CN100371353C - 具有腈端基的氟聚合物的制备方法 - Google Patents

具有腈端基的氟聚合物的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100371353C
CN100371353C CNB2003801033515A CN200380103351A CN100371353C CN 100371353 C CN100371353 C CN 100371353C CN B2003801033515 A CNB2003801033515 A CN B2003801033515A CN 200380103351 A CN200380103351 A CN 200380103351A CN 100371353 C CN100371353 C CN 100371353C
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluoropolymer
fluorinated
salt
nitrile group
nitrile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2003801033515A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1711287A (zh
Inventor
W·M·A·格罗托尔特
K·亨特泽
K·H·洛赫哈斯
G·娄尔
F·梅尔茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN1711287A publication Critical patent/CN1711287A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100371353C publication Critical patent/CN100371353C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F16/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F16/12Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • C08F16/14Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F16/24Monomers containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F14/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F14/18Monomers containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18Monomers containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment

Abstract

本发明公开一种制备有腈端基的氟聚合物的方法。所述方法包括:在含腈基盐或含腈基拟卤素化合物存在下,自由基聚合一种或多种氟化单体。

Description

具有腈端基的氟聚合物的制备方法
发明领域
本发明涉及制备具有腈端基的氟聚合物的方法。
发明背景
氟聚合物,即有氟化骨架的聚合物由于其多个合乎需要的性能,如耐热性、耐化学性、耐候性以及UV-稳定性等,在各种应用中使用。在John Scheirs编辑的“现代氟聚合物”,Wiley Science 1997中描述了各种例子。
已知的氟聚合物包括氟弹性体和氟热塑性塑料。这类氟聚合物一般是气态氟化烯烃如四氟乙烯(TFE)、三氟氯乙烯(CTFE)和/或偏二氟乙烯(VDF)与一种或多种共聚单体如六氟丙烯(HFP)或全氟乙烯基醚(PVE)或非氟化烯烃如乙烯(E)和丙烯(P)的共聚物。氟弹性体的例子包括TFE和PVE的共聚物以及VDF和HFP的共聚物。氟弹性体还含有固化点组分,使它们在需要时固化。合适的固化点共聚单体包括含腈基的固化点单体,如含腈基烯烃和含腈基氟化乙烯基醚。例如,可参见WO01/27194。EP 1 211 265揭示使用含腈基共聚单体,如含腈基PVE是费用很高。据说,含腈基的氟弹性体不稳定,且固化产物的性能不足。因此,EP 1 211 265提出,通过在脱水剂存在下使含酰胺基的氟弹性体转变,制备含腈基的氟弹性体。这种方法的缺点是需要提供另外能量的额外步骤。因此,这种方法增加了制造成本并造成制造过程的不便。
EP 868447揭示,使用一些链转移剂(I-(CF2)n-CN)来引入腈端基;但是,使用的化合物成本高,有毒性,并且不易处理。
需要另一种将腈基引入氟聚合物的方法。这种方法应是成本合理的,并能方便制备。要求,能由这样的氟聚合物制备固化的氟聚合物产物,特别是氟弹性体。较好的,这样的固化氟聚合物和弹性体具有优良的物理和机械性能,包括例如耐热性和良好的加工性。
发明概述
根据本发明,在含腈基盐或含腈基拟卤素化合物存在下,通过氟化单体的自由基聚合制备本发明的氟聚合物时,形成的氟聚合物具有腈端基。这样的腈基可用作所谓的腈固化反应,如本领域已知的,产生固化的氟聚合物,特别是氟弹性体。形成的氟聚合物还提高了加工性能。本发明中的术语“氟聚合物”是指具有氟化骨架,即部分或完全氟化骨架的聚合物。
一般,相对于引发聚合反应的引发剂用量,来选择含腈基盐或含腈基拟卤素化合物的量。通常,选择含腈基盐或含腈基拟卤素化合物与引发剂的比例,按照傅里叶变换IR-测定,形成的氟聚合物的腈端基量,如实施例中列出的,至少为0.0002,较好至少0.0004,最好至少0.001。
本发明还提供一种制造氟弹性体的氟聚合物组合物,该组合物包含上述氟聚合物和固化组合物。
因此,本发明涉及一种制备有腈端基的氟聚合物的方法,所述方法包括:在含腈基盐存在下,自由基聚合一种或多种氟化单体,
所述含腈基盐对应于下式:
M-(Xa-CN)n
式中,M代表单价或多价阳离子,X是O,S,Se或N,a为0或1,n相应于阳离子价数。
本发明还涉及一种制备氟弹性体组合物的方法,包括(i)进行上述制备有腈端基的氟聚合物的方法,和(ii)将制得的氟聚合物与固化组合物混合。
本发明还涉及一种制备氟弹性体组合物的方法,包括(i)进行上述制备有腈端基的氟聚合物的方法,(ii)将制得的氟聚合物与固化组合物混合,和(iii)固化制得的氟弹性体组合物。
本发明还涉及一种为固态的含腈基氟弹性体,在两端具有腈基,由下式表示:
NCX-(Rr)-XCN
其中,X=O或S,Rr是二价氟弹性体链。
发明详细描述
根据本发明方法,在引发氟化单体的自由基聚合反应时使用含腈基盐或拟卤素,以获得有腈端基的氟聚合物。适用于本发明的含腈基盐包括在盐的阴离子上有腈基的那些,具体对应于下式:
M-(Xa-CN)n  (I)
式中,M代表单价或多价阳离子,包括金属阳离子或铵,X是O,S,Se或N,a为0或1,n相应于阳离子价数。合适的阳离子M包括有机阳离子(如四烷基铵阳离子)和无机阳离子。特别有用的阳离子是铵和金属阳离子,包括单价阳离子如钠和钾,二价阳离子如钙和镁。钾盐例子有氰化钾、氰酸钾和硫氰酸钾。一般优选X是O或S的盐和氰化物。
还可以含腈基的拟卤素化合物。含腈基拟卤素化合物是有一个或多个腈基的化合物,其性能类似于腈基被卤素取代的化合物,因此,称之“拟卤素”。这样的化合物众所周知,并且在Holleman-Wiberg“Lehrbuch der anorganischenChemie”,Walter de Gruyter Verlag,1995,101.Auflage,ISBN 3-11-012641-9中描述。用于本发明的含腈基拟卤素化合物的例子包括:NC-CN、NC-S-S-CN、NC-Se-Se-CN、NCS-CN、NCSe-CN、Cl-CN、Br-CN、I-CN和NCN=NCN。
一般相对于聚合反应引发剂量来选择含腈基盐和/或拟卤素化合物的量。较好的,设定的比例应使按照FT-IR测定的腈端基量,如实施例中所述,至少为0.0002,较好至少0.0004,最好至少0.001。腈基盐或拟卤素化合物包含的腈基与引发剂的摩尔比在1∶0.1至1∶100间,较好1∶0.5至1∶50。
聚合反应期间存在其他无机离子如溴化物或碘化物(如EP 407937中所述)时,也可以采用本发明的方法。自由基聚合反应可以在有机溶剂中进行,可以是水悬浮液聚合反应或水乳液聚合。本发明优选水乳液聚合。采用水乳液聚合时,含腈基盐或拟卤素化合物应优选水溶性的。术语“水溶性”指在聚合反应条件下,需要量的化合物溶解在水性聚合介质中。
用于引发自由基聚合反应的引发剂体系包括通过氧化还原产生自由基的引发剂体系,例如氧化剂和还原剂的组合。合适的氧化剂包括过硫酸盐,如过硫酸铵(APS)、过硫酸钾(KPS)和过硫酸钠,优选APS或KPS。合适的还原剂包括亚硫酸盐,如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠,偏亚硫酸氢盐,如亚硫酸氢钠或钾,焦亚硫酸盐和硫代硫酸盐,较好是Na2S2O5,金属离子如铜、铁、银。可使用的另一种基于氧化还原的引发体系包括锰体系,如源自高锰酸钾的那些,Mn3+-盐(如三乙酸锰,草酸锰等)。较好的金属盐是KMnO4。聚合反应还可以用能热分解的引发剂如过硫酸盐来引发。因此,也可以就使用过硫酸盐而没有还原剂。还可以使用过氧化物作为引发剂体系,有或没有羟甲基亚磺酸钠的如氢过氧化叔丁基,是优选的体系。
引发剂用量通常为,以聚合反应混合物总重量为基准计,通常为0.03-2重量%,较好0.05-1重量%。可以在聚合反应开始时加入全部的引发剂,或在聚合反应期间向聚合反应连续加入引发剂。较好的,加入引发剂,直到单体转化为聚合物的转化率达到70-80%。也可以在开始时加入部分引发剂,其余的在聚合反应期间一次加入或分多次加入。
在本发明的水乳液聚合中,氟化单体和任选非氟化单体一般在自由基引发剂和氟化表面活性剂或乳化剂,较好非调聚的乳化剂存在下在水相聚合。乳化剂的用量,以水相重量为基准计,一般小于1重量%,例如为0.1-1重量%。氟化乳化剂的例子包括盐,特别是含直链或支链全氟烷基的羧酸或磺酸铵盐,在所述烷基上有4-11个碳原子。具体例子包括:全氟辛酸铵盐(APFO,US 2,567,011所述),C8F17SO3Li(可从Bayer AG购得),C4F9SO3Li和C4F9SO3K(US 2,732,398所述)。含全氟烷基羧酸的另一个例子是C8F17SO3N(C2H5)CH2COOK(US 2,809,990所述)
可使用的另一些乳化剂包括全氟聚醚羧酸酯乳化剂,如EP 219065揭示的。但是,APFO是优选的引发剂,因为在聚合反应结束时能容易地从聚合反应产物中除去。水乳液聚合也可以在没有加入氟化乳化剂下进行。在WO 96/24622和WO97/17381中描述的聚合反应。
水乳液聚合可以连续进行,其中,例如单体、水、优选的乳化剂、缓冲剂和催化剂(在最佳压力和温度条件下)连续送入至一搅拌反应器,同时连续除去产生的乳液或悬浮液。另一种方法是间歇式或半间歇式(半连续式)聚合反应,其特点是,将组分加入到一搅拌反应器中并使组分在设定温度下反应特定的时间,或通过将组分投入反应器并且将单体送入该反应器,保持恒定压力,直到形成要求量的聚合物聚合反应还可以在用于气态氟化单体的乳液聚合的标准或常规容器中进行。
聚合反应体系可包含助剂,如缓冲剂和需要时的配合物-形成剂或链转移剂,包括烷烃,例如乙烷和正戊烷,二烷基醚如二甲醚、甲基叔丁基醚和含氯、溴、碘的链转移剂。聚合反应温度可以从10-180℃,通常30-100℃。聚合反应压力可以从1-40bar,通常3-30bar。
氟聚合物可以有部分氟化或全部反应的骨架。特别优选的氟聚合物是骨架至少30%氟化,较好至少50%,更好至少65%氟化的那些氟聚合物。应理解,术语氟化一般指骨架上的氢原子被氟原子取代。但是,该术语并不意味着排除某些氢原子被其他卤素如氯或溴取代的可能。骨架上除氟原子外还有氯原子的氟聚合物从涉及含氯单体如三氟氯乙烯的聚合反应产生。
用于本发明的氟聚合物的例子包括:一种或多种氟化单体任选与一种或多种非氟化单体组合的聚合物。氟化单体例子包括:有氢、氯原子、两者或都没有的C2-C8烯烃,如四氟乙烯(TFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、2-氯五氟丙烯、二氯二氟乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯(VDF)和氟化烷基乙烯基单体,如六氟丙烯(HFP);氟化乙烯醚,包括全氟化乙烯基醚(PVE)和氟化烯丙基醚包括全氟化烯丙基醚。合适的非氟化共聚单体包括:氯乙烯、偏二氯乙烯和C2-C8烯烃,如乙烯(E)和丙烯(P)。
可用于本发明的全氟乙烯基醚的例子包括对应于下式的那些:
CF2=CF-O-Rf
式中,Rf代表含一个或多个氧原子的全氟化脂族基团。
特别优选的全氟化乙烯基醚对应于下式:
CF2=CFO(Ra fO)m(Rb fO)nRc f
式中,Ra f和Rb f是不同的1-6个碳原子,特别是2-6个碳原子的直链或支链的全氟亚烷基,m和n各自是0-10,Rc f是1-6个碳原子的全氟烷基。全氟化乙烯基醚的具体例子包括,全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)、全氟(正丙基乙烯基)醚(PPVE-1)、全氟-2-丙氧基丙基乙烯基醚(PPVE-2)全氟-3-甲氧基-正丙基乙烯基醚、全氟-2-甲氧基-乙基乙烯基和CF3-(CF2)2-O-CF(CF3)-CF2-O-CF(CF3)-CF2-O-CF=CF2
合适的氟烷基乙烯基单体对应于以下通式:
CF2=CF-Rd f
或CH2=CH-Rd f
式中,Rd f代表1-10个碳原子,较好1-5个碳原子的全氟烷基。全氟烷基乙烯基单体的典型例子是六氟丙烯。
根据具体实施方式,氟聚合物是适合制备氟弹性体的聚合物。适合制备氟弹性体的氟聚合物,包括部分氟化以及全氟化聚合物,基本上是无定形聚合物,几乎没有任何熔点。这样的氟聚合物特别适合于形成氟弹性体,通常可以在固化无定形氟聚合物时获得。无定形氟聚合物包括例如偏二氟乙烯与至少一种在各双键碳原子上有至少一个氟原子取代基的端烯键不饱和氟单体的共聚物,所述氟单体的各碳原子仅被氟取代,并任选被氯、氢、低级氟烷基或低级氟烷氧基取代。
优选的无定形氟聚合物通常包含20-85mol%,较好50-80mol%的重复单元,重复单元来自与一种或多种其他氟化烯键不饱和单体、一种或多种非氟化C2-C8烯烃,如乙烯和丙烯或其组合共聚的VDF、TFE、CTFE或其组合。存在来自氟化烯键不饱和共聚单体的单元时,该单元一般含有5-45mol%,较好10-35mol%的氟化共聚单体。非氟化共聚单体存在时,其量一般为0-50mol%,较好1-30mol%。
特别优选的氟化共聚物由四氟乙烯和至少一种全氟(烷基乙烯基)醚作为主要单体单元构成。这样的共聚物中,共聚的全氟化醚单元占聚合物中总单体单元的约15-50mol%。
在需要氟弹性体的实施方式中,氟聚合物通常要固化。氟聚合物可采用本领域技术人员已知的任何方法固化,氟聚合物通常包括一固化组合物,使得氟聚合物组合物可固化为氟弹性体。固化组合物通常包含一种或多种能使氟聚合物链彼此连接从而形成三维网的组分。这样的组分包括催化剂、固化剂、活性助剂,或它们的组合。
本发明方法获得的氟聚合物包含腈端基并能使用已知用于固化含腈基氟聚合物的固化组合物。例如,这样的固化组合物可包含一种或多种产生氨的化合物。“产生氨的化合物”包括在环境条件下为固体或液体但在固化条件下产生氨的化合物。这样的化合物包括,例如六亚甲基四胺(乌洛托品)、双氰胺,以及下式的含金属化合物:
Aw+(NH3)vYw-
式中,Aw+是金属阳离子,如Cu2+、Co2+、Co3+、Cu+hNi2+;w等于金属阳离子的价数;Yw-是反离子,通常是卤化物、硫酸根、硝酸根、乙酸根等;v是1-7的整数。
可用作产生氨的化合物是取代和未取代的三嗪衍生物,如下式所示的:
Figure C20038010335100081
式中,R是氢,或有1-20个碳原子的取代或未取代的烷基、芳基或芳烷基。具体有用的三嗪衍生物包括六氢-1,3,5-s-三嗪和乙醛合氨三聚物。
除了腈端基,含腈基的固化点单体可用于聚合反应,以增加氟聚合物的腈基量。较好的含腈基固化点单体包括含腈基的氟化烯烃和含腈基的氟化乙烯基醚,如下面所示的:
CF2=CF-CF2-O-Rf-CN
CF2=CFO(CF2)LCN
CF2=CFO[CF2CF(CF3)O]g(CF2O)vCF(CF3)CN
CF2=CF[OCF2CF(CF3)]kO(CF2)uCN
其中,参考上式:L=2-12;g=0-4;k=1-2;v=0-6;u=1-4,Rf是全氟亚烷基或二价全氟醚基。这样单体的代表例包括全氟(8-氰基-5-甲基-3,6-二氧杂-1-辛烯)、CF2=CFO(CF2)5CN和CF2=CFO(CF2)3OCF(CF3)CN。通常,使用0.1-5mol%的这些化合物作为固化点单体。较好的使用0.2-3mol%的这些固化点单体。
为固化含腈基氟聚合物,可以使用所有其他已知的化合物,如氨基苯酚(U.S.5,677,389)、氨盐(U.S.5,565,512)、氨基8-羟基喹啉(amidoxime)(U.S.5,668,221)和其他产生氨的化合物(PCT00/09603)或亚胺酸酯(imidate)。
氟弹性体组合物可采用一种或多种过氧化物固化剂与产生氨的催化剂进行固化。合适的过氧化物固化剂一般是在固化温度下产生转移剂的那些。尤其优选在高于50℃分解的二烷基过氧化物和双(二烷基过氧化物)。许多情况下,宜使用叔碳原子连接在过氧化氧原子上的过氧化二叔丁基。其中,最有用的过氧化物是2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)己炔-3和2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)己烷。其他过氧化物选自如过氧化二枯基、过氧化二苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯、α,α’-双(过氧化叔丁基-二异丙基苯)和二[,3-二甲基-3-(1-丁基)过氧]-丁基]碳酸酯。一般,每100份全氟弹性体使用约3份过氧化物。
可固化氟弹性体组合物可包含任何在可固化氟弹性体制剂中常用的助剂。例如,常与氟弹性体组合物混合作为固化剂体系一部分的是活性助剂(有时也称作助固化剂),由能与过氧化物配合提供有用固化的多不饱和化合物组成。这些活性助剂的加入量一般是每100份氟聚合物0.1-10份,较好1-5份。有用的活性助剂例子包括氰脲酸三烯丙酯;异氰脲酸三烯丙酯、三(甲基烯丙基异氰脲酸酯);三(二烯丙基胺)-s-三嗪;亚磷酸三烯丙酯;N,N-二烯丙基丙烯酰胺;六烯丙基磷酰胺;N,N,N’,N’-四烷基四邻苯二酰胺;N,N,N’,N’-四烯丙基丙二酰胺;异氰脲酸三乙烯酯;2,4,6-三乙烯基甲基三硅氧烷;和三(5-降冰片烯-2-亚甲基)氰脲酸酯。
其他有用的活性助剂包括在EPA 0 661 304 A1、EP 0 784 064 A1和EPA 0 769521 AI中揭示的二烯烃。
本发明方法制备的氟聚合物还可以包含能参与过氧化物固化反应的卤素,如氯,特别是溴或碘。可通过使用链转移剂,在氟聚合物中包含这样的卤素,在氟聚合物中产生含溴或碘的端基,或通过在聚合反应中使用有能参与过氧化固化反应的氯、溴或碘的共聚单体。当氟聚合物包含能参与过氧化固化反应的卤素时,用于这样的氟聚合物的固化组合物通常还含有上述的过氧化物固化剂以及如上所述的活性助剂。
氟聚合物组合物还含有添加剂,如,炭黑、稳定剂、增塑剂、润滑剂、填料、以及在氟聚合物混合使通常使用的加工助剂,只要它们对最终使用条件具有足够的稳定性。
氟聚合物组合物可通过下面方法制备,在常规的橡胶加工设备中混合氟聚合物、固化组合物和其他添加剂。这样的设备包括橡胶辊炼机,密炼机,如班伯里混合机,以及混合挤出机。
参见下面实施例进一步说明本发明,这些实施例不构成对本发明的限制。所有的份和百分数均是重量份和重量%,除非特别指出。
实施例
测试方法
腈端基测定
采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)测定,测定含腈基化合物在氟聚合物中引入腈端基的效力。
通过透射方法的FT-IR进行测定。测定的样品的膜厚度为300-350μm。有价值的腈峰的波数为2262-2263cm-1(CN基)。
为定出氟聚合物的腈端基R量,取两个IR谱。一个来自含腈基的样品,另一个来自对照样品(无CN基)。在2200-2800cm-1波数范围,从含腈基样品的谱减去对照样品的谱。由产生的谱差确定CN基的峰高A(2262-2263cm-1)。峰高A除以样品谱的C-F-基峰高B(2356-2360cm-1)。
R=A样品谱-对照谱/B样品谱
门尼粘度
按照ASTM D 1646测定门尼粘度。除非特别指出,使用1分钟预热并在121℃进行10分钟测试(ML 1+10@121℃),测定仅含氟聚合物的组合物的门尼粘度。
实施例1
在无氧条件下,在一个4升釜中投入2800ml去离子水。加入9克C7F15COONH4(APFO)和6克KSCN。加热至70℃后,加入96克四氟乙烯(TFE)和247克全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。加入溶解在110ml去离子水中的15克过硫酸铵(APS)引发反应。在12bar压力和70℃温度下,在363分钟内送入23克TFE和14克PMVE。形成的胶乳的固含量为4.3%,并用MgCl2溶液混凝。聚合物于130℃干燥。
FT-IR分析显示有显著量的腈基官能团(在2262cm-1峰)。按照上述方法,得到值为0.039。
实施例2
在一个4升反应釜中投入2900ml去离子水。加入9克C7F15COONH4(APFO)和6克KSCN。加热至70℃后,加入94克TFE和243克全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。加入溶解在50ml去离子水中的6克过硫酸铵(APS)引发反应。
在16bar压力和70℃温度下,在404分钟内送入490克TFE和418克PMVE。形成的胶乳的固含量为21.6%,并用MgCl2溶液混凝。聚合物于130℃干燥。
分离出的聚合物的腈端基值FT-IR分析显示有显著量的腈基官能团(在2262cm-1峰)。按照上述方法,得到值为0.008。
门尼(1+10@121℃)粘度为99。
实施例3
在一个4升反应釜中投入2700ml去离子水。加入9克APFO和5克KOCN。加热至70℃后,加入97克TFE和253克PMVE。加入溶解在50ml去离子水中的6克APS引发反应。在12bar压力和70℃温度下,在73分钟内送入51克TFE和43克PMVE。形成的胶乳的固含量为5.1%。聚合物于130℃干燥。
FT-IR分析显示,腈端基值为0.067。
门尼(1+10@121℃)粘度为39.2。
实施例4
在一个4升反应釜中投入2680ml去离子水。加入9克APFO和5克KOCN。加热至70℃后,加入98克TFE和256克PMVE。加入溶解在80ml去离子水中的9克APS引发反应。在12bar压力和70℃温度下,在338分钟内送入332克TFE和283克PMVE。形成的胶乳的固含量为18.6%。聚合物于130℃干燥。
FT-IR分析显示,腈端基值为0.016。
门尼(1+10@121℃)粘度为5.5。
实施例5
在一个4升反应釜中投入2900ml去离子水。加入9克C7F15COONH4(APFO)和4克KCN。加热至70℃后,加入94克TFE和246克全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。加入溶解在50ml去离子水中的6克的过硫酸铵(APS)引发反应。
在12bar压力和70℃温度下,在330分钟内送入500克TFE和430克PMVE。形成的胶乳的固含量为25.5%。聚合物于130℃干燥。
FT-IR分析显示,腈端基值为0.002。
门尼(1+10@121℃)粘度为133。
比较例
在无氧条件下,在一个4升釜中投入2800ml去离子水。加入15.9克C7F15COONH4(APFO)。加热至71℃后,加入86克四氟乙烯(TFE)和205克全氟甲基乙烯基醚(PMVE)。加入溶解在30ml去离子水中的3克过氧二硫酸铵(APS)引发反应。在11bar压力和71℃温度下,在132分钟内送入202克TFE和152克PMVE。
形成的胶乳的固含量为13.0%。

Claims (10)

1.一种制备有腈端基的氟聚合物的方法,所述方法包括:在含腈基盐存在下,自由基聚合一种或多种氟化单体,
所述含腈基盐对应于下式:
M-(Xa-CN)n
式中,M代表单价或多价阳离子,X是O,S,Se或N,a为0或1,n相应于阳离子价数。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,聚合反应是水乳液聚合,所述含腈基盐是水溶性盐。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含腈基盐选自氰酸、硫氰酸或氰化物的铵盐、碱金属盐、碱土金属盐和四烷基铵盐。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氟化单体包含一种或多种氟化烯烃以及非必要的一种或多种氟化乙烯基醚。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氟化单体包含一种或多种氟化烯烃和至少一种含腈基的氟化单体。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述聚合还涉及一种或多种非氟化共聚单体。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氟聚合物是无定形的氟聚合物。
8.一种制备氟弹性体组合物的方法,包括(i)进行如权利要求1-7中任一项所述的方法,和(ii)将制得的氟聚合物与固化组合物混合。
9.一种制备氟弹性体组合物的方法,包括(i)进行如权利要求1-7中任一项所述的方法,(ii)将制得的氟聚合物与固化组合物混合,和(iii)固化制得的氟弹性体组合物。
10.一种为固态的含腈基氟弹性体,在两端具有腈基,由下式表示:
NCX-(Rn)-XCN
其中,X=O或S,Rn是二价氟弹性体链。
CNB2003801033515A 2002-11-20 2003-11-14 具有腈端基的氟聚合物的制备方法 Expired - Fee Related CN100371353C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US42776802P 2002-11-20 2002-11-20
US60/427,768 2002-11-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1711287A CN1711287A (zh) 2005-12-21
CN100371353C true CN100371353C (zh) 2008-02-27

Family

ID=32326593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2003801033515A Expired - Fee Related CN100371353C (zh) 2002-11-20 2003-11-14 具有腈端基的氟聚合物的制备方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6825300B2 (zh)
EP (1) EP1562992B1 (zh)
JP (1) JP2006506513A (zh)
KR (1) KR20050086728A (zh)
CN (1) CN100371353C (zh)
AT (1) ATE366754T1 (zh)
AU (1) AU2003290960A1 (zh)
DE (1) DE60314901T2 (zh)
RU (1) RU2346008C2 (zh)
WO (1) WO2004046206A1 (zh)
ZA (1) ZA200504906B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0427913D0 (en) 2004-12-21 2005-01-19 3M Innovative Properties Co Fluoropolymer for making a fluoroelastomer
US7214740B2 (en) * 2005-05-03 2007-05-08 3M Innovative Properties Company Fluorinated ionomers with reduced amounts of carbonyl end groups
US7592386B2 (en) * 2006-11-20 2009-09-22 3M Innovative Properties Company Dual cure hydrotalcite containing fluoropolymer compositions
EP2247631A4 (en) * 2008-02-29 2012-01-04 3M Innovative Properties Co PERFLUORINATED ELASTOMERS WITH LOW RATES OF TERMINAL GROUPS CONTAINING CARBONYL
GB0814955D0 (en) 2008-08-18 2008-09-24 3M Innovative Properties Co Azide-containing fluoropolymers and their preparation
JP6317366B2 (ja) * 2012-12-19 2018-04-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ポリヨウ化物を用いたフルオロポリマーの製造方法、これらの組成物及び物品
CN103724512B (zh) * 2013-12-24 2016-08-17 上海三爱富新材料股份有限公司 全氟弹性体及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997022636A2 (en) * 1995-12-20 1997-06-26 E.I. Du Pont De Nemours And Company Iodonitriles as chain transfer agents in the manufacture of perfluoropolymers
EP1211265A1 (en) * 1999-03-31 2002-06-05 Daikin Industries, Limited Nitrile fluoroelastomer and process for producing the same
WO2002083756A1 (en) * 2001-04-12 2002-10-24 3M Innovative Properties Company Fluoropolymer compositions

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US73786A (en) * 1868-01-28 Avus ehrhardt
US2567011A (en) 1949-01-10 1951-09-04 Minnesota Mining & Mfg Fluorocarbon acids and derivatives
US2732398A (en) 1953-01-29 1956-01-24 cafiicfzsojk
US2809990A (en) 1955-12-29 1957-10-15 Minnesota Mining & Mfg Fluorocarbon acids and derivatives
JPS6289713A (ja) 1985-10-12 1987-04-24 Daikin Ind Ltd 新規フルオロエラストマー
IT1235545B (it) 1989-07-10 1992-09-09 Ausimont Srl Fluoroelastomeri dotati di migliore processabilita' e procedimento di preparazione
IT1265461B1 (it) 1993-12-29 1996-11-22 Ausimont Spa Fluoroelastomeri comprendenti unita' monomeriche derivanti da una bis-olefina
WO1996024622A1 (en) 1995-02-10 1996-08-15 Alliedsignal Inc. Production of fluoropolymers, fluoropolymer suspension and polymer formed therefrom
JP3223776B2 (ja) 1995-03-31 2001-10-29 日本メクトロン株式会社 含フッ素エラストマー組成物
JP3082626B2 (ja) 1995-07-19 2000-08-28 日本メクトロン株式会社 含フッ素エラストマー組成物
IT1276979B1 (it) 1995-10-20 1997-11-03 Ausimont Spa Composizioni fluoroelastomeriche
US5955556A (en) 1995-11-06 1999-09-21 Alliedsignal Inc. Method of manufacturing fluoropolymers
US5807967A (en) * 1996-03-21 1998-09-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fluoroaliphatic cyanate resins for low dielectric applications
US5877264A (en) * 1996-11-25 1999-03-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fast-curing perfluoroelastomer composition
US5677389A (en) * 1996-11-25 1997-10-14 E. I. Du Pont De Nemours Perfluoroelastomer composition having enhanced curing performance
US6281296B1 (en) 1998-08-10 2001-08-28 Dupont Dow Elastomers L.L.C. Curable perfluoroelastomer composition
AU3224900A (en) 1999-10-08 2001-04-23 Dyneon Llc Fluoroelastomer compositions and articles made therefrom

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997022636A2 (en) * 1995-12-20 1997-06-26 E.I. Du Pont De Nemours And Company Iodonitriles as chain transfer agents in the manufacture of perfluoropolymers
EP1211265A1 (en) * 1999-03-31 2002-06-05 Daikin Industries, Limited Nitrile fluoroelastomer and process for producing the same
US20030073786A1 (en) * 1999-03-31 2003-04-17 Daikin Industries, Ltd. Nitrile group-containing fluoroelastomer and preparation process of same
WO2002083756A1 (en) * 2001-04-12 2002-10-24 3M Innovative Properties Company Fluoropolymer compositions

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050086728A (ko) 2005-08-30
ZA200504906B (en) 2006-04-26
CN1711287A (zh) 2005-12-21
WO2004046206A1 (en) 2004-06-03
US20040106754A1 (en) 2004-06-03
RU2346008C2 (ru) 2009-02-10
EP1562992B1 (en) 2007-07-11
US6825300B2 (en) 2004-11-30
DE60314901D1 (de) 2007-08-23
RU2005111966A (ru) 2006-01-10
JP2006506513A (ja) 2006-02-23
EP1562992A1 (en) 2005-08-17
ATE366754T1 (de) 2007-08-15
DE60314901T2 (de) 2008-03-13
AU2003290960A1 (en) 2004-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100354324C (zh) 制备氟化烯烃和烃类烯烃共聚物的无乳化剂的水乳液聚合
CN101084246B (zh) 用于制备含氟弹性体的含氟聚合物
US7074862B2 (en) Emulsifier free aqueous emulsion polymerization process for making fluoropolymers
EP2601226B1 (en) Peroxide curable fluoroelastomers containing modifiers and iodine or bromine endgroups
EP1432744B1 (en) Aqueous emulsion polymerization in the presence of ethers as chain transfer agents to produce fluoropolymers
US9828446B2 (en) Azide-containing fluoropolymers and their preparation
CN1662566B (zh) 极性端基量减少的含氟聚合物的制备方法
CN100371353C (zh) 具有腈端基的氟聚合物的制备方法
KR20230009876A (ko) 플루오르화 및 비-플루오르화 계면활성제의 조합을 사용한 플루오로단량체 중합 방법
US20240132643A1 (en) Process for Making a Fluoropolymer and Fluoropolymer Made Therefrom
WO2022180547A1 (en) Process for making a fluoropolymer and fluoropolymer made therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080227

Termination date: 20091214