JPH0114246B2 - - Google Patents

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JPH0114246B2
JPH0114246B2 JP55092272A JP9227280A JPH0114246B2 JP H0114246 B2 JPH0114246 B2 JP H0114246B2 JP 55092272 A JP55092272 A JP 55092272A JP 9227280 A JP9227280 A JP 9227280A JP H0114246 B2 JPH0114246 B2 JP H0114246B2
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JP
Japan
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copolymer
ether
polymerization
phve
molar ratio
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JP55092272A
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JPS5718710A (en
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Masaaki Yamabe
Shunichi Kodama
Gen Kojima
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F216/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/12Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • C08F216/14Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F216/1408Monomers containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/02Ethene

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は新規含フツ素共重合体に関するもので
あり、さらに詳しくは、エチレンおよび特定のフ
ルオロビニルエーテルに基く単位をそれぞれ特定
量含有する耐寒・耐油性に優れたエラストマーを
与える共重合体に関するものである。 含フツ素エラストマーを与える共重合体として
は、従来、フツ化ビニリデン/ヘキサフルオロプ
ロピレン、テトラフルオロエチレン/プロピレ
ン、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、フツ化ビニリデン/パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル等が知られてお
り、有用なエラストマーとして実用されている。
これらのエラストマーは耐熱、耐油、耐薬品性等
の諸点において炭化水素系のエラストマーにない
優れた特性を示すが、反面低温特性の面において
は必ずしも充分ではない。 一方、シロキサン結合あるいはフオスフアゼン
結合を主鎖とし、側鎖に含フツ素アルキルないし
含フツ素アルコキシ基を導入したタイプの含フツ
素弾性共重合体が優れた耐寒性を示すことが知ら
れているが、これらは耐薬品性、耐熱性の面で上
記フルオロカーボン系含フツ素弾性体には劣つて
いる。 このように、フルオロカーボン系弾性体の優れ
た耐熱、耐薬品性を保持したまま耐寒性にも優れ
る材料は、自動車、航空機等の分野などで強く要
望されていたものであるにもかかわらず出現して
いなかつた。 本発明者らは上記問題点の認識のもとに、含フ
ツ素弾性共重合体について鋭意研究を重ねた結
果、エチレンとパーフルオロビニルエーテルとを
温和な条件下に共重合せしめることに成功し、か
くして得られる新規共重合体が、優れた耐熱性、
耐油性、耐寒性ならびに耐薬品性をかねそなえた
エラストマーを与えるものであるとの驚くべき知
見を得るに到つた。 かくして本発明は上記知見に基いて完成された
ものであり、エチレンに基く単位−CH2CH2
([E])と、一般式CF2=CFOX(ただし、式中の
Xは炭素数1〜9のパーフルオロアルキル基であ
り、1個以上のエーテル結合を含むものも包含さ
れる)で表わされるフルオロビニルエーテルに基
く単位
【式】とを必須成分として含 有し、両者の含有量の和(〔E〕+〔FV〕)が70モ
ル%以上であり、かつ両者の含有量のモル比
(〔E〕/〔FV〕)が95/5〜30/70であり、燃料
油JIS Bに室温で3日間浸漬した後の重量増加率
が15%以下である特徴とする耐寒・耐油性に優れ
た含フツ素エラストマーを与える共重合体を新規
に提供するものである。 本発明においてフルオロビニルエーテルとして
は、前記Xがパーフルオロアルキル基(1個以上
のエーテル結合を含むものも包含される)である
ことが重要である。Xがメチル、エチル、n−ブ
チル等のアルキル基、2−メトキシエチルのごと
きアルコキシアルキル基、あるいは2、2、2−
トリフルオロエチルのごとく水素原子を含むもの
である場合には、共重合体の耐熱性が大幅に低下
するので好ましくない。Xがエーテル結合を含ま
ないものである場合には、その炭素数が大きすぎ
ると共重合体の耐寒性が低下し、また重合活性が
低下して高分子量のものが得がたくなるので、炭
素数1〜6、好ましくは1〜3のものが採用され
る。特に好ましいXはトリフルオロメチル基であ
る。 一方、Xがエーテル結合を含むものである場合
には、生成共重合体の側鎖にもう1つ以上のエー
テル結合が形成されるので、炭素数と耐寒性の関
係はより複雑なものとなるが、重合活性および入
手の容易性の面から炭素数が大きすぎるものは望
ましくなく、2〜9好ましくは2〜6のものが採
用される。 かかるフルオロビニルエーテルとしては、具体
的には、パーフルオロ(2−n−プロポキシプロ
ピルビニルエーテル)
【式】 (以下、PHVEと略記する)、パーフルオロ(3
−メトキシプロピルビニルエーテル)(CF2
CFO(CF23OCF3)、パーフルオロ(2−メトキ
シプロピルビニルエーテル)(CF2=CFO−
CF2CF(CF3)OCF3)、パーフルオロ(2−メト
キシエチルビニルエーテル)(CF2=CFO
(CF22OCF3)、パーフルオロ(3,6,9−ト
リオキサ−5、8−ジメチル−ドデカ−1−エ
ン)(CF2=CFOCF2CF−(CF3)OCF2CF(CF3
OCF2CF2CF3)等が例示され、入手の容易性、耐
寒性に与える効果などの面からPHVEが特に好
ましく採用可能である。 上記のごときフルオロビニルエーテルは、単一
のものばかりでなく、2種以上のものを同時に共
重合させることも可能である。 本発明の共重合体においては、エチレンおよび
フルオロビニルエーテルに基く単位に加えて、他
の共単量体に基く単位を30モル%を越えない範囲
で含有せしめることが可能である。かかる共単量
体としては、テトラフルオロエチレン、フツ化ビ
ニリデン、クロロトリフルオロエチレン、フツ化
ビニル、ヘキサフルオロプロピレン等のフルオロ
オレフイン類;プロピレン、イソブチレン、ブテ
ン−1等のオレフイン類、エチルビニルエーテル
のごときビニルエーテル類等種々のものが使用可
能である。さらには、2−クロロエチルビニルエ
ーテル、モノクロロ酢酸ビニル等の反応部位を与
える単量体の使用も可能である。 本発明の共重合体においては、〔エチレン単
位〕/〔フルオロビニルエーテル単位〕のモル比
が95/5〜30/70、好ましくは90/10〜40/60で
あることが重要である。エチレン単位の割合が上
記範囲よりも大きい場合には、耐熱性、耐油性等
の特性が低下し、逆にエチレン単位の割合が少な
すぎる場合には、共重合反応の効率が低下し、分
子量の低下を招き、弾性体としての機械的特性の
低下をきたすのでいずれも好ましくない。 また、燃料油JIS Bに室温で3日間浸漬した後
の重量増加率が15%以下程度の分子量のものが好
ましく採用される。 本発明の共重合体は、エチレンおよびフルオロ
ビニルエーテルを含有し、場合によつては他の共
単量体を含有するモノマー混合物にラジカル開始
源を作用せしめることによつて製造可能である。
かかる共重合反応は高温、高圧下で行える可能性
もあるが、低温で実施することが高分子量共重合
体を得るという点から好ましく、ラジカル開始源
としては低温重合に適した種々の過酸化物系ある
いはアゾ系の重合開始剤をはじめ電離性放射線も
採用可能である。 低温重合に適した開始剤としては、具体的に
は、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、
ジエチルヘキシルペルオキシジカーボネート、ア
セチルシクロヘキシルスルフオニルペルオキシ
ド、t−ブチルペルオキシピバレート、2,4−
ジクロロベンゾイルペルオキシド、イソブチリル
ペルオキシド、オクタノイルペルオキシド等の有
機過酸化物あるいは2,2−アゾビス(4−メト
キシ2,4−ジメチルバレロニトリル)のごとき
アゾ化合物の単独あるいは適当な還元剤との組合
せ等が例示されるが、過硫酸塩等の無機過酸化物
と適当な還元剤との組合せからなるレドツクス開
始剤、例えば過硫酸塩、鉄イオン源、エチレンジ
アミン四酢酸あるいはその塩およびスルフイン酸
塩からなる高活性レドツクス開始剤が好適であ
る。 重合開始剤の使用量は種類、共重合反応条件な
どに応じて適宜選択されるが、通常は単量体全量
100重量部に対して0.005〜5重量部、特に0.01〜
0.5重量部程度が採用される。 本発明の共重合体の製造に際して、重合操作と
しては回分式、半連続式および連続式のいずれも
採用可能である。また、重合形式としても塊状重
合、溶液重合および乳化重合のいずれも採用可能
であるが、高分子量共重合体を効率よく得るとい
う点から乳化重合が好ましい。重合温度としては
60℃以下−30℃以上、特に0℃〜40℃の範囲が望
ましい。重合温度が高すぎる場合には、高分子量
共重合体が得がたくなり、また低すぎる場合には
重合媒体の固化等の問題が生ずる。また、重合圧
力としては、通常の重合反応で採用されている範
囲が採用可能であるが、150Kg/cm2以下、特に100
Kg/cm2以下でも充分である。 重合媒体としては上記重合方法に応じて種々採
用可能であるが、可及的に連鎖移動を生じ難いも
のが望しい。溶液重合に適した重合媒体として
は、t−ブタノール、酢酸メチル、クロロフルオ
ロカーボン類等のごとく連鎖移動定数の小さなも
のが例示される。しかしながら、高分子量共重合
体を効率よく得るという点では、前述したよう
に、水媒体を利用した乳化重合が有利であり、さ
らにこの場合、重合の促進あるいはラテツクスの
安定化という点で、水に有機溶媒を添加した混合
媒体の採用が好ましい。かかる添加溶媒としては
t−ブタノール、酢酸メチル、トリクロロトリフ
ルオロエタンなどが好適である。また水性媒体を
採用する場合には、重合開始剤の活性等に応じて
媒体のPHを調整する目的で適宜PH調整剤、緩衝剤
等を併用することも可能である。 本発明の共重合体は赤外線吸収スペクトルによ
り同定可能である。すなわち990cm-1付近に>CF
−O−結合に基く特性吸収が観察され、また2900
cm-1付近には−CH2−に基く吸収が、そして1000
−1400cm-1の領域には−CF2−および−CF3に基
く多数の強い吸収が観察される。典型的な例とし
て、実施例1で得られるE/PHVEのモル比が
53.3/46.7であるE−PHVE二元共重合体の赤外
線吸収スペクトルを添付図面に示す。 本発明の共重合体は、放射線の照射あるいは各
種パーオキシ化合物のごとき化学架橋剤を配合す
ることにより架橋可能である。この場合反応部位
を与える第3成分を共重合せしめて、架橋性を向
上せしめることが有効であり、また、多アリル化
合物のごとき架橋促進剤を併用することも好まし
い態様である。 本発明の共重合体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。これら添加剤は、酸化マグネ
シウム、酸化鉛のごとき金属酸化物あるいはカー
ボンブラツク、フアインシリカ、クレイ、タルク
のごとき補強材、その他の充填剤、顔料、酸化防
止剤、安定剤などを包含する。 本発明の共重合体に上記のごとき種々の添加剤
を配合する場合、充分均一な混合を行うことが望
ましい。かゝる混合は、従来より通常使用されて
いるゴム混練用ロールまたはバンバリーミキサー
等によつて行われ得る。混合時の作業条件は特に
限定されないが、通常は30〜80℃程度の温度で約
10〜60分間混練することによつて、添加配合物を
含フツ素共重合体中に充分分散混合し得る。 また、かかる添加配合物を適当に溶媒中に溶解
分散し、懸濁液とすることも可能である。さら
に、混合を最初から媒体中で行ういわゆるウエツ
ト混合も可能である。このような場合には、ロー
ル、ボールミル、ホモジナイザー等の混合機を用
いる事によつて懸濁液状の配合物が得られる。な
お、混合時の作業条件や操作は、使用原料および
配合剤の種類や目的に応じて最適条件を選定して
行なうのが望ましい。 上記のごとき配合物は、通常の金型成形の他、
押出し、トランスフアー、ロールコート、はけ塗
り、含浸等の連続成形加工法により、シート、パ
イプ、ロツド、チユーブ、アングル、チヤンネ
ル、引布、塗布板のごとき成形物などに成形加工
され得るものであり、その他各種成形加工法によ
つて異形品、特種成形品例えばスポンジ状ラバー
などにも成形加工され得るものである。そして、
このように成形加工された配合物は、前述のごと
き適宜加硫手段によつて加硫物にされ得る。かく
して、本発明の含フツ素共重合体から加硫ゴム製
品が得られるものである。 本発明の含フツ素共重合体は、耐熱性、耐薬品
性、耐油性に加えて耐寒性に優れたエラストマー
を与えるものであり、かゝる性能を利用して、各
種分野で広範囲な用途、目的に適用され得る。例
えば、耐熱、耐食ガスケツト、パツキング、o−
リング等、耐油シール材、オイルホース、チユー
ブ、ダイヤフラム、耐熱耐食ロール、耐スチーム
ガスケツト、熱交換機ガスケツト、耐熱・耐油電
線等が例示される。 次に、本発明の実施例についてさらに具体的に
説明するが、かゝる説明によつて本発明が限定さ
れるものでないことは勿論である。 実施例 1 内容積100mlの不銹鋼製アンプルに、イオン交
換水37.9g、t−ブタノール5g、過硫酸アンモ
ニウム0.5g、リン酸水素二ナトリウム12水塩1.0
g、パーフルオロノナン酸アンモニウム0.25g、
および5%NaOH水溶液2.2gを仕込み、液体窒
素で凍結固化する。次いで硫酸第一鉄7水塩
0.0075g、EDTA・2Na・2水塩0.0090g、ヒド
ロキシメタンスルフイン酸ナトリウム2水塩0.04
gを水5gに溶解せしめた溶液を加える。パーフ
ルオロ(2−n−プロポキシプロピルビニルエー
テル)(PHVE)9.43gを加え脱気した後、エチ
レン(E)0.56gを導入した。モノマーの仕込モ
ル比はE/PHVE=47.8/52.2である。 アンプルを25℃に設定した恒温水槽に入れ、
110サイクル/分で振盪する。2〜3分後重合圧
力は2.9Kg/cm2(ゲージ)を示し、その後1.5時間
で1.7Kg/cm2まで低下した。未反応モノマーをパ
ージし、アンプルを開放したところ、均一なラテ
ツクスが得られていた。凍結破壊法により、ラテ
ツクスからポリマーを凝析し、水洗・乾燥後1.51
gの溶媒不溶の柔いゴム状共重合体を得た。 この共重合体の赤外線吸収スペクトルを添附図
面に示す。元素分析に基く共重合体組成はE/
PHVEのモル比で53.3/46.7である。この共重合
体は熱分解温度(空気中で10℃/分の割合で昇温
した時の減量開始点:以下Tdと略記する)354
℃、ガラス転移温度(DSCにより昇温速度10
℃/分で測定:以下Tgと略記する)−41℃を示
し、また燃料油JIS Bに室温で3日間浸漬した後
の重量増加率(以下SBと略記する)は5.6%であ
つた。 実施例 2および3 仕込モノマー組成を変える以外は実施例1と同
様の共重合反応を行わしめ下記第1表に示す結果
を得た。
【表】
【表】 実施例 4 仕込モノマーとしてEおよびPHVEに加えて
パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)
(PPVE)を使用し、仕込量および仕込モル比
(E/PHVE/PPVE)をそれぞれ0.74g/5.73
g/3.53gおよび49.8/25.1/25.1とする以外は
実施例1と同様の共重合反応を行わしめた。 この場合初期圧力は7.2Kg/cm2であり、1時間
後に5.0Kg/cm2まで低下したところで重合を停止
せしめ、1.89gの共重合体を得た。この共重合体
の組成はE/PHVE/PPVEのモル比で52.0/
20.6/27.4であつた。また、この共重合体は
Td356℃、Tg−27℃、SB7.5%を示した。 実施例 5 仕込モノマーとして、PHVEの代りにパーフ
ルオロメチルビニルエーテル(PMVE)を使用
し、仕込量および仕込モル比(E/PMVE)を
それぞれ0.56g/3.32gおよび50.0/50.0とする
以外は実施例1と同様の操作を行つた。 この場合の初期圧力は9.5Kg/cm2であり、30分
後に5.3Kg/cm2まで低下したところで重合を停止
せしめ、2.50gの共重合体を得た。この共重合体
の組成はE/PMVEのモル比で51.5/48.5であつ
た。またこの共重合体はTd388℃、Tg−46℃、
SB9.3%を示した。 実施例 6 仕込モノマーとしてEおよびPHVEに加えて
フツ化ビニリデン(VdF)を使用し、仕込量お
よび仕込モル比(E/PHVE/VdF)をそれぞ
れ0.54g/8.37g/0.28gおよび44.7/45.1/10.2
とする以外は実施例1と同様の共重合反応を行わ
しめた。 この場合初期圧力は8.1Kg/cm2であり、1.5時間
後に6.9Kg/cm2まで低下したところで重合を停止
せしめ1.76gの共重合体を得た。この共重合体の
組成はE/PHVE/VdFのモル比で48.5/45.3/
6.2であつた。またこの共重合体はTd300℃、Tg
−34℃、SB5.0%を示した。 実施例 7 内容積1の撹拌機付不銹鋼製オートクレーブ
にイオン交換水379g、t−ブタノール50g、パ
ーフルオロノナン酸アンモニウム2.5g、5%水
酸化ナトリウム水溶液21.5gを仕込み、次いで硫
酸第一鉄7水塩0.075gおよびEDTA・2Na・2
水塩0.090gを水50gに溶解せしめた溶液および
PHVE101gを加えてから系内の窒素置換および
脱気を行い、エチレン13.5gを導入した。 オートクレーブ温度を20℃に調整した後、5.0
重量%のCH2(OH)SO2Na・2H2Oと1.7重量%
の水酸化ナトリウムを含有する水溶液を定量ポン
プにより1g/分の割合で9分間供給し、この間
にオートクレーブ温度を25℃まで昇温し、該温度
に保持した。オートクレーブ内の圧力は5.5Kg/
cm2ゲージを示した後、反応の進行に伴い徐々に低
下する。圧力が5.0Kg/cm2まで低下した時点でエ
チレンを追加仕込みして系内の圧力を5.5Kg/cm2
に戻す。かかる操作を繰返して系内の圧力を5.5
Kg/cm2と5.0Kg/cm2の間に保持する。 時間の経過とともに反応速度が低下してくるの
で、前記CH2(OH)SO2Na/NaOH水溶液をほ
ぼ1時間に1回の割合で1回に9.0gずつ追加仕
込みし、重合活性を維持せしめた。4.5時間後に
未反応モノマーをパージして共重合反応を停止せ
しめた。オートクレーブ内に得られた均一なラテ
ツクスを凍結破壊して共重合体を分離し、水洗乾
燥して37.5gの共重合体を得た。この共重合体は
組成がE/PHVEのモル比で53/47であり、
Td338℃、Tg−42℃、SB5.6%を示す柔かい弾性
体であつた。 上で得られた共重合体にトリアリルシアヌレー
ト(TAIC)3phrとMTカーボン35phrとをオー
プンロールを用いて配合・混練した後、プレス成
形機により1mm×10cm×6cmのシートにした。こ
のシートにコバルト60線源からのγ線を線量率1
×105r/hrで20時間照射して架橋せしめた。得ら
れた架橋シートは引張強度60Kg/cm2、破断伸び
195%、JIS A硬度68の弾性回復を示すゴム状シ
ートであり、燃料油Bによる室温での体積膨潤は
5.4%であつた。また、クラツシユベルグテスト
104psi点は−34℃であつた。この架橋シートは
200℃で10日間加熱後において強度の105%、伸び
の110%が保持され、かつ硬度変化は0であつた。 実施例 8 エチレン/PHVEの初期仕込モル比を80/20
とし、さらに第3成分として2−クロロエチルビ
ニルエーテルを2.5モル%含有せしめる以外は実
施例7と全く同様にして共重合反応を行わしめ
た。 この場合にも実施例7とほぼ同様の重合挙動が
観察され、5時間の反応時間で30.5gの共重合体
を得た。 この共重合体は、組成がE/PHVE/2−ク
ロロエチルビニルエーテルのモル比で51.4/
45.6/3.0であり、SB8.0%を示した。このポリマ
ー20gにMTカーボン7g、低活性マグネシア1
g、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(日本油脂製ペロキシモ
ンF100)0.4gおよびTAIC1gを配合し、180℃
で30分間プレス加硫した後200℃で4時間オーブ
ン加硫して実施例7と同様のシートを成形した。
該加硫シートから打抜いたミクロダンベル型の試
験片の引張強度は55Kg/cm2、破壊伸びは155%で
あつた。またJIS A硬度は70、燃料油Bに対する
室温での体積膨潤は4.5%、クラツシベングテス
トにおける104psi点は−38℃であつた。 実施例 9 t−ブタノールのかわりに酢酸メチルを使用す
る以外は実施例1と同様の操作を行つた。 この場合重合時間1.0時間で2.0gの共重合体が
ラテツクスの形態で回収された。得られた共重合
体はE/PHVEを54.2/45.8のモル比で含有し、
SB5.8%である柔いゴム状共重合体であつた。
【図面の簡単な説明】
図面は実施例1で得られた共重合体の赤外線吸
収スペクトルを示すものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エチレンに基く単位−CH2CH2−([E])と、
    一般式CF2=CFOX(ただし、式中のXは炭素数
    1〜9のパーフルオロアルキル基であり、1個以
    上のエーテル結合を含むものも包含される)で表
    わされるフルオロビニルエーテルに基く単位
    【式】とを必須成分として含有 し、両者の含有量の和([E]+[FV])が70モル
    %以上であり、かつ両者の含有量のモル比
    ([E]/[FV])が95/5〜30/70であり、燃料
    油JIS Bに室温で3日間浸漬した後の重量増加率
    が15%以下であることを特徴とする耐寒・耐油性
    に優れた含フツ素エラストマーを与える共重合
    体。 2 フルオロビニルエーテルがパーフルオロ(メ
    チルビニルエーテル)である特許請求の範囲第1
    項記載の共重合体。 3 フルオロビニルエーテルがパーフルオロ(2
    −n−プロポキシプロピルビニルエーテル)であ
    る特許請求の範囲第1項記載の共重合体。
JP9227280A 1980-07-08 1980-07-08 Copolymer capable of giving elastomer containing fluorine having improved cold and oil resistance Granted JPS5718710A (en)

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