[发明专利]全氟弹性体组合物

说明书

发明的领域

本发明涉及具有优良的加工性并且在硫化时具有优良的物理性能的可过氧化物硫化的全氟弹性体组合物。

发明的背景

全氟弹性体(弹性全氟聚合物)是具有突出的高温耐用性和耐化学性的聚合材料。因此，这种组合物特别适用作会遇到高温和／或腐蚀性化学品的体系中的密封和垫圈。它们可用于诸如化学加工、半导体、航空航天、石油等工业领域。

全氟聚合物的突出性能大部分可归因于构成大部分聚合物主链(如四氟乙烯和全氟(烷基乙烯基)醚)的共聚合全氟单体单元的稳定性和惰性。为了完全达到弹性，一般如经硫化使全氟聚合物交联。为此，将少量的硫化部位单体(cure sitemonomer)与全氟单体单元共聚合。含至少一个溴代或碘代基团的硫化部位单体是已知的。当这种硫化部位单体与过氧化物和活性助剂组合时，它能提供适当硫化的组合物。

全氟弹性体是非常昂贵的材料，因而它仅在没有其它材料可完成上述工作的情况下才使用。由于原料的费用非常高，故必须将模塑操作过程中的边角料率保持最小。然而，已知全氟弹性体由于混炼、流动特性和脱模而非常难以加工。当使用常规的引发剂来制备聚合物(如过硫酸盐)时，聚合物的端基一般具有离子和／或酸的特征。这些一般存在的可离子化的聚合物端基易于与某些常用的添加剂(如酸接受体)发生不希望的反应。常用的酸接受体的例子是氧化锌、氢氧化钙、碳酸钙、氧化镁等。它们用于配料配方以束缚在全氟弹性体必须起作用的高温下可能产生的任何HF或其它酸。

非常需要具有很好的加工性能的全氟弹性体胶料。由于这些聚合物的许多应用也要求良好的密封能力，所以改进加工性的步骤最好不会对关键物理性能如抗压缩变定(compression set resistance)有不利影响。

发明的概述

本发明的全氟弹性体胶料采用一种全氟弹性体，该弹性体是使用氧化剂和R_fSO₂Na型全氟烷基亚磺酸盐的引发剂混合物制得。以这种方式制得的共聚物令人惊奇地可以象其它弹性体胶一样进行加工。它们易于在常规的开炼机或在混合设备即不需要加热至高于室温的开炼机或混合设备中加工。当加入酸接受体如Ca(OH)₂时，它们的胶料粘度(compound viscosity)不会提高。这种全氟弹性体也具有改进的物理性能(如抗压缩变定)。

本发明的一个实例提供一种易于加工并且基本上不含可离子化端基的可过氧化物硫化的全氟弹性体胶料。“基本上不含”这种端基是指这些端基中小于10％是可离子化的基团。此实例的胶料包含：

A)包含得自下述1)、2)和3)的共聚单元的全氟弹性体，1)全氟烯烃，2)选自全氟(烷基乙烯基)醚、全氟(烷氧基乙烯基)醚和它们混合物的全氟乙烯基醚，和3)能参与过氧化物硫化反应的含卤素基团的硫化部位组分(cure sitecomponent)，该组分选自含至少一个这种卤素基团的氟化烯烃、含至少一个这种卤素基团的氟化乙烯基醚、含至少一个这种卤素基团的链转移剂和含至少一个这种卤素基团的引发剂，和它们的混合物；条件是硫化部位组分基本上不含腈基，和

B)过氧化物硫化剂。

在另一个实例中，本发明提供一种易于加工的可过氧化物硫化的全氟弹性体胶料，它包含：

A)基本上不含可离子化的端基的全氟弹性体，其中该全氟弹性体包含得自下述1)、2)和3)的共聚单元，1)全氟烯烃，2)选自全氟(烷基乙烯基)醚、全氟(烷氧基乙烯基)醚和它们混合物的全氟乙烯基醚，和3)能参与过氧化物硫化反应的含溴或碘原子的硫化部位组分，该组分选自含至少一个这种原子的溴化或碘化烯烃、含至少一个这种原子的溴化或碘化乙烯基醚、溴化或碘化链转移剂、溴化或碘化引发剂，和它们的混合物；和

B)过氧化物硫化剂。

本发明也提供一种改进全氟弹性体的加工性的方法，该方法包括在自由基条件下将包含全氟烯烃和全氟烷基乙烯基醚或全氟烷氧基乙烯基醚及其混合物、能参与过氧化物硫化反应的含卤硫化部位组分、含氟脂族基团的亚磺酸盐和能将所述亚磺酸盐氧化成磺酰基的氧化剂的可聚合混合物的水性乳液或悬浮液进行聚合，条件是硫化部位组分基本上不含腈基。

本发明也提供一种改进全氟弹性体的加工性的方法，该方法包括在自由基条件下将包含全氟烯烃和全氟烷基乙烯基醚或全氟烷氧基乙烯基醚及其混合物、含溴或含碘的硫化部位组分、含氟脂族基团的亚磺酸盐和能将所述亚磺酸盐氧化成磺酰基的氧化剂的可聚合混合物的水性乳液或悬浮液进行聚合。

本发明还涉及由这种可硫化胶料制成的硫化和未硫化的制品。

详细描述