JPH0211651A - フッ素樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、含フッ素シランカップリング剤で表面処理し
たフィラーを分散させた高耐圧縮性を有したフッ素樹脂
に関する。

〈従来の技術とその問題点〉 従来のフッ素樹脂は、その優れた撥水、撥油性、非粘着
性、低摩擦性、耐薬品性等から現在化学プラントの耐蝕
材料、非粘着コーティングを行った各種家庭用品、軸受
などの低摩擦性が要求される機械部品など１幅広い分野
に使用されている。

近年、軸受や摺動部品などの高荷重を伴なう部品の高性
能化が検討されており、そのような用途に前記従来フッ
素樹脂を使用すると、圧縮特性。

耐摩耗性等の機械的性質が十分でないという問題がある
。

この問題を解決するために、各種無機質フィラーを充填
したフッ素樹脂が開発されたが、耐摩耗性は改善される
ものの、耐圧縮性はあまり向上しないという欠点があり
、これはフッ素樹脂と、充填材である無機物との密着性
が悪いことに起因している。

〈問題点を解決に係る知見〉 上記のような問題点を解決するために鋭意研究した結果
、特定の含フッ素シランカップリング剤で表面処理をし
た無機質フィラーを充填したフッ素樹脂が、そのような
問題を解決するものであることを見出した。

〈発明の構成〉 本発明は、一般式Ｃ，Ｆ、　、　５ｏ２ＮＲ”　Ｃｔｌ
□ＣＨ２Ｃｔ（２ＳｉＸ。

（式中Ｒ１はＨまたはＣ１〜Ｃ，アルキル基、Ｘは−Ｃ
Ｑ、−Ｂｒ、−０ＣＨ，、−ＱＣ，Ｈ，）で表わされる
含フッ素シランカップリング剤で処理した無機質フィラ
ーを分散させたことを特徴とするフッ素樹脂組成物を提
供する。

好ましくは、無機質フィラーは０．１〜２０重量％の含
フッ素シランカップリング剤で処理される。

上記含フッ素シランカップリング剤は、ペルフルオロア
ルキル基により撥水、撥油性、非粘着性を発揮し、他方
トリハロゲノシリル基、およびトリアルコキシシリル基
が水と反応してトリヒドロキシシリル基となり、さらに
これが無機質表面に存在する水酸基との間で脱水、縮合
、または水素結合等を起して結合する性質を有する。

また、スルホンアミド結合は、カルボン酸エステル、カ
ルボン酸アミド型化合物に比較して熱的、化学的安定性
、およびその合成時におけるヒドロシリル化反応の高収
率をさらには、ペルフルオロアルキル基の配向をもたら
し、撥水、撥油性、非粘着性をより高める効果をもたら
す、さらに、窒素原子に結合しているアルキル基は、溶
媒との相溶性を高める。上記一般式において、Ｒ１のア
ルキル基は直鎖、分枝鎖のいずれであっても良い。また
途中にエーテル結合が存在していても良い。

上記含フッ素シランカップリング剤は、次のように製造
される。

Ｃ，Ｆｌ、ＳＯ□ＮＲ”ＣＨ，ＣＨ，＝ＣＨ，（［１）
（式中Ｒ１は前記に同じ）の一般式で示されるＮ−アリ
ル−Ｎ−アルキルペルフルオロオクチルスルホンアミド
と、一般式　　ＨＳｉＸ３　　（ＩＩ）（式中Ｘは塩素
または臭素）で表わされるトリハロゲノシランとを付加
触媒の存在のもとに反応させ、必要ならばその生成物を
さらにメタノールまたはエタノールと反応させる。

以上のように１本発明における含フッ素シランカップリ
ング剤は、そのトリハロゲノシリル基。

およびトリアルコキシシリル基が水と反応してトリヒド
ロキシシリル基となり、これが無機質表面に存在する水
酸基との間で脱水縮合、または水素結合等を起して結合
するか、または表面に水酸基を持たない無機質フィラー
に対しても強く吸着すると同時に、表面に並んだペルフ
ルオロアルキル基がフッ素樹脂との密着性を高め、（１
）式中の窒素原子に結合しているアルキル基、およびス
ルホニル基が溶媒との相溶性を高め、フィラーの溶媒中
での分散性をよくするものである。

本発明において使用される無機質フィラーは特に限定さ
れないが、具体的な例としては、ガラス繊維、ガラスピ
ーズ、アルミナ、グラフアイ１〜。

カーボン繊維、二硫化モリブデン、金属としてブロンズ
、釦等の粉末があげられる。

また、本発明で使用するフッ素樹脂も特に限定されない
が、具体的な例としては、ポリテトラフルオロエチレン
、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフ
ルオライド、ポリビニルフルオライド、ヘキサフルオロ
エチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体、テトラフ
ルオロエチレン−エチレン共重合体、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
、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体等が
挙げられる。

これら無機質フィラーの表面処理としては、湿式法と乾
式法があり何れも本発明に適用できる。

湿式法は、（１）式で示される含フッ素シランカップリ
ング剤を含んだ溶液中に上記の無機質フィラーを添加、
攪拌することによって行なわれる。

ここで使用する溶媒としてはハロゲン化炭化水素、アル
コール、エーテル等の有機溶媒が好ましく、無水かまた
は必要に応じてアミン、または酸の水溶液を少量添加し
たものが使用される。

ここで用いるアミンは、１級アミン、２級アミン、３級
アミンのいずれでもよいが、特に１級アミンが有効であ
る。

また、用いる酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸な
どの無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、トルエンスルホン
酸などの有機酸が使用できる。

これらのアミン、または酸の水溶液の中で、水は含フッ
素シランカップリング剤のトリハロゲノシリル基、また
はトリアルコキシシリル基を加水分解してトリヒドロキ
シシリル基を形成し、無機質フィラーの水酸基と脱水縮
合するか、または表面に水酸基を持たない無機質フィラ
ーに対しても強く吸着する作用を与える。また、酸およ
びアミンはこの加水分解、および脱水縮合を促進させる
触媒の役目を果たすものである。これらアミン、または
酸の濃度は１５重量パーセント以下、好ましくは０．１
〜３重量重量パーセントガ適している。

これらの含フッ素シランカップリング剤溶液で無機質フ
ィラーを処理する場合、処理温度は各溶媒によって異な
るが、室温から溶媒の沸点までの温度範囲で実行され、
処理後は通常はろ過、乾燥、あるいは溶媒を蒸発させる
ことによって行なわれる。蒸発による場合は、溶解した
シランカップリング剤の全量が無機質フィラーに付着結
合する。

また、無水の溶媒を用いた場合、あるいは室温で処理さ
れた場合は必要に応じてアミン、または酸の水溶液で３
０〜９５℃、好ましくは６０〜８０℃で加熱処理、また
は溶液を用いずにこれらの無機質フィラーを５０−１５
０℃、好ましくは８０〜１３０℃で加熱乾燥させること
によって行なわれる。

これらの処理は、含フッ素シランカップリング剤を無機
質フィラー表面とより強固に結合させるために必要なも
のである。

乾式法では、無機粉末を室温、または加熱しながら激し
く攪拌し、ここに（１）式で示される含フッ素シランカ
ップリング剤そのままか、またはこれを溶媒に溶解した
液を少しずつ滴下する方法でも実行できる。

この場合も、湿式法で述べた溶媒、触媒（アミン、酸）
等を同様に用いることができる。処理した粉末は再度加
熱し、溶媒を蒸発させると同時に。

含フッ素シランカップリング剤と無機質フィラーとの結
合を強固にさせられる。

含フッ素シランカップリング剤の処理量は無機質フィラ
ーの比表面積によって変化するが、０．１〜２０重量パ
ーセントまでが好ましい。

０．１重量パーセント以下であると、フッ素樹脂との密
着性が十分でなく、また、２０重量パーセント以上では
、それ以下の場合と比較して特性の変化は認められない
。

使用するフッ素樹脂は、モールディングパウダー（圧縮
成型用粉末）をベースとしたもの、あるいは、ファイン
パウダー（ペースト押出用粉末）をベースとしたものの
どちらでもよく１通常は、無機質フィラーを充填させた
後、予備成形した後、焼成して成形される。

〈発明の具体的開示〉 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例１ ガラス繊維（径約３μｍ、長さ約５０μｍ）５０ｇと液
（１０％希塩酸水溶液を１重量パーセント含む）５００
ｍＧを電気損どう機に入れ室温で１０分間激しく混合、
攪拌した。攪拌終了後、１００℃に加熱して溶媒を蒸発
させることにより、含フッ素シランカップリング剤で処
理したガラス繊維を得た。このガラス繊維をポリテトラ
フルオロエチレン（テフロン）粉末と５０重量パーセン
トで混合し、４００ｋｇ／ａｌで１７２φＸｌ０ｍｍに
圧縮予備成形した後、３７０°Ｃで、１時間焼成して、
ガラス繊維充填テフロン樹脂を得た。

このようにして得られた、ガラス繊維充填テフロン樹脂
の圧縮強さ、（速度３　＋ａｍ／ｗｉｎ）および摩擦特
性を調べた。摩擦特性については、銘木式摩耗試験機を
使用した。結果は比較例１と共に表１に示す。

比較例１ 含フッ素シランカップリング剤の表面処理を行なわない
ガラス繊維を充填したテフロン樹脂について実施例１と
同様な手順で成形試験片をつくり。

試験を行なった。結果を実施例１と共に表１に示して両
者を比較した。

表 ＊測定条件：相手材５ＬＩＳ−２７、試料寸法２５６φ
×２０φＸ　１５　Ｑ　（ｍｍ）、荷重４　ｋｇ／ｃ＋
＋ｒ、速度６０ｍ／ｍｉｎ　、時間１６ｈｒｓ、（なら
し運転３０ｍ１ｎ）実施例２ 温度計、攪拌装置、および還流装置を備えたＩＱ三ツロ
フラスコに、グラファイト５０ｇを入れ、攪拌しながら
、実施例１と同じ含フッ素シランカップリング剤溶液（
１０重量パーセント）　１００＋＋＋Ｑを１時間かけて
滴下した。滴下終了後１００℃に加熱して溶媒を除去し
て含フッ素シランカップリング剤粉末を得た。テフロン
樹脂への分散および特性試験は実施例１と同様にて行っ
た。試験結果を表２に示す。

比較例２ 比較例１と同様に未処理のグラファイトを分散させたテ
フロン樹脂の特性試験を行った。結果を表２に示す。

表２ 手続補正書 １、・用件の表示

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式Ｃ＿８Ｆ＿１＿７ＳＯ＿２ＮＲ＾１ＣＨ＿２
   ＣＨ＿２ＣＨ＿２ＳｉＸ＿３…（ I ）（式中Ｒ＾１は
   ＨまたはＣ＿１〜Ｃ＿５アルキル基、Ｘは−Ｃｌ、−Ｂ
   ｒ、−ＯＣＨ＿３、−ＯＣ＿２Ｈ＿５）で表わされる含
   フッ素シランカップリング剤で処理した無機質フィラー
   を分散させたことを特徴とするフッ素樹脂組成物。 ２、請求項１に記載のフッ素樹脂組成物であって、該含
   フッ素シランカップリング剤が０．１〜２０重量％の前
   記化合物で処理されている組成物。