JP2000248166A - 硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物 - Google Patents
硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物Info
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Abstract
ケニル基を有し、かつ主鎖中にパーフルオロアルキルエ
ーテル構造を有する直鎖状フルオロポリエーテル化合物
100重量部 (B)一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少な
くとも2個有する有機ケイ素化合物
0.1〜50重量部 (C)ヒドロシリル化反応触媒
触媒量 (D)比表面積が50m2/g以上、窒素原子含有量が
500〜5000ppmである表面が疎水化処理された
微粒子状シリカ 5〜60重量部 を含有してなることを特徴とする硬化性フルオロポリエ
ーテル系ゴム組成物。 【効果】 本発明の硬化性フルオロポリエーテル系ゴム
組成物は、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、離型性、撥水
性、撥油性、耐候性等が良好である上、圧縮永久歪み特
性が格段に向上した硬化物を与え、幅広い成形用途に利
用可能で、O−リング等にも利用できる。
Description
耐溶剤性、耐薬品性、耐候性、離型性等に優れ、かつ圧
縮永久歪み特性が改良された硬化物を与え、O−リング
等として好適に利用される硬化性フルオロポリエーテル
系ゴム組成物に関する。
上市されている表面に疎水化処理が施された微粒子シリ
カは、大部分のものが窒素原子含有量100ppm以下
で、このシリカ4gを純水50mlとメタノール50m
lとの混合溶液に分散させたときのpHが4〜7となる
ものである。
アルケニル基を有し、かつ主鎖中にパーフルオロアルキ
ルエーテル構造を有する直鎖状フルオロポリエーテル化
合物、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少な
くとも2個有する有機ケイ素化合物及びヒドロシリル化
反応触媒からなる組成物に、表面に疎水化処理が施さ
れ、かつ表面積が50m2/g以上の微粒子状シリカを
配合することにより、得られた硬化物の機械的強度が飛
躍的に向上することがわかっている。これにより、耐熱
性、耐薬品性、耐溶剤性、離型性、撥水性、撥油性、耐
候性等の性質がバランスよく優れたフルオロポリエーテ
ル系ゴム組成物を得ることができる。
ーテル系ゴム組成物は、ほとんどの用途では性能的に十
分であるものの、O−リングなどの成形用途では、より
圧縮永久歪みが小さいものが要求されており、このため
圧縮永久歪み特性の改善が課題となっている。
たもので、撥水性、撥油性、耐溶剤性、耐薬品性、耐候
性、離型性等に優れている上、圧縮永久歪み特性に優れ
た硬化物を与える硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組
成物を提供することを目的とする。
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有し、
かつ主鎖中にパーフルオロアルキルエーテル構造を有す
る直鎖状フルオロポリエーテル化合物、一分子中にケイ
素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有する有機
ケイ素化合物及びヒドロシリル化反応触媒を含有する硬
化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物に、比表面積が
50m 2/g以上であり、窒素原子含有量が500〜5
000ppmである表面が疎水化処理された微粒子状シ
リカ、好ましくはこの微粒子状シリカ4gを純水50m
lとメタノール50mlとの混合溶液中に分散させたと
きのpHが8.5〜10.5であるものを特定量配合す
ることにより、前記した従来の表面が疎水化処理された
微粒子状シリカを配合した場合と同等の耐熱性、耐薬品
性、耐溶剤性、離型性、撥水性、撥油性、耐候性等の性
質が発揮される上、圧縮永久歪み特性が格段に向上した
硬化物を与え、O−リングなど幅広い成形用途に利用可
能な硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物が得られ
ることを見出し、本発明をなすに至った。
ーテル系ゴム組成物を提供する。
と、本発明に用いる(A)成分の直鎖状フルオロポリエ
ーテル化合物は、一分子中に少なくとも2個のアルケニ
ル基を有し、かつ主鎖中に2価のパーフルオロアルキル
エーテル構造を有するものである。
造としては、例えば下記一般式(3)で示されるものな
どが挙げられる。 −(Rf−O)q− (3) (式中、Rfは炭素原子数1〜6、好ましくは炭素原子
数1〜3の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキレン
基であり、qは1〜500、好ましくは2〜400、よ
り好ましくは10〜200の整数である。)
f−O)としては、例えば下記の単位等が挙げられる。
なお、前記パーフルオロアルキルエーテル構造は、これ
らの繰り返し単位の1種単独で構成されていてもよい
し、2種以上の組み合わせであってもよい。 −CF2O−、−CF2CF2O−、−CF2CF2CF2O
−、−CF(CF3)CF2O−、−CF2CF2CF2C
F2O−、−CF2CF2CF2CF2CF2CF2O−、−
C(CF3)2O− これらの中では特に下記単位が好適である。 −CF2O−、−CF2CF2O−、−CF2CF2CF2O
−、−CF(CF3)CF2O−、
ーテル化合物中のアルケニル基としては、炭素数2〜
8、特に2〜6で、かつ末端にCH2=CH−構造を有
するものが好ましく、例えばビニル基、アリル基、プロ
ペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル
基等が挙げられ、中でもビニル基、アリル基が好まし
い。このアルケニル基は、分子中に存在していてもよい
が、分子鎖の両末端に結合していることが好ましく、こ
の場合、直鎖状フルオロポリエーテル化合物の主鎖の両
端部に直接結合していてもよいし、下記に示すような2
価の連結基を介して主鎖と結合していてもよい。 −CH2−、−CH2O−又は−Y−NR−CO− (但し、Yは−CH2−又は下記構造式(A)で示され
る基であり、Rは水素原子、メチル基、フェニル基又は
アリル基である。)
リエーテル化合物としては、特に下記一般式(1)で示
されるものが好適である。
NR−CO−(但し、Yは−CH2−又は下記構造式
(A)で示される基であり、Rは水素原子、メチル基、
フェニル基又はアリル基である。)である。pは独立に
0又は1、rは2〜6の整数であり、m、nはそれぞれ
0〜200、好ましくは5〜100の整数である。〕
ル化合物は、重量平均分子量が400〜100,00
0、特に1,000〜50,000であることが望まし
い。
ル化合物の具体例としては、下記化合物等を例示するこ
とができる。なお、式中m、nは前記と同様である。
テル化合物を目的に応じた所望の重量平均分子量に調整
するため、予め上記した直鎖状フルオロポリエーテル化
合物を分子内にSiH基を2個含有する有機ケイ素化合
物と通常の方法及び条件でヒドロシリル化反応させ、鎖
長延長した生成物を(A)成分として使用することも可
能である。
る有機ケイ素化合物としては、下記式(4)、(5)で
示される直鎖状又は環状のオルガノハイドロジェンポリ
シロキサンが好適である。
3,3,3−トリフロロプロピル基であり、aは1又は
2である。)
ロピル基であり、bは0〜6の整数である。) これらの中では、特に下記式(4’)で示されるものが
好ましい。
有機ケイ素化合物と上記式(1)のフルオロポリエーテ
ル化合物とを所望の鎖長延長度に応じて反応させると、
具体的に下記反応式で示される反応により反応生成物が
生成し、これを(A)成分として使用することができ
る。なお、p、m、r、nはそれぞれ前記と同じであ
り、Qは反応モル数である。)
に結合した水素原子を少なくとも2個有する有機ケイ素
化合物は、上記(A)成分の架橋剤、鎖長延長剤として
作用するものである。この(B)成分の有機ケイ素化合
物は、1分子中にヒドロシリル基(SiH基)を2個以
上有するものであれば特に制限されるものではないが、
(A)成分との相溶性、分散性、硬化後の均一性を考慮
すると、1分子中に1個以上の1価のパーフルオロアル
キル基、1価のパーフルオロオキシアルキル基、2価の
パーフルオロアルキレン基又は2価のパーフルオロオキ
シアルキレン基を有し、かつ2個以上、好ましくは3個
以上のヒドロシリル基、即ちSiH基を有するものがよ
り好ましい。
ロオキシアルキル基、パーフルオロアルキレン基、パー
フルオロオキシアルキレン基としては、下記一般式で示
される基を例示することができる。 一価のパーフルオロアルキル基: CmF2m+1− (mは1〜20、好ましくは2〜10の
整数) 2価のパーフルオロアルキレン基: −CmF2m− (mは1〜20、好ましくは2〜10の
整数)
キル基、パーフルオロ(オキシ)アルキレン基は、ケイ
素原子に直接結合していてもよいが、ケイ素原子と2価
の連結基を介して結合していてもよい。ここで、2価の
連結基としては、アルキレン基、アリーレン基やこれら
の組み合わせでも、あるいはこれらにエーテル結合酸素
原子やアミド結合、カルボニル結合等を介在するもので
あってもよく、例えば炭素原子数2〜12のものが好ま
しく、下記の基等が挙げられる。 −CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH2CH2
CH2OCH2−、−CH2CH2CH2−NH−CO−、
−CH2CH2CH2−N(Ph)−CO−、−CH2CH
2CH2−N(CH3)−CO−、−CH2CH2CH2−O
−CO− (Phはフェニル基である。)
における1価又は2価の含フッ素置換基、即ちパーフル
オロアルキル基、パーフルオロオキシアルキル基、パー
フルオロオキシアルキレン基あるいはパーフルオロアル
キレン基を含有する一価の有機基以外のケイ素原子に結
合した1価の置換基としては、例えばメチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシ
ル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;ビニル
基、アリル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル
基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニル
エチル基等のアラルキル基;あるいはこれらの基の水素
原子の一部が塩素原子、シアノ基等で置換された例えば
クロロメチル基、クロロプロピル基、シアノエチル基等
の炭素原子数1〜20の非置換または置換炭化水素基が
挙げられる。
も鎖状でもよく、更に三次元網状でもよい。
中のケイ素原子数は特に制限されないが、通常2〜6
0、特に3〜30程度が望ましい。
えば下記の化合物が挙げられ、これらの化合物は単独で
使用しても、2種以上を併用しても良い。なお、下記式
でMeはメチル基、Phはフェニル基を示す。
00重量部に対して0.1〜50重量部、好ましくは
0.5〜30重量部の範囲とする。
系、特に(A)成分中に含まれるビニル基、アリル基、
シクロアルケニル基等のアルケニル基1モルに対して、
(B)成分中のヒドロシリル基、即ちSiH基を好まし
くは0.5〜5モル、より好ましくは1〜2モル供給す
る量が好適である。(B)成分の配合量が少なすぎると
架橋度合いが不十分になる場合があり、多すぎると鎖長
延長が優先し、硬化が不十分となったり、発泡したり、
耐熱性、圧縮永久歪み特性等が悪化する場合がある。
は、遷移金属、例えばPt、Rh、Pd等の白金族金属
やこれら遷移金属の化合物などが好ましく使用される。
本発明では、これら化合物が一般に貴金属の化合物で高
価格であることから、比較的入手しやすい白金化合物が
好適に用いられる。
又は塩化白金酸とエチレン等のオレフィンとの錯体、ア
ルコールやビニルシロキサンとの錯体、白金/シリカ、
アルミナ又はカーボン等を例示することができるが、こ
れらに限定されるものではない。
は、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム系
化合物等が知られており、例えばRhCl(PP
h3)3、RhCl(CO)(PPh3)2、RhCl(C
2H4)2、Ru3(CO)12、IrCl(CO)(PPh
3)2、Pd(PPh3)4等が挙げられる(なお、Phは
フェニル基を示す)。
ものではなく、触媒量で所望とする硬化速度を得ること
ができるが、経済的見地又は良好な硬化物を得るために
は、硬化性組成物全量に対して0.1〜1,000pp
m(白金族金属換算)、より好ましくは0.1〜500
ppm(同上)程度の範囲とするのがよい。
リカは、表面に疎水化処理が施された比表面積が50m
2/g以上、好ましくは80m2/g以上で特定の窒素原
子含有量を有するものである。
イ素、トリクロロシランなどのケイ素化合物の火炎加水
分解法などで製造されるもので、本発明でもこの方法で
製造された微粒子状シリカを使用することができる。な
お、この方法で製造された状態の微粒子状シリカは、表
面に多数のシラノール基が存在し、親水性となっている
ので、疎水化処理を施す必要がある。
しては、シラノール基に脂肪族アルコールを付加させる
方法(米国特許第2,657,149号)、オルガノク
ロロシラン蒸気を接触させて、シラノール基をオルガノ
シロキシ基に変換する方法、オルガノシロキサン類と反
応させる方法(特公昭38−22129号公報)、シラ
ザン化合物を反応させてシラノール基をオルガノシロキ
シ基に変換する方法(米国特許第789,352号)な
どが知られている。
処理方法は、何れの方法によって処理されてもかまわな
いが、本発明では、シラザン化合物によって処理された
微粒子シリカが好ましく、特に下記一般式(2)で表さ
れる環状シラザン化合物によって処理された微粒子状シ
リカが好ましい。
チル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘ
キシル基などのアルキル基:ビニル基、アリル基などの
アルケニル基;フェニル基;あるいはこれらの基の水素
原子の一部がハロゲン原子で置換された例えばクロロメ
チル基、クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロ
プロピル基、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノ
ナフルオロヘキシル基などの炭素原子数1〜6の非置換
または水素原子の一部がハロゲン原子で置換された1価
炭化水素基であり、kは3〜10の整数である。
ラザン化合物の中でもとりわけ下記一般式(2’)で示
される化合物が最も好適である。
中の窒素原子含有量が500〜5000ppm、好まし
くは500〜2500ppmである必要がある。窒素原
子含有量が少なすぎると満足な圧縮永久歪み特性が得ら
れず、多すぎるとヒドロシリル化触媒の触媒作用を阻害
する恐れがある。なお、微粒子状シリカ中の窒素含有量
は、ケルダール法などの方法によって算出することがで
きる。
の微粒子状シリカ4gを純水50mlとメタノール50
mlとの混合溶液中に分散させたときのpHが8.5〜
10.5、特に9.0〜10.5であることが好まし
い。pHが低すぎると,満足な圧縮永久歪みが得られ
ず、pHが高すぎると、ヒドロシリル化触媒の触媒作用
を阻害するおそれがある。
重量部に対して5〜60重量部、より好ましくは10〜
40重量部である。(D)成分の量が少ないと十分な補
強効果が得られず、(D)成分の量が多すぎると、硬化
後に得られるゴムの強度や伸び率が低下するなどの影響
を受けやすい。
(D)成分の他に本発明の効果を損なわない範囲で従来
公知の各種の添加剤を任意で配合することができる。こ
のような任意成分としては、例えば1−エチル−1−ヒ
ドロキシシクロヘキサン、3−メチル−1−ブチン−3
−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オー
ル、3−メチル−1−ペンテン−3−オール、フェニル
ブチノールなどのアセチレンアルコールや3−メチル−
3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキ
セン−1−イン等のヒドロシリル化反応触媒の制御剤、
下記式で示される化合物等の分子中にアルコキシ基、エ
ポキシ基及びSiH基を有するオルガノシロキサンなど
の接着性付与剤、酸化鉄、酸化セリウム、カーボンブラ
ック等の顔料や、着色剤、染料、酸化防止剤等が挙げら
れる。
(A)〜(D)成分の必須成分の全てを1つの組成物と
して取り扱う、所謂1液タイプとして構成してもよい
し、或いは例えば前記(A)及び(B)成分と(C)成
分とを一方の組成物とし、(A)及び(B)成分と
(D)成分とを他方の組成物とする、所謂2液タイプと
して構成し、使用にあたってこれを混合してもよい。
あるいは加熱することにより容易に硬化させることがで
きるが、通常、室温(例えば10〜30℃)〜180
℃、5分間〜24時間の範囲で熱的に硬化させるのが好
ましい。
ゴム組成物は、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、離型性、
撥水性、撥油性、耐候性等が良好である上、圧縮永久歪
み特性が格段に優れた硬化物を与え、幅広い成形用途に
利用可能で、O−リング等にも利用可能である。
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。
のpHは、その4gを純水50mlとメタノール50m
lとの混合溶液中に20℃で30分間分散させた時の該
分散液のpHを測定した値である。
マー(粘度4.4Pa・s、平均分子量16500、ビ
ニル基量0.013モル/100g)100部にヘキサ
メチルシクロトリシラザンで処理された微粒子状シリカ
(比表面積190m2/g、表面シラノール量=0.4
3個/nm2、窒素原子量=2189ppm,pH=
9.8)20部を加え、150℃で2時間混合熱処理し
た後、3本ロールミル上にて混合し、更に、エチルシク
ロヘキサノールの50%トルエン溶液を0.3部、塩化
白金酸を下記式(7)で示される化合物で変性した触媒
のトルエン溶液(白金濃度0.5重量%)0.2部、下
記式(8)で示されるSiH基を含有する有機ケイ素化
合物2.72部を加え、均一に混合し、硬化性フルオロ
ポリエーテル系ゴム組成物を得た。
スキュアー、更に200℃で4時間オーブンキュアーの
条件で、厚さ2mmのシート硬化物と、JIS K63
01で定められている圧縮永久歪み測定用のセット玉を
作成し、これらの物理的性質をJIS K6301に準
じて測定した。結果を表2に示す。
水化処理を施した微粒子状シリカとして、それぞれ表1
に示すものを使用した以外は実施例1と同様の処方及び
方法によって硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物
及び硬化物を作成し、これらの物理的性質、圧縮永久歪
み特性を測定した。結果を表2に示す。
ポリエーテル系ゴム組成物(実施例)は、窒素原子量、
更にはpHが本発明範囲外の微粒子状シリカを配合した
比較例で得られた硬化物と物理的特性はほぼ同じである
が、圧縮永久歪み特性が格段に優れていることが確認さ
れた。更に、環状シラザン化合物で表面を疎水化処理さ
れた微粒子状シリカを使用した実施例1及び2は、特に
圧縮永久歪みの変化が少ないことがわかった。
Claims (5)
- 【請求項1】 (A)一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有し、か つ主鎖中にパーフルオロアルキルエーテル構造を有する直鎖状フルオロポリエー テル化合物 100重量部 (B)一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有する有機ケ イ素化合物 0.1〜50重量部 (C)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量 (D)比表面積が50m2/g以上、窒素原子含有量が500〜5000ppm である表面が疎水化処理された微粒子状シリカ 5〜60重量部 を含有してなることを特徴とする硬化性フルオロポリエ
ーテル系ゴム組成物。 - 【請求項2】 (A)成分が、下記一般式(1)で表さ
れる直鎖状フルオロポリエーテル化合物である請求項1
記載の硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物。 【化1】 〔式中、Xは独立に−CH2−、−CH2O−又は−Y−
NR−CO−(但し、Yは−CH2−又は下記構造式
(A)で示される基であり、Rは水素原子、メチル基、
フェニル基又はアリル基である。)である。pは独立に
0又は1、rは2〜6の整数、m、nはそれぞれ0〜2
00の整数である。〕 【化2】 - 【請求項3】 (D)成分の微粒子状シリカが、下記一
般式(2)で示される環状シラザン化合物で表面が疎水
化処理されたものである請求項1又は2記載の硬化性フ
ルオロポリエーテル系ゴム組成物。 【化3】 (式中、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1〜6の非置換
または水素原子の一部がハロゲン原子で置換された1価
炭化水素基、kは3〜10の整数である。) - 【請求項4】 前記一般式(2)で示される環状シラザ
ン化合物が、下記一般式(2’)で示されるものである
請求項3記載の硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組成
物。 【化4】 (式中、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1〜6の非置換
または水素原子の一部がハロゲン原子で置換された1価
炭化水素基である。) - 【請求項5】 (D)成分の表面が疎水化処理された微
粒子状シリカ4gを純水50mlとメタノール50ml
との混合溶液中に分散させたときのpHが8.5〜1
0.5である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の硬
化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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