JPS6363583B2 - - Google Patents
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Description
[産業上の利用分野]
本発明は加硫可能な組成物に関するものであ
り、さらに詳しくは、加硫性の改善された含フツ
素弾性共重合体組成物に関するものである。 [従来の技術] 含フツ素弾性体の加硫方方法として、有機過酸
化物と適当な助剤を組み合わせる処方の有用性に
対する認識が高まり、これらの加硫系を有効に作
用させるために種々の方法が提案されている。例
えば、臭素、ヨウ素などを含有する単量体、添加
剤の存在下フツ化ビニリデン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体を合成し、反応活性部位を導入
する方法(特公昭53−4115、特公昭54−1585、特
開昭53−125491各公報参照)、共重合体を高温で
加熱処理し不飽和結合等を導入する方法(特公昭
55−41641、特開昭51−86551号公報参照)あるい
は共重合体を塩基性物質の存在下に加熱処理し不
飽和結合等を導入する方法(特開昭54−122350公
報参照)等が知られている。 しかしながら、臭素含有単量体はその入手が必
ずしも容易ではなく、単量体としての反応性等の
観点から好適なものを用いる場合には製造コスト
の上昇を招かざるを得ない、ヨウ素含有化合物の
場合には、単量体として用いることは困難で重合
時に一種の連鎖調整剤として用いることが知られ
ており、ポリマー連鎖中のその濃度の高い状態で
組み込むことは困難であり、また臭素の場合と同
様に製造コストの上昇要因となる。一方、高温で
の加熱処理の場合には、300℃以上の高温での長
時間処理というエネルギーコストアツプ要因を含
むとともに、効率、再現性、ゲル化等の点で問題
が多い。さらに、塩基性化合物の存在下での加熱
処理はその均一な分散の困難なこと、処理の煩雑
なこと、ポリマーのゲル化を招くことなど実用上
多くの問題を残していた。 一方、フツ化ビニリデン単独重合体について
は、これに相間移動触媒を含有するアルカリ水溶
液を作用せしめて脱HFすることにより置換ポリ
(アセチレン)様ポリマーに変換可能なことは知
られている(J.Polymer Sci.Polym.Chem.
Ed.21,3443−3451(1983))。しかしながら、フツ
化ビニリデン共重合体について同様の反応が進行
するかどうか、さらにはゴムの加硫部位として必
要かつ十分な不飽和結合を導入する条件等につい
ては全く知られていない。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明は、前記のごとき従来技術における問題
点を解消するものであり、加硫性に優れ、かつ特
性に優れた加硫ゴムを与え、さらに低コストで製
造可能な組成物の提供を目的とするものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、フツ化ビニリデン弾性共重合体、有
機過酸化物および加硫促進剤を含有する組成物に
おいて、フツ化ビニリデン弾性共重合体が予め水
性分散液の状態で、オニウム化合物を含有するア
ルカリ性水溶液を作用せしめることにより、不飽
和結合を導入せしめていることを特徴とする加硫
可能な組成物である。 本発明において、フツ化ビニリデン弾性共重合
体としては、フツ化ビニリデンとこれと共重合し
て弾性共重合体を生成する各種共重合体、例え
ば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオ
ロエチレン、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、パーフルオロ
(アルキルビニルエーテル)、パーフルオロ(アル
コキシアルキルビニルエーテル)、エチレン、プ
ロピレン、イソブチレン等から選ばれる一種以
上、との共重合体が例示され、フツ化ビニリデン
−テトラフルオロエチレン−プロピレン系三元共
重合体、フツ化ビニリデン−テトラフルオロエチ
レン−エチレン−イソブチレン系四元共重合体、
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系三元共重合体、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)系二元共重合体、フツ化ビニリデン−パー
フルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)
系二元共重合体、さらにはこれらに他の共単量体
に基く単位を含有せしめたものなどで、ガラス転
移点が室温以下である共重合体が好ましく採用可
能である。 かかる共重合体中の各単量体単位の含有割合
は、その機械的特性、耐熱性、耐寒性、耐薬品
性、耐油性等の諸特性を勘案して適宜選定される
が、例えば、フツ化ビニリデン−テトラフルオロ
エチレン−プロピレン系三元共重合体については
フツ化ビニリデン単位3〜70モル%、テトラフル
オロエチレン単位20〜60モル%、プロピレン単位
20〜50モル%の範囲が、またフツ化ビニリデン−
ヘキサフルオロプロピレン系共重合体もしくはフ
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系三元共重合体については
フツ化ビニリデン単位50〜85モル%、ヘキサフル
オロプロピレン単位15〜30モル%、テトラフルオ
ロエチレン単位0〜30モル%の範囲が好ましく採
用可能である。 なお、かかる共重合体においては、フツ化ビニ
リデン単位の含有割合を2〜90モル%、特に5〜
85モル%の割合とすることが好ましい。該割合が
高すぎる場合には、共重合体のゴム弾性の欠如、
共重合体の耐アルカリ性の低下など、物性上の不
都合が生じ、また、低すぎる場合には、不飽和結
合の生成が不充分となり、加硫性の改善効果が低
下する。 本発明においては、上記のごとき共重合体が、
予め水性分散液の状態で、オニウム化合物を含有
するアルカリ性水溶液を作用せしめることによ
り、不飽和結合を導入せしめられていることが重
要である。 水性分散液の形成方法は特に限定されないが、
乳化重合、懸濁重合等の手法で水性媒体中で共重
合体を生成せしめ、かくして得られるラテツクス
もしくは水性分散液をそのまま使用する方法が工
程的に有利である。勿論、溶液重合、塊状重合等
の手法で生成せしめた共重合体を適宜の手段で水
性媒体に分散せしめることにより調整された水性
分散液も使用可能である。いずれにせよ、分散し
ている共重合体の平均粒径が10mm以下であること
が円滑な反応を行なわしめる上で望ましい。ま
た、該分散液に、反応促進等の目的で、t−ブタ
ノールあるいはトリクロロトリフルオロエタン、
ジクロロテトラフルオロエタンのごとき有機溶媒
を共存せしめることも可能である。 本発明においてオニウム化合物としては、求核
剤と反応し、その親油性カチオンの作用により、
有機媒体への溶解、あるいは有機物への親和性を
高める働きをし、求核剤と有機基質との反応を促
進する機能を持つものが有効であり、陽イオンの
中心元素が窒素であるアンモニウム化合物をはじ
めとして、ホスホニウム、アルソニウム、スルホ
ニウム、オキソニウム、セレイニウム、スタノニ
ウム、ヨードニウム各化合物等種々のものが採用
可能であるが、入手性の面から4級アンモニウム
化合物および4級ホスホニウム化合物が好まし
い。そして、かかる化合物としては、塩化物、臭
化物、ヨウ化物、水酸化物、硫酸水素化物等が好
ましい。中でも、親水性と親油性のバランスのと
れた化合物が活性の面から好ましく採用される。
かかる好適な化合物としては、テトラブチルアン
モニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムク
ロリド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロリ
ド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、
テトラブチルアンモニウムハイドロゼンサルフエ
イト、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサ
イド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリ
ド、テトラブチルホスホニウムブロミド、テトラ
プロピルホスホニウムブロミドが例示される。 上記のごときオニウム化合物の使用量は特に限
定されないが、脱HF反応を円滑に進行せしめる
ためには、被処理共重合体中のフツ化ビニリデン
単位の含有割合に応じて変化せしめることが好ま
しく、該割合をV(単位モル%)で表わしたとき
に、被処理共重合体100重量部当りのオニウム化
合物の使用量(重量部)は20/V〜400/V、特
に40/V〜200/Vの範囲から選定することが好
ましい。 本発明においてオニウム化合物を含有するアル
カリ性水溶液のアルカリ源としては、アミン、ア
ンモニア、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類
金属水酸化物等が基本的には使用可能であるが、
廃液処理負担、共重合体の凝集特性等の観点か
ら、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが好
ましく採用される。水溶液中のアルカリ濃度とし
ては通常0.5〜40重量%程度、特に2〜20重量%
程度が採用される。 本発明において、フツ化ビニリデン弾性共重合
体にオニウム化合物を含有するアルカリ性水溶液
を作用せしめる際に被処理共重合体のゲル化を生
起せしめないようにすることが、その後の配合特
性、加硫特性等の面から好ましく、また、加硫特
性および加硫物物性の両面から、脱HFされた共
重合体中の不飽和結合濃度を、単量体単位100当
り0.1〜15とすることが好ましく、この値を0.5〜
10、特に1〜5程度とすることがさらに好まし
い。かかる見地から、温度としては50〜120℃、
特に70〜100℃程度、時間としては10分〜10時間、
特に30分〜3時間程度が好ましく採用される。 本発明において、有機過酸化物としては、種々
例示され得る。例えば、ジベンゾイルパーオキシ
ドのごときジアシルパーオキシド、ジクミルパー
オキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブ
チルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキ
シイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオ
キシベンゾエートのごときパーオキシエステル類
などのモノパーオキシ化合物および2,5−ジメ
チル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘ
キシン−3、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t
−ブチルパーオキシ)−ヘキサン、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、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベン
ゾイルパーオキシ)−ヘキサンなどのジパーオキ
シ化合物などがあげられる。これらは、一種類単
独あるいは二種以上混合して使用され得る。かか
る有機過酸化物の添加量は、通常含フツ素弾性共
重合体100重量部当り、通常0.1〜20重量部、好ま
しくは1〜10重量部程度が採用される。 本発明において、加硫促進剤としては、アリル
化合物、メタクリレート類、ジビニル化合物のご
とき官能性モノマー、さらにはポリブタジエンの
ごとき多官能性ポリマーなどの反応性不飽和化合
物、さらにオキシム化合物、硫黄化合物等広範囲
のものが採用可能であるが、加硫性あるいは配合
時の混練性などの見地から反応性不飽和化合物が
好ましく、特に圧縮永久歪、耐熱性など、加硫物
の特性の面から多アリル化合物および1,2−ポ
リブタジエンのごとき多官能性化合物が好ましく
採用可能である。 本発明において好適に採用可能な多アリル化合
物としては、アリル基(−CH2CH=CH2)を二
個以上有する化合物が種々例示可能である。例え
ば、グリセリンのジアリルエーテル、ジアリルア
ミン、トリアリルアミンのごとき多アリル基置換
のアルキルまたは芳香族アミン、トリアリルリン
酸などで代表される多アリル基置換のリン酸また
は亜リン酸、ジアリルサクシネート、アジピン酸
ジアリル、フタル酸ジアリルのごときカルボン酸
の多アリル置換体、ジアリルメラミン、シアヌル
酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリルなどが
あげられる、これらは、一種類単独あるいは二種
以上混合して使用され得る。好適な具体例として
は、2mmHgの減圧下で30℃以上の沸点を有する
ジアヌル酸トリアリル(162℃/2mmHg)、リン
酸トリアリル(157℃/44mmHg)、イソシアヌル
酸トリアリル、フタル酸ジアリル(161℃/4mm
Hg)、ジアリルメラミンなどを例示し得る。 かかる加硫促進剤の添加量は、含フツ素弾性共
重合体100重量部当り、通常は0.2〜10重量部程度
が採用され得る。 本発明の組成物には、従来加硫ゴムの製造に際
して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
強剤、その他の充填剤、顔料、酸化防止剤、安定
剤などを包含する。 本発明の組成物の製造に際しては、弾性共重合
体、有機過酸化物、加硫促進剤、その他の添加剤
を充分均一に混合することが望ましい。かかる混
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なわ
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弾性
共重合体中に充分分散し得る。 また、かかる添加配合物を適当に溶媒中に溶解
分散し、懸濁溶液とする事も可能である。さら
に、混合を最初から媒体中で行なういわゆるウエ
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
用いることによつて溶液状の配合物が得られる。
なお、混合時に作業条件や操作は、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。 本発明の組成物は、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、特殊成形品例えばスポンジ状ラバーなど
も成形加工され得るものである。このように成形
加工された本発明組成物は、後述のごとき適宜加
硫手段によつて加硫物にされ得る。かくして、本
発明の組成物から加硫ゴム製品が得られるもので
ある。 本発明において、加硫を行なう際の操作は、従
来より通常使用されている操作を採用し得る。例
えば、成形型中で加圧しながら加熱する操作が採
用され、また押出、カレンダーロールあるいは射
出成形法などで成形したのちに、加熱炉中または
蒸気釜中で加熱する操作が採用され得る。加硫時
の作業条件などは、使用原料や配合に応じて最適
条件を選定して行なうのが望ましい。加硫時の温
度は、通常80〜250℃程度、好ましくは120〜200
℃程度が採用され得る。また、加熱時間は特に限
定されないが、有機過酸化物の種類に応じて1分
〜3時間の範囲であり、好ましくは5分〜2時間
の範囲内で選定される。加熱温度を高くすれば加
熱時間を短縮し得る。なお、得られる加硫物の再
加熱処理も採用可能であり、物理的性質の向上に
役立つものである。例えば、150〜250℃、好まし
くは180〜230℃の温度で、2〜25時間程度の再加
熱処理が採用され得るなどである。 [実施例] 以下の実施例および比較例において、組成物の
加硫特性および加硫物物性は下記のごとく測定し
た。 加硫特性 今中機械工業(株)製JSR型キユラストメータに
より、170℃において加硫曲線を測定し、これに
基いて加硫密度の相当する有効トルクΔTRおよ
び最適加硫時間t90を算出した。 加硫物物性 加硫用組成物を1mm厚シートおよび圧縮永久歪
測定用試験片の形に圧力100Kg/cm2G、温度170℃
で15分間成形加硫後230℃で16時間2次加硫した
ものを試験片とし、各種測定に供した。 引張特性、耐寒性、耐薬品性の測定はJISK−
6301に準拠し、また圧縮永久の測定はASTMD
−395−78に準拠して測定した。 実施例 1 乳化重合法によりフツ化ビニリデン/テトラフ
ルオロエチレン/プロピレンの各単位の含有割合
が34.8/38.9/26.3(モル比)である三元共重合体
を13.1重量%含有するラテツクスを製造した。 一方、冷却管および撹拌翼を装着した容量2
の三ツ口フラスコに水酸化ナトリウム10重量%水
溶液500gを仕込み90℃に加温した。該溶液に上
で得られたラテツクス380gを撹拌下に滴下し、
共重合体を凝集させ共重合体が浮遊する分散液と
した。このとき、滴下速度および撹拌速度を調節
して、凝集粒子の粒径が10mm以下となるようにし
た。 ついで、上記分散液にテトラ−n−ブチルアン
モニウンムブロミド1.5gを添加し、90℃に3時
間保持した。時間の経過とともに、粒子相および
液相はともに茶色に着色した。 室温に冷却後、粒子相を分離し、洗滌・乾燥し
た。処理共重合体の収量は49.6gであつた。 該処理により、赤外線スペクトルにおいて、
3130cm-1、1722cm-1、1690cm-1に新らたな吸収が
観察され、不飽和結合の導入が確認された。 上で得られた処理共重合体40g、2,5−ジメ
チル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)−ヘ
キサン0.8g、イソシアンヌル酸トリアリル2g、
水酸化カルシウム2gおよびMTカーボン14gを
4インチロールにより混練し加硫用組成物を得
た。 上記組成物の加硫特性および加硫物性を第1表
にまとめて示す。 比較例 1 実施例1と同様のラテツクス300gを食塩水溶
液中に滴下し凝集せしめ洗滌・乾燥することによ
り39.3gの白色ポリマーを得た。 かくして得られた共重合体を直接、実施例1と
同様の配合で混練し加硫用組成物を得た。 かかる組成物の加硫特性はΔTRが0.9Kg−cmに
すぎず、また、t90も10.9分と長く、実用に適さな
いものであつた。 比較例 2 実施例1と同様のラテツクスを用い、テトラ−
n−ブチルアンモニウムブロミドの添加を行わな
い以外は同様のアルカリ処理を行い、茶色の粒状
ポリマーを得た。 該処理共重合体は、実施例1と同様の配合の組
成物としたときにΔTRが3.2Kg−cmと一応の加硫
特性を示したが、素煉り後においてもテトラヒド
ロフラン等の溶剤に完溶せず、また成形性の指標
であるムーニー粘度もML(100℃)が200以上と
高く、加硫用組成物の原料ポリマーとしては不適
当であつた。 比較例 3 実施例1で使用したと類似の組成を有し、かつ
加硫部位として、少量のパーフルオロ−(2−ブ
チルエチルビニルエーテル)に基く単位を含有す
る四元共重合体、フツ化ビニリデン/テトラフル
オロエチレン/プロピレン/パーフルオロ−(2
−ブロモエチルビニルエーテル)の各単位の含有
割合が40.1/34.8/23.2/1.9(モル比)のラテツ
クス(濃度13.1重量%)を乳化重合法により製造
した。 上記ラテツクスから分離された四元共重合体の
テトラヒドロフラン中での固有粘度は0.63dl/g
であつた。 この共重合体を直接、実施例1と同様の配合で
混練し、加硫用組成物を得た。その加硫特性およ
び加硫物物性を第1表にまとめて示す。 実施例 2 実施例1において、テトラ−n−ブチルアンモ
ニウムブロミドの代りにテトラ−n−ブチルホス
ホニウムブロミドを使用する以外は同様の操作を
行い、加硫用組成物を得た。 該組成物の加硫特性はΔTRが3.4Kg−cm、t90が
6.5分と実施例1におけるそれとほぼ同等であり、
加硫物物性がほぼ同様であつた。 実施例 3 実施例1において、テトラ−n−ブチルアンモ
ニウムブロミドの代りにベンジルトリブチルアン
モニウムクロリドを使用する以外は同様な操作を
行い、加硫用組成物を得た。 該組成物の加硫特性ΔTRが3.3Kg−cm、t90が6.0
分と実施例1とほぼ同等であり、加硫物物性もほ
ぼ同様であつた。 実施例 4 実施例1において、2,5−ジメチル−2,5
−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキサンの代り
に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を使用する以外は同様の
操作を行い、加硫用組成物を得た。 該組成物の加硫特性および加硫物物性は実施例
1におけるそれらとほぼ同様であつた。 実施例 5 各共単量体の仕込み割合を変える以外は実施例
1と同様にして、フツ化ビニリデン/テトラフル
オロエチレン/プロピレンの各単位の含有割合が
39.6/36.4/24.0(モル比)である三元共重合体を
12.7重量%含有するラテツクスを製造した。 上で得られたラテツクスを用い、実施例1と同
様の処理を行い、共重合体に不飽和結合を導入せ
しめた。 かくして得られた処理共重合体を用いる以外は
実施例1と同様の加硫用組成物を製造した。該組
成物の加硫特性および加硫物性を第1表にまとめ
て示す。
り、さらに詳しくは、加硫性の改善された含フツ
素弾性共重合体組成物に関するものである。 [従来の技術] 含フツ素弾性体の加硫方方法として、有機過酸
化物と適当な助剤を組み合わせる処方の有用性に
対する認識が高まり、これらの加硫系を有効に作
用させるために種々の方法が提案されている。例
えば、臭素、ヨウ素などを含有する単量体、添加
剤の存在下フツ化ビニリデン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体を合成し、反応活性部位を導入
する方法(特公昭53−4115、特公昭54−1585、特
開昭53−125491各公報参照)、共重合体を高温で
加熱処理し不飽和結合等を導入する方法(特公昭
55−41641、特開昭51−86551号公報参照)あるい
は共重合体を塩基性物質の存在下に加熱処理し不
飽和結合等を導入する方法(特開昭54−122350公
報参照)等が知られている。 しかしながら、臭素含有単量体はその入手が必
ずしも容易ではなく、単量体としての反応性等の
観点から好適なものを用いる場合には製造コスト
の上昇を招かざるを得ない、ヨウ素含有化合物の
場合には、単量体として用いることは困難で重合
時に一種の連鎖調整剤として用いることが知られ
ており、ポリマー連鎖中のその濃度の高い状態で
組み込むことは困難であり、また臭素の場合と同
様に製造コストの上昇要因となる。一方、高温で
の加熱処理の場合には、300℃以上の高温での長
時間処理というエネルギーコストアツプ要因を含
むとともに、効率、再現性、ゲル化等の点で問題
が多い。さらに、塩基性化合物の存在下での加熱
処理はその均一な分散の困難なこと、処理の煩雑
なこと、ポリマーのゲル化を招くことなど実用上
多くの問題を残していた。 一方、フツ化ビニリデン単独重合体について
は、これに相間移動触媒を含有するアルカリ水溶
液を作用せしめて脱HFすることにより置換ポリ
(アセチレン)様ポリマーに変換可能なことは知
られている(J.Polymer Sci.Polym.Chem.
Ed.21,3443−3451(1983))。しかしながら、フツ
化ビニリデン共重合体について同様の反応が進行
するかどうか、さらにはゴムの加硫部位として必
要かつ十分な不飽和結合を導入する条件等につい
ては全く知られていない。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明は、前記のごとき従来技術における問題
点を解消するものであり、加硫性に優れ、かつ特
性に優れた加硫ゴムを与え、さらに低コストで製
造可能な組成物の提供を目的とするものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、フツ化ビニリデン弾性共重合体、有
機過酸化物および加硫促進剤を含有する組成物に
おいて、フツ化ビニリデン弾性共重合体が予め水
性分散液の状態で、オニウム化合物を含有するア
ルカリ性水溶液を作用せしめることにより、不飽
和結合を導入せしめていることを特徴とする加硫
可能な組成物である。 本発明において、フツ化ビニリデン弾性共重合
体としては、フツ化ビニリデンとこれと共重合し
て弾性共重合体を生成する各種共重合体、例え
ば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオ
ロエチレン、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、パーフルオロ
(アルキルビニルエーテル)、パーフルオロ(アル
コキシアルキルビニルエーテル)、エチレン、プ
ロピレン、イソブチレン等から選ばれる一種以
上、との共重合体が例示され、フツ化ビニリデン
−テトラフルオロエチレン−プロピレン系三元共
重合体、フツ化ビニリデン−テトラフルオロエチ
レン−エチレン−イソブチレン系四元共重合体、
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系三元共重合体、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)系二元共重合体、フツ化ビニリデン−パー
フルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)
系二元共重合体、さらにはこれらに他の共単量体
に基く単位を含有せしめたものなどで、ガラス転
移点が室温以下である共重合体が好ましく採用可
能である。 かかる共重合体中の各単量体単位の含有割合
は、その機械的特性、耐熱性、耐寒性、耐薬品
性、耐油性等の諸特性を勘案して適宜選定される
が、例えば、フツ化ビニリデン−テトラフルオロ
エチレン−プロピレン系三元共重合体については
フツ化ビニリデン単位3〜70モル%、テトラフル
オロエチレン単位20〜60モル%、プロピレン単位
20〜50モル%の範囲が、またフツ化ビニリデン−
ヘキサフルオロプロピレン系共重合体もしくはフ
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系三元共重合体については
フツ化ビニリデン単位50〜85モル%、ヘキサフル
オロプロピレン単位15〜30モル%、テトラフルオ
ロエチレン単位0〜30モル%の範囲が好ましく採
用可能である。 なお、かかる共重合体においては、フツ化ビニ
リデン単位の含有割合を2〜90モル%、特に5〜
85モル%の割合とすることが好ましい。該割合が
高すぎる場合には、共重合体のゴム弾性の欠如、
共重合体の耐アルカリ性の低下など、物性上の不
都合が生じ、また、低すぎる場合には、不飽和結
合の生成が不充分となり、加硫性の改善効果が低
下する。 本発明においては、上記のごとき共重合体が、
予め水性分散液の状態で、オニウム化合物を含有
するアルカリ性水溶液を作用せしめることによ
り、不飽和結合を導入せしめられていることが重
要である。 水性分散液の形成方法は特に限定されないが、
乳化重合、懸濁重合等の手法で水性媒体中で共重
合体を生成せしめ、かくして得られるラテツクス
もしくは水性分散液をそのまま使用する方法が工
程的に有利である。勿論、溶液重合、塊状重合等
の手法で生成せしめた共重合体を適宜の手段で水
性媒体に分散せしめることにより調整された水性
分散液も使用可能である。いずれにせよ、分散し
ている共重合体の平均粒径が10mm以下であること
が円滑な反応を行なわしめる上で望ましい。ま
た、該分散液に、反応促進等の目的で、t−ブタ
ノールあるいはトリクロロトリフルオロエタン、
ジクロロテトラフルオロエタンのごとき有機溶媒
を共存せしめることも可能である。 本発明においてオニウム化合物としては、求核
剤と反応し、その親油性カチオンの作用により、
有機媒体への溶解、あるいは有機物への親和性を
高める働きをし、求核剤と有機基質との反応を促
進する機能を持つものが有効であり、陽イオンの
中心元素が窒素であるアンモニウム化合物をはじ
めとして、ホスホニウム、アルソニウム、スルホ
ニウム、オキソニウム、セレイニウム、スタノニ
ウム、ヨードニウム各化合物等種々のものが採用
可能であるが、入手性の面から4級アンモニウム
化合物および4級ホスホニウム化合物が好まし
い。そして、かかる化合物としては、塩化物、臭
化物、ヨウ化物、水酸化物、硫酸水素化物等が好
ましい。中でも、親水性と親油性のバランスのと
れた化合物が活性の面から好ましく採用される。
かかる好適な化合物としては、テトラブチルアン
モニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムク
ロリド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロリ
ド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、
テトラブチルアンモニウムハイドロゼンサルフエ
イト、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサ
イド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリ
ド、テトラブチルホスホニウムブロミド、テトラ
プロピルホスホニウムブロミドが例示される。 上記のごときオニウム化合物の使用量は特に限
定されないが、脱HF反応を円滑に進行せしめる
ためには、被処理共重合体中のフツ化ビニリデン
単位の含有割合に応じて変化せしめることが好ま
しく、該割合をV(単位モル%)で表わしたとき
に、被処理共重合体100重量部当りのオニウム化
合物の使用量(重量部)は20/V〜400/V、特
に40/V〜200/Vの範囲から選定することが好
ましい。 本発明においてオニウム化合物を含有するアル
カリ性水溶液のアルカリ源としては、アミン、ア
ンモニア、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類
金属水酸化物等が基本的には使用可能であるが、
廃液処理負担、共重合体の凝集特性等の観点か
ら、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが好
ましく採用される。水溶液中のアルカリ濃度とし
ては通常0.5〜40重量%程度、特に2〜20重量%
程度が採用される。 本発明において、フツ化ビニリデン弾性共重合
体にオニウム化合物を含有するアルカリ性水溶液
を作用せしめる際に被処理共重合体のゲル化を生
起せしめないようにすることが、その後の配合特
性、加硫特性等の面から好ましく、また、加硫特
性および加硫物物性の両面から、脱HFされた共
重合体中の不飽和結合濃度を、単量体単位100当
り0.1〜15とすることが好ましく、この値を0.5〜
10、特に1〜5程度とすることがさらに好まし
い。かかる見地から、温度としては50〜120℃、
特に70〜100℃程度、時間としては10分〜10時間、
特に30分〜3時間程度が好ましく採用される。 本発明において、有機過酸化物としては、種々
例示され得る。例えば、ジベンゾイルパーオキシ
ドのごときジアシルパーオキシド、ジクミルパー
オキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブ
チルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキ
シイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオ
キシベンゾエートのごときパーオキシエステル類
などのモノパーオキシ化合物および2,5−ジメ
チル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘ
キシン−3、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t
−ブチルパーオキシ)−ヘキサン、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、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベン
ゾイルパーオキシ)−ヘキサンなどのジパーオキ
シ化合物などがあげられる。これらは、一種類単
独あるいは二種以上混合して使用され得る。かか
る有機過酸化物の添加量は、通常含フツ素弾性共
重合体100重量部当り、通常0.1〜20重量部、好ま
しくは1〜10重量部程度が採用される。 本発明において、加硫促進剤としては、アリル
化合物、メタクリレート類、ジビニル化合物のご
とき官能性モノマー、さらにはポリブタジエンの
ごとき多官能性ポリマーなどの反応性不飽和化合
物、さらにオキシム化合物、硫黄化合物等広範囲
のものが採用可能であるが、加硫性あるいは配合
時の混練性などの見地から反応性不飽和化合物が
好ましく、特に圧縮永久歪、耐熱性など、加硫物
の特性の面から多アリル化合物および1,2−ポ
リブタジエンのごとき多官能性化合物が好ましく
採用可能である。 本発明において好適に採用可能な多アリル化合
物としては、アリル基(−CH2CH=CH2)を二
個以上有する化合物が種々例示可能である。例え
ば、グリセリンのジアリルエーテル、ジアリルア
ミン、トリアリルアミンのごとき多アリル基置換
のアルキルまたは芳香族アミン、トリアリルリン
酸などで代表される多アリル基置換のリン酸また
は亜リン酸、ジアリルサクシネート、アジピン酸
ジアリル、フタル酸ジアリルのごときカルボン酸
の多アリル置換体、ジアリルメラミン、シアヌル
酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリルなどが
あげられる、これらは、一種類単独あるいは二種
以上混合して使用され得る。好適な具体例として
は、2mmHgの減圧下で30℃以上の沸点を有する
ジアヌル酸トリアリル(162℃/2mmHg)、リン
酸トリアリル(157℃/44mmHg)、イソシアヌル
酸トリアリル、フタル酸ジアリル(161℃/4mm
Hg)、ジアリルメラミンなどを例示し得る。 かかる加硫促進剤の添加量は、含フツ素弾性共
重合体100重量部当り、通常は0.2〜10重量部程度
が採用され得る。 本発明の組成物には、従来加硫ゴムの製造に際
して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
強剤、その他の充填剤、顔料、酸化防止剤、安定
剤などを包含する。 本発明の組成物の製造に際しては、弾性共重合
体、有機過酸化物、加硫促進剤、その他の添加剤
を充分均一に混合することが望ましい。かかる混
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なわ
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弾性
共重合体中に充分分散し得る。 また、かかる添加配合物を適当に溶媒中に溶解
分散し、懸濁溶液とする事も可能である。さら
に、混合を最初から媒体中で行なういわゆるウエ
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
用いることによつて溶液状の配合物が得られる。
なお、混合時に作業条件や操作は、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。 本発明の組成物は、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、特殊成形品例えばスポンジ状ラバーなど
も成形加工され得るものである。このように成形
加工された本発明組成物は、後述のごとき適宜加
硫手段によつて加硫物にされ得る。かくして、本
発明の組成物から加硫ゴム製品が得られるもので
ある。 本発明において、加硫を行なう際の操作は、従
来より通常使用されている操作を採用し得る。例
えば、成形型中で加圧しながら加熱する操作が採
用され、また押出、カレンダーロールあるいは射
出成形法などで成形したのちに、加熱炉中または
蒸気釜中で加熱する操作が採用され得る。加硫時
の作業条件などは、使用原料や配合に応じて最適
条件を選定して行なうのが望ましい。加硫時の温
度は、通常80〜250℃程度、好ましくは120〜200
℃程度が採用され得る。また、加熱時間は特に限
定されないが、有機過酸化物の種類に応じて1分
〜3時間の範囲であり、好ましくは5分〜2時間
の範囲内で選定される。加熱温度を高くすれば加
熱時間を短縮し得る。なお、得られる加硫物の再
加熱処理も採用可能であり、物理的性質の向上に
役立つものである。例えば、150〜250℃、好まし
くは180〜230℃の温度で、2〜25時間程度の再加
熱処理が採用され得るなどである。 [実施例] 以下の実施例および比較例において、組成物の
加硫特性および加硫物物性は下記のごとく測定し
た。 加硫特性 今中機械工業(株)製JSR型キユラストメータに
より、170℃において加硫曲線を測定し、これに
基いて加硫密度の相当する有効トルクΔTRおよ
び最適加硫時間t90を算出した。 加硫物物性 加硫用組成物を1mm厚シートおよび圧縮永久歪
測定用試験片の形に圧力100Kg/cm2G、温度170℃
で15分間成形加硫後230℃で16時間2次加硫した
ものを試験片とし、各種測定に供した。 引張特性、耐寒性、耐薬品性の測定はJISK−
6301に準拠し、また圧縮永久の測定はASTMD
−395−78に準拠して測定した。 実施例 1 乳化重合法によりフツ化ビニリデン/テトラフ
ルオロエチレン/プロピレンの各単位の含有割合
が34.8/38.9/26.3(モル比)である三元共重合体
を13.1重量%含有するラテツクスを製造した。 一方、冷却管および撹拌翼を装着した容量2
の三ツ口フラスコに水酸化ナトリウム10重量%水
溶液500gを仕込み90℃に加温した。該溶液に上
で得られたラテツクス380gを撹拌下に滴下し、
共重合体を凝集させ共重合体が浮遊する分散液と
した。このとき、滴下速度および撹拌速度を調節
して、凝集粒子の粒径が10mm以下となるようにし
た。 ついで、上記分散液にテトラ−n−ブチルアン
モニウンムブロミド1.5gを添加し、90℃に3時
間保持した。時間の経過とともに、粒子相および
液相はともに茶色に着色した。 室温に冷却後、粒子相を分離し、洗滌・乾燥し
た。処理共重合体の収量は49.6gであつた。 該処理により、赤外線スペクトルにおいて、
3130cm-1、1722cm-1、1690cm-1に新らたな吸収が
観察され、不飽和結合の導入が確認された。 上で得られた処理共重合体40g、2,5−ジメ
チル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)−ヘ
キサン0.8g、イソシアンヌル酸トリアリル2g、
水酸化カルシウム2gおよびMTカーボン14gを
4インチロールにより混練し加硫用組成物を得
た。 上記組成物の加硫特性および加硫物性を第1表
にまとめて示す。 比較例 1 実施例1と同様のラテツクス300gを食塩水溶
液中に滴下し凝集せしめ洗滌・乾燥することによ
り39.3gの白色ポリマーを得た。 かくして得られた共重合体を直接、実施例1と
同様の配合で混練し加硫用組成物を得た。 かかる組成物の加硫特性はΔTRが0.9Kg−cmに
すぎず、また、t90も10.9分と長く、実用に適さな
いものであつた。 比較例 2 実施例1と同様のラテツクスを用い、テトラ−
n−ブチルアンモニウムブロミドの添加を行わな
い以外は同様のアルカリ処理を行い、茶色の粒状
ポリマーを得た。 該処理共重合体は、実施例1と同様の配合の組
成物としたときにΔTRが3.2Kg−cmと一応の加硫
特性を示したが、素煉り後においてもテトラヒド
ロフラン等の溶剤に完溶せず、また成形性の指標
であるムーニー粘度もML(100℃)が200以上と
高く、加硫用組成物の原料ポリマーとしては不適
当であつた。 比較例 3 実施例1で使用したと類似の組成を有し、かつ
加硫部位として、少量のパーフルオロ−(2−ブ
チルエチルビニルエーテル)に基く単位を含有す
る四元共重合体、フツ化ビニリデン/テトラフル
オロエチレン/プロピレン/パーフルオロ−(2
−ブロモエチルビニルエーテル)の各単位の含有
割合が40.1/34.8/23.2/1.9(モル比)のラテツ
クス(濃度13.1重量%)を乳化重合法により製造
した。 上記ラテツクスから分離された四元共重合体の
テトラヒドロフラン中での固有粘度は0.63dl/g
であつた。 この共重合体を直接、実施例1と同様の配合で
混練し、加硫用組成物を得た。その加硫特性およ
び加硫物物性を第1表にまとめて示す。 実施例 2 実施例1において、テトラ−n−ブチルアンモ
ニウムブロミドの代りにテトラ−n−ブチルホス
ホニウムブロミドを使用する以外は同様の操作を
行い、加硫用組成物を得た。 該組成物の加硫特性はΔTRが3.4Kg−cm、t90が
6.5分と実施例1におけるそれとほぼ同等であり、
加硫物物性がほぼ同様であつた。 実施例 3 実施例1において、テトラ−n−ブチルアンモ
ニウムブロミドの代りにベンジルトリブチルアン
モニウムクロリドを使用する以外は同様な操作を
行い、加硫用組成物を得た。 該組成物の加硫特性ΔTRが3.3Kg−cm、t90が6.0
分と実施例1とほぼ同等であり、加硫物物性もほ
ぼ同様であつた。 実施例 4 実施例1において、2,5−ジメチル−2,5
−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキサンの代り
に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を使用する以外は同様の
操作を行い、加硫用組成物を得た。 該組成物の加硫特性および加硫物物性は実施例
1におけるそれらとほぼ同様であつた。 実施例 5 各共単量体の仕込み割合を変える以外は実施例
1と同様にして、フツ化ビニリデン/テトラフル
オロエチレン/プロピレンの各単位の含有割合が
39.6/36.4/24.0(モル比)である三元共重合体を
12.7重量%含有するラテツクスを製造した。 上で得られたラテツクスを用い、実施例1と同
様の処理を行い、共重合体に不飽和結合を導入せ
しめた。 かくして得られた処理共重合体を用いる以外は
実施例1と同様の加硫用組成物を製造した。該組
成物の加硫特性および加硫物性を第1表にまとめ
て示す。
【表】
実施例 6
乳化重合法により、フツ化ビニリデン/テトラ
フルオロエチレン/プロピレンの各単位の含有割
合が3.9/54.5/41.6(モル比)でありテトラヒド
ロフラン中における固有粘度が0.44dl/gである
三元共重合体を11.8重量%含有するラテツクスを
製造した。 上で得られたラテツクス430gを用い、水酸化
ナトリウム水溶液の濃度を20%、テトラ−n−ブ
チルアンモニウムブロミドの添加量を5gに変え
る以外は実施例1と同様の処理を行つた。ここで
得られた処理共重合体を用いて実施例1と同様の
配合の加硫用組成物を得た。 上記組成物のΔTRは2.2Kg−cmであり、無処理
品のΔTR0.9Kg−cmに比較し、加硫特性の改善が
確認された。また加硫物の引張破断強度および伸
度はそれぞれ120Kg/cm2、220%であり、25%圧縮
下200℃70時間後の圧縮永久歪は40%であつた。 実施例 7 乳化重合法により、フツ化ビニリデン/パーフ
ルオロ−(ヘキシルビニルエーテル)の各単位の
含有割合が80.7/19.3(モル比)でありトリクロ
ロトリフルオロエタン/DMF混合溶媒(重量比
9/1)中30℃における固有粘度が1.75dl/gで
ある二元共重合体を含有するラテツクス(濃度
28.9%)を得た。 上記ラテツクスを用い、実施例1と同様の処理
を行つた。 ついで、得られた処理共重合体を用い、MTカ
ーボンに代えてSRF・LSカーボンを用いる以外
は実施例1と同様の配合で加硫用組成物を得た。 上記組成物のΔTRは2.5Kg−cmであり、無処理
品のΔTR0.8Kg−cmに比較し、加硫特性の改善が
確認された。また加硫物の引張破断強度および伸
度はそれぞれ127Kg/cm2、170%であり、25%圧縮
下200℃70時間後の圧縮永久歪は23.6%であつた。 [発明の効果] 本発明の組成物は、加硫性が著るしく改善され
ており、優れた物性を有する加硫ゴムの原体とし
て有用であるとともに、簡易な工程で再現性よく
製造可能であるという工業的な見地での優位性を
も有するものである。 さらに、種々の優れた加硫物性に基づき、自動
車部品−ラジエータもしくはエンジンまわりのO
−リング、ガスケツト、シール材、チユーブ等、
食品プラント機器−熱交換器ガスケツト、ダイヤ
フラム等、化学プラント機器−ガスケツト、シー
ル材、ホース等、その他自動車販売機用シール材
等の広範囲の用途において有用である。
フルオロエチレン/プロピレンの各単位の含有割
合が3.9/54.5/41.6(モル比)でありテトラヒド
ロフラン中における固有粘度が0.44dl/gである
三元共重合体を11.8重量%含有するラテツクスを
製造した。 上で得られたラテツクス430gを用い、水酸化
ナトリウム水溶液の濃度を20%、テトラ−n−ブ
チルアンモニウムブロミドの添加量を5gに変え
る以外は実施例1と同様の処理を行つた。ここで
得られた処理共重合体を用いて実施例1と同様の
配合の加硫用組成物を得た。 上記組成物のΔTRは2.2Kg−cmであり、無処理
品のΔTR0.9Kg−cmに比較し、加硫特性の改善が
確認された。また加硫物の引張破断強度および伸
度はそれぞれ120Kg/cm2、220%であり、25%圧縮
下200℃70時間後の圧縮永久歪は40%であつた。 実施例 7 乳化重合法により、フツ化ビニリデン/パーフ
ルオロ−(ヘキシルビニルエーテル)の各単位の
含有割合が80.7/19.3(モル比)でありトリクロ
ロトリフルオロエタン/DMF混合溶媒(重量比
9/1)中30℃における固有粘度が1.75dl/gで
ある二元共重合体を含有するラテツクス(濃度
28.9%)を得た。 上記ラテツクスを用い、実施例1と同様の処理
を行つた。 ついで、得られた処理共重合体を用い、MTカ
ーボンに代えてSRF・LSカーボンを用いる以外
は実施例1と同様の配合で加硫用組成物を得た。 上記組成物のΔTRは2.5Kg−cmであり、無処理
品のΔTR0.8Kg−cmに比較し、加硫特性の改善が
確認された。また加硫物の引張破断強度および伸
度はそれぞれ127Kg/cm2、170%であり、25%圧縮
下200℃70時間後の圧縮永久歪は23.6%であつた。 [発明の効果] 本発明の組成物は、加硫性が著るしく改善され
ており、優れた物性を有する加硫ゴムの原体とし
て有用であるとともに、簡易な工程で再現性よく
製造可能であるという工業的な見地での優位性を
も有するものである。 さらに、種々の優れた加硫物性に基づき、自動
車部品−ラジエータもしくはエンジンまわりのO
−リング、ガスケツト、シール材、チユーブ等、
食品プラント機器−熱交換器ガスケツト、ダイヤ
フラム等、化学プラント機器−ガスケツト、シー
ル材、ホース等、その他自動車販売機用シール材
等の広範囲の用途において有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 フツ化ビニリデン弾性共重合体、有機過酸化
物および加硫促進剤を含有する組成物において、
フツ化ビニリデン弾性共重合体が、予め水性分散
液の状態で、オニウム化合物を含有するアルカリ
性水溶液を作用せしめることにより、不飽和結合
を導入せしめられていることを特徴とする加硫可
能な組成物。 2 フツ化ビニリデン弾性共重合体中のフツ化ビ
ニリデン単位の含量が2〜90モル%である特許請
求の範囲第1項記載の組成物。 3 水性分散液中の共重合体粒子の平均粒径が10
mm以下である特許請求の範囲第1項記載の組成
物。 4 オニウム化合物の量が共重合体100重量部当
り30重量部以下である特許請求の範囲第1項記載
の組成物。 5 オニウム化合物が4級アンモニウム塩および
4級ホスホニウム塩から選ばれる少なくとも1種
である特許請求の範囲第1項または第4項記載の
組成物。 6 アルカリ性水溶液による作用温度が50〜100
℃である特許請求の範囲第1項記載の組成物。 7 加硫促進剤が反応性不飽和化合物である特許
請求の範囲第1項記載の組成物。 8 反応性不飽和化合物が多アリル化合物および
1,2−ポリブタジエンから選ばれる少なくとも
1種である特許請求の範囲第7項記載の組成物。
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| JP59217311A JPS6197347A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 加硫可能な組成物 |
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