Evaluation of Resistance of Fluoroelastomer to Ozone in Water

Journal of the Society of Rubber Industry,Japan Pub Date : 2012-03-15 DOI:10.2324/GOMU.85.81

S. Miwa, Y. Ohtake, Keiji Tanaka

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Abstract

近年,環境への負荷低減,省設備化に有利な水処理法として,オゾンの導入が活発に行われている.オゾンはそれ自身が高い酸化力を有することに加え,水中に溶解すると自己分解反応を生じ,その過程でヒドロキシルラジカル(・OH)等の,オゾンより高い酸化力を有する活性酸素種を生成する.特に・OHの標準酸化還元電位は 2.81 Vと非常に高く,オゾンと直接反応しにくい飽和脂肪族炭化水素等に対しても速やかに反応する.このオゾン自己分解反応を利用した促進酸化処理法が,水中に溶存した医薬品,農薬等の難分解性物質の除去方法として高い効果を発揮している. 一方で水中におけるオゾンの高い反応性のため,空気中で耐オゾン性を有するゴム材料が,オゾン水中では劣化する場合がある.エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM) は主鎖に不飽和炭化水素結合を持たないため,ゴムの一般的なオゾン劣化現象である亀裂が発生しない.しかしながら,オゾン水中では表面近傍に存在する主鎖の分解に伴う粘着力上昇や,水相への分解物の溶出等が観測された .したがって,オゾン水使用環境にゴム製品を導入する際は,EPDMや主鎖構造の類似したオレフィン系エラストマーより耐久性の高いゴム材料を使用する必要がある. そこで,著者らは耐オゾン性に優れ,数多くのゴム種の中でも化学安定性の最も高いフッ素ゴム(FKM)に着目している.しかしながら,オゾン水中におけるFKMのキャラクタリゼーションに関する報告は皆無であり,このため,オゾン水中におけるFKMの耐久性も検討されていない. FKMには主鎖構造の異なる様々な種類が存在するが, ポリ(フッ化ビニリデン(VDF)-ヘキサフルオロプロピレン(HFP)-テトラフルオロエチレン(TFE)) (poly(VDF/HFP/TFE))等のVDF系FKMが汎用的に用いられる.本研究ではオゾン水中における過酸化物架橋poly(VDF/HFP/TFE)の耐久性について検討することを目的として,オゾン水処理した過酸化物架橋poly (VDF/HFP/TFE)の構造及び物性変化を行った.

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近年来，作为一种有利于降低环境负荷和节约设备的水处理方法，臭氧的引入得到了广泛的应用。臭氧本身具有高氧化能力，而且还可溶于水中。与醛发生自我分解反应，在此过程中生成羟基(·OH)等氧化能力高于臭氧的活性酸素。特别是·OH的标准氧化还原电位高达2.81 V，对难以与臭氧直接反应的饱和脂肪烃等也能迅速反应。利用臭氧自分解反应的促进氧化处理法溶于水中作为去除残留的医药品、农药等难分解性物质的方法发挥着很好的效果。另一方面，由于臭氧在水中的高反应性，在空气中具有耐臭氧性的橡胶材料，在臭氧水中有时会发生劣化。由于主链上没有不饱和碳氢键，所以不会发生橡胶的一般臭氧劣化现象——龟裂。但是，臭氧在水中对表面附近存在的主链的分解有很大的帮助。随着黏着力的上升，观测到分解物在水相中的溶出等。因此，在臭氧水使用环境中引入橡胶制品时，应采用EPDM和主链结构类似的烯烃系画。因此，作者着眼于耐臭氧性好，在众多橡胶品种中化学稳定性最高的氟橡胶(FKM)。然而，关于臭氧水中FKM的消融性的报告是完全没有的，因此也没有对臭氧水中FKM的耐久性进行研究。FKM有多种不同的主链结构，聚(氟化乙烯(VDF)-六氟丙芘(HFP)-四氟乙烯(TFE)) (poly(VDF/HFP/TFE))等VDF类FKM是通用的。本研究以探讨臭氧水中过氧化物交联poly(VDF/HFP/TFE)的耐久性为目的，经臭氧水处理的过氧化物交联poly(VDF/HFP/TFE)的结构和物性变化。

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