９時間であった。
【００５２】
反応器を室温まで冷却し、そしてガス状物質をパージした。反応器を開放し、すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水（７０℃）でコポリマを充分に洗浄し、次いで減圧下において６０℃で乾燥させた。７．７ｋｇの収量でコポリマが得られた。コポリマ３の性質は、表２に示されている。
【００５３】
コポリマ４
耐圧４０ｋｇ／ｃｍ2の安全弁、温度制御用ジャケット、１８０〜２２０ｒｐｍで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排出バルブを備えた４０リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ４を調製した。反応器を減圧し、２２．１ｋｇの脱イオン水、１．４ｋｇのフレオン１１３、および、８．０グラムの［ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＯ］2を含む３９グラムのフレオン１１３を仕込んだ。次に、攪拌しながら、３．２５ｋｇのＶＦ2と、１．５５ｋｇのＴＦＥと、７．２７ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2（ＯＣＦ2）3ＯＣＦ3と、０．０６５ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＢｒとの混合物を、１時間にわたってステンレス鋼シリンダから添加した。その間、温度を３５℃、圧力を１７．５ａｔｍに保持した。仕込んだモノマＶＦ2／ＴＦＥ／エーテル／ハロゲン硬化部位のモル比は、それぞれ、６１．７／１９．１／１８．７／０．５であった。圧力が１ａｔｍに低下するまで、所定の温度で反応を進行させた。全反応時間は１６時間であった。
【００５４】
反応器を室温まで冷却し、そしてガス状物質をパージした。反応器を開放し、すべて重合中に凝結したコポリマを分離した。熱水（７０℃）でコポリマを充分に洗浄し、次いで減圧下において６０℃で乾燥させた。９．７ｋｇの収量でコポリマが得られた。コポリマ４の性質は、表２に示されている。
【００５５】
【表２】
0004570780.tif 000005
【００５６】
実施例１〜４
以下の実施例において、組成は、コポリマ１００部を基準にしたものである。硬化剤および他の添加剤は、ゴムまたはコポリマ１００部あたりの部（ｐｈｒ）として記されている。処方および試験結果は、表３にまとめられている。
【００５７】
【表３】
0004570780.tif 000006
0004570780.tif 000007
【００５８】
コポリマ５
耐圧４０ｋｇ／ｃｍ2の安全弁、温度制御用ジャケット、１８０〜２２０ｒｐｍで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排出バルブを備えた４０リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ５を調製した。反応器を減圧し、１３ｋｇの脱イオン水、ならびに界面活性剤を合計で１９０グラム含有する重量比６０／４０のアンモニウムペルフルオロヘプタノエート／アンモニウムペルフルオロオクタノエートの水溶液を仕込んだ。次に、過硫酸アンモニウム１３グラムの水溶液を添加した。その後、攪拌しながら、２．１ｋｇのＶＦ2と、４．２７ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2（ＯＣＦ2）2ＯＣＦ3と、０．１７ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2）3ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＮとの混合物を、ステンレス鋼シリンダから添加した。仕込んだモノマＶＦ2／エーテル／ニトリル硬化部位のモル比は、それぞれ、７５．３／２３．７／１．０であった。次に、温度を６０℃まで上昇させたところ、圧力は２８．７ａｔｍになった。圧力が１ａｔｍに低下するまで、反応を進行させた。全反応時間は１２時間であった。
【００５９】
反応器を室温まで冷却し、そしてガス状物質をパージした。底部排出バルブからラテックスを取り出し、ＭｇＣｌ2溶液を用いて凝結させ、熱水（７０℃）で洗浄し、そして減圧下において６０℃で乾燥させた。４．０ｋｇの収量でポリマが得られた。コポリマ５の性質は、表４に示されている。
【００６０】
コポリマ６
耐圧４０ｋｇ／ｃｍ2の安全弁、温度制御用ジャケット、１８０〜２２０ｒｐｍで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排出バルブを備えた４０リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ６を調製した。反応器を減圧し、１３ｋｇの脱イオン水、ならびに界面活性剤を合計で１９０グラム含有する重量比６０／４０のアンモニウムペルフルオロヘプタノエート／アンモニウムペルフルオロオクタノエートの水溶液を仕込んだ。次に、過硫酸アンモニウム１３グラムの水溶液を添加した。その後、攪拌しながら、２．０ｋｇのＶＦ2と、４．１ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2（ＯＣＦ2）2ＯＣＦ3と、０．２４ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2）3ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＮとの混合物を、ステンレス鋼シリンダから添加した。仕込んだモノマＶＦ2／エーテル／ニトリル硬化部位のモル比は、それぞれ、７４．８／２３．７／１．５であった。次に、温度を６０℃まで上昇させたところ、圧力は２３．６ａｔｍになった。圧力が１ａｔｍに低下するまで、反応を進行させた。全反応時間は１９時間であった。
【００６１】
反応器を室温まで冷却し、そしてガス状物質をパージした。底部排出バルブからラテックスを取り出し、ＭｇＣｌ2溶液を用いて凝結させ、熱水（７０℃）で洗浄し、そして減圧下において６０℃で乾燥させた。３．９ｋｇの収量でポリマが得られた。コポリマ６の性質は、表４に示されている。
【００６２】
コポリマ７
耐圧４０ｋｇ／ｃｍ2の安全弁、温度制御用ジャケット、１８０〜２２０ｒｐｍで回転する攪拌機、モノマ仕込み用サイホン、熱電対、真空計、および底部排出バルブを備えた４０リットルステンレス鋼反応器中でコポリマ７を調製した。反応器を減圧し、２１ｋｇの脱イオン水、ならびに界面活性剤を合計で３１５グラム含有する重量比６０／４０のアンモニウムペルフルオロヘプタノエート／アンモニウムペルフルオロオクタノエートの水溶液を仕込んだ。次に、過硫酸アンモニウム２１グラムの水溶液を添加した。その後、攪拌しながら６５℃の温度で、２．６ｋｇのＶＦ2と、１．１ｋｇのＴＦＥと、６．５ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2（ＯＣＦ2）2ＯＣＦ3と、０．３９ｋｇのＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2）3ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＮとの混合物を、ステンレス鋼シリンダから連続的に添加した。仕込んだモノマＶＦ2／ＴＦＥ／エーテル／ニトリル硬化部位のモル比は、それぞれ、５９．４／１６．１／２３．０／１．５であった。モノマの添加速度を調節することによって、重合時の圧力を４ａｔｍに保持した。すべてのモノマを添加し、圧力が１ａｔｍに低下した後、反応を停止させた。全反応時間は５７時間であった。
【００６３】
反応器を室温まで冷却し、そしてガス状物質をパージした。底部排出バルブからラテックスを取り出し、ＭｇＣｌ2溶液を用いて凝結させ、熱水（７０℃）で洗浄し、そして減圧下において６０℃で乾燥させた。６．０ｋｇの収量でポリマが得られた。コポリマ７の性質は、表４に示されている。
【００６４】
【表４】
0004570780.tif 000008
【００６５】
実施例５〜７
以下の実施例において、組成は、コポリマ１００部を基準にしたものである。硬化剤および他の添加剤は、ゴムまたはコポリマ１００部あたりの部（ｐｈｒ）として記されている。処方および試験結果は、表５にまとめられている。
【００６６】
【表５】
0004570780.tif 000009
0004570780.tif 000010
【００６７】
表３および５の結果から分かるように、本発明の組成物を用いて有用な硬化サンプルを作製することが可能である。
【００６８】
本明細書中で引用されているすべての特許、特許資料、および出版物の全開示内容はいずれも、この明細書中に具体的に記載されたものとする。以上の詳細なこれらによってなんら制限されるものではないことを理解すべきである。当業者説明および実施例は、単に明瞭に理解できるようにすべく提示されたものである。に自明な変更は、特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲内に含まれるであろう。従って、本発明は、提示および説明された詳細な内容そのものに限定されるわけではない。