[发明专利]全氟弹性体组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用具有不同含量的全氟(烷基乙烯基醚)单元的全氟 弹性体制备的含氟弹性体组合物，以及由该组合物制成的密封材料。 本发明还涉及具有优异的耐热性和等离子体耐性的全氟弹性体 (FFKM)的可固化的组合物和模制品。

背景技术

含氟弹性体，特别是主要包含四氟乙烯(TFE)单元的全氟弹性 体，表现出优异的化学耐性、溶剂耐性和耐热性，并且因此广泛用于 在严格环境下使用的密封材料等。

然而，随着技术的进步，对特性的需求也越来越苛刻，而且在航 空、航天工业、半导体制造设备和化工厂领域，需要在不低于300℃的 高温环境下的密封性质。

因此，为了改进固化速度，日本专利文献JP2001-504885A公开了 通过向全氟弹性体和固化剂的混合物中加入固化加速剂例如有机或无 机铵盐而制备的可固化的组合物。

全氟弹性体材料以其化学耐性、等离子体耐性以及当用于具有典 型填料或增强系统的组合物时可接受的压缩形变耐性水平和机械性质 而著称。如所述的，它们已应用于许多应用，包括作为弹性体密封材 料用于其中密封件或垫圈将经受高腐蚀性化学物质和/或极端操作条件 下的应用中，以及用于形成能够抵御变形的模制部件。还公知FFKM由 于它们的化学和等离子体耐性而在半导体制造工业中用作密封材料。 这些材料通常由全氟化的单体制备，所述全氟化的单体包括至少一种 全氟化的固化位点单体。将单体聚合，以形成具有来自一种或多种固 化位点单体的固化位点的全氟化的聚合物，和然后固化(交联)以形 成弹性体。典型的FFKM组合物包含上面提到的聚合的全氟聚合物，与 在所述固化位点单体上的反应性固化位点基团反应的固化剂，以及任 何所需的填料。所述固化的全氟弹性体表现出典型的弹性体特性。

公知的是，由于FFKM的高纯度，对热、等离子体、化学物质以及 其它严酷环境的优异耐性，它们可作为O型环和相关的密封部件用于高 端密封应用。需要它们在这种环境中的应用的工业包括半导体、航空 航天、化学和制药。使用这些材料的新的全氟弹性体组合物的开发， 面临着对于能够提供更高的耐热性、化学耐性和等离子体耐性的FFKM 和基于FFKM的组合物日益增长的需求和挑战。工业需求、特别是在半 导体领域中，不断要求这些密封物增强的性能，以满足具有越来越具 侵蚀性的环境和越来越低的污染和颗粒要求的新的最终用途应用的要 求。

如在现有技术中认识到的，取决于固化位点单体(CSM)的结构 和相应的固化化学的类型，不同的FFKM组合物可以包括不同的固化剂 (固化试剂)。这些组合物还可以包括多种填料和填料组合，以获得 目标机械性质、压缩形变或改进的化学和等离子体耐性。对于半导体 密封应用而言，取决于等离子体化学的类型，无机和有机填料都可用 于改进等离子体耐性。典型的填料包括炭黑、二氧化硅、氧化铝、氟 塑料、硫酸钡以及其它塑料。在一些用于半导体应用的FFKM中使用的 填料，包括由聚四氟乙烯(PTFE)或可熔融处理的全氟化共聚物形成 的氟塑料填料颗粒，特别是纳米尺度的颗粒，所述可熔融处理的全氟 化共聚物例如为四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)的共聚物(也称 为FEP型共聚物)或TFE和全氟代烷基乙烯基醚(PAVE)的共聚物(称 为PFA型共聚物)。

美国专利6,710,132公开了FFKM与半结晶氟塑料颗粒(例如PTFE) 的掺混物，其中所述颗粒具有核-壳结构，并且是通过这些材料的胶乳 掺混形成的。

美国专利4,713,418公开了通过将FFKM与可熔融处理的热塑性氟 聚合物进行熔融掺混而形成的组合物。该专利公开了当重结晶时，由 一些熔化的热塑性塑料重新形成了约10微米的颗粒。美国专利申请 2005/0261431A1公开了FFKM与平均尺寸大于100nm的半结晶聚合物 例如PTFE和/或共聚物例如PFA-型共聚物的熔融掺混，其中掺混温度或 固化温度超过了所述氟塑料填料的熔化温度。

美国专利7,019,083和国际公开WO2006/120882A1公开了可交联 的氟塑料。