JP3700365B2

JP3700365B2 - 含フッ素グラフト共重合体の製造法

Info

Publication number: JP3700365B2
Application number: JP36514197A
Authority: JP
Inventors: 貴司榎田; 秀雄青木; 起正山田; 康徳谷内
Original assignee: Unimatec Co Ltd
Current assignee: Unimatec Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: US6124404A; DE19858081A1; JPH11181032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含フッ素グラフト共重合体の製造法に関する。更に詳しくは、熱可塑性の含フッ素グラフト共重合体の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
含フッ素共重合体は、耐熱性および耐薬品性にすぐれている高分子材料であり、中でも含フッ素共重合体エラストマーは、耐熱性および耐油性が要求されるO-リング、パッキン、オイルシール、ガスケット等のシール材あるいはホース等の成形材料として広く用いられている。しかしながら、含フッ素共重合体エラストマーの加硫物は、不溶、不融であるためにバリやスクラップの再利用を困難としている。また、加硫工程自体、多大なエネルギーと精密な工程管理を必要としている。
【０００３】
一方、熱可塑性のエラストマーは、加硫工程自体が不要であるため、バリやスクラップの再利用が容易であり、省資源、低廃棄物といった今日の社会的要請に適した材料ということができる。更に、熱可塑性エラストマーは自己補強性を有するため、補強性充填剤の配合が基本的には不要であり、従って充填剤による汚染が問題となるような用途、例えば医療用、食品用、半導体製造装置用等にも好適に用いることができる。
【０００４】
現在知られている熱可塑性の含フッ素共重合体エラストマーとしては、次のようなものが挙げられる。
特開昭５３−３４９５号公報：
炭素と結合したヨウ素を有するアイオダイド化合物の存在下に、少なくとも２種のラジカル重合性モノマーを重合させるに際し、アイオダイド化合物の炭素-ヨウ素結合間に少なくとも２種のポリマー鎖セグメントを形成せしめるように、各ポリマー鎖セグメントを構成すべきモノマーを逐次重合させて、ポリマー鎖セグメントの少なくとも１種が含フッ素系ポリマー鎖セグメントである多元セグメント化ポリマー

を得る。得られた多元セグメント化ポリマーは、ゴム弾性にこそすぐれてはいるが、シール材料として実用上重要な特性である耐圧縮永久歪特性の点では必ずしも満足されていない。
【０００５】
特公昭６１−４９３２７号公報：
２種または３種のポリマー鎖セグメントからなる連鎖と、連鎖の一端に存在するヨウ素原子ならびに他端に存在するアイオダイド化合物から少なくとも１個のヨウ素原子を除いた残渣からなり、ポリマー鎖セグメントの１種(連鎖が２種のポリマー鎖セグメントの場合)あるいは１種または２種(連鎖が３種のポリマー鎖セグメントの場合)は、(1) VdF/HFP/TFE(モル比 45〜90：5〜50：0〜35)ポリマーおよび(2) FAVE/TFE/VdF(モル比 15〜75：85以下：0〜85)ポリマーから選択されたMW3万〜120万のエラストマー性ポリマー鎖セグメントであり、ポリマー鎖セグメントの残余は(3) VdF/TFE(モル比 0〜100：100〜0)ポリマーおよび(4) エチレン/TFE(モル比 40〜60：60〜40)ポリマーから選択されたMW3000〜40万の非エラストマー性ポリマー鎖セグメントであり、エラストマー性ポリマー鎖セグメントと非エラストマー性ポリマー鎖セグメントの重量比が40〜95：60〜5である含フッ素セグメント化ポリマー。この含フッ素セグメント化ポリマーも、ゴム弾性にこそすぐれてはいるが、シール材料として実用上重要な特性である耐圧縮永久歪特性の点では必ずしも満足されていない。
VdF ：フッ化ビニリデン
HFP ：ヘキサフルオロプロペン
TFE ：テトラフルオロエチレン
FAVE：C₁〜C₃のアルキル基を有するパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)
【０００６】
特開昭５８−２０６６１５号公報：
少なくとも１種の含フッ素単量体を含む１種類以上の単量体と、分子内に二重結合とペルオキシ結合を同時に有する単量体とを共重合させて、その分子内にペルオキシ基を含有させ、かつそのガラス転移温度が室温以下である含フッ素弾性共重合体を第１段階で製造し、第２段階において、第１段階で得られた共重合体の水性乳濁液または分散溶媒中で、その融点が130℃以上である結晶性重合体を与える少なくとも１種の含フッ素単量体を含む１種類以上の単量体をグラフト共重合させて、柔軟性を有するフッ素樹脂を製造する。
【０００７】
この方法で得られるフッ素樹脂は、架橋処理を必要とせず、成形加工も容易であり、機械的特性の良好な成形物を与え、シール材としても好適に使用し得るが、それの具体例を実施例１についてみると、乳化重合-塩析・水洗-乾燥-溶媒による洗浄-乾燥-グラフト重合(溶液重合)-溶媒の分離・乾燥という一連の煩雑な工程がとられており、製造コストの点からみて決して好ましい方法とはいえない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は先に、熱可塑性の含フッ素共重合体エラストマーであって、耐圧縮永久歪特性が改善され、従ってシール材の成形材料などとして好適に使用し得るものとして、(A)一般式 RIn (ここで、Rはフルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基または炭化水素基であり、nは1または2である)で表わされる飽和含ヨウ素化合物または一般式 InBrmR (ここで、Rはフルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基または炭化水素基であり、nおよびmはいずれも1または2である)で表わされる含ヨウ素臭素化合物および(B)ヨウ素原子または臭素原子を含有する不飽和フルオロ炭化水素または不飽和炭化水素の存在下に、フッ素化単量体およびプロピレンからなる群から選ばれた少なくとも２種のモノマーを共重合させ、得られた共重合体に更にフッ素化単量体およびエチレンからなる群から選ばれた少なくとも１種のモノマーをグラフト共重合させて製造された含フッ素グラフト共重合体を提案している( 特開平 10-130341 号公報 )。
【０００９】
しかるに、そこで得られた含フッ素グラフト共重合体の融点Tmは、約160〜280℃程度であって、更なる耐熱性の要求されるシール材の成形材料として用いるには、十分に満足されない点がみられた。換言すれば、含フッ素共重合体が有するC-F結合に由来する耐薬品性や耐熱性(耐酸化性)の内、耐熱性という特徴が未だ十分に発揮されていないといえる。
【００１０】
一方、特開平7-316246号公報には、耐圧縮永久歪特性にすぐれた熱可塑性エラストマーが記載されている。この熱可塑性エラストマーは、AタイプまたはBタイプのセグメントの少くとも一つが、一般式 CH₂=CXRfCHRI [X:H,F,CH₃、Rf:(パー)フルオロアルキレン基、(パー)フルオロポリオキシアルキレン基]で表わされるヨウ化オレフィン由来の単位からなる、弾性を有する少くとも一つのAタイプのフッ素化重合体セグメントとプラストマー的性質を有する少くとも一つのBタイプのフッ素化重合体セグメントによって構成されたブロック構造を有している。
【００１１】
この熱可塑性エラストマーの場合にあっても、その融点Tmは約165°程度と低く、その上上記一般式で表わされるヨウ化オレフィンは製造コストが高く、それの圧縮永久歪(120℃、24時間)も53%程度であってコストに見合った性能のものが得られているとはいい難い。
【００１２】
本発明の目的は、熱可塑性の含フッ素共重合体エラストマーであって、約280℃以上といった高温域での機械的特性、特に耐圧縮永久歪特性にすぐれた成形物を与えることができ、従ってシール材の成形材料などとして好適に使用し得るものの製造法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、一般式 RIn (ここで、Rはフルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基または炭化水素基であり、nは1または2である)で表わされる飽和含ヨウ素化合物または一般式 InBrmR (ここで、Rはフルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基または炭化水素基であり、nおよびmはいずれも1または2である)で表わされる含ヨウ素臭素化合物の存在下に、フッ素化単量体およびプロピレンからなる群から選ばれた少なくとも２種のモノマー混合物を共重合させ、得られた共重合体に更にテトラフルオロエチレンおよび一般式 CF₂=CFOCX₂(CF₂)_pY (ここで、Xは水素原子またはフッ素原子であり、Yは水素原子またはフッ素原子であり、pは0または1〜3の整数である)で表わされるポリフルオロビニルエーテルをグラフト共重合反応させ、含フッ素グラフト共重合体を製造することによって達成される。その際、飽和含ヨウ素化合物または含ヨウ素臭素化合物と共に、不飽和含ヨウ素化合物または不飽和含臭素化合物を併用することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
重合反応の１段目は、上記飽和含ヨウ素化合物または含ヨウ素臭素化合物の存在下に、フッ素化単量体およびプロピレンからなる群から選ばれた少なくとも２種のモノマー混合物の共重合反応として行われる。
【００１５】
フッ素化単量体としては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロペン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)等が用いられる。これらのフッ素化単量体とプロピレンとから少なくとも２種のものが共重合反応に用いられるが、その内の少なくとも１種は共重合体の結晶性を破壊する性質を有するヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)およびプロピレンの中から選ぶ必要があり、好ましくはクロロトリフルオロエチレンが用いられ、これらの単量体はモノマー混合物中約10〜80モル%、好ましくは約20〜60モル%の割合で用いられる。
【００１６】
前記一般式で表わされる飽和含ヨウ素化合物としては、例えば1,2-ジヨードパーフルオロエタン、1,3-ジヨードパーフルオロプロパン、1,4-ジヨードパーフルオロブタン、1,6-ジヨードパーフルオロヘキサン、1,8-ジヨードパーフルオロオクタン等が挙げられ、好ましくは1,4-ジヨードパーフルオロブタンが用いられる。
【００１７】
また、前記一般式で表わされる含ヨウ素臭素化合物としては、重合条件下副反応を起して効果を失わないものの中から選ばれ、R基は一般に炭素数1〜10のフルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基または炭化水素基から選ばれ、いずれの基も−O−、−S−、＝NR、−COOH、−SO₂、−SO₃H、−PO₃Hなどの官能基が結合されていてもよい。
【００１８】
かかる含ヨウ素臭素化合物としては、飽和または不飽和の、脂肪族または芳香族の化合物であって、好ましくはnおよびmがそれぞれ1のものが使用される。nおよび/またはmが2のものは、生成する含フッ素エラストマーが3次元構造となるので、加工性が損われない範囲内で使用されることが望まれる。
【００１９】
鎖状の含ヨウ素臭素化合物としては、例えば1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエタン、1-ブロモ-3-ヨードパーフルオロプロパン、1-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブタン、2-ブロモ-3-ヨードパーフルオロブタン、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロ(2-メチルプロパン)、モノブロモモノヨードパーフルオロシクロブタン、モノブロモモノヨードパーフルオロペンタン、モノブロモモノヨードパーフルオロ-n-オクタン、モノブロモモノヨードパーフルオロシクロヘキサン、1-ブロモ-1-ヨ−ド-2-クロロパーフルオロエタン、1-ブロモ-2-ヨード-2-クロロパーフルオロエタン、1-ヨード-2-ブロモ-2-クロロパーフルオロエタン、1,1-ジブロモ-2-ヨ−ドパーフルオロエタン、1,2-ジブロモ-2-ヨードパーフルオロエタン、1,2-ジヨード-2-ブロモパーフルオロエタン、1-ブロモ-2-ヨード-1,2,2-トリフルオロエタン、1-ヨード-2-ブロモ-1,2,2-トリフルオロエタン、1-ブロモ-2-ヨード-1,1-ジフルオロエタン、1-ヨード-2-ブロモ-1,1-ジフルオロエタン、1-ブロモ-2-ヨード-1-フルオロエタン、1-ヨード-2-ブロモ-1-フルオロエタン、1-ブロモ-2-ヨード-1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロパン、1-ヨード-2-ブロモ-1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロパン、1-ブロモ-2-ヨード-3,3,4,4,4-ペンタフルオロブタン、1-ヨード-2-ブロモ-3,3,4,4,4-ペンタフルオロブタン、1,4-ジブロモ-2-ヨードパーフルオロブタン、2,4-ジブロモ-1-ヨードパーフルオロブタン、1,4-ジヨード-2-ブロモパーフルオロブタン、1,4-ジブロモ-2-ヨード-3,3,4,4-テトラフルオロブタン、1,4-ジヨード-2-ブロモ-3,3,4,4-テトラフルオロブタン、1,1-ジブロモ-2,4-ジヨードパーフルオロブタン、1-ブロモ-2-ヨード-1-クロロエタン、1-ヨード-2-ブロモ-1-クロロエタン、1-ブロモ-2-ヨード-2-クロロエタン、1-ブロモ-2-ヨード-1,1-ジクロロエタン、1,3-ジブロモ-2-ヨードパーフルオロプロパン、2,3-ジブロモ-2-ヨードパーフルオロプロパン、1,3-ジヨード-2-ブロモパーフルオロプロパン、1-ブロモ-2-ヨードエタン、1-ブロモ-2-ヨードプロパン、1-ヨード-2-ブロモプロパン、1-ブロモ-2-ヨードブタン、1-ヨード-2-ブロモブタン、1-ブロモ-2-ヨード-2-トリフルオルメチル-3,3,3-トリフルオロプロパン、1-ヨード-2-ブロモ-2-トリフルオロメチル-3,3,3-トリフルオロプロパン、1-ブロモ-2-ヨード-2-フェニルパーフルオロエタン、1-ヨード-2-ブロモ-2-フェニルパーフルオロエタン、3-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブテン-1、3-ヨード-4-ブロモパーフルオロブテン-1、1-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブテン-1、1-ヨード-4-ブロモパーフルオロブテン-1、3-ブロモ-4-ヨード-3,4,4-トリフルオロブテン-1、4-ブロモ-3-ヨード-3,4,4-トリフルオロブテン-1、3-ブロモ-4-ヨード-1,1,2-トリフルオロブテン-1、4-ブロモ-5-ヨードパーフルオロペンテン-1、4-ヨード-5-ブロモパーフルオロペンテン-1、4-ブロモ-5-ヨード-1,1,2-トリフルオロペンテン-1、4-ヨード-5-ブロモ-1,1,2-トリフルオロペンテン-1、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエチルパーフルオロメチルエーテル、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエチルパーフルオロエチルエーテル、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエチルパーフルオロプロピルエーテル、2-ブロモ-3-ヨードパーフルオロプロピルパーフルオロビニルエーテル、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエチルパーフルオロビニルエーテル、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエチルパーフルオロアリルエーテル、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエチルメチルエーテル、1-ヨード-2-ブロモパーフルオロエチルエチルエーテル、1-ヨード-2-ブロモエチルエチルエーテル、1-ブロモ-2-ヨードエチル-2´-クロロエチルエーテル等が挙げられる。これらの含ヨウ素臭素化合物は、適宜公知の方法により製造することができ、例えば含フッ素オレフィンに臭化ヨウ素を反応させることにより、モノブロモモノヨード含フッ素オレフィンが得られる。
【００２０】
また、芳香族の含ヨウ素臭素化合物としては、例えばベンゼンの1-ヨード-2-ブロモ、1-ヨード-3-ブロモ、1-ヨード-4-ブロモ、3,5-ジブロモ-1-ヨード、3,5-ジヨード-1-ブロモ、1-(2-ヨードエチル)-4-(2-ブロモエチル)、1-(2-ヨードエチル)-3-(2-ブロモエチル)、1-(2-ヨードエチル)-4-(2-ブロモエチル)、3,5-ビス(2-ブロモエチル)-1-(2-ヨードエチル)、3,5-ビス(2-ヨードエチル)-1-(2-ブロモエチル)、1-(3-ヨードプロピル)-2-(3-ブロモプロピル)、1-(3-ヨードプロピル)-3-(3-ブロモプロピル)、1-(3-ヨードプロピル)-4-(3-ブロモプロピル)、3,5-ビス(3-ブロモプロピル)-1-(3-ヨードプロピル)、1-(4-ヨードブチル)-3-(4-ブロモブチル)、1-(4-ヨードブチル)-4-(4-ブロモブチル)、3,5-ビス(4-ヨードブチル)-1-(4-ブロモブチル)、1-(2-ヨードエチル)-3-(3-ブロモプロピル)、1-(3-ヨードプロピル)-3-(4-ブロモブチル)、3,5-ビス(3-ブロモプロピル)-1-(2-ヨードエチル)、1-ヨード-3-(2-ブロモエチル)、1-ヨード-3-(3-ブロモプロピル)、1,3-ジヨード-5-(2-ブロモエチル)、1,3-ジヨード-5-(3-ブロモプロピル)、1-ブロモ-3-(2-ヨードエチル)、1-ブロモ-3-(3-ヨードプロピル)、1,3-ジブロモ-5-(2-ヨードエチル)、1,3-ジブロモ-5-(3-ヨードプロピル)などの各置換体、パーフルオロベンゼンの1-ヨード-2-ブロモ、1-ヨード-3-ブロモ、1-ヨード-4-ブロモ、3,5-ジブロモ-1-ヨード、3,5-ジヨード-1-ブロモ等の各置換体が用いられる。
【００２１】
飽和含ヨウ素化合物を用いるかあるいは含ヨウ素臭素化合物を用いるかの選択は、含フッ素グラフト共重合体の成形条件などを考慮して決定される。即ち、本発明方法で得られる含フッ素グラフト共重合体は、高融点を有するため、高温での成形を必要としている。従って、成形体の着色が好ましくないような用途に用いられる場合には、含ヨウ素臭素化合物が用いられるが、成形体を高速で加硫する場合や着色が問題とならない場合には、飽和含ヨウ素化合物が用いられる。
【００２２】
これらの飽和含ヨウ素化合物または含ヨウ素臭素化合物(A)と共に、不飽和含ヨウ素化合物または不飽和含臭素化合物(B)を併用することもできる。かかる不飽和含ヨウ素または含臭素化合物としては、例えばヨードトリフルオロエチレン、パーフルオロ(2-ヨードエチルビニルエーテル)等の不飽和含ヨウ素化合物または2-ブロモ-1,1-ジフルオロエチレン、ブロモトリフルオロエチレン、4-ブロモ-3,3,4,4-テトラフルオロブテン-1、パーフルオロ(2-ブロモエチルビニルエーテル)等の不飽和含臭素化合物が挙げられる。含ヨウ素化合物を選ぶかあるいは含臭素化合物を選ぶかは、飽和含ヨウ素化合物または含ヨウ素臭素化合物の場合と同じ基準に従って行われるが、これらの中では2-ブロモ-1,1-ジフルオロエチレンが特に好ましい化合物として挙げられる。
【００２３】
これら両成分が併用される場合には、(A)成分と(B)成分とは、一般に約2/1〜1/2、好ましくは約1.5/1〜1/1.5のモル比で用いられる。実際には、それぞれの成分の反応性の差を考慮した上で決定することが好ましい。(A)成分と(B)成分の全使用量は、１段目の重合反応で得られる共重合体中にヨウ素および/または臭素をどの程度の割合で存在させることが必要かという点およびこれら両成分の１段目の重合反応における共重合性などによって決定される。例えば、1-ブロモ-2-ヨードテトラフルオロエタンと2-ブロモ-1,1-ジフルオロエチレンの組合せの場合には、ヨウ素が約0.005〜0.025ミリモル/g共重合体の結合量となるように重合反応系に共存させることが好ましい。なお、比較的高価な(B)成分の使用によって、成形体の機械的な特性が改善されることはいう迄もないが、(A)成分単独でも、高温条件下で実用上十分な機械的特性が得られることは、特筆される事柄である。(A)成分単独、例えば1,4-ジヨードオクタフルオロブタンのみを使用して共重合反応を行なう場合には、ヨウ素が約0.02〜0.04ミリモル/g共重合体の結合量となるように、重合反応系に共存させることが好ましい。
【００２４】
共重合反応は、乳化重合、けん濁重合、溶液重合、塊状重合等の任意の重合法によって行うことができるが、重合度を高めかつ経済性の面からは乳化重合法が好ましい。乳化重合反応は、過硫酸アンモニウム等の水溶性無機過酸化物またはそれと還元剤とのレドックス系を触媒として、パーフルオロオクタン酸アンモニウム、パーフルオロヘプタン酸アンモニウム、パーフルオロノナン酸アンモニウム等またはそれらの混合物、好ましくはパーフルオロオクタン酸アンモニウムを乳化剤に用いて、一般に圧力約0〜100kg/cm²G、好ましくは約10〜50kg/cm²G、温度約0〜100℃、好ましくは約20〜80℃の条件下で行われる。その際、重合系内のpHを調節するために、Na₂HPO₄、NaH₂PO₄、KH₂PO₄等の緩衝能を有する電解質物質あるいは水酸化ナトリウムを添加して用いてもよい。また、前記(A)成分および(B)成分は、連鎖移動性を有するため通常は連鎖移動剤の添加は不要であるが、必要に応じてマロン酸エチル、アセトン、イソプロパノール等の連鎖移動剤が適宜用いられる。
【００２５】
このようにして１段目の重合反応で得られた共重合体には、テトラフルオロエチレンおよび前記一般式で表わされるポリフルオロビニルエーテルがグラフト共重合される。ポリフルオロビニルエーテルとしては、例えば CF₂=CFOCF₃、CF₂=CFOCF₂CF₃、CF₂=CFOCF₂CF₂CF₃、CF₂=CFOCH₂CF₂CF₃、CF₂=CFOCH₂CF₂CF₂H 等の少くとも一種が用いられ、好ましくはテトラフルオロエチレンとの共重合反応性の点から CF₂=CFOCH₂CF₂CF₃が用いられる。
【００２６】
グラフト共重合反応は、１段目の重合反応が乳化重合法または溶液重合法によって行われた場合、そこに得られた水性ラテックスまたは溶液を冷却し、残モノマーをパージした後、そこにテトラフルオロエチレンおよびポリフルオロビニルエーテルを添加し、重合反応させることによって行われる。
【００２７】
テトラフルオロエチレンとポリフルオロビニルエーテルとは、両者の合計量中後者が約0.5〜6モル%、好ましくは約1〜5モル%の割合で用いられる。例えばポリフルオロビニルエーテルとして CF₂=CFOCH₂CF₂CF₃を1モル%の割合で用いた場合、得られる含フッ素グラフト共重合体は317℃付近に融点Tmを示し、これは成形加工することが可能であるが、これ以下の共重合割合では、テトラフルオロエチレンの割合が多くなりすぎて、成形加工性が著しく損われるようになる。一方、これを6モル%の割合で用いて共重合させると、生成グラフト共重合体は280℃付近に融点Tmを示し、成形加工は容易に行うことが可能であるが、これ以上の共重合割合では明瞭な融点Tmを示さず、また得られる成形体の機械的特性も満足されなくなる。
【００２８】
１段目の重合反応に用いられる単量体と２段目のグラフト反応に用いられる単量体とは、約50/50〜90/10、好ましくは約60/40〜80/20の重量比で用いられる。
実際には、目的とするグラフト共重合体に付与さるべきエラストマー性と非エラストマー性とのバランスをいかに設定するかによって決定される。即ち、１段目の重合反応に用いられるモノマーの比率の高い領域では、熱可塑性エラストマーとしての特性が強くなり、一方２段目のグラフト反応に用いられるモノマーの比率が高くなるに従って、柔軟性を有する樹脂としての特性が強くなるので、どちら寄りの特性を求めるかによってこれらモノマー両者間の比率が決定される。
【００２９】
２段目のグラフト共重合反応は、１段目の共重合反応と同様に行われる。反応終了後、乳化重合法の場合には凝析により、また溶液重合法の場合は溶媒を留去することにより生成物が反応混合物から分離され、更に水洗または溶媒洗浄および乾燥の工程がとられる。
【００３０】
得られた含フッ素グラフト共重合体(グラフトかつブロック共重合体と考えられる)は、そのままでも射出成形、圧縮成形、ブロー成形等の各種成形法によって、Oリング、オイルシール、チューブ、シート等の各種形態に成形可能であるが、必要に応じてそこに例えばトリ(メタ)アリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、N,N´-m-フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート、トリス(ジアリルアミン)-s-トリアジン、亜リン酸トリアリル、1,2-ポリブタジエン、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート等の多官能性不飽和化合物共架橋剤や、それと共に2,5-ジメチル-2,5-ビス(第3ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ビス(第3ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(2,4-ジクロロベンゾイル)パーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ第3ブチルパーオキサイド、第3ブチルクミルパーオキサイド、第3ブチルパーオキシベンゼン、1,1-ビス(第3ブチルパーオキシ)-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジヒドロキシパーオキサイド、α,α´-ビス(第3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、第3ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等の有機過酸化物が併用され、パーオキサイド加硫成形とすることも可能である。また、その際には、目的に応じて例えばカルシウム、マグネシウム、鉛、亜鉛等の２価金属の酸化物または水酸化物を架橋助剤として用いることもできる。更に、放射線架橋することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る含フッ素グラフト共重合体は、高温域での機械的特性、特に耐圧縮永久歪特性にすぐれた成形物を与える。従って、Oリング、パッキン、オイルシール、ガスケット等のシール材あるいはホース等の成形材料として有効に用いられる。
【００３２】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００３３】
実施例１
内容積10Ｌのオートクレーブ内に、パーフルオロオクタン酸アンモニウム10g 、水酸化ナトリウム(pH調整用)2gおよび脱イオン水5Ｌを仕込み、内部空間を窒素ガスで十分に置換した後、1,4-ジヨードパーフルオロブタン14.98gを圧入した。その後、
フッ化ビニリデン [VdF] 70モル%
クロロトリフルオロエチレン [CTFE] 30モル%
よりなる混合ガスを、内圧が15kg/cm²Gになる迄圧入し、内温を70℃に昇温させた。
【００３４】
その後、過硫酸アンモニウム5gを水150mlに溶解させた重合開始剤水溶液をオートクレーブ内に圧入し、重合反応を開始させた。その後直ちに、前記組成の混合ガスを分添ガスとして、内圧が22kg/cm²Gになる迄圧入する操作を、生成ラテックス中の固型分濃度が25重量%になる迄くり返した。所定の固型分濃度になったら、直ちにオートクレーブ内の未反応ガスをパージして反応を停止させた。
【００３５】
得られた水性ラテックスの一部に5重量%カリミョウバン水を添加して生成２元共重合体を凝析し、水洗、乾燥した。この２元共重合体について、共重合体組成(¹⁹F-NMRによる)、ヨウ素含量(元素分析による)および溶液粘度ηsp/c [1重量%ジメチルホルムアミド(DMF)溶液の35℃における比粘度] を測定した。
【００３６】
次に、水性ラテックス1700g(２元共重合体として425g)を内容積3Ｌのオートクレーブ内に仕込み、内部空間を窒素ガスで十分に置換した後、CF₂=CFOCH₂C₂F₅2.3gおよびテトラフルオロエチレン[TFE]97.7gを仕込み、内温を70℃に昇温させた。反応系内の圧力が0kg/cm²Gになる迄反応を継続した後、オートクレーブを室温迄冷却し、生成した水性ラテックス(固形分濃度30重量%)を1300g得た。
【００３７】
得られた水性ラテックスの全量に5重量%カリミョウバン水を添加して生成グラフト共重合体を凝析し、水洗、乾燥した。400gの収量で得られたこの有機溶媒不溶性含フッ素グラフト共重合体について、元素分析(C,H,F,Cl)および物質収支(グラフト重合収率100%として)からその共重合組成を算出すると共に、融点測定(DSC法)を行った。また、FT-IR分析では、940cm^-1にCF₃-に由来する吸収の存在を確認した。
【００３８】
この含フッ素グラフト共重合体について330℃、6分間の圧縮成形を行い、厚さ2mmのシートおよびP-24 Oリングを成形した。また、この含フッ素グラフト共重合体100重量部、トリアリルイソシアヌレート2重量部および2,5-ジメチル-2,5-ビス(第3ブチルパーオキシ)ヘキサン1重量部を80℃でロール混練し、混練物について180℃、2分間のプレス加硫を行って、同様のシートおよびOリングを加硫成形した。これらの(加硫)成形物について、常態物性(ASTM D-2240-81によるショアーA硬さの測定およびASTM D-412-83による100%モジュラス、引張強さ、伸びの測定)および圧縮永久歪(成形物については線径3.5mmのOリングを100℃または150℃で22時間、25%圧縮したものについて、また加硫成形物については線径3.5mmのOリングを200℃で70時間、25%圧縮したものについて測定)の測定が行われ、また成形物の着色が目視によって観察された。
【００３９】
実施例２
実施例１において、１段目の重合時に共存させた1,4-ジヨードパーフルオロブタン量を10.00gに変更し、更に CF₂=CHBr 3.14gが用いられた。２元共重合体の元素分析はヨウ素および臭素について行われ、また含フッ素グラフト共重合体の加硫時間は５分に変更された。
【００４０】
実施例３
実施例１において、1,4-ジヨードパーフルオロブタンの代りに、1-ヨード-2-ブロモエタン6.75gが用いられ、更に CF₂=CHBr 3.14gが用いられた。更に、グラフトモノマーである CF₂=CFOCH₂C₂F₅の仕込量が10.8gに、TFEの仕込量が89.2gにそれぞれ変更された。２元共重合体の元素分析は、ヨウ素および臭素について行われ、それの圧縮成形温度は290℃に変更された。また、含フッ素グラフト共重合体のプレス加硫時間は10分に変更された。
【００４１】
実施例４
実施例１において、初期仕込みガスとしてVdF 55モル%-HFP(ヘキサフルオロプロペン)45モル%混合ガスが用いられ、また分添ガスとしてVdF 70モル%-HFP 30モル%混合ガスが用いられ、重合反応時の内圧が30kg/cm²Gに保持された。２元共重合体の圧縮成形は310℃で行われ、含フッ素グラフト共重合体の溶液粘度ηsp/cは、1%メチルエチルケトン(MEK)溶液として35℃で測定された。
【００４２】
比較例１
実施例１において、グラフトモノマーであるTFEの仕込量が100gに変更された。得られた２元共重合体の圧縮成形を340℃、6分間の条件下で行ない、また含フッ素グラフト共重合体のプレス加硫を180℃、10分間の条件下で行ったが、いずれも評価可能な成形体は得られなかった。
【００４３】
比較例２
実施例１において、1,4-ジヨードパーフルオロブタンの代りに、1-ヨード-2-ブロモエタン6.75gが用いられ、更に CF₂=CHBr 3.14gが用いられた。更に、グラフトモノマーである CF₂=CFOCH₂C₂F₅の仕込量が16.7gに、TFEの仕込量が83.3gにそれぞれ変更された。２元共重合体の元素分析は、ヨウ素および臭素について行われ、それの圧縮成形温度は290℃に変更された。また、含フッ素グラフト共重合体のプレス加硫時間は10分に変更された。
【００４４】
以上の各実施例および比較例での測定結果は、原料仕込量と共に次の表に示される。
【００４５】

Claims

一般式 RIn (ここで、Rはフルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基または炭化水素基であり、nは1または2である)で表わされる飽和含ヨウ素化合物または一般式 InBrmR (ここで、Rはフルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素基、クロロ炭化水素基または炭化水素基であり、nおよびmはいずれも1または2である)で表わされる含ヨウ素臭素化合物の存在下に、フッ素化単量体およびプロピレンからなる群から選ばれた少なくとも２種のモノマー混合物を共重合させ、得られた共重合体に更にテトラフルオロエチレンおよび一般式 CF₂=CFOCX₂(CF₂)_pY (ここで、Xは水素原子またはフッ素原子であり、Yは水素原子またはフッ素原子であり、pは0または1〜3の整数である)で表わされるポリフルオロビニルエーテルをグラフト共重合反応させることを特徴とする含フッ素グラフト共重合体の製造法。
飽和含ヨウ素化合物または含ヨウ素臭素化合物と共に、不飽和含ヨウ素化合物または不飽和含臭素化合物が併用される請求項1記載の含フッ素グラフト共重合体の製造法。
フッ素化単量体がフッ化ビニリデンおよびクロロトリフルオロエチレンの混合物である請求項1または2記載の含フッ素グラフト共重合体の製造法。
ポリフルオロビニルエーテルがテトラフルオロエチレンとの合計量中約0.5〜6モル％の割合で用いられる請求項1または2記載の含フッ素グラフト共重合体の製造法。
フッ素化単量体およびプロピレンからなる群から選ばれた少なくとも２種のモノマー混合物が、ヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)およびプロピレンの中から選ばれた少くとも１種のモノマーを含み、それをモノマー混合物中約10〜80モル%の割合で用いた請求項1または2記載の含フッ素グラフト共重合体の製造法。
１段目の重合反応に用いられる単量体と２段目のグラフト反応に用いられる単量体とが約50/50〜90/10の重量比で用いられる請求項1または2記載の含フッ素グラフト共重合体の製造法。
有機過酸化物による加硫成形が可能な含フッ素グラフト共重合体を生成させる請求項 1 乃至 6 のいずれかに記載される含フッ素グラフト共重合体の製造法。