JPH0977877A - 含フッ素共重合体からなる架橋成形体の製造方法 - Google Patents

含フッ素共重合体からなる架橋成形体の製造方法

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JPH0977877A
JPH0977877A JP25830395A JP25830395A JPH0977877A JP H0977877 A JPH0977877 A JP H0977877A JP 25830395 A JP25830395 A JP 25830395A JP 25830395 A JP25830395 A JP 25830395A JP H0977877 A JPH0977877 A JP H0977877A
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copolymer
group
mol
molding
water
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JP25830395A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Inukai
宏 犬飼
Etsuzo Marumoto
悦造 丸本
Tatsuo Nishio
竜生 西尾
Akihito Iida
晃人 飯田
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.)
Toagosei Co Ltd
Original Assignee
Toagosei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】機械的強度、異種樹脂との接着性、加工性に優
れた含フッ素共重合体からなる架橋成形体の製造方法。 【解決手段】(a)パ−ハロオレフィンに基づく単位:
65〜99.5モル%、(b)オレフィンに基づく単
位:0〜5モル%および(c)ビニルアルコキシシラン
に基づく単位:0.5〜35モル%からなる共重合体
を、その成形時ないし成形後に、シラノ−ル縮合触媒の
存在下に水分と反応させることを特徴とする架橋成形体
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、化学工
学、電線および半導体分野に好適な含フッ素共重合体か
らなる架橋成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素樹脂は、C−F結合の安定性に基
づき、耐熱性、耐薬品性、電気特性、非粘着・潤滑性お
よび耐候性といった特徴を有し、産業界の広範囲な分野
で使用されている。具体的な用途としては、パイプ、バ
ルブ、継ぎ手およびチューブなどの成形品、電線および
光ファイバーの被覆材料、パッキンおよびガスケットな
どのシール材料、耐候性、耐食性、電気絶縁性および離
型性用途のフィルム材料などである。しかしながら、上
記用途に使用する場合、樹脂の機械的強度が十分満足で
きるものではなかった。また、ライニングや異種樹脂と
張り合わせ積層フィルムを作成しようとする場合、接着
性が不足するという問題があり、フッ素樹脂表面をエッ
チングしたり、ガラス繊維で裏打ちしたりしなければな
らなかった。更に、フッ素樹脂はポリフッ化ビニリデン
やフッ化ビニリデンの共重合体の様な例外を除き有機溶
剤に溶解しないため、圧縮成形や溶融成形といった熱成
形法が採用されるが、樹脂の融点が高いことに起因し成
形温度が高く、取り扱いにくい点が指摘されている。成
形温度を低めるため、樹脂の融点を下げると耐熱性も低
下してしまうといった問題点があった。
【0003】一般に機械的強度を向上させる方法として
樹脂を架橋させることが行われており、フッ素樹脂にお
いてもポリフッ化ビニリデンを電子線架橋する方法が実
用化されている。しかし、電子線照射装置が高価なた
め、安価に架橋できる方法が検討され、特公平4−11
575号記載のポリフッ化ビニリデンの成形時にシラン
化合物を反応させる方法などが検討されている。しか
し、該方法はフッ素樹脂が化学的に安定なため反応率が
低く実用的ではなかった。フルオロオレフィンとビニル
アルコキシシランにおいては、テトラフルオロエチレン
やクロロトリフルオロエチレンといったパーハロオレフ
ィンと特定のビニルアルコキシシランの2元共重合体は
公知であり、特開平2−103563号記載の様に複写
機のキャリアコート剤として検討されている。しかし、
該樹脂は有機溶剤に溶解させるため樹脂中のビニルアル
コキシシランの共重合率が大きく、フッ素樹脂の耐薬品
性を損なうものであった。また、フッ化ビニリデンと二
重結合含有シラン化合物の2元共重合体が特開平2−3
4606号、特開平2−252713号および特開平2
−252714号に記載されている。しかし、本発明者
らが重合した結果、得られる共重合体の収率が低く実用
的ではなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは以上の知見
を踏まえ、機械的強度、異種樹脂との接着性、易加工性
の含フッ素共重合体からなる架橋成形体を鋭意検討した
結果、 (a)下記化学式で表されるパーハロオレフィン〔以下
(a)単量体という〕に基づく単位:65〜 99.5
モル% CF2 =CFX (式中、Xは、塩素原子、フッ素原子、パーフルオロア
ルキル基またはフルオロアルコキシ基である) (b)下記化学式で表されるオレフィン〔以下(b)単
量体という〕に基づく単位:0〜5モル% CH2 =CX2 (式中、Xは、塩素原子、フッ素原子、水素原子、アル
キル基またはパーフルオロアルキル基であり、同一でも
相異なってもよい) (c)下記化学式で表されるビニルアルコキシシラン
〔以下(c)単量体という〕に基づく単位:0.5〜3
5モル% CH2 =CH−(R1 m −Si(R2 n (OR3
3-n (式中、R1 はアルキレン基またはオキシアルキレン
基、R2 はメチル基またはエチル基、R3 は炭素数1〜
3のアルキル基またはアルコキシアルキル基、mは0ま
たは1〜10の整数、nは0または1〜3の整数であ
る)からなる共重合体を、その成形時ないし成形後に、
シラノール縮合触媒の存在下に水分と反応させることを
特徴とする架橋成形体が、前記性質を満足することを発
見し、本発明を完成した。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で使用される(a)単量体
としては、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオ
ロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、デカフルオロ
ペンタン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)およ
びパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)などが例示
される。1種の単量体のみならず2種以上を使用しても
よい。重合の容易さから好ましくはテトラフルオロエチ
レンおよびクロロトリフルオロエチレンである。(b)
単量体としては、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、ク
ロロフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、ヘキ
サフルオロイソブチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、エチレン、プロピレンおよびイソブチレンなどが例
示される。該樹脂の耐薬品性や耐熱性を高めるために
は、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、エチレンおよび
プロピレンが好ましい。(c)単量体としては、ビニル
トリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニ
ルトリプロポキシシラン、ビニルトリペントキシシラ
ン、ビニルトリス(βーメトキシエトキシ)シラン、ビ
ニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシ
シラン、ビニルメチルジプロポキシシラン、ビニルジメ
チルモノメトキシシラン、ビニルジメチルモノエトキシ
シラン、ビニルエチルモノメトキシシラン、ビニルエチ
ルモノエトキシシラン、トリメトキシシリルヘキセン、
トリメトキシシリルプロピルビニルエーテル、トリメチ
キシシリルデシルビニルエステルおよびトリエトキシシ
リルプロピルアクリレートなどが例示される。該重合体
の保存安定性と架橋時の反応性から、好ましくはR3
エチル基およびメトキシエチル基であり、より好ましい
単量体はビニルトリエトキシシランである。
【0006】本発明の共重合体の組成としては、好まし
くは(a)単量体単位/(b)単量体単位/(c)単量
体単位が80〜98モル%/0〜3モル%/1〜20モ
ル%であり、より好ましくは85〜98モル%/0〜2
モル%/1〜15モル%〔但し(a)単量体単位+
(b)単量体単位+(c)単量体単位=100モル%〕
である。(a)単量体単位が98モル%より多いと耐熱
性、耐薬品性は良いが密着性が低下し、80モル%より
少ないと耐熱性、耐薬品性が劣る。(b)単量体単位が
3モル%より多いと共重合体の耐熱性が低下する。
(c)単量体単位が20モル%より多いと架橋しやす
く、また密着性も向上するが、成形体が脆くなり耐薬品
性も劣り、1モル%より少ないと機械的特性や易加工性
が改良されず密着性も低下する。
【0007】本発明における共重合体は塊状重合、溶液
重合、懸濁重合および乳化重合といった通常のラジカル
重合で得ることができる。ラジカル重合開始剤として、
ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジノルマル
プロピルパーオキシジカーボネート、イソブチリルパー
オキシド、パーフルオロブチリルパーオキシド、ジ(ク
ロロフルオロアシル)パーオキシドおよびジ(パーフル
オロアシル)パーオキシドなどの有機過酸化物、アゾビ
スイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、過硫酸アンモ
ニウムおよび過硫酸カリウムといった無機過酸化物が使
用可能である。ロンガリットおよび亜硫酸ナトリウムと
いった還元剤を加え、レドックス開始剤としても良い。
【0008】溶液重合の場合、溶媒としてはターシャリ
ーブタノールおよびフッ素系溶剤が好適に用いられる。
かかるフッ素系溶剤としてはクロロトリフルオロエチレ
ン、CF2 ClCFCl2 、CF2 ClCF2 CHCl
F、CF3 CHCl2 、オクタフルオロシクロブタンお
よびパーフルオロ環状エーテルなどが例示される。懸濁
重合および乳化重合においては、溶媒は通常水であり、
必要によりフッ素系溶剤、懸濁安定剤、PH調整剤およ
び乳化剤などを共存させることができる。かかる懸濁安
定剤としてはメチルセルロースおよびポリビニルアルコ
ールが例示される。PH安定剤としてはリン酸2ナトリ
ウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムおよびホウ酸
ナトリウムなど公知の化合物が例示される。乳化剤とし
てはパーフルオロオクタン酸アンモニウムおよびドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどが例示される。そ
の他、連鎖移動剤としてアセトンおよびMEKなどのケ
トン類、メタノールおよびエタノールなどのアルコール
類、エーテル類、エステル類およびメルカプタン類を加
えても良い。
【0009】重合温度は、通常のラジカル重合と同様に
選択でき、0〜100℃が例示される。重合圧力は1〜
50kg/cm2 が好適に採用される。重合時間は3〜
50時間が好ましい。重合方法は全ての単量体を予め仕
込むバッチ法や、単量体の一部を予め仕込み、重合開始
後必要な単量体を後からフィードする逐次添加法が採用
可能である。本発明における共重合体は有機溶剤に溶解
しない場合が多いので、分子量は高化式フローテスター
の溶融粘度として求める。溶融粘度は、前記共重合体を
溶融する温度まで加温し、一定の圧力で高化式フロ−テ
スタ−から押出した時の溶融液の粘度を測定することで
得られる。好ましい溶融粘度は、圧力100kg/cm
2 において1×102 〜1×108 ポイズである。
【0010】さらに本発明は、前記共重合体をシラノー
ル縮合触媒の存在下に水分と反応させることを特徴とす
る。かかるシラノール縮合触媒としては、ジブチル錫ジ
ラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、オクタン酸
錫、酢酸錫、ナフテン酸鉛、カプロン酸亜鉛、2−エチ
ルヘキサン酸鉄、ナフテン酸コバルト、チタン酸テトラ
ノニルエステルおよびビス(アセチルアセトニトリル)
ジイソプロピルチタネートなどが例示される。また、塩
酸、硫酸およびリン酸など無機酸、パラトルエンスルホ
ン酸および酢酸などの有機酸を用いることができる。こ
れらのシラノール縮合触媒の配合量は、共重合体に対し
0.0001〜10重量%、好ましくは0.01〜5重
量%である。本発明における水分は、水、水蒸気、温水
および水と有機溶剤の混合物など通常のものが例示され
る。
【0011】本発明における共重合体をシラノール縮合
触媒の存在下に水分と反応させる具体的な方法として、
本発明の共重合体を後記の方法で成形した後、シラノー
ル縮合触媒を含有する20℃〜100℃の温水に3時間
〜50時間浸漬させたり、前記共重合体の成形前にシラ
ノール縮合触媒を添加して、前記共重合体から得られる
成形体を20℃〜100℃の温水に3時間〜50時間浸
漬させるかまたはスチームの蒸気雰囲気に3時間〜50
時間さらしたり、あるいは、前記共重合体の成形前にシ
ラノール縮合触媒および水分を添加して、成形中または
成形後に前記共重合体を反応させてもよい。本発明にお
ける共重合体の成形方法としては、圧縮成形、射出成
形、溶融成形および押出成形などの各種成形方法を実施
することができ、成形条件としては、一般的に用いられ
ている方法が適用される。
【0012】本発明における共重合体をシラノール縮合
触媒の存在下に水分と反応させる際に、アラミド繊維、
カーボン繊維、グラファイトおよびブロンズ粉など各種
添加剤を配合してもよい。多層フィルムを形成する場
合、予めフィルムラミネートを施した後、本発明におけ
る共重合体をシラノール縮合触媒の存在下に水分と反応
させれば、シラノール縮合触媒が異種フィルムの接着に
寄与し、接着力を増強することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。 実施例1 [共重合体の合成]攪拌機を備えた1リットルのオート
クレーブに1,1,2−トリフルオロ−1,2,2−ト
リクロロエタン(以下F113という)280gとビニ
ルトリエトキシシラン(以下VTRIESという)1.
5gを仕込み、脱気と窒素置換を3回繰り返した後脱気
し、クロロトリフルオロエチレン(以下CTFEとい
う)350gを仕込んだ。40℃まで昇温後、ジノルマ
ルプロピルパーオキシジカーボネートのメタノール50
%溶液(以下開始剤溶液という)1.5gを圧入し重合
を開始した。その後、4時間目と9時間目にVTRIE
Sを各1.0g、10時間目に開始剤溶液を1.0g追
加し20時間重合を行った。未反応のCTFEをパージ
し、オートクレーブを開放して白色粉末状の共重合体が
懸濁した溶液を得た。この溶液をエタノール中に投入
し、洗浄乾燥し120gの共重合体を得た。得られた共
重合体はアセトン、トルエン、ヘキサンに不溶であり、
DSCで測定した共重合体の融点(以下Tmという)は
202℃であった。高化式フローテスター(ノズル内径
1mm、ノズル長さ10mm、形式CFT−500形、
島津製作所社製)で溶融粘度を測定したところ、230
℃における溶融粘度は1×107 ポイズであった。IR
スペクトルでは、VTRIESに起因するCH2 ピーク
が2980cm-1付近に観察された。この共重合体の元
素分析はF=46.9重量%、Si=0.5重量%であ
り、共重合体の組成は、CTFE/VTRIES=98
/2(モル%)であった。 [成形体の製造]クロムメッキを施した金型に上記の共
重合体を入れプレス機に装着した。280℃で30分保
持した後、良く脱泡し50kg/cm2 の圧力で圧縮成
形した。圧縮後直ちに冷却し、厚み1mmの成形体を得
た。続いて、ジブチル錫ジラウレートを5%含んだ水性
懸濁液に浸漬し、80℃で24時間架橋させた。得られ
た架橋体を150℃でオルソクロロベンゾトリフルオラ
イドを用い未架橋のPCTFEを抽出除去した。架橋率
を算出したところ89%であった。得られた成形体の機
械的強度の測定(試験方法:ASTM D638、測定
温度23℃)を行い、その結果を表1に示す。
【0014】比較例1〜比較例3 実施例1と同様な方法で市販のフッ素樹脂成形体の機械
的強度を測定した。その結果を表1に示す。
【0015】実施例2 実施例1と同様の方法で作成した共重合体の圧縮成形シ
ートを金型に入れ、PMMA共重合体ペレット(三菱レ
イヨン製アクリペットMD)を加えた後、180℃で圧
縮成形し、2層構造のシートを得た。次いで、実施例1
と同様に本共重合体を架橋させた。架橋後のシートは手
で剥離できなかった。同様の方法で、市販のPTFEシ
ートを使用しアクリペットMDとの2層構造シートを作
成したが、手で容易に界面より剥離できた。
【0016】実施例3 [共重合体の合成]実施例1と同様な装置にフロリナー
トFC72(3M社)200gと水200gを加え、V
TRIESを6.0g仕込み、脱気と窒素置換を3回繰
り返した後脱気し、テトラフルオロエチレン(以下TF
Eという)40gを仕込んだ。40℃まで昇温後、開始
剤溶液を1.0g圧入し重合を開始した。その後、重合
圧力を保つようにTFEを追加し、計110g後添加し
た。また、3時間目と7時間目、10時間目にVTRI
ESを各2.0g、8時間目に開始剤溶液を0.5g追
加し16時間重合を行った。未反応のTFEをパージ
し、オートクレーブを開放して白色粉末状の共重合体が
懸濁した溶液を得た。この溶液を200メッシュの濾布
で濾過し、エタノールで洗浄後、乾燥し100gの共重
合体を得た。得られた共重合体について実施例1と同様
な測定を行ったところ、Tmは280℃、380℃の溶
融粘度は1×104 ポイズであった。IRスペクトルで
は、VTRIESに起因するCH2 ピークが2980c
-1付近に観察された。この共重合体の元素分析はF=
67重量%、Si=1.6重量%であり、共重合体の組
成は、TFE/VTRIES=94/6(モル%)であ
った。 [成形体の製造]クロムメッキを施した金型に上記の共
重合体10gとジブチル錫ジラウレート0.01gを入
れプレス機に装着した。340℃で30分保持した後、
良く脱泡し50kg/cm2 の圧力で圧縮成形した。圧
縮後直ちに冷却し、厚み1mmの成形体を得た。続い
て、水に浸漬し80℃で24時間架橋させた。得られた
成形体を実施例1と同様な測定を行い、その結果を表1
に示す。
【0017】実施例4 [共重合体の合成]実施例1と同様な装置に水400
g、パーフルオロオクタン酸アンモニウム8g、炭酸水
素アンモニウム12gを加え、VTRIES3.0gを
仕込み、脱気と窒素置換を3回繰り返した後脱気し、ま
ず、ヘキサフルオロプロピレン(以下HFP)を40g
仕込んだ後、TFEを50gを仕込んだ。51℃まで昇
温後、過硫酸アンモニウム1g圧入し重合を開始した。
その後、TFEを追加し、計100g後添加した。ま
た、3時間目と7時間目、10時間目にVTRIES各
2.0gを追加し19時間重合を行った。未反応のTF
EとHFPをパージし、オートクレーブを開放して乳白
色のエマルションを得た。次いで凍結凝析により共重合
体を分離し、水洗、乾燥後80gの共重合体を得た。
得られた共重合体について実施例1と同様な測定を行っ
たところ、Tm=260℃、380℃の溶融粘度は5×
104 ポイズであった。IRスペクトルでは、VTRI
ESに起因するCH2 ピークが2980cm-1付近に、
HFPに起因するCF3 ピークが980cm-1付近に観
察された。この共重合体の元素分析はF=70.5重量
%、Si=1.1重量%、C=25.8重量%であり、
共重合体の組成は、TFE/HFP/VTRIES=9
1/5/4(モル%)であった。 [成形体の製造]クロムメッキを施した金型に上記の共
重合体10gを入れプレス機に装着し,340℃で30
分保持した後、良く脱泡し50kg/cm2 の圧力で圧
縮成形した。圧縮後直ちに冷却し、厚み1mmの成形体
を得た。続いて、5%塩酸水に浸漬し50℃で24時間
架橋させた。得られた成形体を実施例1と同様な測定を
行い、その結果を表1に示す。
【0018】実施例5 [共重合体の合成]実施例1と同様な装置にF113を
280gとビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラ
ン(以下VTRIMESという)2.5gを仕込み、脱
気と窒素置換を3回繰り返した後脱気し、CTFE30
0g、フッ化ビニリデン(以下VdFという)5gを仕
込んだ。40℃まで昇温後、開始剤溶液を1.5gを圧
入し重合を開始した。その後、4時間目と9時間目にV
TRIMES各1.5g、10時間目に開始剤溶液1.
0gを追加し20時間重合を行った。未反応のVdFと
CTFEをパージし、オートクレーブを開放して白色粉
末状の共重合体が懸濁した溶液を得た。この溶液をエタ
ノール中に投入し、洗浄乾燥し110gの共重合体を得
た。得られた共重合体について実施例1と同様な測定を
行ったところ、Tm=189℃、230℃の溶融粘度は
1×105 ポイズであった。IRスペクトルでは、VT
RIMESに起因するCH2 ピークが2980cm-1
近に観察された。この共重合体の元素分析はF=47.
4重量%、C=22.0重量%、H=0.4重量%、S
i=0.4重量%であり、共重合体の組成は、CTFE
/VdF/VTRIMES=94/4.5/1.5(モ
ル%)であった。 [成形体の製造]クロムメッキを施した金型に上記の共
重合体を入れプレス機に装着し、230℃で30分保持
した後、良く脱泡し50kg/cm2 の圧力で圧縮成形
した。圧縮後直ちに冷却し厚み1mmの成形体を得た。
続いて、ジブチル錫ジラウレートを5%含んだ水性懸濁
液に浸漬し、80℃で24時間架橋させた。得られた架
橋体を実施例1と同様の方法で抽出し架橋率を算出した
ところ、96%であった。得られた成形体を実施例1と
同様な測定を行い、その結果を表1に示す。
【0019】実施例6 [共重合体の合成]VTRIES50g、CTFE35
0gに変更した以外は実施例1と同様の方法で共重合を
行ない、F113に膨潤溶解した重合溶液を得た。得ら
れた溶液をエタノール中に投入し、洗浄乾燥し160g
の共重合体を得た。得られた共重合体について実施例1
と同様な測定を行い、Tmは明確に観察されなかった
が、180℃の溶融粘度は1×103 ポイズであった。
IRスペクトルを測定したところ、VTRIESに起因
するCH2 ピークが2980cm-1付近に観察された。
この共重合体の元素分析はF=35.2重量%、Si=
4.2重量%であり、共重合体の組成は、CTFE/V
TRIES=81/19(モル%)であった。 [成形体の製造]実施例1と同様の方法で、180℃で
30分保持した後、良く脱泡した後10kg/cm2
圧力で圧縮成形し、厚み1mmの成形体を得た。続い
て、実施例1と同様な条件で架橋させた。得られた架橋
体をF113で抽出し架橋率を算出したところ、66%
であった。得られた成形体を実施例1と同様に機械的強
度の測定を行い、その結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明により得られた含フッ素共重合体
からなる架橋成形体は優れた機械的強度、異種樹脂との
接着性および易加工性を有し、自動車、化学工学、電線
および半導体分野に有用な成形体である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 晃人 愛知県名古屋市港区船見町1番地の1 東 亞合成株式会社名古屋総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)下記化学式で表されるパーハロオレ
    フィンに基づく単位:65〜99.5モル% CF2 =CFX (式中、Xは、塩素原子、フッ素原子、パーフルオロア
    ルキル基またはパ−フルオロアルコキシ基である) (b)下記化学式で表されるオレフィンに基づく単位:
    0〜5モル% CH2 =CX2 (式中、Xは、塩素原子、フッ素原子、水素原子、アル
    キル基またはフルオロアルキル基であり、同一でも相異
    なってもよい) (c)下記化学式で表されるビニルアルコキシシランに
    基づく単位:0.5〜35モル% CH2 =CH−(R1 m −Si(R2 n (OR3
    3-n (式中、R1 はアルキレン基またはオキシアルキレン
    基、R2 はメチル基またはエチル基、R3 は炭素数1〜
    3のアルキル基またはアルコキシアルキル基、mは0ま
    たは1〜10の整数、nは0または1〜3の整数であ
    る)からなる共重合体を、その成形時ないし成形後に、
    シラノール縮合触媒の存在下に水分と反応させることを
    特徴とする架橋成形体の製造方法。
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