制备含氟弹性体组合物和复合制品的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备含氟弹性体组合物的方法，该方法包括将含氟弹性体前体组合物在环境压力条件下固化，得到基本上不含表面气泡的含氟弹性体组合物。含氟弹性体前体组合物包含过氧化物可固化的含氟聚合物、用于固化过氧化物可固化的含氟聚合物的有效量的基本上由双(2,4-二氯苯甲酰)过氧化物组成的过氧化物。含氟弹性体前体组合物基本上不含非氟化碳颗粒。还公开了一种基于该方法来制备复合制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及含氟弹性体组合物、包含它们的复合制品及其制备方法。
技术介绍
含氟弹性体组合物是包含交联含氟聚合物且通常还有一种或多种填料的橡胶组合物。含氟弹性体组合物可通过以下来制备：将可固化含氟聚合物与固化剂和任选的填料组合以制备可固化含氟弹性体前体组合物，随后将其固化。许多含氟弹性体组合物是通过由自由基源(即，自由基固化剂)引发的自由基固化机理来制备，诸如例如在加热时分解以生成自由基的有机过氧化物。过氧化物可固化的含氟弹性体前体组合物通常在压力(例如在封闭的模具中)下固化(硫化)从而防止组合物在固化过程中发泡。这种发泡通常导致成品零部件(例如，O形环、软管和垫圈)具有退化的物理特性，如果特性的退化过于严重，则这些成品零部件甚至可能变得不可用。因此，诸如热空气隧道固化或盐浴固化的连续固化方法不能进行使用，并且制造操作需要是不连续的。无论是挤出和高压固化、注塑模制或是压塑模制，成品零部件生产方法都始终涉及若干步骤。这使得使用含氟弹性体组合物生产成品零部件的成本比使用其他弹性体类型(例如，有机硅弹性体)的成本更加昂贵。
技术实现思路
在过氧化物可固化的含氟聚合物前体组合物的固化过程中形成气泡，这是因为过氧化物固化剂的分解形成低分子量化合物(除O2之外)，这些低分子量化合物在固化条件下蒸发，从而在无压固化过程中引起表面气泡。本专利技术人已经发现分解过程还会受到填料的影响，诸如例如，可能存在的炭黑。本专利技术人已经发现表面气泡的问题可通过在含氟弹性体固化过程中使用双(2,4-二氯苯甲酰)过氧化物作为过氧化物固化剂来解决，特别是如果含氟弹性体组合物基本上不含非氟化碳颗粒的话。广泛研究已表明在可商购获得的过氧化物当中，双(2,4-二氯苯甲酰)过氧化物的独特之处在于它能够提供过氧化物可固化的含氟弹性体组合物的良好固化，且其中很少形成或不形成表面气泡。在一个方面，本公开提供一种制备含氟弹性体组合物的方法，该方法包括将含氟弹性体前体组合物在环境压力条件下固化以提供含氟弹性体组合物，其中含氟弹性体前体组合物包含：至少一种过氧化物可固化的含氟聚合物；用于固化至少一种过氧化物可固化的含氟聚合物的有效量的过氧化物，其中所述有效量的过氧化物基本上由双(2,4-二氯苯甲酰)过氧化物组成，其中含氟弹性体组合物基本上不含非氟化碳颗粒，并且其中含氟弹性体组合物基本上不含表面气泡。在本公开的实施过程中使用的含氟弹性体组合物还有利地用于制造复合制品。因此，在另一方面，本公开提供了一种制备复合制品的方法，该方法包括：在基材的至少一个表面的至少一部分上设置根据本公开的含氟弹性体前体组合物的层，以及固化含氟弹性体前体组合物以提供含氟弹性体组合物。而在另一个方面，本公开提供根据该方法制备的复合制品。有利地，根据本公开的方法和组合物允许连续制造各种含氟弹性体成品，这些成品当前是在批处理过程中完成的。如本文所用，术语“环境压力”是指在0.9至1.1巴范围内的压力。如本文所用，术语“非氟化碳颗粒”是指尚未被改性以包括氟原子的元素性碳颗粒(例如，炭黑颗粒)。如本文所用，术语“基本上不含表面气泡”意指至少95面积％的表面(优选至少99面积％的表面)不含紧邻表面的具有大于0.5mm最大直径的气泡(优选地不含大于0.3mm的气泡，更优选地不含大于0.1mm的气泡)，并且不含向内延伸且由破裂气泡产生的具有大于0.5mm最大尺寸的表面孔洞(优选地不含具有大于0.3mm最大尺寸的表面孔洞，更优选地不含具有大于0.1mm最大尺寸的表面孔洞)，这两种情况相结合。如本文所用，术语“基本上不含内部气泡”意指至少95体积％的内部(优选至少99体积％的内部)不含具有大于0.5毫米(mm)最大直径的气泡(优选地不含具有大于0.3mm最大直径的气泡，更优选地不含具有大于0.1mm最大直径的气泡)。如本文所用，术语“含氟聚合物”是指包含氟原子的聚合物。如本文所用，术语“过氧化物可固化的”意指通过有机过氧化物分解以产生自由基的可固化。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。附图说明图1为根据本公开的示例性复合制品100的示意性侧视图。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其他修改形式和实施例。此图可能未按比例绘制。具体实施方式本公开提供一种在环境条件下制备含氟弹性体组合物的方法，该方法不会在含氟弹性体组合物中过量生成气泡/泡沫。该方法是基于本专利技术人的以下发现：过氧化物固化的含氟弹性体可使用双(2,4-二氯苯甲酰)过氧化物作为过氧化物源在环境条件下进行固化，而没有过量气泡形成。这种行为在被评估的易得过氧化物当中似乎是独特的。因此，在根据本公开的方法的实施过程中，经固化的含氟弹性体组合物基本上不含表面气泡。根据本公开的含氟弹性体组合物通常是通过在过氧化物存在下加热含氟弹性体前体组合物来制备。含氟弹性体前体组合物通常包括过氧化物可固化的含氟聚合物(例如，过氧化物可固化的含氟聚合物胶状物)。在一些实施例中，过氧化物可固化的含氟聚合物包含至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％、或甚至至少60重量％的量的氟。在一些实施例中，过氧化物可固化的含氟聚合物是全氟化的。过氧化物可固化的含氟聚合物通常是通过各种烯键式不饱和单体的互聚作用制备；例如，如本领域中所公知的。能够互聚以形成多量的过氧化物可固化的含氟聚合物的合适单体的例子包括：全氟化烯烃、偏二氟乙烯、非氟化烯烃、全氟化乙烯基醚(例如，全氟化烷基乙烯基醚、全氟化烷氧基烷基乙烯基醚、全氟化烯丙基醚、全氟化聚醚乙烯基醚)、三氟氯乙烯、氟乙烯、三氟乙烯及其组合，优选地与少量对于在过氧化物固化过程中生成的自由基具反应性的固化位点单体组合。本领域技术人员能够选择适当量的特定互聚单体单元以形成弹性体聚合物。因此，选择适当水平的互聚单体单元以获得含氟弹性体。合适的全氟化烯烃包括，例如，由式CF2＝CFRf1表示的那些，其中Rf1是氟或具有1至4个碳原子，优选1至3个碳原子的全氟烷基。优选的例子包括四氟乙烯和六氟丙烯。合适的非氟化烯烃优选地是具有1至12个碳原子，更优选1至4个碳原子的α-烯烃。具体例子包括乙烯和丙烯。合适的全氟化烷基乙烯基醚包括例如，CF2＝CFOCF3、CF2＝CFOCF2C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备含氟弹性体组合物的方法，所述方法包括将含氟弹性体前体组合物在环境压力条件下固化以提供所述含氟弹性体组合物，其中所述含氟弹性体前体组合物包含：至少一种过氧化物可固化的含氟聚合物；用于固化所述至少一种过氧化物可固化的含氟聚合物的有效量的过氧化物，其中所述有效量的过氧化物基本上由双(2,4‑二氯苯甲酰)过氧化物组成，其中所述含氟弹性体组合物基本上不含非氟化碳颗粒，并且其中所述含氟弹性体组合物基本上不含表面气泡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.18 US 61/879,3541.一种制备含氟弹性体组合物的方法，所述方法包括将含氟弹
性体前体组合物在环境压力条件下固化以提供所述含氟弹性体组合
物，其中所述含氟弹性体前体组合物包含：
至少一种过氧化物可固化的含氟聚合物；
用于固化所述至少一种过氧化物可固化的含氟聚合物的有效量的
过氧化物，其中所述有效量的过氧化物基本上由双(2,4-二氯苯甲酰)过
氧化物组成，
其中所述含氟弹性体组合物基本上不含非氟化碳颗粒，并且其中
所述含氟弹性体组合物基本上不含表面气泡。
2.根据权利要求1所述的制备含氟弹性体组合物的方法，其中
所述含氟弹性体前体组合物还包含至少一种选自由以下项组成的组的
填料：碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱土金属碳酸盐、碱土金属硫
酸盐、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、钛氧化物、硅氧化物、碱金
属硅酸盐、碱土硅酸盐、氟化碳颗粒及其组合。
3.根据权利要求2所述的制备含氟弹性体组合物的方法，其中
所述填料包含滑石。
4.根据权利要求2或3所述的制备含氟弹性体组合物的方法，
其中所述填料包含氟化碳颗粒。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备含氟弹性体组合物
的方法，其中所述过氧化物可固化的含氟弹性体前体组合物包含含有
互聚单体单元的含氟聚合物，并且其中所述单体单元包含四氟乙烯、
偏二氟乙烯、六氟丙烯、乙烯、丙烯、全氟化烷基乙烯基醚、全氟化
烯丙基醚、三氟氯乙烯、氟乙烯以及三氟乙烯中的至少一种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备含氟弹性体组合物
的方法，其中所述固化所述含氟弹性体前体组合物是通过在40℃至
150℃范围内的至少一个温度下加热所述含氟弹性体前体组合物实现
的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备含氟弹性体组合物
的方法，其中所述含氟弹性体前体组合物的所述固化发生在0.9巴至
1.1巴范围内的压力下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备含氟弹性体组合物
的方法，其中所述含氟弹性体前体组合物基本上不含炭黑。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备含氟弹性体组合物
的方法，其中所述含氟弹性体组合物基本上不含内部气泡。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备含氟弹性体组合物
的方法，其中所述固化所述含氟弹性体前体组合物在热空气隧道中进
行。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的制备含氟弹性体组合物
的方法，所述方法还包括挤出所述含氟弹性体前体组合物。

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·G·科维里恩，安·凡罗延，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US