CN116547317A - 全氟弹性体水性分散液的制造方法、组合物、交联性组合物和交联物 - Google Patents
全氟弹性体水性分散液的制造方法、组合物、交联性组合物和交联物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种全氟弹性体水性分散液的制造方法,其通过在聚合物(1)和水性介质的存在下将全氟单体进行聚合而制造全氟弹性体的水性分散液,其中,聚合物(1)包含基于通式(1)所表示的单体(1)的聚合单元(1),聚合物(1)的离子交换容量为1.50meq/g以上。
Description
技术领域
本公开涉及全氟弹性体水性分散液的制造方法、组合物、交联性组合物和交联物。
背景技术
作为全氟弹性体的制造方法,例如专利文献1中提出了一种全氟弹性体水性分散液的制造方法,其特征在于,其包括下述工序:在相对于水性介质100质量份为2质量份以上的下述通式(1)所表示的含氟表面活性剂的存在下,使全氟单体在水性介质中进行乳液聚合,得到包含全氟弹性体颗粒的水性分散液。
X-(CF2)m1-Y(1)
(式中,X表示H或F,m1表示3~6的整数,Y表示-SO3M、-SO4M、-SO3R、-SO4R、-COOM、-PO3M2、-PO4M2(M表示H、NH4或碱金属,R表示碳原子数1~12的烷基)。)
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2015/125726号
发明内容
发明所要解决的课题
本公开的目的在于提供一种全氟弹性体水性分散液的制造方法,其能够抑制全氟弹性体对聚合釜的附着,同时能够以充分的聚合速度产生足够数量的全氟弹性体颗粒。
用于解决课题的手段
根据本公开,提供一种全氟弹性体水性分散液的制造方法,其通过在聚合物(1)和水性介质的存在下将全氟单体进行聚合而制造全氟弹性体的水性分散液,其中,聚合物(1)包含基于通式(1)所表示的单体(1)的聚合单元(1),聚合物(1)的离子交换容量为1.50meq/g以上。
CF2=CF-R-CZ1Z2-A0 (1)
(式中,R为连接基团,Z1和Z2各自独立地为F或CF3,A0为阴离子性基团。)
本公开的制造方法中,优选A0为-COOM或-SO3M(式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。
本公开的制造方法中,优选单体(1)为通式(2)所表示的单体(2)。
CF2=CF(-O-Rf-A) (2)
(式中,Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、或者碳原子数2~100的具有醚键或酮基的含氟亚烷基。A为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM(M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。)
本公开的制造方法中,优选A为-COOM或-SO3M(式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。
本公开的制造方法中,优选聚合物(1)的重均分子量为1.4×104以上。
本公开的制造方法中,优选相对于构成聚合物(1)的全部聚合单元,聚合单元(1)的含量为50摩尔%以上。
本公开的制造方法中,优选相对于上述水性介质100质量%,聚合物(1)的添加量为0.01~20质量%。
本公开的制造方法中,优选上述全氟单体的聚合在含氟表面活性剂实质上不存在下进行。
本公开的制造方法中,优选上述全氟单体的聚合在pH调节剂的存在下进行。
本公开的制造方法中,优选上述全氟单体的聚合在聚合引发剂存在下进行,相对于上述全氟单体100质量%,上述聚合引发剂的添加量为0.0001~10质量%。
另外,根据本公开,提供一种交联性组合物的制造方法,其中,在通过上述制造方法得到全氟弹性体的水性分散液后,将上述水性分散液或者通过从上述水性分散液中回收上述全氟弹性体而得到的上述全氟弹性体与选自由无机氮化物、有机锡化合物、产生氨的化合物和交联剂组成的组中的至少一种进行混合,由此得到交联性组合物。
另外,根据本公开,提供一种交联物的制造方法,其中,在通过上述制造方法得到交联性组合物后,将上述交联性组合物进行交联,由此得到交联物。
另外,根据本公开,提供一种组合物,其含有全氟弹性体和聚合物(1),该聚合物(1)包含基于通式(1)所表示的单体(1)的聚合单元(1),离子交换容量为1.50meq/g以上。
CF2=CF-R-CZ1Z2-A0 (1)
(式中,R为连接基团,Z1和Z2各自独立地为F或CF3,A0为阴离子性基团。)
本公开的组合物中,优选A0为-COOM或-SO3M(式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。
本公开的组合物中,优选单体(1)为通式(2)所表示的单体(2)。
CF2=CF(-O-Rf-A) (2)
(式中,Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、或者碳原子数2~100的具有醚键或酮基的含氟亚烷基。A为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM(M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。)
本公开的组合物中,优选A为-COOM或-SO3M(式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。
本公开的组合物中,优选聚合物(1)的重均分子量为1.4×104以上。
本公开的组合物中,优选相对于构成聚合物(1)的全部聚合单元,聚合单元(1)的含量为50摩尔%以上。
本公开的组合物中,优选相对于上述全氟弹性体,聚合物(1)的含量为0.0001~20质量%。
本公开的组合物优选实质上不包含含氟表面活性剂。
本公开的组合物优选为水性分散液。
本公开的组合物中,优选相对于上述水性分散液,上述水性分散液的固体成分浓度为5~50质量%。
本公开的组合物中,上述组合物中的金属含量优选为10质量ppm以下。
另外,根据本公开,提供一种交联性组合物,其含有上述组合物、以及选自由无机氮化物、有机锡化合物、产生氨的化合物和交联剂组成的组中的至少一种。
另外,根据本公开,提供一种交联物,其通过将上述交联性组合物进行交联而得到。
发明的效果
根据本公开,能够提供一种全氟弹性体水性分散液的制造方法,其能够抑制全氟弹性体对聚合釜的附着,同时能够以充分的聚合速度产生足够数量的全氟弹性体颗粒。
具体实施方式
在对本公开进行具体说明之前,对本公开中使用的一些术语进行定义或说明。
本公开中,含氟弹性体是指非晶态含氟聚合物。“非晶态”是指在含氟聚合物的差示扫描量热测定[DSC](升温速度10℃/分钟)或者差示热分析[DTA](升温速度10℃/分钟)中出现的熔解峰(ΔH)的大小为4.5J/g以下。含氟弹性体通过进行交联而显示出弹性体特性。弹性体特性是指下述特性:能够将聚合物进行拉伸,当不再应用对聚合物进行拉伸所需要的力时,能够保持其原来的长度。
本公开中,部分氟化弹性体是指下述的含氟聚合物:其是含有氟单体单元且全氟单体单元相对于全部聚合单元的含量小于90摩尔%的含氟聚合物,具有20℃以下的玻璃化转变温度,具有4.5J/g以下的熔解峰(ΔH)的大小。
本公开中,全氟弹性体是指下述的含氟聚合物:其是全氟单体单元相对于全部聚合单元的含量为90摩尔%以上、优选为91摩尔%以上的含氟聚合物,具有20℃以下的玻璃化转变温度,具有4.5J/g以下的熔解峰(ΔH)的大小,进而是含氟聚合物中所包含的氟原子的浓度为71质量%以上、优选为71.5质量%以上的聚合物。本公开中,含氟聚合物中所包含的氟原子的浓度通过根据构成含氟聚合物的各单体的种类和含量计算含氟聚合物中所包含的氟原子的浓度(质量%)而求出。
本公开中,全氟单体是指在分子中不包含碳原子-氢原子键的单体。上述全氟单体也可以是除了碳原子和氟原子以外,与碳原子键合的氟原子有若干个被氯原子取代的单体,还可以是除了碳原子以外还具有氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硼原子或硅原子的单体。作为上述全氟单体,优选全部氢原子被氟原子取代的单体。上述全氟单体中不包含提供交联部位的单体。
提供交联部位的单体是指具有向含氟聚合物提供用于通过固化剂形成交联的交联部位的交联性基团的单体(硫化点单体)。
本公开中,构成全氟弹性体的各单体的含量可以根据单体的种类将NMR、FT-IR、元素分析、荧光X射线分析、其他公知的方法适宜地组合而计算出。
本公开中,“有机基团”是指含有1个以上的碳原子的基团、或者从有机化合物中除去1个氢原子而形成的基团。
该“有机基团”的示例包括:
可以具有1个以上的取代基的烷基、
可以具有1个以上的取代基的烯基、
可以具有1个以上的取代基的炔基、
可以具有1个以上的取代基的环烷基、
可以具有1个以上的取代基的环烯基、
可以具有1个以上的取代基的环二烯基、
可以具有1个以上的取代基的芳基、
可以具有1个以上的取代基的芳烷基、
可以具有1个以上的取代基的非芳香族杂环基、
可以具有1个以上的取代基的杂芳基、
氰基、
甲酰基、
RaO-、
RaCO-、
RaSO2-、
RaCOO-、
RaNRaCO-、
RaCONRa-、
RaOCO-、
RaOSO2-、和
RaNRbSO2-
(这些式中,Ra独立地为:
可以具有1个以上的取代基的烷基、
可以具有1个以上的取代基的烯基、
可以具有1个以上的取代基的炔基、
可以具有1个以上的取代基的环烷基、
可以具有1个以上的取代基的环烯基、
可以具有1个以上的取代基的环二烯基、
可以具有1个以上的取代基的芳基、
可以具有1个以上的取代基的芳烷基、
可以具有1个以上的取代基的非芳香族杂环基、或者
可以具有1个以上的取代基的杂芳基,
Rb独立地为H或者可以具有1个以上的取代基的烷基)。
作为上述有机基团,优选可以具有1个以上的取代基的烷基。
另外,本公开中,“取代基”是指能够取代的基团。该“取代基”的示例包括:脂肪族基团、芳香族基团、杂环基、酰基、酰氧基、酰氨基、脂肪族氧基、芳香族氧基、杂环氧基、脂肪族氧基羰基、芳香族氧基羰基、杂环氧基羰基、氨基甲酰基、脂肪族磺酰基、芳香族磺酰基、杂环磺酰基、脂肪族磺酰氧基、芳香族磺酰氧基、杂环磺酰氧基、氨磺酰基、脂肪族磺酰胺基、芳香族磺酰胺基、杂环磺酰胺基、氨基、脂肪族氨基、芳香族氨基、杂环氨基、脂肪族氧基羰基氨基、芳香族氧基羰基氨基、杂环氧基羰基氨基、脂肪族亚磺酰基、芳香族亚磺酰基、脂肪族硫基、芳香族硫基、羟基、氰基、磺基、羧基、脂肪族氧基氨基、芳香族氧基氨基、氨基甲酰基氨基、氨磺酰基氨基、卤原子、氨磺酰基氨基甲酰基、氨基甲酰基氨磺酰基、二脂肪族氧基氧膦基以及二芳香族氧基氧膦基。
上述脂肪族基团可以是饱和的,也可以是不饱和的,另外,可以具有羟基、脂肪族氧基、氨基甲酰基、脂肪族氧基羰基、脂肪族硫基、氨基、脂肪族氨基、酰氨基、氨基甲酰基氨基等。作为上述脂肪族基团,可以举出总碳原子数为1~8、优选1~4的烷基,例如甲基、乙基、乙烯基、环己基、氨基甲酰基甲基等。
上述芳香族基团可以具有例如硝基、卤原子、脂肪族氧基、氨基甲酰基、脂肪族氧基羰基、脂肪族硫基、氨基、脂肪族氨基、酰氨基、氨基甲酰基氨基等。作为上述芳香族基团,可以举出碳原子数6~12、优选总碳原子数为6~10的芳基,例如苯基、4-硝基苯基、4-乙酰基氨基苯基、4-甲磺酰基苯基等。
上述杂环基可以具有卤原子、羟基、脂肪族氧基、氨基甲酰基、脂肪族氧基羰基、脂肪族硫基、氨基、脂肪族氨基、酰氨基、氨基甲酰基氨基等。作为上述杂环基,可以举出总碳原子数为2~12、优选2~10的5~6元杂环,例如2-四氢呋喃基、2-嘧啶基等。
上述酰基可以具有脂肪族羰基、芳基羰基、杂环羰基、羟基、卤原子、芳香族基团、脂肪族氧基、氨基甲酰基、脂肪族氧基羰基、脂肪族硫基、氨基、脂肪族氨基、酰氨基、氨基甲酰基氨基等。作为上述酰基,可以举出总碳原子数为2~8、优选2~4的酰基,例如乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、3-吡啶羰基等。
上述酰氨基可以具有脂肪族基团、芳香族基团、杂环基等,例如可以具有乙酰基氨基、苯甲酰基氨基、2-吡啶羰基氨基、丙酰基氨基等。作为上述酰氨基,可以举出总碳原子数为2~12、优选2~8的酰氨基、总碳原子数为2~8的烷基羰基氨基,例如乙酰基氨基、苯甲酰基氨基、2-吡啶羰基氨基、丙酰基氨基等。
上述脂肪族氧基羰基可以是饱和的,也可以是不饱和的,另外,可以具有羟基、脂肪族氧基、氨基甲酰基、脂肪族氧基羰基、脂肪族硫基、氨基、脂肪族氨基、酰氨基、氨基甲酰基氨基等。作为上述脂肪族氧基羰基,可以举出总碳原子数为2~8、优选2~4的烷氧基羰基,例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、(叔)丁氧基羰基等。
上述氨基甲酰基可以具有脂肪族基团、芳香族基团、杂环基等。作为上述氨基甲酰基,可以举出无取代的氨基甲酰基、总碳原子数为2~9的烷基氨基甲酰基,优选无取代的氨基甲酰基、总碳原子数为2~5的烷基氨基甲酰基,例如N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、N-苯基氨基甲酰基等。
上述脂肪族磺酰基可以是饱和的,也可以是不饱和的,另外,可以具有羟基、芳香族基团、脂肪族氧基、氨基甲酰基、脂肪族氧基羰基、脂肪族硫基、氨基、脂肪族氨基、酰氨基、氨基甲酰基氨基等。作为上述脂肪族磺酰基,可以举出总碳原子数为1~6、优选总碳原子数为1~4的烷基磺酰基,例如甲磺酰基等。
上述芳香族磺酰基可以具有羟基、脂肪族基团、脂肪族氧基、氨基甲酰基、脂肪族氧基羰基、脂肪族硫基、氨基、脂肪族氨基、酰氨基、氨基甲酰基氨基等。作为上述芳香族磺酰基,可以举出总碳原子数为6~10的芳基磺酰基,例如苯磺酰基等。
上述氨基可以具有脂肪族基团、芳香族基团、杂环基等。
上述酰氨基可以具有例如乙酰基氨基、苯甲酰基氨基、2-吡啶羰基氨基、丙酰基氨基等。作为上述酰氨基,可以举出总碳原子数为2~12、优选总碳原子数为2~8的酰氨基,更优选总碳原子数为2~8的烷基羰基氨基,例如乙酰基氨基、苯甲酰基氨基、2-吡啶羰基氨基、丙酰基氨基等。
上述脂肪族磺酰胺基、芳香族磺酰胺基、杂环磺酰胺基例如可以为甲基磺酰胺基、苯磺酰胺基、2-吡啶磺酰胺基等。
上述氨磺酰基可以具有脂肪族基团、芳香族基团、杂环基等。作为上述氨磺酰基,可以举出氨磺酰基、总碳原子数为1~9的烷基氨磺酰基、总碳原子数为2~10的二烷基氨磺酰基、总碳原子数为7~13的芳基氨磺酰基、总碳原子数为2~12的杂环氨磺酰基,更优选氨磺酰基、总碳原子数为1~7的烷基氨磺酰基、总碳原子数为3~6的二烷基氨磺酰基、总碳原子数为6~11的芳基氨磺酰基、总碳原子数为2~10的杂环氨磺酰基,例如氨磺酰基、甲基氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基、4-吡啶氨磺酰基等。
上述脂肪族氧基可以是饱和的,也可以是不饱和的,另外,可以具有甲氧基、乙氧基、异丙氧基、环己氧基、甲氧基乙氧基等。作为上述脂肪族氧基,可以举出总碳原子数为1~8、优选1~6的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、环己氧基、甲氧基乙氧基等。
上述芳香族氨基、杂环氨基可以具有脂肪族基团、脂肪族氧基、卤原子、氨基甲酰基、与该芳基稠合的杂环基、脂肪族氧基羰基,优选可以具有总碳原子数为1~4的脂肪族基团、总碳原子数为1~4的脂肪族氧基、卤原子、总碳原子数为1~4的氨基甲酰基、硝基、总碳原子数为2~4的脂肪族氧基羰基。
上述脂肪族硫基可以是饱和的,也可以是不饱和的,另外,可以举出总碳原子数为1~8、更优选总碳原子数为1~6的烷硫基,例如甲硫基、乙硫基、氨基甲酰基甲硫基、叔丁硫基等。
上述氨基甲酰基氨基可以具有脂肪族基团、芳基、杂环基等。作为上述氨基甲酰基氨基,可以举出氨基甲酰基氨基、总碳原子数为2~9的烷基氨基甲酰基氨基、总碳原子数为3~10的二烷基氨基甲酰基氨基、总碳原子数为7~13的芳基氨基甲酰基氨基、总碳原子数为3~12的杂环氨基甲酰基氨基,优选氨基甲酰基氨基、总碳原子数为2~7的烷基氨基甲酰基氨基、总碳原子数为3~6的二烷基氨基甲酰基氨基、总碳原子数为7~11的芳基氨基甲酰基氨基、总碳原子数为3~10的杂环氨基甲酰基氨基,例如氨基甲酰基氨基、甲基氨基甲酰基氨基、N,N-二甲基氨基甲酰基氨基、苯基氨基甲酰基氨基、4-吡啶氨基甲酰基氨基等。
本公开中,由端点表示的范围中包括该范围中所包含的全部数值(例如,1~10中包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等)。
本公开中,“至少1”的记载中包括1以上的全部数值(例如,至少2、至少4、至少6、至少8、至少10、至少25、至少50、至少100等)。
以下对本公开的具体的实施方式进行详细说明,但本公开并不限定于以下的实施方式。
本公开涉及一种全氟弹性体水性分散液的制造方法,其通过在聚合物(1)和水性介质的存在下将全氟单体进行聚合而制造全氟弹性体的水性分散液。
本公开的制造方法中使用的聚合物(1)包含基于通式(1)所表示的单体(1)的聚合单元(1)。
CF2=CF-R-CZ1Z2-A0 (1)
(式中,R为连接基团,Z1和Z2各自独立地为F或CF3,A0为阴离子性基团。)
此外,本公开的制造方法中使用的聚合物(1)具有1.50meq/g以上的离子交换容量。
本公开的制造方法在聚合物(1)和水性介质的存在下将全氟单体进行聚合,因此能够抑制全氟弹性体对聚合釜的附着、同时能够以充分的聚合速度产生足够数量的全氟弹性体颗粒。此外,根据本公开的制造方法,能够制造出即使在非常高的温度下也显示出优异的压缩永久变形特性的全氟弹性体。
作为聚合物(1)的离子交换容量,按照更优选的顺序为1.50meq/g以上、1.75meq/g以上、2.00meq/g以上、2.40meq/g以上、2.50meq/g以上、2.60meq/g以上、3.00meq/g以上、3.20meq/g以上、3.50meq/g以上。离子交换容量是聚合物(1)的离子性基团(阴离子性基团)的含量,通过根据聚合物(1)的组成进行计算而求出。通过水解而成为离子性的前体基团(例如-COOCH3)不被视为用于确定离子交换容量的离子性基团。据推测,聚合物(1)的离子交换容量较高时,聚合物(1)的阴离子性基团多,可形成稳定性高的颗粒,而且由于颗粒形成力高,因而每单位水量的颗粒数增多,聚合速度更高。聚合物(1)的离子交换容量若过低,则通过聚合产生的全氟弹性体附着于聚合釜、得不到充分的聚合速度、或者所产生的全氟弹性体颗粒数减少。
本公开的制造方法中,作为通式(1)所表示的单体(1),可以使用1种或2种以上的单体。
本公开中,在阴离子性基团中,除了硫酸酯基、羧酸酯基等阴离子性基团以外,还包括-COOH之类的酸基、-COONH4之类的酸盐基等提供阴离子性基团的官能团。作为阴离子性基团,优选硫酸酯基、羧酸酯基、磷酸酯基、膦酸酯基、磺酸酯基或者-C(CF3)2OM(式中,M为-H、金属原子、-NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。
R为连接基团。本公开中的“连接基团”是二价连接基团。连接基团可以为单键,优选包含至少1个碳原子,碳原子数可以为2以上、可以为4以上、可以为8以上、可以为10以上、也可以为20以上。上限没有限定,例如可以为100以下、也可以为50以下。
连接基团可以为链状或支链状、环状或非环状结构、饱和或不饱和、取代或非取代,根据期望可以包含选自由硫、氧和氮组成的组中的1个以上的杂原子,根据期望可以包含选自由酯、酰胺、磺酰胺、羰基、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲和氨基甲酸酯组成的组中的1个以上的官能团。上述连接基团可以不含碳原子,为氧、硫或氮等悬链杂原子。
R优选为例如氧、硫、氮等悬链杂原子、或者2价有机基团。
R为2价有机基团的情况下,与碳原子键合的氢原子可以被氟以外的卤素、例如氯等取代,可以不包含双键。另外,R可以为链状和支链状中的任一者,也可以为环状和非环状中的任一者。另外,R可以包含官能团(例如酯、醚、酮(酮基)、胺、卤化物等)。
另外,R可以为非氟的2价有机基团,也可以为部分氟化或过氟化的2价有机基团。
作为R,例如可以为在碳原子上未键合氟原子的烃基、与碳原子键合的氢原子的一部分被氟原子取代的烃基、或者与碳原子键合的氢原子全部被氟原子取代的烃基,它们可以包含氧原子、可以包含双键、也可以包含官能团。
R优选为可以包含醚键或酮基的碳原子数1~100的烃基,该烃基中,与碳原子键合的氢原子的一部分或全部可以被氟取代。
作为R,优选为选自-(CH2)a-、-(CF2)a-、-O-(CF2)a-、-(CF2)a-O-(CF2)b-、-O(CF2)a-O-(CF2)b-、-(CF2)a-[O-(CF2)b]c-、-O(CF2)a-[O-(CF2)b]c-、-[(CF2)a-O]b-[(CF2)c-O]d-、-O[(CF2)a-O]b-、-O[(CF2)a-O]b-[(CF2)c-O]d-、-O-[CF2CF(CF3)O]a-(CF2)b-、-O-(CF2)a-O-[CF(CF3)CF2O]b-O-、-O-[CF2CF(CF3)O]a-(CF2)b-O-、-O-[CF2CF(CF3)O]a-(CF2)b-O-[CF(CF3)CF2O]c-O-、-[CF2CF(CF3)O]a-、-[CF(CF3)CF2O]a-、-(CF2)a-O-[CF(CF3)CF2O]a-、-(CF2)a-O-[CF(CF3)CF2O]a-(CF2)b-、-[CF2CF(CF3)]a-CO-(CF2)b-、以及它们的组合中的至少一种。
式中,a、b、c和d独立地至少为1以上。a、b、c和d独立地可以为2以上、可以为3以上、可以为4以上、可以为10以上、也可以为20以上。a、b、c和d的上限例如为100。
作为R,更优选为选自-O-CF2-、-O-CF2CF2-、-O-CF2CF2-O-、-O-CF2CF2CF2-、-O-CF2CF2CF2-O-、-O-CF2CF(CF3)-O-、-O-CF2CF2-O-CF(CF3)CF2-O-、-O-CF2CF(CF3)-O-CF2CF2-O-和-O-CF2CF(CF3)-O-CF2-中的至少一种。
作为R,优选通式(r1):
-CF2-O-(CX6 2)e-{O-CF(CF3)}f-(O)g-(r1)
(式中,X6各自独立地为H、F或CF3,e为0~3的整数,f为0~3的整数,g为0或1)所表示的2价基团,更优选通式(r2):
-CF2-O-(CX7 2)e-(O)g-(r2)
(式中,X7各自独立地H、F或CF3,e为0~3的整数,g为0或1)所表示的2价基团。
关于作为R的合适的具体例,可以举出-CF2-O-CF2-、-CF2-O-CH2-、-CF2-O-CH2CF2-、-CF2-O-CF2CF2-、-CF2-O-CF2CH2-、-CF2-O-CF2CF2CH2-、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CH2-等。其中,R优选为可以包含氧原子的全氟亚烷基,具体地说,优选-CF2-O-、-CF2-O-CF2-、-CF2-O-CF2CF2-、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-。
作为通式(1)的-R-CZ1Z2-,优选通式(s1):
-CF2-O-(CX6 2)e-{O-CF(CF3)}f-(O)g-CZ1Z2-(s1)
(式中,X6各自独立地为H、F或CF3,e为0~3的整数,f为0~3的整数,g为0或1,Z1和Z2各自独立地为F或CF3)所表示的基团,更优选式(s1)中的Z1和Z2中的一者为F、另一者为CF3。
另外,通式(1)中,作为-R-CZ1Z2-,优选通式(s2):
-CF2-O-(CX7 2)e-(O)g-CZ1Z2-(s2)
(式中,X7各自独立地为H、F或CF3,e为0~3的整数,g为0或1,Z1和Z2各自独立地为F或CF3)所表示的基团,更优选式(s2)中的Z1和Z2中的一者为F、另一者为CF3。
作为通式(1)的-R-CZ1Z2-,优选-O-CF2CF2-、-O-CF2CF2CF2-、-O-CF2CF2CF2CF2-、-O-CF2CF(CF3)-O-CF2-、-O-CF2CF(CF3)-O-CF2CF2-、-CF2-O-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-C(CF3)2-、-CF2-O-CF2-CF2-、-CF2-O-CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2-C(CF3)2-、-CF2-O-CF2CF2-CF2-、-CF2-O-CF2CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2CF2-C(CF3)2-、-CF2-O-CF(CF3)-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)-C(CF3)2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-C(CF3)2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)-或-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-C(CF3)2-,更优选-O-CF2CF2-、-O-CF2CF2CF2-、-O-CF2CF2CF2CF2-、-O-CF2CF(CF3)-O-CF2-、-O-CF2CF(CF3)-O-CF2CF2-、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-CF(CF3)-或-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)-,进一步优选-O-CF2CF2-、-O-CF2CF(CF3)-O-CF2CF2-。
聚合物(1)也优选被高度氟化。例如,优选除磷酸酯基部分(例如CH2OP(O)(OM)2)和硫酸酯基部分(例如CH2OS(O)2OM)之类的阴离子性基团(A0)以外,聚合物(1)中的C-H键的80%以上、90%以上、95%以上、或者100%被C-F键所取代。
单体(1)和聚合物(1)也优选除阴离子性基团(A0)以外具有C-F键而不具有C-H键。即,通式(1)中,优选R是碳原子数为1以上的全氟亚烷基,上述全氟亚烷基可以为链状和支链状中的任一者,也可以为环状和非环状中的任一种,可以包含至少1个悬链杂原子。上述全氟亚烷基的碳原子数可以为2~20,也可以为4~18。
单体(1)和聚合物(1)也可以被部分氟化。即,单体(1)和聚合物(1)也优选除阴离子性基团(A0)外具有与碳原子键合的至少1个氢原子,具有与碳原子键合的至少1个氟原子。
阴离子性基团(A0)可以为-SO3M、-OSO3M、-COOM、-SO2NR’CH2COOM、-CH2OP(O)(OM)2、[-CH2O]2P(O)(OM)、-CH2CH2OP(O)(OM)2、[-CH2CH2O]2P(O)(OM)、-CH2CH2OSO3M、-P(O)(OM)2、-SO2NR’CH2CH2OP(O)(OM)2、[-SO2NR’CH2CH2O]2P(O)(OM)、-CH2OSO3M、-SO2NR’CH2CH2OSO3M或-C(CF3)2OM。其中,优选为-SO3M、-OSO3M、-COOM、-P(O)(OM)2或-C(CF3)2OM,更优选为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM,进一步优选为-SO3M、-COOM或-P(O)(OM)2,特别优选为-SO3M或-COOM,最优选为-COOM。聚合物(1)可以是含有A为-COOM的聚合单元(1)和A为-SO3M的聚合单元(1)这两者的聚合物。
M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。
作为金属原子,可以举出碱金属(1族)、碱土金属(2族)等,优选Na、K或Li。
作为M,优选H、金属原子或NR7 4,更优选H、碱金属(1族)、碱土金属(2族)或NR7 4,进一步优选H、Na、K、Li或NH4,进而更优选为H、Na、K或NH4,特别优选为H或NH4,最优选为H。
单体(1)也优选为通式(1a)所表示的单体。
聚合物(1)也优选为包含基于通式(1a)所表示的单体的聚合单元(1a)的聚合物。
CF2=CF-O-Rf0-A0(1a)
(式中,A0为阴离子性基团;Rf0被过氟化,可以为链状或支链状、环状或非环状结构、饱和或不饱和、取代或非取代,是任意追加含有选自由硫、氧和氮组成的组中的1个以上的杂原子的过氟化二元连接基团。)
Rf0优选为碳原子数1~40的含氟亚烷基或碳原子数2~100的具有醚键的含氟亚烷基。上述碳原子数2~100的具有醚键的含氟亚烷基是不包含氧原子为末端的结构而在碳碳间包含醚键的亚烷基。
通式(1)中,A0是硫酸酯基为优选方式之一。A0例如为-CH2OSO3M、-CH2CH2OSO3M或-SO2NR’CH2CH2OSO3M,式中,R’为H或碳原子数1~4的烷基,M与上述相同。
A0为硫酸酯基的情况下,作为通式(1)所表示的单体,例如可以举出CF2=CF(OCF2CF2CH2OSO3M)、CF2=CF(O(CF2)4CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF2CF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OSO3M)等。上述式中,M与上述相同。
通式(1)中,A0为磺酸酯基也是优选方式之一。作为A0,例如为-SO3M,式中,M与上述相同。
A0为磺酸酯基的情况下,作为通式(1)所表示的单体,可以举出CF2=CF(OCF2CF2SO3M)、CF2=CF(O(CF2)3SO3M)、CF2=CF(O(CF2)4SO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)SO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2CF2SO3M)等。上述式中,M与上述相同。
通式(1)中,A0为羧酸酯基也是优选方式之一。作为A0,例如为COOM或SO2NR’CH2COOM,式中,R’为H或碳原子数1~4的烷基,M与上述相同。A0为羧酸酯基的情况下,作为通式(1)所表示的单体,可以举出CF2=CF(OCF2CF2COOM)、CF2=CF(O(CF2)3COOM)、CF2=CF(O(CF2)5COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)O(CF2)nCOOM)(n大于1)、CF2=CF(OCF2CF2SO2NR’CH2COOM)、CF2=CF(O(CF2)4SO2NR’CH2COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)SO2NR’CH2COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2NR’CH2COOM)等。上述式中,R’为H或碳原子数1~4的烷基,M与上述相同。
通式(1)中,A0为磷酸酯基也是优选方式之一。作为A0,例如为-CH2OP(O)(OM)2、[-CH2O]2P(O)(OM)、-CH2CH2OP(O)(OM)2、[-CH2CH2O]2P(O)(OM)、[-SO2NR’CH2CH2O]2P(O)(OM)或SO2NR’CH2CH2OP(O)(OM)2,式中,R’为碳原子数1~4的烷基,M与上述相同。
A0为磷酸酯的情况下,作为通式(1)所表示的单体,可以举出CF2=CF(OCF2CF2CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(O(CF2)4CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF2CF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OP(O)(OM)2)等。上述式中,M与上述相同。
通式(1)中,A0为膦酸酯基也是优选方式之一。A0为膦酸酯基的情况下,作为通式(1)所表示的单体,可以举出CF2=CF(OCF2CF2P(O)(OM)2)、CF2=CF(O(CF2)4P(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)P(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2P(O)(OM)2),式中,M与上述相同。
单体(1)也优选为通式(2)所表示的单体(2)。
聚合物(1)也优选为包含基于通式(2)所表示的单体(2)的聚合单元(2)的聚合物(2)。
CF2=CF(-O-Rf-A) (2)
(式中,Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、或者碳原子数2~100的具有醚键或酮基的含氟亚烷基。A为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM(M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。)
聚合物(2)可以为通式(2)所表示的单体的均聚物,也可以为与其他单体的共聚物。
通式(2)中,上述Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、碳原子数2~100的具有醚键的含氟亚烷基或碳原子数2~100的具有酮基的含氟亚烷基。Rf可以在与-COOM键合的末端包含-CZ1Z2-(Z1和Z2如上所述)。需要说明的是,上述碳原子数2~100的具有醚键的含氟亚烷基是不包含氧原子为末端的结构而在碳碳间包含醚键的亚烷基。
Rf的含氟亚烷基的碳原子数优选为2以上。并且优选为30以下、更优选为20以下、进一步优选为10以下、特别优选为5以下。作为含氟亚烷基,可以举出-CF2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CF2CH2-、-CF2CF2CH2-、-CF(CF3)-、-CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CH2-、-CF2CF2CF2-、-CF2CF2CF2CF2-等。含氟亚烷基优选为全氟亚烷基,更优选为无支链的直链状全氟亚烷基。
上述具有醚键的含氟亚烷基的碳原子数优选为3以上。另外,上述具有醚键的含氟亚烷基的碳原子数优选为60以下、更优选为30以下、进一步优选为12以下、特别优选为5以下。上述具有醚键的含氟亚烷基也优选为例如通式:
(式中,Z1为F或CF3;Z2和Z3分别为H或F;Z4为H、F或CF3;p1+q1+r1为1~10的整数;s1为0或1;t1为0~5的整数)所表示的2价基团。
作为上述具有醚键的含氟亚烷基,具体地说,可以举出-CF2CF(CF3)OCF2-、-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)-、-CF2CF(CF3)OCF2CF2CF2-、-(CF(CF3)CF2-O)n-CF(CF3)-(式中,n为1~10的整数)、-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)CH2-、-(CF(CF3)CF2-O)n-CF(CF3)CH2-(式中,n为1~10的整数)、-CH2CF2CF2O-CH2CF2CH2-、-CF2CF2CF2O-CF2-、-CF2CF2CF2O-CF2CF2-、-CF2CF2CF2O-CF2CF2CF2-、-CF2CF2CF2O-CF2CF2CH2-、-CF2CF2O-CF2-、-CF2CF2O-CF2CH2-等。上述具有醚键的含氟亚烷基优选为全氟亚烷基。
上述具有酮基的含氟亚烷基的碳原子数优选为3以上。另外,上述具有酮基的含氟亚烷基的碳原子数优选为60以下、更优选为30以下、进一步优选为12以下、特别优选为5以下。
作为上述具有酮基的含氟亚烷基,具体地说,可以举出-CF2CF(CF3)CO-CF2-、-CF2CF(CF3)CO-CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CO-CF2CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CO-CF2CF2CF2CF2-等。上述具有酮基的含氟亚烷基优选为全氟亚烷基。
在含氟亚烷基中的酮基上可以加成水。因此,单体(2)可以为水合物。作为在酮基上加成有水的含氟亚烷基,可以举出-CF2CF(CF3)C(OH)2-CF2-、-CF2CF(CF3)C(OH)2-CF2CF2-、-CF2CF(CF3)C(OH)2-CF2CF2CF2-、-CF2CF(CF3)C(OH)2-CF2CF2CF2CF2-等。
A为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM(M在各出现中可以相同或不同,为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。
作为R7,优选为H或C1-10的有机基团,更优选为H或C1-4的有机基团,进一步优选为H或C1-4的烷基。
作为金属原子,可以举出碱金属(1族)、碱土金属(2族)等,优选为Na、K或Li。
作为M,在各出现中可以相同或不同,优选为H、金属原子或NR7 4,更优选为H、碱金属(1族)、碱土金属(2族)或NR7 4,进一步优选为H、Na、K、Li或NH4,进一步更优选为H、Na、K或NH4,特别优选为H或NH4,最优选为H。
作为A,优选为-COOM或-SO3M,更优选为-COOM。
通式(2)所表示的单体优选为选自由通式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、(2e)、(2f)和(2g)所表示的单体组成的组中的至少一种。
CF2=CF-O-(CF2)n1-A(2a)
(式中,n1表示1~10的整数,A与上述相同。)
CF2=CF-O-(CF2C(CF3)F)n2-A(2b)
(式中,n2表示1~5的整数,A与上述定义相同。)
CF2=CF-O-(CFX1)n3-A(2c)
(式中,X1表示F或CF3,n3表示1~10的整数,A与上述定义相同。)
CF2=CF-O-(CF2CFX1O)n4-(CF2)n6-A(2d)
(式中,n4表示1~10的整数,n6表示1~3的整数,A和X1与上述定义相同。)
CF2=CF-O-(CF2CF2CFX1O)n5-CF2CF2CF2-A(2e)
(式中,n5表示0~10的整数,A和X1与上述定义相同。)
CF2=CF-O-(CF2)n7-O-(CF2)n8-A(2f)
(式中,n7表示1~10的整数,n8表示1~3的整数。A与上述定义相同。)
CF2=CF[OCF2CF(CF3)]n9O(CF2)n10O[CF(CF3)CF2O]n11CF(CF3)-A(2g)
(式中,n9表示0~5的整数,n10表示1~8的整数,n11表示0~5的整数。A与上述定义相同。)
通式(2a)中,上述n1优选为5以下的整数、更优选为3以下的整数、进一步优选为2以下的整数。
作为通式(2a)所表示的单体,例如可以举出CF2=CF-O-CF2COOM、CF2=CF(OCF2CF2COOM)、CF2=CF(O(CF2)3COOM)、CF2=CF(OCF2CF2SO3M)、CF2=CFOCF2SO3M、CF2=CFOCF2CF2CF2SO3M、CF2=CFOCF2CF2CF2CF2SO3M(式中,M与上述定义相同)。
通式(2b)中,从所得到的组合物的分散稳定性的方面出发,n2优选为3以下的整数。
通式(2c)中,n3从水溶性的方面出发优选为5以下的整数,上述A优选为-COOM,上述M优选为H、Na或NH4。
通式(2d)中,X1从组合物的分散稳定性的方面出发优选为-CF3,n4从水溶性的方面出发优选为5以下的整数,A优选为-COOM,M优选为H、Na或NH4。
作为通式(2d)所表示的单体,例如可以举出CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOM、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2COOM、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2COOM、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2SO3M、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3M、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO3M(式中,M表示H、NH4或碱金属)。
通式(2e)中,n5从水溶性的方面出发优选为5以下的整数,A优选为-COOM,M优选为H、Na或NH4。
作为通式(2e)所表示的单体,例如可以举出CF2=CFOCF2CF2CF2COOM、CF2=CFOCF2CF2CF2SO3M(式中,M表示H、NH4或碱金属)。
通式(2f)中,n7从水溶性的方面出发优选为5以下的整数,A优选为-COOM,M优选为H、Na或NH4。
作为通式(2f)所表示的单体,例如可以举出CF2=CF-O-(CF2)3-O-CF2-COOM(式中,M表示H、NH4或碱金属)。
通式(2g)中,n9从水溶性的方面出发优选为3以下的整数,n10优选为3以下的整数,n11优选为3以下的整数,A优选为-COOM,M优选为H、Na或NH4。
作为通式(2g)所表示的单体,例如可以举出CF2=CFO(CF2)2OCF(CF3)COOM、CF2=CFOCF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM 、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2OCF(CF3)COOM 、CF2=CF[OCF2CF(CF3)]2O(CF2)2O[CF(CF3)CF2O]CF(CF3)COOM 、CF2=CF[OCF2CF(CF3)]3O(CF2)2O[CF(CF3)CF2O]3CF(CF3)COOM(式中,M表示H、NH4或碱金属)。
聚合物(1)可以为仅由聚合单元(1)构成的均聚物,也可以为包含聚合单元(1)、以及基于能够与通式(1)所表示的单体(1)共聚的其他单体的聚合单元的共聚物。从在水性介质中的溶解性的方面出发,优选仅由聚合单元(1)构成的均聚物。聚合单元(1)在各出现中可以相同或不同,聚合物(1)可以包含基于2种以上不同的通式(1)所表示的单体的聚合单元(1)。
作为上述其他单体,优选通式CFR=CR2(式中,R独立地为H、F或碳原子数1~4的全氟烷基)所表示的单体。另外,作为其他单体,优选碳原子数2或3的含氟烯键式单体。作为其他单体,例如可以举出CF2=CF2、CF2=CFCl、CH2=CF2、CFH=CH2、CFH=CF2、CF2=CFCF3、CH2=CFCF3、CH2=CHCF3、CHF=CHCF3(E体)、CHF=CHCF3(Z体)等。
其中,从共聚性良好的方面出发,优选为选自由四氟乙烯(CF2=CF2)、三氟氯乙烯(CF2=CFCl)和偏二氟乙烯(CH2=CF2)组成的组中的至少一种,更优选为选自由四氟乙烯和偏二氟乙烯组成的组中的至少一种。因此,上述基于其他单体的聚合单元优选为基于选自由四氟乙烯和偏二氟乙烯组成的组中的至少一种的聚合单元。上述基于其他单体的聚合单元在各出现中可以相同或不同,聚合物(1)可以包含基于2种以上不同的其他单体的聚合单元。
聚合物(1)含有聚合单元(1)、以及基于能够与单体(1)共聚的其他单体的聚合单元的情况下,基于单体(1)的聚合单元(1)的含量相对于构成聚合物(1)的全部聚合单元优选为40~60摩尔%、更优选为45~55摩尔%,基于其他单体的聚合单元的含量相对于构成聚合物(1)的全部聚合单元优选为60~40摩尔%、更优选为55~45摩尔%。这样的构成在基于能够与单体(1)共聚的其他单体的聚合单元为基于通式CFR=CR2所表示的单体的聚合单元的情况下是特别合适的。
聚合物(1)含有聚合单元(1)和基于能够与单体(1)共聚的其他单体的聚合单元的情况下,聚合单元(1)与基于能够与单体(1)共聚的其他单体的聚合单元的交替率优选为40%以上、更优选为50%以上、进一步优选为60%以上、更进一步优选为70%以上、特别优选为80%以上、最优选为90%以上。交替率例如可以为40~99%。这样的构成在基于能够与单体(1)共聚的其他单体的聚合单元是基于通式CFR=CR2所表示的单体的聚合单元的情况下是特别合适的。
聚合物(1)中的聚合单元(1)与基于能够与单体(1)共聚的其他单体的聚合单元的交替率可以通过聚合物(1)的19F-NMR分析而求出。
例如,在单体(1)为CF2=CFOCF2CF2COOH、其他单体为偏二氟乙烯(CH2=CF2)的情况下,聚合物(1)的交替率可以通过下述方法计算出。进行聚合物(1)的19F-NMR测定,根据在NMR光谱中出现的来自CF2=CFOCF2CF2COOH的“OCF2 *”的2个峰(在-79ppm~-83ppmm出现的峰和在-83ppm~-87ppm出现的峰)各自的总积分值,按照下述计算式而计算出。
交替率(%)≧(b×2)/(a+b)×100
a:-79ppm~-83ppmm区域的峰的总积分值
b:-83ppm~-87ppm区域的峰的总积分值
作为上述其他单体,还可以举出通式(n1-2):
[化2]
(式中,X1、X2相同或不同,为H或F;X3为H、F、Cl、CH3或CF3;X4、X5相同或不同,为H或F;a和c相同或不同,为0或1。Rf3为碳原子数1~40的含氟烷基或者碳原子数2~100的具有醚键的含氟烷基)所表示的单体。
具体地说,优选可以举出CH2=CFCF2-O-Rf3、CF2=CF-O-Rf3、CF2=CFCF2-O-Rf3、CF2=CF-Rf3、CH2=CH-Rf3、CH2=CH-O-Rf3(式中,Rf3与上述式(n1-2)中相同)等。
作为上述其他单体,还可以举出式(n2-1):
[化3]
(式中,X9为H、F或CH3;Rf4为碳原子数1~40的含氟烷基或者碳原子数2~100的具有醚键的含氟烷基)所表示的含氟丙烯酸酯单体。上述Rf4基可以举出:
[化4]
(式中,Z8为H、F或Cl;d1为1~4的整数;e1为1~10的整数)、
-CH(CF3)2、
(式中,e2为1~5的整数)、
(式中,d3为1~4的整数;e3为1~10的整数)等。
作为上述其他单体,还可以举出式(n2-2):
CH2=CHO-Rf5 (n2-2)
(式中,Rf5为碳原子数1~40的含氟烷基或者碳原子数2~100的具有醚键的含氟烷基)所表示的含氟乙烯基醚。
作为通式(n2-2)的单体,具体地说,优选可以举出:[化5]
(式中,Z9为H或F;e4为1~10的整数)、
(式中,e5为1~10的整数)、
(式中,e6为1~10的整数)等。
更具体地说,可以举出:
[化6]
CH2=CHOCH2CF2CF2H、
CH2=CHOCH2CF2CF3、
CH2=CHOCH2CF3、
等。
除此以外,还可以举出通式(n2-3):
CH2=CHCH2O-Rf6 (n2-3)
(式中,Rf6为碳原子数1~40的含氟烷基或者碳原子数2~100的具有醚键的含氟烷基)所表示的含氟烯丙基醚、通式(n2-4):
CH2=CH-Rf7 (n2-4)
(式中,Rf7为碳原子数1~40的含氟烷基或者碳原子数2~100的具有醚键的含氟烷基)所表示的含氟乙烯基单体等。
作为通式(n2-3)和(n2-4)所表示的单体,具体地说,可以举出:
[化7]
CH2=CHCH2OCH2CF2CF2H、
CH2=CHCH2OCH2CF2CF3、
CH2=CHCH2OCH2CF3、
等单体。
聚合物(1)中,作为聚合单元(1)的含量,相对于全部聚合单元,按照更优选的顺序为1.0摩尔%以上、3.0摩尔%以上、5.0摩尔%以上、10摩尔%以上、20摩尔%以上、30摩尔%以上、40摩尔%以上、50摩尔%以上、60摩尔%以上、70摩尔%以上、80摩尔%以上、90摩尔%以上。聚合单元(1)的含量特别优选实质上为100摩尔%,聚合物(1)最优选仅由聚合单元(1)构成。
聚合物(1)中,作为基于能够与通式(1)所表示的单体共聚的其他单体的聚合单元的含量,相对于全部聚合单元,按照更优选的顺序为99.0摩尔%以下、97.0摩尔%以下、95.0摩尔%以下、90摩尔%以下、80摩尔%以下、70摩尔%以下、60摩尔%以下、50摩尔%以下、40摩尔%以下、30摩尔%以下、20摩尔%以下、10摩尔%以下。基于能够与通式(1)所表示的单体共聚的其他单体的聚合单元的含量特别优选实质上为0摩尔%、聚合物(1)最优选不包含基于其他单体的聚合单元。
作为聚合物(1)的重均分子量(Mw)的下限,按照更优选的顺序为0.2×104以上、0.4×104以上、0.6×104以上、0.8×104以上、1.0×104以上、1.3×104以上、1.4×104以上、1.5×104以上、1.7×104以上、1.9×104以上、2.1×104以上、2.3×104以上、2.7×104以上、3.1×104以上、3.5×104以上、3.9×104以上、4.3×104以上。作为聚合物(1)的重均分子量(Mw)的上限,按照更优选的顺序为150.0×104以下、100.0×104以下、60.0×104以下、50.0×104以下、40.0×104以下。
作为聚合物(1)的数均分子量(Mn)的下限,按照更优选的顺序为0.1×104以上、0.2×104以上、0.3×104以上、0.4×104以上、0.5×104以上、1.0×104以上、1.2×104以上、1.4×104以上、1.6×104以上、1.8×104以上。作为聚合物(1)的数均分子量(Mn)的上限,按照更优选的顺序为75.0×104以下、50.0×104以下、40.0×104以下、30.0×104以下、20.0×104以下。
聚合物(1)的分子量分布(Mw/Mn)按照优选的顺序为3.0以下、2.7以下、2.4以下、2.2以下、2.0以下、1.9以下、1.7以下、1.5以下、1.4以下、1.3以下。
数均分子量和重均分子量是通过凝胶渗透色谱(GPC)将单分散聚氧乙烯(PEO)、聚乙二醇(PEG)作为标准而计算出分子量的值。另外,在无法通过GPC进行测定的情况下,可以根据由NMR、FT-IR等得到的末端基团数计算出的数均分子量与熔体流动速率的相关关系求出聚合物(1)的数均分子量。熔体流动速率可以根据JIS K 7210进行测定。
聚合物(1)通常具有末端基团。末端基团是聚合时生成的末端基团,代表性的末端基团从氢、碘、溴、链状或支链状的烷基、以及链状或支链状的氟代烷基中独立地选择,可以任意追加地含有至少1个悬链杂原子。烷基或氟代烷基的碳原子数优选为1~20。这些末端基团通常由聚合物(1)的形成中使用的引发剂或链转移剂生成,或者在链转移反应中生成。
聚合物(1)优选具有53以下的离子交换率(IXR)。上述IXR被定义为相对于离子性基团的聚合物主链中的碳原子数。通过水解成为离子性的前体基团(例如-SO2F)不被视为用于确定IXR的离子性基团。
IXR优选为0.5以上、更优选为0.7以上、进一步优选为1.0以上、进一步更优选为1.2以上、尤其进一步优选为1.5以上、特别优选为1.9以上。另外,IXR更优选为30以下、进一步优选为10以下、特别优选为3以下、最优选为2.2以下。
聚合物(1)中,离子性基团(阴离子性基团)代表性地沿着聚合物主链分布。聚合物(1)优选在包含聚合物主链的同时还包含与该主链键合的重复侧链,该侧链具有离子性基团。
聚合物(1)优选包含具有小于10、更优选小于7的pKa的离子性基团。聚合物(1)的离子性基团优选选自由磺酸盐、羧酸盐、膦酸盐和磷酸盐组成的组。
术语“磺酸盐、羧酸盐、膦酸盐和磷酸盐”是指各自的盐或能够形成盐的各自的酸。在使用盐的情况下,优选该盐为碱金属盐或铵盐。优选的离子性基团为磺酸盐基。
聚合物(1)优选具有水溶性。水溶性是指容易溶解或分散在水性介质中的性质。具有水溶性的聚合物例如无法通过动态光散射法(DLS)测定粒径、或者显示出10nm以下的粒径。
聚合物(1)优选具有充分的水溶性。通常,水溶液中的聚合物(1)的含量越高,聚合物(1)越不容易充分溶解或分散在水性介质中。因此,对于即使在水溶液中的聚合物(1)的含量高的情况下也无法通过动态光散射法(DLS)测定粒径的聚合物(1)而言,可以说其水溶性高。聚合物(1)优选在以1.0质量%的含量包含在水溶液中的情况下也无法测定粒径。优选聚合物(1)更优选以1.5质量%、进一步优选以2.0质量%的含量包含在水溶液中的情况下也无法测定粒径。
聚合物(1)的水溶液的粘度优选为5.0mPa.s以上、更优选为8.0mPa.s以上、进一步优选为10.0mPa.s以上、特别优选为12.0mPa.s以上、最优选为14.0mPa.s以上,优选为100.0mPa.s以下、更优选为50.0mPa.s以下、进一步优选为25.0mPa.s以下、尤其进一步优选为20.0mPa.s以下。
聚合物(1)的水溶液的粘度可如下确定:将水溶液中的聚合物(1)的含量调整成相对于水溶液为33质量%,使用A&D公司制造的音叉型振动式粘度计(型号:SV-10)在20℃测定所得到的水溶液的粘度,由此确定该粘度。
聚合物(1)的临界胶束浓度(CMC)优选为0.1质量%以上、更优选为0.5质量%以上、进一步优选为1质量%以上,优选为20质量%以下、更优选为10质量%以下、进一步优选为5质量%以下。
聚合物(1)的临界胶束浓度可以通过测定表面张力来确定。表面张力可以通过例如协和界面化学株式会社制造的表面张力计CBVP-A3型进行测定。
聚合物(1)的酸值优选为60以上、更优选为90以上、进一步优选为120以上、特别优选为150以上、最优选为180以上,上限没有特别限定,优选为300以下。
关于聚合物(1)的酸值,在聚合物(1)具有酸型官能团以外的阴离子性基团、例如具有-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM(M为金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)的情况下,可以在将这些基团转换成酸型基团后通过酸-碱滴定进行测定。
作为聚合物(1),也可以使用通式(12)所表示的单体(12)的聚合物(12)且是基于单体(12)的聚合单元(12)的含量相对于构成聚合物(12)的全部聚合单元为40摩尔%以上、重均分子量(Mw)为1.4×104以上的聚合物(12)。聚合物(12)是新聚合物。
通式(12):CF2=CF-O-Rf-A
(式中,X独立地为F或CF3,Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、或者为碳原子数2~100的具有醚键或酮基的含氟亚烷基。A为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM(M为-H、金属原子、-NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团)。)
关于通式(12)中的Rf和A,与表示构成聚合物(2)的单体的通式(2)中的Rf和A相同。
聚合物(12)可以为仅由基于单体(12)的聚合单元(12)构成的均聚物,也可以为包含聚合单元(12)和基于能够与单体(12)共聚的其他单体的聚合单元的共聚物。关于其他单体如上所述。聚合单元(12)在各出现中可以相同或不同,聚合物(12)也可以包含基于2种以上不同的通式(12)所表示的单体的聚合单元(12)。
作为聚合物(12)中的聚合单元(12)的含量,相对于构成聚合物(12)的全部聚合单元,按照更优选的顺序为40摩尔%以上、50摩尔%以上、60摩尔%以上、70摩尔%以上、80摩尔%以上、90摩尔%以上、99摩尔%以上。聚合单元(12)的含量特别优选实质上为100摩尔%,最优选聚合物(12)仅由聚合单元(12)构成。
聚合物(12)中,作为基于能够与单体(12)共聚的其他单体的聚合单元的含量,相对于构成聚合物(12)的全部聚合单元,按照更优选的顺序为60摩尔%以下、50摩尔%以下、40摩尔%以下、30摩尔%以下、20摩尔%以下、10摩尔%以下、1摩尔%以下。基于能够与单体(12)共聚的其他单体的聚合单元的含量特别优选实质上为0摩尔%,最优选聚合物(12)不包含基于其他单体的聚合单元。
作为聚合物(12)的重均分子量(Mw)的下限,按照更优选的顺序为1.4×104以上、1.7×104以上、1.9×104以上、2.1×104以上、2.3×104以上、2.7×104以上、3.1×104以上、3.5×104以上、3.9×104以上、4.3×104以上、4.7×104以上、5.1×104以上。作为聚合物(12)的重均分子量(Mw)的上限,按照更优选的顺序为150.0×104以下、100.0×104以下、60.0×104以下、50.0×104以下、40.0×104以下。
作为聚合物(12)的数均分子量(Mn)的下限,按照更优选的顺序为1.0×104以上、1.2×104以上、1.4×104以上、1.6×104以上、1.8×104以上。作为聚合物(12)的数均分子量(Mn)的上限,按照更优选的顺序为75.0×104以下、50.0×104以下、40.0×104以下、30.0×104以下、20.0×104以下。
聚合物(12)的分子量分布(Mw/Mn)优选为3.0以下、更优选为2.7以下、进一步优选为2.4以下、更进一步优选为2.2以下、特别优选为2.0以下、最优选为1.9以下。
聚合物(1)中,聚合物(12)为新聚合物,可以通过制造方法(12)的方法来制造,其是聚合物(12)的制造方法,通过进行通式(12)所表示的单体(12)的聚合而制造单体(12)的聚合物(12),其中,将聚合的反应体系中的氧浓度维持在1500体积ppm以下。
制造方法(12)中,聚合反应体系中的氧浓度为1500体积ppm以下。制造方法(12)中,在单体(12)的聚合的整个期间将反应体系中的氧浓度维持在1500体积ppm以下。反应体系中的氧浓度优选为500体积ppm以下、更优选为100体积ppm以下、进一步优选为50体积ppm以下。另外,反应体系中的氧浓度通常为0.01体积ppm以上。
作为聚合物(1),也可以使用聚合物(13),其是通式(13)所表示的单体(13)的聚合物(13),基于单体(13)的聚合单元(13)的含量相对于构成聚合物(13)的全部聚合单元为50质量%以上。聚合物(13)为新聚合物。
通式(13):CX2=CX-O-Rf-SO3M
(式中,X独立地为F或CF3,Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、或者为碳原子数2~100的具有醚键或酮基的含氟亚烷基。M为-H、金属原子、-NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。)
通式(13)中,X独立地为F或CF3。优选至少1个以上的X为F,更优选X均为F。
关于通式(13)中的Rf和M,与表示构成聚合物(2)的单体的通式(2)中的Rf和A相同。
聚合物(13)可以为仅由基于单体(13)的聚合单元(13)构成的均聚物,也可以为包含聚合单元(13)和基于能够与单体(13)共聚的其他单体的聚合单元的共聚物。关于其他单体如上所述。聚合单元(13)在各出现中可以相同或不同,聚合物(13)也可以包含基于2种以上不同的通式(13)所表示的单体的聚合单元(13)。
聚合物(13)中,基于单体(13)的聚合单元(13)的含量相对于构成聚合物(13)的全部聚合单元为50质量%以上。聚合物(13)中的聚合单元(13)的含量相对于构成聚合物(13)的全部聚合单元按照优选的顺序为60质量%以上、70质量%以上、80质量%以上、90质量%以上、99质量%以上。聚合单元(13)的含量特别优选实质上为100质量%,聚合物(13)最优选仅由聚合单元(13)构成。
聚合物(13)中,基于能够与单体(13)共聚的其他单体的聚合单元的含量相对于构成聚合物(13)的全部聚合单元按照优选的顺序为50质量%以下、40质量%以下、30质量%以下、20质量%以下、10质量%以下、1质量%以下。基于能够与单体(13)共聚的其他单体的聚合单元的含量特别优选实质上为0质量%,聚合物(13)最优选不包含基于其他单体的聚合单元。
聚合物(13)的数均分子量的下限按照优选的顺序为0.3×104以上、0.4×104以上、0.5×104以上、0.7×104以上、0.8×104以上、1.0×104以上、1.2×104以上、1.4×104、1.6×104以上、1.8×104以上、2.0×104以上、3.0×104以上。聚合物(13)的数均分子量的上限按照优选的顺序为75.0×104以下、50.0×104以下、40.0×104以下、30.0×104以下、20.0×104以下。
聚合物(13)的重均分子量的下限按照优选的顺序为0.4×104以上、0.5×104以上、0.6×104以上、0.8×104以上、1.0×104以上、1.2×104以上、1.4×104以上、1.7×104以上、1.9×104以上、2.1×104以上、2.3×104以上、2.7×104以上、3.1×104以上、3.5×104以上、3.9×104以上、4.3×104以上、4.7×104以上、5.1×104以上、10.0×104以上、15.0×104以上、20.0×104以上、25.0×104以上。聚合物(13)的重均分子量的上限按照优选的顺序为150.0×104以下、100.0×104以下、60.0×104以下、50.0×104以下、40.0×104以下。
聚合物(13)的分子量分布(Mw/Mn)按照优选的顺序为3.0以下、2.7以下、2.4以下、2.2以下、2.0以下、1.9以下、1.7以下、1.5以下、1.4以下、1.3以下。
聚合物(1)中,聚合物(13)为新聚合物,可以通过聚合物(13)的制造方法(13)来制造,通过进行通式(13)所表示的单体(13)的聚合来制造单体(13)的聚合物(13)。
制造方法(13)中,聚合反应体系中的氧浓度优选为1500体积ppm以下、更优选为500体积ppm以下、进一步优选为100体积ppm以下、特别优选为50体积ppm以下。另外,反应体系中的氧浓度通常为0.01体积ppm以上。上述制造方法中,优选在单体(13)的聚合的整个期间将反应体系中的氧浓度维持在上述范围内。
制造方法(12)和制造方法(13)中,出于能够容易地制造分子量更高的聚合物(12)和聚合物(13)的原因,单体(12)和单体(13)的聚合温度优选为70℃以下、更优选为65℃以下、进一步优选为60℃以下、特别优选为55℃以下、尤其进一步优选为50℃以下、特别优选为45℃以下、最优选为40℃以下,优选为10℃以上、更优选为15℃以上、进一步优选为20℃以上。
制造方法(12)和制造方法(13)中,优选将单体(12)或单体(13)与上述其他单体进行共聚。
制造方法(12)和制造方法(13)中,聚合压力通常为大气压~10MPaG。聚合压力根据所使用的单体的种类、目标聚合物的分子量、反应速度适宜地确定。
制造方法(12)和制造方法(13)中,聚合时间通常为1~200小时,也可以为5~100小时。
制造方法(12)和制造方法(13)中,聚合反应体系中的氧浓度可以通过使例如氮、氩等惰性气体、或者在使用气体状单体的情况下使该气体状单体在反应器中的液相或气相中流通来进行控制。聚合反应体系中的氧浓度可以通过利用低浓度氧分析仪对于从聚合体系的排气管线中排出的气体进行测定和分析来求出。
制造方法(12)和制造方法(13)中,单体(12)或单体(13)的聚合可以在水性介质中进行,也可以在水性介质不存在下进行。另外,也可以在水性介质不存在下、且相对于含有单体(12)或单体(13)的单体的量小于10质量%的非水性介质(例如甲苯等有机溶剂)的存在下进行单体(12)或单体(13)的聚合。单体(12)或单体(13)的聚合可以为乳液聚合或悬浮聚合,也可以为主体聚合。
制造方法(12)和制造方法(13)中,水性介质是指进行聚合的反应介质,是包含水的液体。水性介质只要包含水就没有特别限定,可以包含水与例如醇、醚、酮等非含氟有机溶剂和/或沸点为40℃以下含氟有机溶剂。作为水性介质,优选为水。
制造方法(12)和制造方法(13)中,单体的聚合可以在聚合引发剂存在下进行。作为聚合引发剂,只要可在上述聚合温度范围产生自由基就没有特别限定,可以使用公知的油溶性和/或水溶性的聚合引发剂。进而还可以与还原剂等组合而以氧化还原的形式引发聚合。聚合引发剂的浓度可以根据单体的种类、目标聚合物的分子量、反应速度而适宜地确定。在水性介质中进行单体(12)或单体(13)的聚合的情况下,优选使用过硫酸盐等水溶性聚合引发剂。在水性介质不存在下进行单体(12)或单体(13)的聚合的情况下,优选使用过氧化物等油溶性聚合引发剂。
作为聚合引发剂,可以将过硫酸盐(例如过硫酸铵)、二琥珀酸过氧化物、二戊二酸过氧化物等有机过氧化物单独或以它们的混合物的形式使用。另外,也可以与亚硫酸钠等还原剂共用,制成氧化还原体系使用。进而,在聚合中也可以添加对苯二酚、邻苯二酚等自由基捕捉剂、或者添加亚硫酸铵等过氧化物的分解剂对体系内的自由基浓度进行调整。
作为聚合引发剂,出于能够容易地制造出分子量更高的聚合物的原因,其中优选过硫酸盐。作为过硫酸盐,可以举出过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等,优选过硫酸铵。
作为聚合引发剂,也可以使用油溶性自由基聚合引发剂。作为油溶性自由基聚合引发剂,可以为公知的油溶性过氧化物,例如可以举出下述过氧化物作为代表性物质:过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二仲丁酯等过氧化碳酸二烷基酯类、过氧化异丁酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯等过氧化酯类;二叔丁基过氧化物等二烷基过氧化物类等;以及二(ω-氢-十二氟己酰基)过氧化物、二(ω-氢-十四氟庚酰基)过氧化物、二(ω-氢-十六氟壬酰基)过氧化物、二(全氟丁酰基)过氧化物、二(全氟戊酰基)过氧化物、二(全氟己酰基)过氧化物、二(全氟庚酰基)过氧化物、二(全氟辛酰基)过氧化物、二(全氟壬酰基)过氧化物、二(ω-氯-六氟丁酰基)过氧化物、二(ω-氯-十氟己酰基)过氧化物、二(ω-氯-十四氟辛酰基)过氧化物、ω-氢-十二氟庚酰基-ω-氢十六氟壬酰基-过氧化物、ω-氯-六氟丁酰基-ω-氯-十氟己酰基-过氧化物、ω-氢十二氟庚酰基-全氟丁酰基-过氧化物、二(二氯五氟丁酰基)过氧化物、二(三氯八氟己酰基)过氧化物、二(四氯十一氟辛酰基)过氧化物、二(五氯十四氟癸酰基)过氧化物、二(十一氯三十二氟二十二酰基)过氧化物等二[全氟(或氟氯)酰基]过氧化物类;等等。
聚合引发剂的添加量没有特别限定,在聚合初期一次性地、或逐次地、或连续地添加不会显著降低聚合速度的程度的量(例如相对于水为数ppm的浓度)以上即可。上限为可利用聚合反应热从装置面进行除热、同时可提高反应温度的范围,更优选的上限为能够从装置面除去聚合反应热的范围。
在制造方法(12)和制造方法(13)中,聚合引发剂可以在聚合开始时添加、并且在聚合中也添加。作为在聚合开始时添加的聚合引发剂的添加量与在聚合中添加的聚合引发剂的添加量的比例,优选为95/5~5/95、更优选为60/40~10/90、进一步优选为30/70~15/85。在聚合中添加的聚合引发剂的添加方法没有特别限定,可以一次性添加总量,也可以分成2次以上进行添加,还可以连续添加。
制造方法(12)和制造方法(13)中,出于能够容易地制造分子量更高的聚合物的原因,聚合中使用的聚合引发剂的总添加量相对于水性介质优选为0.00001~10质量%。作为聚合中使用的聚合引发剂的总添加量,更优选为0.0001质量%以上、进一步优选为0.001质量%以上、特别优选为0.01质量%以上,更优选为5质量%以下、进一步优选为2质量%以下。
在制造方法(12)和制造方法(13)中,出于能够容易地制造分子量更高的聚合物的原因,聚合中使用的聚合引发剂的总添加量相对于单体优选为0.001~10摩尔%。作为聚合中使用的聚合引发剂的总添加量,更优选为0.005摩尔%以上、进一步优选为0.01摩尔%以上、尤其进一步优选为0.1摩尔%以上、最优选为0.5摩尔%以上,更优选为5摩尔%以下、进一步优选为2.5摩尔%以下、特别优选为2.2摩尔%以下、最优选为2.0摩尔%以下。
制造方法(12)和制造方法(13)中,出于能够容易地制造分子量更高的聚合物的原因,聚合开始时的含有单体(12)或单体(13)的单体的存在量相对于水性介质的存在量优选为20质量%以上。单体的存在量更优选为30质量%以上、进一步优选为40质量%以上。单体的存在量的上限没有特别限定,从顺利进行聚合的方面出发,可以为200质量%以下。聚合开始时的单体的存在量是指在聚合开始时的反应器内存在的单体(12)或单体(13)、以及其他单体(存在的情况下)的合计存在量。
制造方法(12)和制造方法(13)中,可以在pH调节剂的存在下进行聚合。pH调节剂可以在聚合开始前添加,也可以在聚合开始后添加。
在水性介质不存在下进行单体(12)或单体(13)的聚合的情况下,过氧化物等聚合引发剂的总添加量相对于含有单体(12)或单体(13)的单体(单体混合物)的总量优选为0.001~10摩尔%。作为聚合中使用的聚合引发剂的总添加量,更优选为0.005摩尔%以上、进一步优选为0.01摩尔%以上,更优选为10摩尔%以下、进一步优选为5.0摩尔%以下、尤其进一步优选为2.5摩尔%以下、特别是最优选为2.2摩尔%以下、优选为2.0摩尔%以下。
作为pH调节剂,可以使用氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、磷酸钠、磷酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸铵等。
制造方法(12)和制造方法(13)中,单体(12)或单体(13)的聚合可以如下进行:向反应器中投入水性介质、单体(12)或单体(13)、以及必要时的其他单体、必要时的其他添加剂,对反应器的内容物进行搅拌,并且将反应器保持在规定的聚合温度,接着添加规定量的聚合引发剂,引发聚合反应,由此进行该聚合。在聚合反应开始后,可以根据目的添加单体、聚合引发剂、其他添加剂。
制造方法(12)和制造方法(13)中,单体的聚合可以在含氟表面活性剂实质上不存在下进行。本公开中的“含氟表面活性剂实质上不存在下”是指含氟表面活性剂相对于水性介质的量为10质量ppm以下。作为含氟表面活性剂相对于水性介质的量,优选为1质量ppm以下、更优选为100质量ppb以下、进一步优选为10质量ppb以下、进一步更优选为1质量ppb以下。
本公开的制造方法中,聚合物(1)的添加量相对于水性介质100质量%优选为0.01~20质量%。通过使上述聚合中的聚合物(1)的添加量(存在量)为上述范围内,能够使全氟单体的聚合反应顺利地进行、有效地制造全氟弹性体。聚合物(1)的添加量若过少,则得不到充分的聚合速度、或者得不到充分的收率。
作为聚合物(1)的添加量,出于更顺利地进行全氟单体的聚合反应的原因,相对于水性介质100质量%,更优选为0.1质量%以上、进一步优选为0.5质量%以上、特别优选为0.75质量%以上、最优选为1.0质量%以上。
另外,作为聚合物(1)的添加量,若添加量过多,则得不到与添加量相称的效果,经济上不利,另外,由于聚合结束后的后处理可能变得繁杂,因此相对于水性介质100质量%,更优选为15质量%以下、进一步优选为10质量%以下、特别优选为5质量%以下。
上述聚合中的聚合物(1)的添加时机没有特别限定,可以在聚合开始前添加,也可以在聚合开始后添加。另外,在上述聚合中,聚合物(1)可以在任意时机一次性添加,也可以连续地添加。连续地添加聚合物(1)例如是指,不是一次性地而是经时且无间断地或分批地添加聚合物(1)。连续地添加聚合物(1)的情况下,优选按照所添加的聚合物(1)的合计量为上述范围的添加量的方式进行添加。在添加聚合物(1)的情况下,可以制备包含聚合物(1)和水的水溶液,添加该水溶液。
作为聚合物(1),可以使用含有聚合物(1)的水溶液。
聚合物(1)或含有聚合物(1)的水溶液可以含有单体(1)的二聚物和三聚物,也可以实质上不含有单体(1)的二聚物和三聚物。单体(1)的二聚物和三聚物通常在将单体(1)聚合而得到聚合物(1)时产生。作为聚合物(1)中或含有聚合物(1)的水溶液中的二聚物和三聚物的含量,相对于聚合物(1)为1.0质量%以下、优选为0.1质量%以下、更优选为0.01质量%以下、进一步优选为0.001质量%以下、特别优选为0.0001质量%以下。
关于聚合物(1)中或含有聚合物(1)的水溶液中的二聚物和三聚物的含量,进行聚合物(1)的凝胶渗透色谱(GPC)分析,计算出二聚物和三聚物的峰面积的合计相对于通过GPC分析得到的色谱图的各峰的总面积的比例(面积百分数),由此可以确定该含量。
另外,在聚合物(1)中或含有聚合物(1)的水溶液中的二聚物和三聚物的含量相对于聚合物(1)小于0.5质量%的情况下,可以通过利用液相色谱-质谱法(LC/MS)的测定来进行确定。
具体地说,制作单体(1)的5个水准以上的含量的水溶液,对各含量进行LC/MS分析,对含量与相对于该含量的区域面积(峰的积分值)的关系作图,制作单体(1)的校正曲线。进而根据单体(1)的校正曲线制作单体(1)的二聚物和三聚物的校正曲线。
在聚合物(1)中加入甲醇而制备混合物,使用超滤盘(截留分子量3000Da)进行过滤,对所得到的回收液进行LC/MS分析。
之后,可以使用校正曲线将单体(1)的二聚物和三聚物的色谱图的区域面积(峰的积分值)换算成二聚物和三聚物的含量。
聚合物(1)中或含有聚合物(1)的水溶液中的二聚物和三聚物可以通过对含有聚合物(1)的水溶液利用选自由超滤、微孔过滤、透析膜处理、分液和再沉淀组成的组中的至少一种手段进行处理而除去。
本公开的制造方法中,只要使用至少一种聚合物(1)即能够有效地制造全氟弹性体,但也可以使用2种以上的聚合物(1)。
本公开的制造方法中,优选在含氟表面活性剂实质上不存在下将全氟单体进行聚合。
以往,在全氟单体的聚合中使用了含氟表面活性剂,但本公开的制造方法中,通过使用聚合物(1),即使在不使用含氟表面活性剂的情况下将全氟单体进行聚合,也能够得到全氟弹性体。
本公开中,“含氟表面活性剂实质上不存在下”是指,含氟表面活性剂相对于水性介质的含有比例为10质量ppm以下,作为含氟表面活性剂的含有比例,优选为1质量ppm以下、更优选为100质量ppb以下、进一步优选为10质量ppb以下、特别优选为1质量ppb以下。
作为上述含氟表面活性剂,可以举出阴离子性含氟表面活性剂等。作为上述含氟表面活性剂,优选含氟表面活性剂(其中不包括具有能够通过自由基聚合发生反应的官能团和亲水基团的化合物)。
上述阴离子性含氟表面活性剂例如可以是除阴离子性基团以外的部分的总碳原子数为20以下的包含氟原子的表面活性剂。
作为上述含氟表面活性剂,也可以是阴离子性部分的分子量为800以下的包含氟的表面活性剂。
需要说明的是,上述“阴离子性部分”是指上述含氟表面活性剂的除阳离子以外的部分。例如,在后述式(I)所表示的F(CF2)n1COOM的情况下,为“F(CF2)n1COO”的部分。
另外,作为上述含氟表面活性剂,可以举出LogPOW为3.5以下的含氟表面活性剂。上述LogPOW是1-辛醇与水的分配系数,由LogP[式中,P表示含有含氟表面活性剂的辛醇/水(1:1)混合液发生相分离时的辛醇中的含氟表面活性剂浓度/水中的含氟表面活性剂浓度比]来表示。
上述LogPOW如下计算出:在柱:TOSOH ODS-120T柱(东曹公司制造)、洗脱液:乙腈/0.6质量%HClO4水=1/1(vol/vol%)、流速:1.0ml/分钟、样品量:300μL、柱温度:40℃、检测光:UV210nm的条件下,对具有已知的辛醇/水分配系数的标准物质(庚酸、辛酸、壬酸和癸酸)进行HPLC,制作各洗脱时间与已知的辛醇/水分配系数的校正曲线,基于该校正曲线,根据试样液中的HPLC的洗脱时间进行计算。
作为上述含氟表面活性剂,具体地说,可以举出美国专利申请公开第2007/0015864号说明书、美国专利申请公开第2007/0015865号说明书、美国专利申请公开第2007/0015866号说明书、美国专利申请公开第2007/0276103号说明书、美国专利申请公开第2007/0117914号说明书、美国专利申请公开第2007/0142541号说明书、美国专利申请公开第2008/0015319号说明书、美国专利第3250808号说明书、美国专利第3271341号说明书、日本特开2003-119204号公报、国际公开第2005/042593号、国际公开第2008/060461号、国际公开第2007/046377号、日本特开2007-119526号公报、国际公开第2007/046482号、国际公开第2007/046345号、美国专利申请公开第2014/0228531号、国际公开第2013/189824号、国际公开第2013/189826号中记载的含氟表面活性剂等。
作为上述阴离子性含氟表面活性剂,可以举出下述通式(N0):
Xn0-Rfn0-Y0(N0)
(式中,Xn0为H、Cl或/和F。Rfn0是碳原子数3~20的链状、支链状或环状且部分或全部的H被F取代的亚烷基,该亚烷基可以包含1个以上的醚键,一部分H可以被Cl取代。Y0为阴离子性基团)所表示的化合物。
Y0的阴离子性基团可以为-COOM、-SO2M或-SO3M,也可以为-COOM或-SO3M。
M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为-H或有机基团。
作为上述金属原子,可以举出碱金属(1族)、碱土金属(2族)等,例如为Na、K或Li。
作为R7,可以为-H或C1-10的有机基团,也可以为-H或C1-4的有机基团,还可以为-H或C1-4的烷基。
M可以为H、金属原子或NR7 4,也可以为H、碱金属(1族)、碱土金属(2族)或NR7 4,还可以为H、Na、K、Li或NH4。
上述Rfn0中,H的50%以上可以被氟取代。
作为上述通式(N0)所表示的化合物,可以举出:
下述通式(N1):
Xn0-(CF2)m1-Y0(N1)
(式中,Xn0为H、Cl和F,m1为3~15的整数,Y0为上述定义的基团)所表示的化合物;下述通式(N2):
Rfn1-O-(CF(CF3)CF2O)m2CFXn1-Y0(N2)
(式中,Rfn1为碳原子数1~5的全氟烷基,m2为0~3的整数,Xn1为F或CF3,Y0为上述定义的基团)所表示的化合物;下述通式(N3):
Rfn2(CH2)m3-(Rfn3)q-Y0(N3)
(式中,Rfn2为碳原子数1~13的可包含醚键和/或氯原子的部分或完全氟化的烷基,m3为1~3的整数,Rfn3为直链状或支链状的碳原子数1~3的全氟亚烷基,q为0或1,Y0为上述定义的基团)所表示的化合物;下述通式(N4):
Rfn4-O-(CYn1Yn2)pCF2-Y0(N4)
(式中,Rfn4为碳原子数1~12的可包含醚键的直链状或支链状的部分或完全氟化的烷基,Yn1和Yn2相同或不同,为H或F,p为0或1,Y0为上述定义的基团)所表示的化合物;以及下述通式(N5):
[化8]
(式中,Xn2、Xn3和Xn4可以相同或不同,为H、F或碳原子数1~6的可以包含醚键的直链状或支链状的部分或完全氟化的烷基。Rfn5为碳原子数1~3的可包含醚键的直链状或支链状的部分或完全氟化的亚烷基,L为连接基团,Y0为上述定义的基团。其中,Xn2、Xn3、Xn4和Rfn5的合计碳原子数为18以下)所表示的化合物。
作为上述通式(N0)所表示的化合物,更具体地说,可以举出下述通式(I)所表示的全氟代羧酸(I)、下述通式(II)所表示的ω-H全氟代羧酸(II)、下述通式(III)所表示的全氟醚羧酸(III)、下述通式(IV)所表示的全氟烷基亚烷基羧酸(IV)、下述通式(V)所表示的全氟烷氧基氟代羧酸(V)、下述通式(VI)所表示的全氟烷基磺酸(VI)、下述通式(VII)所表示的ω-H全氟磺酸(VII)、下述通式(VIII)所表示的全氟烷基亚烷基磺酸(VIII)、下述通式(IX)所表示的烷基亚烷基羧酸(IX)、下述通式(X)所表示的氟代羧酸(X)、下述通式(XI)所表示的烷氧基氟代磺酸(XI)、下述通式(XII)所表示的化合物(XII)、下述通式(XIII)所表示的化合物(XIII)等。
上述全氟代羧酸(I)由下述通式(I)
F(CF2)n1COOM(I)
(式中,n1为3~14的整数,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为-H或有机基团)所表示。
上述ω-H全氟代羧酸(II)由下述通式(II)
H(CF2)n2COOM(II)
(式中,n2为4~15的整数,M为上述定义的基团)所表示。
上述全氟醚羧酸(III)由下述通式(III)
Rf1-O-(CF(CF3)CF2O)n3CF(CF3)COOM(III)
(式中,Rf1为碳原子数1~5的全氟烷基,n3为0~3的整数,M为上述定义的基团)所表示。
上述全氟烷基亚烷基羧酸(IV)由下述通式(IV)
Rf2(CH2)n4Rf3COOM(IV)
(式中,Rf2为碳原子数1~5的全氟烷基,Rf3为直链状或支链状的碳原子数1~3的全氟亚烷基,n4为1~3的整数,M为上述定义的基团)所表示。
上述烷氧基氟代羧酸(V)由下述通式(V)
Rf4-O-CY1Y2CF2-COOM(V)
(式中,Rf4为碳原子数1~12的可包含醚键和/或氯原子的直链状或支链状的部分或完全氟化的烷基,Y1和Y2相同或不同,为H或F,M为上述定义的基团)所表示。
上述全氟烷基磺酸(VI)由下述通式(VI)
F(CF2)n5SO3M(VI)
(式中,n5为3~14的整数,M为上述定义的基团)所表示。
上述ω-H全氟磺酸(VII)由下述通式(VII)
H(CF2)n6SO3M(VII)
(式中,n6为4~14的整数,M为上述定义的基团)所表示。
上述全氟烷基亚烷基磺酸(VIII)由下述通式(VIII)
Rf5(CH2)n7SO3M(VIII)
(式中,Rf5为碳原子数1~13的全氟烷基,n7为1~3的整数,M为上述定义的基团)所表示。
上述烷基亚烷基羧酸(IX)由下述通式(IX)
Rf6(CH2)n8COOM(IX)
(式中,Rf6为碳原子数1~13的可包含醚键的直链状或支链状的部分或完全氟化的烷基,n8为1~3的整数,M为上述定义的基团)所表示。
上述氟代羧酸(X)由下述通式(X)
Rf7-O-Rf8-O-CF2-COOM(X)
(式中,Rf7为碳原子数1~6的可包含醚键和/或氯原子的直链状或支链状的部分或完全氟化的烷基,Rf8为碳原子数1~6的直链状或支链状的部分或完全氟化的烷基,M为上述定义的基团)所表示。
上述烷氧基氟代磺酸(XI)由下述通式(XI)
Rf9-O-CY1Y2CF2-SO3M(XI)
(式中,Rf9为碳原子数1~12的可包含醚键的直链状或支链状的、可包含氯的、部分或完全氟化的烷基,Y1和Y2相同或不同,为H或F,M为上述定义的基团)所表示。
上述化合物(XII)由下述通式(XII):
[化9]
(式中,X1、X2和X3可以相同或不同,为H、F和碳原子数1~6的可包含醚键的直链状或支链状的部分或完全氟化的烷基,Rf10为碳原子数1~3的全氟亚烷基,L为连接基团,Y0为阴离子性基团)所表示。
Y0可以为-COOM、-SO2M或-SO3M,也可以为-SO3M或-COOM(式中,M为上述定义的基团)。
作为L,例如可以举出单键、碳原子数1~10的可包含醚键的部分或完全氟化的亚烷基。
上述化合物(XIII)由下述通式(XIII):
Rf11-O-(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COOM(XIII)
(式中,Rf11为包含氯的碳原子数1~5的氟代烷基,n9为0~3的整数,n10为0~3的整数,M为上述定义的基团)所表示。作为化合物(XIII),可以举出CF2ClO(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COONH4(平均分子量750的混合物,式中,n9和n10为上述定义的基团)。
含氟表面活性剂可以为1种含氟表面活性剂,也可以为含有2种以上的含氟表面活性剂的混合物。
作为含氟表面活性剂,可以举出下式所表示的化合物。含氟表面活性剂可以为这些化合物的混合物。在上述聚合的一个实施方式中,在下式所表示的化合物实质上不存在下将氟单体进行聚合。
F(CF2)7COOM、
F(CF2)5COOM、
H(CF2)6COOM、
H(CF2)7COOM、
CF3O(CF2)3OCHFCF2COOM、
C3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF3CF2CF2OCF(CF3)COOM、
CF3CF2OCF2CF2OCF2COOM、
C2F5OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF3OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF2ClCF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2COOM、
CF2ClCF2CF2OCF2CF(CF3)OCF2COOM、
CF2ClCF(CF3)OCF(CF3)CF2OCF2COOM、
CF2ClCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2COOM、
[化10]
(各式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓。R7为H或有机基团。)
本公开的制造方法中,聚合例如可如下进行:向聚合向反应器中投入水性介质、聚合物(1)、全氟单体和必要时的其他添加剂,对反应器的内容物进行搅拌,并且将反应器保持在规定的聚合温度,接着加入规定量的聚合引发剂,引发聚合反应,由此进行聚合。在聚合反应开始后,可以根据目的追加添加单体、聚合引发剂、链转移剂和聚合物(1)等。
本公开的制造方法中,可以在聚合引发剂存在下进行聚合。
作为聚合引发剂,只要在聚合温度范围可产生自由基就没有特别限定,可以使用公知的油溶性和/或水溶性的聚合引发剂。进而还可与还原剂等组合而以氧化还原的形式引发聚合。上述聚合引发剂的浓度可根据单体的种类、目标全氟弹性体的分子量、反应速度而适宜地决定。
作为上述聚合引发剂,可以使用油溶性自由基聚合引发剂或水溶性自由基聚合引发剂。
作为油溶性自由基聚合引发剂,可以为公知的油溶性过氧化物,例如可以举出下述过氧化物作为代表性物质:过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二仲丁酯等过氧化碳酸二烷基酯类;过氧化异丁酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯等过氧化酯类;二叔丁基过氧化物等二烷基过氧化物类等;以及二(ω-氢-十二氟己酰基)过氧化物、二(ω-氢-十四氟庚酰基)过氧化物、二(ω-氢-十六氟壬酰基)过氧化物、二(全氟丁酰基)过氧化物、二(全氟戊酰基)过氧化物、二(全氟己酰基)过氧化物、二(全氟庚酰基)过氧化物、二(全氟辛酰基)过氧化物、二(全氟壬酰基)过氧化物、二(ω-氯-六氟丁酰基)过氧化物、二(ω-氯-十氟己酰基)过氧化物、二(ω-氯-十四氟辛酰基)过氧化物、ω-氢-十二氟庚酰基-ω-氢十六氟壬酰基-过氧化物、ω-氯-六氟丁酰基-ω-氯-十氟己酰基-过氧化物、ω-氢十二氟庚酰基-全氟丁酰基-过氧化物、二(二氯五氟丁酰基)过氧化物、二(三氯八氟己酰基)过氧化物、二(四氯十一氟辛酰基)过氧化物、二(五氯十四氟癸酰基)过氧化物、二(十一氯三十二氟二十二酰基)过氧化物等的[全氟(或氟氯)酰基]过氧化物类;等等。
作为水溶性自由基聚合引发剂,可以为公知的水溶性过氧化物,例如可以举出过硫酸、过硼酸、高氯酸、过磷酸、过碳酸等的铵盐、钾盐、钠盐、二琥珀酸过氧化物、二戊二酸过氧化物等有机过氧化物、过氧化马来酸叔丁酯、叔丁基过氧化氢等。也可以同时包含亚硫酸盐类这样的还原剂,其用量相对于过氧化物可以为0.1~20倍。
例如,在30℃以下的低温实施聚合的情况等中,作为聚合引发剂,优选使用氧化剂与还原剂组合而成的氧化还原引发剂。作为氧化剂,可以举出过硫酸盐、有机过氧化物、高锰酸钾、三乙酸锰、硝酸铈铵等。作为还原剂,可以举出亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、溴酸盐、二亚胺、草酸等。作为过硫酸盐,可以举出过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠。作为亚硫酸盐,可以举出亚硫酸钠、亚硫酸铵。为了提高引发剂的分解速度,还优选在氧化还原引发剂的组合中添加铜盐、铁盐。作为铜盐可以举出硫酸铜(II),作为铁盐可以举出硫酸铁(II)。
作为上述氧化还原引发剂,例如可以举出高锰酸钾/草酸、过硫酸铵/亚硫酸氢盐/硫酸铁、三乙酸锰/草酸、硝酸铈铵/草酸、溴酸盐/亚硫酸氢盐等,优选高锰酸钾/草酸。在使用氧化还原引发剂的情况下,可以将氧化剂或还原剂中的任一者预先投入到聚合釜中,接着连续地或间歇地加入另一者,引发聚合。例如,在使用高锰酸钾/草酸的情况下,优选向聚合釜中投入草酸并向其中连续地添加高锰酸钾。
作为聚合引发剂的添加量,相对于全氟单体100质量%,优选为0.0001~10质量%、更优选为0.01~5质量%。通过使上述聚合中的聚合引发剂的添加量(存在量)为上述范围内,全氟单体的聚合反应顺利地进行,能够高效地制造全氟弹性体。聚合引发剂的添加量若过少,则得不到充分的聚合速度、或者得不到充分的收率。
上述聚合中的聚合引发剂的添加时机没有特别限定,可以在聚合开始前添加,也可以在聚合开始后添加。另外,上述聚合中,聚合引发剂可以在任意时刻一次性地添加,也可以连续地添加。将聚合引发剂连续地添加例如是指,聚合引发剂不是一次性地而是经时并且无间断地或分批地进行添加。将聚合引发剂连续地添加的情况下,优选按照所添加的聚合引发剂的总量为上述范围的添加量的方式进行添加。在添加聚合引发剂的情况下,可以制备包含聚合引发剂和水的水溶液,添加该水溶液。
上述聚合中,也可以进一步根据目的添加链转移剂,进行聚合速度、分子量的调整。
上述聚合中,从所得到的聚合物的分子量分布窄、分子量的控制容易的方面、能够向末端导入碘原子或溴原子的方面出发,也可以使用碘化合物或溴化合物作为链转移剂。作为使用碘化合物或溴化合物进行的聚合方法,例如可以举出在实质上无氧的状态下、在碘化合物或溴化合物的存在下一边加压一边在水介质中进行聚合的方法(碘转移聚合法)。作为所使用的碘化合物或溴化合物的代表例,例如可以举出通式:
R21IxBry
(式中,x和y分别为0~2的整数且满足1≦x+y≦2,R21为碳原子数1~16的饱和或不饱和的氟烃基或氯氟烃基、或者碳原子数1~3的烃基,且可以包含氧原子)所表示的化合物。通过使用碘化合物或溴化合物,碘原子或溴原子被导入至聚合物中,起到作为交联点的功能。
作为碘化合物和溴化合物,例如可以举出1,3-二碘全氟丙烷、2-碘全氟丙烷、1,3-二碘-2-氯全氟丙烷、1,4-二碘全氟丁烷、1,5-二碘-2,4-二氯全氟戊烷、1,6-二碘全氟己烷、1,8-二碘全氟辛烷、1,12-二碘全氟十二烷、1,16-二碘全氟十六烷、二碘甲烷、1,2-二碘乙烷、1,3-二碘正丙烷、CF2Br2、BrCF2CF2Br、CF3CFBrCF2Br、CFClBr2、BrCF2CFClBr、CFBrClCFClBr、BrCF2CF2CF2Br、BrCF2CFBrOCF3、1-溴-2-碘全氟乙烷、1-溴-3-碘全氟丙烷、1-溴-4-碘全氟丁烷、2-溴-3-碘全氟丁烷、3-溴-4-碘全氟-1-丁烯、2-溴-4-碘全氟-1-丁烯、苯的单碘单溴取代体、二碘单溴取代体、以及(2-碘乙基)和(2-溴乙基)取代体等,这些化合物可以单独使用,也可以相互组合来使用。
这些之中,从聚合反应性、交联反应性、获得容易性等方面出发,优选使用1,4-二碘全氟丁烷、1,6-二碘全氟己烷、2-碘全氟丙烷。
另外,作为链转移剂,例如可以举出丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、琥珀酸二甲酯等酯类、以及异戊烷、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、异丙醇、丙酮、各种硫醇、四氯化碳等各种卤代烃、环己烷等。
链转移剂的添加量相对于所供给的全氟单体总量通常为1~50,000质量ppm、优选为1~20,000质量ppm。
链转移剂可以在聚合开始前一次性添加到反应容器中,也可以在聚合开始后一次性添加,可以在聚合中分成多次添加,另外也可以在聚合中连续地添加。
在作为氟单体使用具有碘原子的氟单体的情况下、和/或作为链转移剂使用碘化合物的情况下,可以使全氟弹性体进行过氧化物交联,从得到机械特性优异的全氟弹性体的经交联的弹性体的方面出发,所得到的全氟弹性体的碘含量优选为0.02~5.0质量%、更优选为0.05~3.0质量%、进一步优选为0.1~2.0质量%。
本公开的制造方法中,除了聚合物(1)以外,为了使各化合物稳定,可以使用添加剂。作为上述添加剂,可以举出缓冲剂、pH调节剂、稳定化助剂、分散稳定剂等。
上述水性介质是指进行聚合的反应介质,是包含水的液体。上述水性介质只要包含水就没有特别限定,可以包含水与例如醇、醚、酮等非含氟有机溶剂和/或沸点为40℃以下的含氟有机溶剂。
本公开的制造方法中,可以在pH调节剂的存在下进行聚合。通过在pH调节剂的存在下进行聚合,能够进一步抑制全氟弹性体对聚合釜的附着、并且以充分的聚合速度产生足够数量的全氟弹性体颗粒。pH调节剂可以在聚合开始前添加,也可以在聚合开始后添加。
作为pH调节剂,可以使用氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、磷酸钠、磷酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸铵等。
上述聚合中,通常聚合温度为5~120℃、聚合压力为0.05~10MPaG。聚合温度、聚合压力根据所使用的单体的种类、目标全氟弹性体的分子量、反应速度而适宜地决定。
本公开的制造方法中,由于在聚合物(1)和水性介质的存在下进行全氟单体的聚合,因此能够抑制聚合物(全氟弹性体)对聚合釜的附着。作为对聚合釜的聚合物附着率,优选为10质量%以下、更优选为5质量%以下、进一步优选为3质量%以下、最优选为1质量%以下。
聚合物附着率是在聚合结束后附着于聚合釜的聚合物附着物的质量相对于聚合结束后的聚合物(全氟弹性体)的总量的比例(对聚合釜的附着率)。聚合物附着物中包括:在聚合结束后将水性分散液从聚合釜中抽出后,附着于聚合釜内壁或搅拌桨等聚合釜内部的聚合物;以及通过凝聚从水性分散液中游离出,未分散于水性分散液中而悬浮或沉淀的聚合物。聚合物附着物的质量是将聚合物附着物中所包含的水分在120℃下干燥除去后的质量。
聚合物附着率(质量%)=聚合物附着物的质量/所得到的聚合物(包括附着物)的质量×100
所得到的聚合物的质量=水性分散液的质量×水性分散液的固体成分浓度(质量%)/100+聚合物附着物的质量
本公开的制造方法中,通过在水性介质中进行全氟单体的聚合而得到全氟弹性体的水性分散液。全氟单体优选不含有亲水基团。通过本公开的制造方法得到的含氟聚合物不是部分氟化弹性体而是全氟弹性体。
作为全氟单体,优选为选自由
四氟乙烯[TFE]、
六氟丙烯[HFP]、
通式(13):CF2=CF-ORf13
(式中,Rf13表示碳原子数1~8的全氟烷基)所表示的氟单体、
通式(14):CF2=CFOCF2ORf14
(式中,Rf14为碳原子数1~6的直链状或支链状全氟烷基、碳原子数5~6的环式全氟烷基、包含1~3个氧原子的碳原子数2~6的直链状或支链状全氟氧烷基)所表示的氟单体、以及
通式(15):CF2=CFO(CF2CF(Y15)O)m(CF2)nF
(式中,Y15表示氟原子或三氟甲基。m为1~4的整数。n为1~4的整数)所表示的氟单体组成的组中的至少一种。
另外,在全氟单体的聚合中,可以使提供交联部位的单体与全氟单体一起进行聚合。
作为提供交联部位的单体,可以举出
通式(16):CX4 2=CX5Rf15X6
(式中,X4、X5各自独立地为H、F或碳原子数1~5的烷基,Rf15为可以具有1个以上的醚键性氧原子、可以具有芳香环、且部分或全部氢原子可以被氟原子取代的直链状或支链状的亚烷基或氧化亚烷基,X6为碘原子、溴原子、氰基、羧基、烷氧基羰基、羟基、乙烯基、叠氮基、磺酰基叠氮基、羰基叠氮基或炔基)所表示的单体。炔基可以为乙炔基。
作为提供交联部位的单体,其中优选为选自由下述单体组成的组中的至少一种:
通式(17):CX16 2=CX16-Rf16CHR16X17
(式中,X16各自独立地为氢原子、氟原子或CH3,Rf16为氟代亚烷基、全氟亚烷基、氟代(聚)氧亚烷基或全氟(聚)氧亚烷基,R16为氢原子或CH3,X17为碘原子或溴原子)所表示的氟单体、
通式(18):CX16 2=CX16-Rf17X17
(式中,X16各自独立地为氢原子、氟原子或CH3,Rf17为氟代亚烷基、全氟亚烷基、氟代(聚)氧亚烷基或全氟(聚)氧亚烷基,X17为碘原子或溴原子)所表示的氟单体、
通式(19):CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X18
(式中,m为0~5的整数,n为1~3的整数,X18为氰基、叠氮基、磺酰基叠氮基、羰基叠氮基、羧基、烷氧基羰基、炔基、碘原子、溴原子或CH2I)所表示的氟单体、
通式(20):CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)m(CF(CF3))n-X19
(式中,m为0~5的整数,n为1~3的整数,X19为氰基、羧基、烷氧基羰基、碘原子、溴原子或CH2OH)所表示的氟单体、以及
通式(21):CR20 2=CR20-Z20-CR20=CR20 2
(式中,R20各自独立地为氢原子或碳原子数1~5的烷基。Z20为直链状或支链状且可以具有氧原子的碳原子数1~18的亚烷基、碳原子数3~18的环亚烷基、至少部分氟化的碳原子数1~10的亚烷基或氧化亚烷基、或者由
-(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)m(CF2O)n-CF2-(Q)p-
(式中,Q为亚烷基或氧化亚烷基。p为0或1。m/n为0.2~5)所表示且分子量为500~10000的(全)氟代聚氧亚烷基)所表示的单体。
X16优选为氟原子。Rf16和Rf17优选为碳原子数为1~5的全氟亚烷基。R16优选为氢原子。X18优选为氰基、烷氧基羰基、碘原子、溴原子或-CH2I。X19优选为氰基、烷氧基羰基、碘原子、溴原子或CH2OH。
作为提供交联部位的单体,优选为选自由CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CN、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOH、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CH2I、CF2=CFOCF2CF2CH2I、CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)CN、CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOH、CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)CH2OH、CH2=CHCF2CF2I、CH2=CH(CF2)2CH=CH2、CH2=CH(CF2)6CH=CH2和CF2=CFO(CF2)5CN组成的组中的至少一种,更优选为选自由CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CN和CF2=CFOCF2CF2CH2I组成的组中的至少一种。
通过进行全氟单体、或者全氟单体和提供交联部位的单体的聚合,能够得到全氟弹性体。
作为全氟弹性体,优选为包含TFE单元的全氟弹性体,例如优选为选自由TFE/通式(13)、(14)或(15)所表示的氟单体共聚物、以及TFE/通式(13)、(14)或(15)所表示的氟单体/提供交联部位的单体共聚物组成的组中的至少一种。
关于其组成,在TFE/全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)共聚物的情况下,优选为45~90/10~55(摩尔%)、更优选为55~80/20~45、进一步优选为55~70/30~45、最优选为56~69.5/30.5~44。
在TFE/PMVE/提供交联部位的单体共聚物的情况下,优选为45~89.9/10~54.9/0.01~4(摩尔%)、更优选为55~77.9/20~49.9/0.1~3.5、进一步优选为55~69.8/30~44.8/0.2~3、最优选为55.3~69.5/30.3~44.5/0.2~2.8。
在TFE/碳原子数为4~12的通式(13)、(14)或(15)所表示的氟单体共聚物的情况下,优选为50~90/10~50(摩尔%)、更优选为60~88/12~40、进一步优选为65~85/15~35、最优选为66~84/16~34。
在TFE/碳原子数为4~12的通式(13)、(14)或(15)所表示的氟单体/提供交联部位的单体共聚物的情况下,优选为50~89.9/10~49.9/0.01~4(摩尔%)、更优选为60~87.9/12~39.9/0.1~3.5、进一步优选为65~84.8/15~34.8/0.2~3、最优选为66~84.3/15.5~33.8/0.2~2.8。
若处于这些组成范围之外,则丧失作为橡胶弹性体的性质,具有呈现出接近树脂的性质的倾向。
作为全氟弹性体,优选为选自由TFE/通式(15)所表示的氟单体/提供交联部位的单体共聚物、TFE/通式(15)所表示的氟单体共聚物、TFE/通式(13)所表示的氟单体共聚物、以及TFE/通式(13)所表示的氟单体/提供交联部位的单体共聚物组成的组中的至少一种。
作为全氟弹性体,还可以举出国际公开第97/24381号、日本特公昭61-57324号公报、日本特公平4-81608号公报、日本特公平5-13961号公报等中记载的全氟弹性体。
从高温下的压缩永久变形特性优异的方面出发,全氟弹性体的玻璃化转变温度优选为-70℃以上、更优选为-60℃以上、进一步优选为-50℃以上。另外,从耐寒性良好的方面出发,优选为5℃以下、更优选为0℃以下、进一步优选为-3℃以下。
上述玻璃化转变温度可以如下求出:使用差示扫描量热计(Mettler Toredo公司制造、DSC822e),将试样10mg以10℃/min进行升温,从而得到DSC曲线,求出表示DSC曲线的二级相变前后的基线的延长线与DSC曲线的拐点处的切线的2个交点的中点的温度,将其作为该玻璃化转变温度。
从耐热性良好的方面出发,全氟弹性体在170℃的门尼粘度ML(1+20)优选为30以上、更优选为40以上、进一步优选为50以上。另外,从加工性良好的方面出发,该门尼粘度优选为150以下、更优选为120以下、进一步优选为110以下。
从耐热性良好的方面出发,全氟弹性体在140℃的门尼粘度ML(1+20)优选为30以上、更优选为40以上、进一步优选为50以上。另外,从加工性良好的方面出发,该门尼粘度优选为180以下、更优选为150以下、进一步优选为110以下。
从耐热性良好的方面出发,全氟弹性体在100℃的门尼粘度ML(1+10)优选为10以上、更优选为20以上、进一步优选为30以上。另外,从加工性良好的方面出发,该门尼粘度优选为120以下、更优选为100以下、进一步优选为80以下。
上述门尼粘度可以使用ALPHA TECHNOLOGIES公司制造的门尼粘度计MV2000E型,在170℃或140℃、100℃下依据JIS K6300进行测定。
根据本公开的制造方法得到全氟弹性体的水性分散液。所得到的全氟弹性体水性分散液的固体成分浓度(全氟弹性体的含量)在聚合结束的时刻优选为10~50质量%、更优选为15~40质量%、进一步优选为20~30质量%。
全氟弹性体水性分散液的固体成分浓度(全氟弹性体的含量)可以如下确定:将水性分散液1g在150℃、60分钟的条件下进行干燥,测定加热残余物的质量,计算出加热残余物的质量相对于水性分散液的质量的比例,由此确定该浓度。
全氟弹性体的水性分散液可以包含全氟弹性体颗粒。作为全氟弹性体颗粒的平均粒径,优选为0.1~700nm、更优选为1.0~400nm、进一步优选为10~200nm。全氟弹性体颗粒的平均粒径是累积平均粒径,可通过动态光散射法进行测定。
作为全氟弹性体的水性分散液中所包含的全氟弹性体颗粒的颗粒数,优选为1.0×1014个/cc以上、更优选为5.0×1014个/cc以上、进一步优选为1.0×1015个/cc以上。上述颗粒数(聚合物颗粒的个数)可以根据下式计算出。
[数1]
由上述式得到的全氟弹性体颗粒的个数是每1cc水中的个数。比重为全氟弹性体的比重。全氟弹性体的比重可以根据JIS Z8807:2012求出。
可以对于全氟弹性体的水性分散液进行沉析、加热等处理。
上述沉析可以通过向水性分散液中添加沉析剂来进行。作为沉析剂,例如可以举出盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸、三氟乙酸等酸等,优选为选自由硝酸和盐酸组成的组中的至少一种。
可以将沉析的全氟弹性体用水清洗,除去存在于全氟弹性体内的少量的缓冲液、盐等杂质后,将清洗后全氟弹性体进行干燥。干燥温度优选为40~200℃、更优选为50~180℃、进一步优选为70~150℃。
沉析后得到的全氟弹性体的形态没有特别限定,可以为胶块(gum)、团块(crumb)、粉末、粒料等,优选为胶块或团块。胶块(gum)是由全氟弹性体形成的粒状的小块,团块(crumb)是全氟弹性体在室温无法保持作为胶块的小粒状形态而发生相互融合、从而形成无定形的块状的形态。胶块或团块适宜由通过本公开的制造方法得到的水性分散液利用现有公知方法进行沉析、干燥等而得到。
可以将水性分散液中的全氟弹性体使用不具有金属元素的酸进行沉析,将沉析后的全氟弹性体利用降低了金属元素的含量的液态介质进行清洗。可以进一步对清洗后的全氟弹性体进行干燥。作为液态介质,优选水,更优选超纯水。液态介质的金属含量优选为10质量ppm以下、更优选为2质量ppm以下、进一步优选为1质量ppm以下、特别优选为0.5质量%以下。另外,可以使用国际公开第2018/225586号中记载的制造方法。通过这样的制造方法可以制造降低了金属含量的全氟弹性体,可以制造适合于半导体制造装置的部件的全氟弹性体。全氟弹性体中的金属含量优选为10质量ppm以下、更优选为7质量ppm以下、进一步优选为5质量ppm以下。全氟弹性体中的金属含量可以通过与后述组合物中的金属含量相同的方法进行测定。
由通过上述沉析或清洗而产生的排水和/或通过干燥产生的废气中回收聚合物(1)、由聚合物(1)副生成的聚合物(1)的分解物或副产物、残留单体等,进行精制,由此可对聚合物(1)、由聚合物(1)副生成的聚合物(1)的分解物或副产物、残留单体等进行再利用。作为进行上述回收和精制的方法没有特别限定,可以通过公知的方法进行。例如可以通过日本特表2011-520020号公报中记载的方法来实施。
作为由通过上述沉析产生的排水、通过清洗产生的排水、以及通过干燥产生的废气中回收聚合物(1)、由聚合物(1)副生成的聚合物(1)的分解物或副产物、残留单体等并进行精制的方法没有特别限定,可以采用现有公知方法,例如可以举出美国专利申请公开第2007/0015937号说明书、美国专利申请公开第2007/0025902号说明书、美国专利申请公开第2007/0027251号说明书中记载的方法,具体地说,可以举出下述方法。
作为由上述排水中回收聚合物(1)、由聚合物(1)副生成的聚合物(1)的分解物或副产物、残留单体等的方法,可以举出下述方法:使排水与离子交换树脂、活性炭、硅胶、粘土、沸石等吸附颗粒接触,吸附聚合物(1)等,之后进行排水与吸附颗粒的分离。若将吸附有聚合物(1)等的吸附颗粒进行焚烧,则能够防止聚合物(1)等释放到环境中。
另外,也可以利用公知的方法使聚合物(1)等从吸附有聚合物(1)等的离子交换树脂颗粒中脱离·溶出并进行回收。例如,离子交换树脂颗粒为阴离子交换树脂颗粒的情况下,可以通过使无机酸与阴离子交换树脂接触而使聚合物(1)等溶出。接着向所得到的溶出液中添加水溶性有机溶剂时,通常会分离成2相,因此,可以通过回收包含聚合物(1)等的下相并进行中和来回收聚合物(1)等。作为上述水溶性有机溶剂,可以举出醇、酮、醚等极性溶剂。
作为从离子交换树脂颗粒中回收聚合物(1)等的其他方法,可以举出使用铵盐和水溶性有机溶剂的方法、使用醇和根据需要的酸的方法。在后者的方法中,由于生成聚合物(1)等的酯衍生物,因而能够通过蒸馏而容易地与醇进行分离。
在上述排水中包含全氟弹性体颗粒或其他固体成分的情况下,优选在排水与吸附颗粒接触之前将它们除去。作为除去全氟弹性体颗粒、其他固体成分的方法,可以举出通过添加铝盐等使它们沉淀后分离排水与沉淀物的方法、电气凝固法等。另外,也可以通过机械方法除去,例如可以举出交叉流过滤法、深层过滤法、预涂层过滤法。
从生产率的方面出发,优选上述排水中的未凝聚的上述全氟弹性体浓度低,该浓度更优选小于1.0质量%、特别优选小于0.5质量%。
作为从上述废气中回收聚合物(1)等的方法,可以举出使用涤气器,与去离子水、碱水溶液、二醇醚溶剂等有机溶剂等接触,得到包含聚合物(1)的涤气溶液的方法。作为碱水溶液使用高浓度碱水溶液时,能够以聚合物(1)等处于相分离的状态回收涤气溶液,因此能够容易地进行上述聚合物(1)等的回收和再利用。作为碱化合物,可以举出碱金属氢氧化物、季铵盐等。
可以使用反渗透膜等将包含聚合物(1)等的涤气溶液进行浓缩。经浓缩的涤气溶液通常包含氟离子,但通过在浓缩后进一步添加氧化铝而除去该氟离子,也能够容易地进行聚合物(1)等的再利用。另外,也可以使吸附颗粒与涤气溶液接触并吸附聚合物(1)等,通过上述方法回收聚合物(1)等。
通过上述任一方法回收的聚合物(1)等可在全氟弹性体的制造中进行再利用。
接着对本公开的交联性组合物的制造方法进行具体说明。
本公开的交联性组合物的制造方法中,在通过上述制造方法得到全氟弹性体的水性分散液后,将所得到的水性分散液或者通过由水性分散液回收全氟弹性体而得到的全氟弹性体与选自由无机氮化物、有机锡化合物、产生氨的化合物和交联剂组成的组中的至少一种进行混合,由此得到交联性组合物。由通过本公开的制造方法得到的交联性组合物能够容易地得到交联物。
作为无机氮化物没有特别限定,可以举出氮化硅(Si3N4)、氮化锂、氮化钛、氮化铝、氮化硼、氮化钒、氮化锆等。这些之中,出于能够供给纳米尺寸的微粒的原因,优选为氮化硅。
作为有机锡化合物,可以举出四苯基锡、三苯基锡等。
作为产生氨的化合物,优选在40~330℃产生氨的化合物。
作为产氨化合物,优选脲或其衍生物、铵盐,更优选脲或铵盐,进一步优选脲。作为铵盐,可以为有机铵盐,也可以为无机铵盐。另外,作为产氨化合物,可以为与微量的水发生反应而产生氨的物质。
作为脲的衍生物,可以举出二脲、硫脲、脲盐酸盐、缩二脲等。
作为有机铵盐,可以举出日本特开平9-111081号公报、国际公开第00/09603号、国际公开第98/23675号中记载的化合物、例如全氟己酸铵、全氟辛酸铵等多氟代羧酸的铵盐;全氟己烷磺酸铵、全氟辛烷磺酸铵等多氟代磺酸的铵盐;全氟己烷磷酸铵、全氟辛烷磷酸铵等含多氟代烷基的磷酸或膦酸的铵盐;苯甲酸铵、己二酸铵、邻苯二甲酸铵等非氟系的羧酸或磺酸的铵盐。
作为无机铵盐,可以举出日本特开平9-111081号公报中记载的化合物、例如硫酸铵、碳酸铵、硝酸铵、磷酸铵等。
另外,作为产氨化合物,也可以举出乙醛氨、六亚甲基四胺、甲脒、甲脒盐酸盐、甲脒醋酸盐、氨基甲酸叔丁酯、氨基甲酸苄酯、HCF2CF2CH(CH3)OCONH2、邻苯二甲酰胺等。
作为交联剂,可以举出在过氧化物交联、多元醇交联、多元胺交联、三嗪交联、噁唑交联、咪唑交联和噻唑交联中使用的交联剂。
在过氧化物交联中使用的交联剂只要是在热或氧化还原体系的存在下可容易地产生过氧化自由基的有机过氧化物即可,具体地说,可以举出例如1,1-双(叔丁基过氧基)-3,5,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基己烷-2,5-二氢过氧化物、二叔丁基过氧化物(PerbutylD)、叔丁基枯基过氧化物(Perbutyl C)、二枯基过氧化物(Percumyl D、Percumyl D-40、Percumyl D-40MB(T))、α,α-双(叔丁基过氧基)-对二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(PERHEXA 25B、PERHEXA 25B-40)、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔(Perhexyne 25B、Perhexyne 25B-40)、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化苯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化苯甲酰)己烷(PERHEXA 25Z)、过氧化马来酸叔丁酯(t-butyl MA)、过氧化异丙基碳酸叔丁酯(PerbutylI-75)、过氧化甲基乙基酮(Permek D(DR)、Permek H(HR、HY)、Permek N(NR、NY)、Permek S(SR)、Permek F(FR)、Permek G(GR、GY))、过氧化环己酮(PERHEXA H)、过氧化乙酰丙酮(Percure AH、AL)、1,1-二(叔己基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷(PERHEXA TMH)、1,1-二(叔己基过氧基)环己烷(PERHEXA HC)、1,1-二(叔丁基过氧基)-2-甲基环己烷(PERHEXA MC)、1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷(PERHEXA C-80(S)、PERHEXA C-75(EB)、PERHEXA C(C)、PERHEXA C-40、PERHEXA C-40MB(S))、2,2-二(叔丁基过氧基)丁烷(PERHEXA 22)、4,4-二-(叔丁基过氧基)戊酸丁酯(PERHEXA V、PERHEXA V-40(F))、2,2-二(4,4-二-(叔丁基过氧基)环己基)丙烷(Pertetra A)、萜烷氢过氧化物(Permenta H)、过氧化氢二异丙苯(Percumyl P)、1,1,3,3-四甲基丁基氢过氧化物(Perocta H)、异丙基苯过氧化氢(Percumyl H-80)、叔丁基过氧化氢(Perbutyl H-69)、二(2-叔丁基过氧化异丙基)苯(Perbutyl P、Perbutyl P-40、Peroximon F-40、Perbutyl P-40MB(K))、二叔己基过氧化物(Perhexyl D)、二异丁酰基过氧化物(Peroyl IB)、二(3,5,5-三甲基己酰基)过氧化物(Peroyl 355(S))、过氧化二月桂酰(Peroyl L)、过氧化丁二酰(Peroyl SA)、二-(3-甲基苯甲酰基)过氧化物、苯甲酰基(3-甲基苯甲酰基)过氧化物以及过氧化二苯甲酰的混合物(NYPER BMT-K40、NYPER BMT-M)、过氧化二苯甲酰(NYPER BW、NYPER BO、NYPER FF、NYPER BS、NYPER E、NYPER NS)、二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物(NYPERPMB)、过氧化二碳酸二正丙酯(Peroyl NPP-50M)、过氧化二碳酸二异丙酯(Peroyl IPP-50、Peroyl IPP-27)、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯(Peroyl TCP)、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯(Peroyl OPP)、过氧化二碳酸二仲丁酯(Peroyl SBP)、过氧化新癸酸枯基酯(Percumyl ND、Percumyl ND-50E)、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新癸酸酯(Perocta ND、Perocta ND-50E)、叔己基过氧化新癸酸酯(Perhexyl ND、Perhexyl ND-50E)、叔丁基过氧化新癸酸酯(Perbutyl ND、Perbutyl ND-50E)、叔丁基过氧化新庚酸酯(Perbutyl NHP)、叔己基过氧化新戊酸酯(Perhexyl PV、Perhexyl PV-50E)、过氧化新戊酸叔丁酯(PerbutylPV、Perbutyl PV-40E)、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯(Perocta O)、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧基)己烷(PERHEXA 25O)、过氧化(2-乙基)己酸叔己酯(Perhexyl O、Percure HO(N))、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯(Perbutyl O、Percure O)、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯(Perhexyl I)、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯(Perbutyl355)、过氧化月桂酸叔丁酯(Perbutyl L)、过氧化-2-乙基己基单碳酸叔丁酯(PerbutylE)、过氧化苯甲酸叔己酯(Perhexyl Z)、过氧化乙酸叔丁酯(Perbutyl A)、叔丁基过氧化-3-甲基苯甲酸酯以及过氧化苯甲酸叔丁酯的混合物(Perbutyl ZT)、过氧化苯甲酸叔丁酯(Perbutyl Z)、叔丁基过氧化烯丙基单碳酸酯(Peromer AC)、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮(BTTB-25)、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷(Nofmer BC-90)等。其中,优选二烷基型的物质。进而特别优选2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷。通常考虑活性-O-O-的量、分解温度等来选择有机过氧化物的种类以及用量。
另外,作为能够在该情况中使用的交联助剂,只要是对过氧化自由基和聚合物自由基具有反应活性的化合物即可,可以举出具有例如-CH=CH2、-CH2CH=CH2、-CF=CF2、-C(CF3)=CF2、-C(CH3)=CF2、-CF=CF(CF3)、-CF=CF(CH3)、-C(C6H5)=CF2、-CF=CF(C6H5)、-CH=CF2、-CF=CHF、-C(CF3)=CHF、-CF=CH(CF3)、-CH=CF(CF3)等官能团的多官能性化合物(各式中的“C6H5”表示苯基)。具体地说,例如可以举出氰脲酸三烯丙酯、异氰基脲酸三烯丙酯(TAIC)、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪、偏苯三酸三烯丙酯、N,N’-n-亚苯基双马来酰亚胺、对苯二甲酸二炔丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、四烯丙基对苯二甲酰胺、磷酸三烯丙酯、双马来酰亚胺、氟化异氰基脲酸三烯丙酯(1,3,5-三(2,3,3-三氟-2-丙烯基)-1,3,5-三嗪2,4,6-三酮)、三(二烯丙基胺)-均三嗪、亚磷酸三烯丙酯、N,N-二烯丙基丙烯酰胺、1,6-二乙烯基十二氟己烷等。
另外,作为与过氧化物交联剂一起使用的交联助剂,也可以举出通式(31):
[化11]
(式中,6个R31各自独立地为H、卤原子、或者可以插入有醚键的任选被卤化的具有1~5碳原子的基团,Z31是任选含有杂原子的线状或支链状的碳原子数1~18的任选被卤化的亚烷基、环亚烷基、或者(全)氟代聚氧亚烷基)所表示的化合物。
作为通式(31)所表示的化合物,可以举出通式(32):
[化12]
(式中,j为2~10的整数、优选为4~8的整数,4个R32各自独立地为H、F、或者碳原子数1~5的烷基或(全)氟烷基)所表示的化合物;通式(33):
[化13]
(式中,Y31各自独立地为F、Cl或H,Y32各自独立地为F、Cl、H或OR33(此处,R33是部分地可以实质上或完全被氟化或氯化的支链或直链的烷基),Z33是可以插入有醚键的任选被氟化的具有2~10个碳原子的二价基团,优选Z33是m为3~5的整数的-(CF2)m-基,通式(33)所表示的化合物优选为F2C=CF-O-(CF2)5-O-CF=CF2)所表示的化合物;通式(34):
[化14]
(式中,Y31、Y32和Z33如上所述,R34各自独立地为H、F、或者碳原子数1~5的烷基或(全)氟烷基)所表示的化合物;等等。
作为与交联剂或过氧化物交联剂一起使用的交联助剂,可以举出具有至少1个通式(35):
[化15]
(式中,R35~R37各自独立地为氢原子、氟原子、烷基、氟代烷基或者取代或非取代的芳基,R35~R37中的至少一者为氟原子或包含氟原子的基团。m为1~5的整数。m为2以上的情况下,m个R35~R37分别可以相同、也可以不同。苯环的氢原子具有或不具有取代基)所表示的结构的化合物。m为1的情况下,优选具有2个以上的该结构。
作为具有通式(35)所表示的结构的化合物,可以举出通式(36):
[化16]
(式中,R35~R37如上所述。p为0~2的整数,n为2~6的整数)所表示的化合物、通式(37):
[化17]
(式中,R35~R37如上所述。R38为单键、-SO2-、-O-、-S-、-CO-、含杂原子的基团、取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的环亚烷基或者取代或非取代的亚芳基。m为1~5的整数。这些基团可以部分或全部被氟化)所表示的化合物等。
作为含杂原子的基团,只要是含有杂原子的2价基团就没有特别限定。作为杂原子,可例示出氧原子、氮原子、硫原子、硼原子、磷原子。
作为多元醇交联中使用的交联剂,可以举出双酚A、双酚AF等多元醇化合物。
作为多元胺交联中使用的交联剂,可以举出六亚甲基二胺氨基甲酸酯、N,N’-二次肉桂基-1,6-己二胺、4,4’-双(氨基环己基)甲烷氨基甲酸酯等多元胺化合物。
作为三嗪交联中使用的交联剂,可以举出四苯基锡、三苯基锡等有机锡化合物。
作为噁唑交联、咪唑交联、噻唑交联中使用的交联剂,可以举出例如通式(41):
[化18]
(式中,R41为-SO2-、-O-、-CO-、碳原子数1~6的亚烷基、碳原子数1~10的全氟亚烷基或单键、或者
[化19]
所表示的基团,R42和R43中的一者为-NH2且另一者为-NHR44、-NH2、-OH或-SH,R44为氢原子、氟原子或一价有机基团,优选R42为-NH2、R43为-NHR44。作为碳原子数1~6的亚烷基的优选具体例,可以举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基等,作为碳原子数1~10的全氟亚烷基,可以举出
[化20]
等。需要说明的是,这些化合物在日本特公平2-59177号公报、日本特开平8-120146号公报等中作为双二氨基苯基化合物的例示而为人所知)所表示的双二氨基苯基系交联剂、二氨基苯酚系交联剂、双氨基苯硫酚系交联剂;通式(42):
[化21]
(R41如上所述,R45各自独立地为下述基团中的任一者)
[化22]
所表示的双氨基腙系交联剂;通式(43):
[化23]
(式中,Rf41为碳原子数1~10的全氟亚烷基)所表示的氨基腙系交联剂;或者通式(44):
[化24]
(式中,n为1~10的整数)所表示的双酰胺肟系交联剂;通式(45):HN=CR45R46
(式中,R45选自由H、NH2和NHR47组成的组中,R46选自由Ph、SO2H、NR48R49、2-吡啶和CH2CONH2组成的组中,R47选自由Ph、NH2和CN组成的组中,R48选自由H、NHPh、CH2CONH2、碳原子数1~8的直链烷基和碳原子数1~8的支链烷基组成的组中,并且R49选自由Ph、COOC(CH3)3、NH2、CH2COOH、CSNH2、CNHNH3 +Cl-、对苯基CN、
[化25]
和COPh组成的组中)所表示的化合物等。这些二氨基苯酚系交联剂、双氨基苯硫酚系交联剂或双二氨基苯基系交联剂等以往被用于以氰基作为交联点的交联体系中,但与羧基和烷氧基羰基均发生反应,形成噁唑环、噻唑环、咪唑环,提供交联物。
另外,作为交联剂,还可以举出通式(46):X41-(CH2)n-R50-(CH2)m-X41(式中,X41各自独立地为炔基、氰基或Y41 PN3(Y41为SO、SO2、C6H4或CO,p为0或1),n、m独立地为1~4的整数,R50选自由
i)碳原子数3~10的氟代亚烷基、
ii)碳原子数3~10的氟带亚烷氧基、
iii)取代亚芳基、
iv)包含偏二氟乙烯和全氟(甲基乙烯基醚)的共聚单元的低聚物、
v)包含偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚单元的低聚物、
vi)包含四氟乙烯和全氟(甲基乙烯基醚)的共聚单元的低聚物、以及
vii)包含四氟乙烯和烃烯烃的共聚单元的低聚物组成的组中)所表示的交联剂。该交联剂优选与具有氰基、叠氮基、磺酰基叠氮基、羰基叠氮基或炔基的全氟弹性体一起使用。例如,全氟弹性体的氰基与交联剂的叠氮基发生反应,形成四唑环,提供交联物。
作为特别优选的交联剂,可以举出具有2个以上的3-氨基-4-羟基苯基或3-氨基-4-巯基苯基的化合物、或者通式(47):
[化26]
(式中,R41、R42和R43如上所述)所表示的化合物,具体地说,例如为2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷(通用名:双(氨基苯酚)AF)、2,2-双(3-氨基-4-巯基苯基)六氟丙烷、四氨基苯、双-3,4-二氨基苯基甲烷、双-3,4-二氨基苯基醚、2,2-双(3,4-二氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-甲基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-乙基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-丙基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-全氟苯基氨基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[3-氨基-4-(N-苄基氨基)苯基]六氟丙烷等。
这些之中,作为交联剂,从耐热性、耐蒸气性、耐胺性、良好的交联性的方面出发,优选2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷(AFTA-Ph)。
相对于全氟弹性体100质量份,上述交联剂的含量优选为0.05~10质量份、更优选为0.5~5质量份。
交联性组合物可以含有填充剂。
作为填充剂,可以举出有机物填料,从耐热性、耐等离子体性(等离子体照射时的低颗粒性、低重量减少率)的方面出发,优选有机颜料;聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺等具有酰亚胺结构的酰亚胺系填料;聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)等酮系工程塑料,特别优选有机颜料。
作为有机颜料,可以举出缩合偶氮系颜料、异吲哚啉酮系颜料、喹吖啶酮系颜料、二酮基吡咯并吡咯系颜料、蒽醌系颜料等,这些之中,从耐热性、耐化学药品性优异、对交联物特性产生的影响少的方面出发,优选喹吖啶酮系颜料、二酮基吡咯并吡咯系颜料、蒽醌系颜料,更优选喹吖啶酮系颜料。
此外,也可以含有常用的填充剂。作为常用的填充剂,可以举出聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚氧苯甲酸酯、聚四氟乙烯粉末等工程塑料制造的有机物填料;氧化铝、氧化硅、氧化钇、氧化钛等金属氧化物填料;碳化硅、碳化铝等金属碳化物、氮化硅、氮化铝等金属氮化物填料;氟化铝、氟化碳、硫酸钡、炭黑、二氧化硅、粘土、滑石等无机物填料。
这些之中,从各种等离子体的遮蔽效果的方面出发,优选炭黑、氧化铝、氧化硅、氧化钇、氮化硅、聚酰亚胺、氟化碳、碳化硅。
另外,无机物填料、有机物填料可以单独混配,或者将2种以上组合混配。
作为交联性组合物中的填充剂的含量,相对于全氟弹性体100质量份,优选为0.5~100质量份、更优选为5~50质量份。
在不特别要求高纯度且非污染性的领域中,可以根据需要混配通常混配在全氟弹性体中的添加物、例如加工助剂、增塑剂、着色剂等,可以混配1种或1种以上的与上述不同的常用的交联剂、交联助剂。
交联性组合物可以含有有机碱性化合物。作为有机碱性化合物,可以举出式:CH3(CH2)17-NH2的十八烷基胺;
式:H2N-C(O)-(CH2)11-CH=CH-(CH2)7CH3的芥酸酰胺;
式:H2N-C(O)-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7CH3的油酰胺;
式:H2N-(CH2)6-NH2的六亚甲基二胺
式:
[化27]
的1,8-二氮杂双环十一碳-7-烯(DBU)等。
交联性组合物可以通过使用通常的聚合物用加工机械、例如开炼机、班伯里混炼机、捏合机等将上述各成分混合来制备。除此以外,也可以通过使用密闭式混合机的方法来制备。
另外,本公开还涉及一种组合物,其含有全氟弹性体、以及包含基于通式(1)所表示的单体(1)的聚合单元(1)且离子交换容量为1.50meq/g以上的聚合物(1)。
CF2=CF-R-CZ1Z2-A0 (1)
(式中,R为连接基团,Z1和Z2各自独立地为F或CF3,A0为阴离子性基团。)
全氟弹性体的适宜的构成与通过本公开的制造方法得到的全氟弹性体的构成相同。
聚合物(1)的适宜的构成与本公开的制造方法中使用的聚合物(1)的构成相同。
本公开的组合物的形态没有特别限定,例如可以为水性分散液、胶块、团块、粉末、粒料等。水性分散液是指以水性介质作为分散介质、以全氟弹性体作为分散质的分散体系。上述水性介质只要为包含水的液体就没有特别限定,除了水以外,还可以包含例如醇、醚、酮、石蜡等有机溶剂。
上述组合物中的聚合物(1)的含量的下限值相对于全氟弹性体优选为0.0001质量%、更优选为0.001质量%、进一步优选为0.01质量%、特别优选为0.1质量%。上述组合物中的聚合物(1)的含量的上限值优选为20质量%、更优选为10质量%、进一步优选为6质量%、进一步更优选为4质量%、最优选为2质量%以下。
上述组合物中的聚合物(1)的含量例如可以通过固体19F-MAS NMR测定求出。作为聚合物(1)的含量的测定方法,记载有国际公开第2014/099453号、国际公开第2010/075497、国际公开第2010/075496号、国际公开第2011/008381、国际公开第2009/055521号、国际公开第1987/007619号、日本特开昭61-293476号公报、国际公开第2010/075494号、国际公开第2010/075359号、国际公开第2006/119224号、国际公开第2013/085864号、国际公开第2012/082707号、国际公开第2012/082703号、国际公开第2012/082454号、国际公开第2012/082451号、国际公开第2006/135825号、国际公开第2004/067588号、国际公开第2009/068528号、日本特开2004-075978号公报、日本特开2001-226436号公报、国际公开第1992/017635号、国际公开第2014/069165号、日本特开平11-181009号公报等中记载的各聚合物的测定方法。作为具体的装置,可以使用Bruker公司制造的AVANCE III HD400、Bruker公司制造的AVANCE300等。转速根据装置的共振频率进行设定,按照旋转边带不与全氟弹性体或聚合物(1)的含量计算中使用的峰重叠的方式进行设定。
另外,可以通过下述方法测定上述组合物中的聚合物(1)的含量。可通过下述方法进行测定:将上述组合物与溶解全氟弹性体的溶剂混合,为了从所得到的混合液中提取聚合物(1),向所得到的混合液中加入去离子水,回收包含聚合物(1)的上相(水相),对所回收的上相进行加热干燥,对由此得到的残留成分(聚合物(1))的质量进行测定,计算出聚合物(1)的含量。
作为溶解全氟弹性体的溶剂,优选全部氢原子被卤原子取代的全卤系溶剂,特别优选全部氢原子被氟原子取代的全氟系溶剂。作为全氟系溶剂的具体例,可以举出全氟三正丁胺、全氟三乙胺等全氟叔胺;全氟取代四氢呋喃、全氟苯、Fluorinert FC-77(3M公司制造)、Demnum溶剂(大金工业公司制造、主成分:C6F14)、R-318(大金工业公司制造、主成分:C4F8Cl2)、Fluorinert FC-43(3M公司制造、主成分:(C4F9)3N)等,这些之中,从处理性的方面出发,优选全氟三正丁胺、Fluorinert FC-77。
另外,作为溶解全氟弹性体的溶剂,除了上述例示的溶剂以外,优选使用各种氟系溶剂,作为具体例,可以举出全氟烷烃、HFC(氢氟碳)、HFE(氢氟醚)、HCFC(氢氯氟碳)等,具体地说,可以举出HFE-7100(3M公司制造、主成分:C4F9OCH3)、HFE-7200(3M公司制造、主成分:C4F9OC2H5)、Vertrel XF(Chemours公司制造、主成分:C5H2F10)等。
本公开的组合物可以为含有全氟弹性体、聚合物(1)和水性介质的水性分散液。相对于水性分散液,水性分散液的固体成分浓度的上限值优选为50质量%、更优选为40质量%、进一步优选为35质量%、特别优选为30质量%。水性分散液的固体成分浓度的下限值优选为5质量%、更优选为10质量%、进一步优选为15质量%、特别优选为20质量%。水性分散液的固体成分浓度可以通过将由聚合得到的水性分散液进行稀释或浓缩而进行调整。
水性分散液的固体成分浓度是指水性分散液中包含的固体成分的浓度。作为固体成分,可以举出全氟弹性体、聚合物(1)等。另外,水性分散液的固体成分浓度可以为水性分散液中的全氟弹性体和聚合物(1)的总含量。关于水性分散液的固体成分浓度,将水性分散液1g在150℃、60分钟的条件下进行干燥,测定加热残余物的质量,计算出加热残余物的质量相对于水性分散液的质量的比例,由此进行确定。
本公开的组合物优选实质上不含有含氟表面活性剂。
本公开中,“实质上不含有含氟表面活性剂”是指,相对于全氟弹性体,含氟表面活性剂的含有比例为10质量ppm以下。含氟表面活性剂的含有比例优选为1质量ppm以下、更优选为100质量ppb以下、进而更优选为10质量ppb以下、更进一步优选为1质量ppb以下、特别优选在基于液相色谱法-质谱法(LC/MS)的测定中所测定的含氟表面活性剂的含有比例小于检测限。
含氟表面活性剂的含有比例可利用公知的方法进行定量,例如可以利用LC/MS分析进行定量。
首先,向所得到的水性分散液、粉末、粒料、成型体、交联物或者将粒料、成型体或交联物进行微细化而得到的粉碎物中加入甲醇等有机溶剂而对含氟表面活性剂进行提取,对提取液进行LC/MS分析。根据所得到的LC/MS谱选出分子量信息,确认与作为候补的表面活性剂的结构式的一致性。提取方法可以为索氏提取法。
其后,对于所确认的表面活性剂制作5个水准以上的浓度的水溶液,进行各浓度的LC/MS分析,制作出与区域面积的校正曲线。
即,含氟表面活性剂的含量例如可以通过向组合物中加入甲醇,进行提取,对所得到的提取液进行LC/MS分析而进行测定。
为了进一步提高提取效率,可以利用索氏提取、超声波处理等进行处理。
根据所得到的LC/MS谱选出分子量信息,确认与作为候补的含氟表面活性剂的结构式的一致性。
其后,对于所确认的含氟表面活性剂制作5个水准以上的含量的水溶液,进行各含量的水溶液的LC/MS分析,对含量与相对于该含量的区域面积的关系作图,绘制出校正曲线。
之后,利用校正曲线,可以将提取液中的含氟表面活性剂的LC/MS色谱图的区域面积换算成含氟表面活性剂的含量。
作为含氟表面活性剂,与在上述本公开的制造方法中例示出的物质相同。例如,可以是除阴离子性基团以外的部分的总碳原子数为20以下的包含氟原子的表面活性剂,也可以是阴离子性部分的分子量为800以下的包含氟的表面活性剂,还可以是LogPOW为3.5以下的含氟表面活性剂。
作为上述阴离子性含氟表面活性剂,可以举出通式(N0)所表示的化合物,具体地说,可以举出通式(N1)所表示的化合物、通式(N2)所表示的化合物、通式(N3)所表示的化合物、通式(N4)所表示的化合物、以及通式(N5)所表示的化合物。更具体地说,可以举出通式(I)所表示的全氟代羧酸(I)、通式(II)所表示的ω-H全氟代羧酸(II)、通式(III)所表示的全氟醚羧酸(III)、通式(IV)所表示的全氟烷基亚烷基羧酸(IV)、通式(V)所表示的全氟烷氧基氟代羧酸(V)、通式(VI)所表示的全氟烷基磺酸(VI)、通式(VII)所表示的ω-H全氟磺酸(VII)、通式(VIII)所表示的全氟烷基亚烷基磺酸(VIII)、通式(IX)所表示的烷基亚烷基羧酸(IX)、通式(X)所表示的氟代羧酸(X)、通式(XI)所表示的烷氧基氟代磺酸(XI)、通式(XII)所表示的化合物(XII)、通式(XIII)所表示的化合物(XIII)等。
本公开的组合物优选几乎不含有或者完全不含有金属成分。组合物中的金属含量优选为10质量ppm以下、更优选为7质量ppm以下、进一步优选为5质量ppm以下、特别优选为1质量ppm以下。金属含量降低的组合物可以为沉析物或干燥物。沉析物通过将水性分散液中的全氟弹性体沉析而得到,干燥物通过将沉析物干燥而得到。金属含量降低的组合物可适当地用于半导体制造装置的部件中。
组合物中的金属含量可以如下求出:将组合物放入铂坩埚中,用稀硝酸和超纯水清洗,用燃烧器和电炉进行灰化,用硫酸和氢氟酸进行加热分解,溶解于稀硝酸中,制备测定用液,对于所得到的测定用液,使用ICP质量分析装置(Agilent Technologies公司制造、Agilent8800)对30种金属元素(Fe、Na、K、Li、Be、Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Zr、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Pb、Bi、Th)的含量进行测定,将各测定值合计,由此求出该金属含量。
本公开的组合物可以适当地通过本公开的制造方法进行制造。
另外,本公开还涉及含有上述组合物和交联剂的交联性组合物。交联剂的适当构成与通过本公开的制造方法得到的交联性组合物的构成相同。交联性组合物可以含有上述的填充剂、根据需要混配在全氟弹性体中的通常的添加物、例如加工助剂、增塑剂、着色剂等。
通过将上述交联性组合物进行交联,可以得到交联物。
上述交联可以按照一次交联、二次交联的顺序进行。一次交联优选在150~250℃下进行5~120分钟,更优选在170~200℃下进行5~60分钟。作为交联手段,使用公知的交联手段即可,例如可以举出模压交联等。
二次交联优选在250~320℃下进行2~48小时、更优选在280~310℃下进行5~24小时。作为交联手段,使用公知的交联手段即可,例如可以举出加热交联等。
将交联性组合物成型而得到预成型体后,通过进行交联,可以得到交联物(成型品)。将交联性组合物成型而得到预成型体的方法可以为通常的方法,可以通过利用模具进行加热压缩的方法、压入至加热的模具中的方法、利用挤出机进行挤出的方法等公知的方法来进行。在软管或电线等挤出产品的情况下,通过在挤出后利用蒸气等进行加热交联,可以得到交联物。
本公开的交联物特别适合用作要求耐热性的半导体制造装置、特别是进行高密度等离子体照射的半导体制造装置的密封材料。作为上述密封材料,可以举出O型圈、方型圈、垫片、密封垫、油封装置、轴承密封件、唇型密封件等。
除此以外,还可以用作在半导体制造装置中使用的各种聚合物产品、例如隔膜、管、软管、各种橡胶辊、带等。另外,还可以用作涂布用材料、衬层用材料。
需要说明的是,本公开中所说的半导体制造装置不特别限于用于制造半导体的装置,广泛地包括用于制造液晶面板或等离子体面板的装置等要求高清洁度的半导体领域中所用的所有制造装置,例如可以举出下述装置。
(1)蚀刻装置
干蚀刻装置
等离子体蚀刻装置
反应性离子蚀刻装置
反应性离子束蚀刻装置
溅射蚀刻装置
离子束蚀刻装置
湿蚀刻装置
灰化装置
(2)清洗装置
干式蚀刻清洗装置
UV/O3清洗装置
离子束清洗装置
激光束清洗装置
等离子体清洗装置
气体蚀刻清洗装置
提取清洗装置
索氏提取清洗装置
高温高压提取清洗装置
微波提取清洗装置
超临界提取清洗装置
(3)曝光装置
步进式光刻机
涂布机·显影机
(4)研磨装置
CMP装置
(5)成膜装置
CVD装置
溅射装置
(6)扩散·离子注入装置
氧化扩散装置
离子注入装置
本公开的交联物作为例如CVD装置、等离子体蚀刻装置、反应性离子蚀刻装置、灰化装置或准分子激光曝光机的密封材料可发挥出优异的性能。
另外,本公开的交联物具有优异的耐热性、耐油性、耐胺性、耐化学药品性和耐寒性,通常用于与其他材料接触而进行滑动、对其他材料、物质进行封装并密封、以防震、防音为目的的部位,可作为汽车产业、航空器产业、半导体产业等各领域中的各种部件使用。
作为所使用的领域,例如可以举出半导体相关领域、汽车领域、航空器领域、航天·火箭领域、船舶领域、化学工厂等化学品领域、医药品等化学药品领域、显影机等照相领域、印刷机械等印刷领域、涂装设备等涂装领域、分析仪器、计量表等分析·理化学机械领域、包括食品工厂设备和家庭用品的食品设备领域、饮料食品制造装置领域、医药品制造装置领域、医疗部件领域、化学药品传输用设备领域、原子能发电站设备领域、铁板加工设备等铁钢领域、一般工业领域、电气领域、燃料电池领域、电子部件领域、光学设备部件领域、太空用设备部件领域、石油化学工厂设备领域、石油、天然气等能源探测开采设备部件领域、石油精制领域、石油传输设备部件领域等。
作为本公开的交联物的使用形态,例如可以举出环、密封垫、垫片、隔膜、油封装置、轴承密封件、唇形密封件、柱塞密封件、门密封件、唇形和端面密封件、气体输送板密封件、晶片支撑密封件、机筒密封件等各种密封材料或密封垫等。作为密封材料,可以用于要求耐热性、耐溶剂性、耐化学药品性、非粘附性的用途。
另外,也可以用作管、软管、辊、各种橡胶辊、挠性接头、橡胶板、涂层、带、减震器、阀、阀座、阀的阀体、耐化学药品用涂层材料、层积用材料、衬层用材料等。
需要说明的是,上述环、密封垫、密封件的截面形状可以为各种形状,具体地说,例如可以为四方形、O形、套圈等形状,也可以为D字形、L字形、T字形、V字形、X字形、Y字形等异形。
在上述半导体相关领域,可以用于例如半导体制造装置、液晶面板制造装置、等离子体面板制造装置、等离子体显示板制造装置、等离子体寻址液晶面板制造装置、有机EL面板制造装置、场发射显示面板制造装置、太阳能电池基板制造装置、半导体传送装置等。作为这样的装置,例如可以举出CVD装置、半导体用气体控制装置等气体控制装置、干蚀刻装置、湿蚀刻装置、等离子体蚀刻装置、反应性离子蚀刻装置、反应性离子束蚀刻装置、溅射蚀刻装置、离子束蚀刻装置、氧化扩散装置、溅射装置、灰化装置、等离子体灰化装置、清洗装置、离子注入装置、等离子体CVD装置、排气装置、曝光装置、研磨装置、成膜装置、干式蚀刻清洗装置、UV/O3清洗装置、离子束清洗装置、激光束清洗装置、等离子体清洗装置、气体蚀刻清洗装置、提取清洗装置、索氏提取清洗装置、高温高压提取清洗装置、微波提取清洗装置、超临界提取清洗装置、使用氢氟酸、盐酸、硫酸、臭氧水等的清洗装置、步进式光刻机、涂布显影设备、CMP装置、准分子激光曝光机、试剂配管、气体配管、进行NF3等离子体处理、O2等离子体处理、氟等离子体处理等的等离子体处理的装置、热处理成膜装置、晶片传送设备、晶片清洗装置、硅晶片清洗装置、硅晶片处理装置、LP-CVD工序中使用的装置、灯退火工序中使用的装置、回焊工序中使用的装置等。
作为半导体相关领域中的具体的使用形态,例如可以举出闸阀、石英窗、腔室、腔室盖、栅极、钟形罩、连接器、泵的O型圈或垫片等各种密封材料;抗蚀剂显影液或剥离液用的O型圈等各种密封材料、软管或管;抗蚀剂显影液槽、剥离液槽、晶片清洗液槽、湿蚀刻槽的衬层或涂层;泵的隔膜;晶片传送用的辊;晶片清洗液用的软管;洁净室等洁净设备用密封剂之类的洁净设备用密封材料;保存半导体制造装置或晶片等器件的保存库用的密封材料;在半导体制造工序中使用的药液输送用隔膜等。
在上述汽车领域中,可以用于发动机主体、主运动系统、阀动系统、润滑·冷却系统、燃料系统、吸气·排气系统、驱动系统的变速器系统、底盘的操纵系统、制动装置系统、基本电装部件、控制系统电装部件、装备电装部件等电装部件等中。需要说明的是,上述汽车领域中还包括自动两轮车。
在上述发动机主体或其周边装置中,可以将本公开的交联物用于要求耐热性、耐油性、燃料油耐性、发动机冷却用防冻液耐性、耐蒸气性的各种密封材料中,作为这样的密封材料,例如可以举出垫片、轴封装置、阀杆密封件等密封件、自紧密封、活塞环、开口环形密封垫、机械密封、油封装置等非接触型或接触型的密封垫类、波纹管、隔膜、软管、管、以及电线、缓冲材料、防震件、带AT装置中使用的各种密封材料等。
作为上述燃料系统中的具体使用形态,可以举出燃料喷射器、冷态启动喷射器、燃料管线的快速连接器、发送器法兰快速连接器、燃料泵、燃料箱快速连接器、汽油混合泵、汽油泵、燃料管的管主体、燃料管的连接器、喷射器等中使用的O型圈;呼气系统歧管、燃料过滤器、压力调整阀、滤毒罐、燃料箱的盖、燃料泵、燃料箱、燃料箱的发送单元、燃料喷射装置、燃料高压泵、燃料管线连接系统、泵正时控制阀、抽吸控制阀、电磁阀子组件、燃料切断阀等中使用的密封件;滤毒罐电磁阀密封件、车载加油油气回收系统(ORVR)阀密封件、燃料泵用的油封装置、油位传感器密封件、燃料箱侧翻阀密封件、加油口密封件、喷射器密封件、加油口盖密封件、加油口盖阀的密封件;燃料软管、燃料供给软管、燃油回流软管、蒸气(油气)软管、排气口(通风)软管、加油软管、注油口软管、燃料箱内的软管(箱内软管)、汽化器的控制软管、燃料入口软管、燃油通气软管等软管;燃料过滤器、燃料管线连接系统等中使用的垫片、汽化器等中使用的法兰垫片;蒸气回收管线、燃料原料输送管、蒸气ORVR管线等管线材;滤毒罐、ORVR、燃料泵、燃料箱压力传感器、汽油泵、汽化器的传感器、复合空气控制装置(CAC)、脉动阻尼器、滤毒罐用、自动旋塞等中使用的隔膜、燃料喷射装置的压力调节器隔膜;燃料泵用的阀、化油器针形阀、侧翻止回阀、止回阀类;排气口(通风孔)、燃料箱内使用的管;燃料箱等的罐密封垫、汽化器的加速泵活塞的密封垫;燃料箱用的油位传感器防震部件;用于控制燃料压力的O型圈、隔膜;加速泵皮碗;内置式燃料泵固定架;燃料喷射装置的喷射器垫片;喷射器密封圈;汽化器的针形阀芯阀;汽化器的加速泵活塞;复合空气控制装置(CAC)的阀座;燃料罐主体;电磁阀用密封部件等。
作为上述制动装置系统中的具体使用形态,可以举出真空助力器、油压制动装置软管空气制动装置、空气制动装置的制动装置腔室等中使用的隔膜;制动装置软管、制动装置油用软管、真空制动装置软管等中使用的软管;油封装置、O型圈、密封垫、制动装置活塞密封件等各种密封材料;真空助力器用的大气阀或真空阀、制动装置阀用的止回阀;主气缸用的活塞皮碗(橡胶皮碗)、制动装置皮碗;油压制动装置的主气缸或真空助力器、油压制动装置的轮缸用的防护罩、防抱死制动系统(ABS)用的O型圈或索环等。
作为上述基本电装部件中的具体使用形态,可以举出电线(电气配线)的绝缘体或护皮、电气配线外装部件的管、连接器用的索环等。
作为控制系统电装部件中的具体使用形态,可以举出各种传感器线的被覆材料等。
作为上述装备电装部件中的具体使用形态,可以举出汽车空调机的O型圈、密封垫、冷却器软管、高压空调软管、空调软管、电子节流阀单元用垫片、直接点火用塞防护罩、配电器用隔膜等。另外,也可以用于电装部件的粘接中。
作为上述吸气·排气系统中的具体使用形态,可以举出吸气歧管、排气歧管等中使用的密封垫、节流阀的节流体密封垫;EGR(排气再循环)、挤压控制(BPT)、排气阀门、涡轮排气阀门、致动器、可变几何涡轮(VTG)的涡轮致动器、排气净化阀等中使用的隔膜;EGR(排气再循环)的控制软管、排放控制软管、涡轮增压器的涡轮机油用软管(供给)、涡轮机油用软管(返回)、涡轮空气软管、内部冷却器软管、涡轮增压器软管、具备内部冷却器的涡轮发动机的与压缩器连接的软管、尾气软管、进气软管、涡轮软管、DPF(柴油机微粒捕集过滤器)传感器软管等软管;风管或涡轮风管;进气歧管垫片;EGR的密封材料、AB阀的防止后燃阀座、(涡轮增压器等的)涡轮轴封装置、汽车的发动机中使用的摇杆盖或空气吸入歧管等槽部件中使用的密封部件等。
此外,在排出气体控制部件中,可以用作蒸气回收罐、催化剂式转化装置、排出气体传感器、氧传感器等中使用的密封件、蒸气回收和蒸气罐的电磁阀电枢的密封件;吸气系统歧管垫片等。
另外,在柴油发动机相关的部件中,可以用作直喷喷射器用的O型圈密封件、旋转泵密封件、控制隔膜、燃料软管、EGR、自吸泵、增压补偿器的隔膜等。另外还可用作尿素SCR系统中使用的O型圈、密封材料、软管、管、隔膜、尿素SCR系统的尿素水槽主体以及脲水槽的密封材料等。
作为上述变速器系统中的具体使用形态,可以举出变速器关联的轴承密封件、油封装置、O型圈、密封垫、变矩器软管等。
还可以举出变速箱油封装置、AT的变速箱油用软管、ATF软管、O型圈、密封垫类等。
需要说明的是,在变速器中有AT(自动变速器)、MT(手动变速器)、CVT(连续可变变速器)、DCT(双离合变速器)等。
另外,还可以举出手动或自动变速机用的油封装置、垫片、O型圈、密封垫、无级变速机(带式或环形式)用的油封装置、垫片、O型圈、密封垫、以及ATF线性电磁阀用密封垫、手动变速机用油用软管、自动变速机用ATF软管、无级变速机(带式或环式)用CVTF软管等。
作为操纵系统中的具体使用形态,可以举出动力转向器油用软管、高压动力转向器软管等。
作为在汽车发动机的发动机主体中使用的形态,例如可以举出气缸盖垫片、气缸盖罩垫片、油盘密封垫、一般垫片等垫片、O型圈、密封垫、正时齿带盖(timing belt cover)垫片等密封件、控制软管等软管、发动机支架的防震橡胶、控制阀隔膜、凸轮轴油封装置等。
在汽车发动机的主运动系统中,可以用于曲轴密封件、凸轮轴油封等轴封装置等。
在汽车发动机的阀动系统中,可以用于发动机阀的阀杆油封装置、蝶形阀的阀座等。
在汽车发动机的润滑·冷却系统中,可以用于机油冷却器的机油冷却器软管、回油软管、密封垫片、散热器周边的水龙带、散热器的密封件、散热器的垫片、散热器的O型圈、真空泵的真空泵油用软管等、以及散热器软管、散热器水箱、油压用隔膜、风扇连接密封件等。
这样,作为在汽车领域中使用的具体例的一例,可以举出机座垫片、油盘垫片、歧管密封垫、氧传感器用密封件、氧传感器衬套、氧化氮(NOx)传感器用密封件、氧化氮(NOx)传感器衬套、氧化硫传感器用密封件、温度传感器用密封件、温度传感器衬套、柴油机颗粒过滤器传感器用密封件、柴油机颗粒过滤器传感器衬套、喷射器O型圈、喷射器密封垫、燃料泵的O型圈或隔膜、齿轮箱密封件、动力活塞密封垫、气缸衬层的密封件、阀杆的密封件、静态阀杆密封件、动态阀杆密封件、自动变速机的前泵密封件、后轴小齿轮密封件、万向接头的垫片、计速器的小齿轮密封件、脚制动器的活塞皮碗、扭矩传递装置的O型圈或油封装置、尾气再燃烧装置的密封件或轴承密封件、再燃烧装置用软管、汽化器的传感器用隔膜、防震橡胶(发动机支架、排气部、消音器吊胶、悬挂衬套、中心轴承、支撑橡胶保险杠等)、悬挂用防震橡胶(支撑杆装配、衬套等)、驱动系统防震橡胶(阻尼器等)、燃料软管、EGR的管或软管、双腔并动式化油器管、汽化器的针形阀的芯阀、汽化器的法兰垫片、油用软管、油冷却器软管、ATF软管、气缸盖垫片、水泵密封件、齿轮箱密封件、针形阀片、摩托车用簧片阀的簧片、汽车发动机的油封装置、汽油软管枪的密封件、汽车空调机用密封件、发动机的内部冷却器用橡胶软管、送油经路连接器装置(fuel line connector systems)的密封件、CAC阀、针形片、发动机周围电线、加油软管、汽车空调机O型圈、进气垫片、燃料箱材料、配电器用隔膜、水龙带、离合器软管、PS软管、AT软管、真空助力器软管、加热器软管、空调软管、通风软管、加油口盖、PS齿条密封件、齿条&小齿轮护罩、CVJ防护罩、球节头防尘罩、支柱防尘罩、挡风雨条、玻璃滑槽、中心单元密封垫、车身侧围密封条、保险杆橡胶、门锁、仪表板绝缘体、高张力线、平带、多V带、同步齿形带、齿形带、V多楔带、轮胎、雨刮片、LPG汽车调节器用隔膜或柱塞、CNG汽车调节器用隔膜或阀、DME对应橡胶部件、自动张紧的隔膜或防护罩、怠速控制的隔膜或阀、自动速度控制的致动器、负压泵的隔膜、止回阀或柱塞、O.P.S.的隔膜或O型圈、汽油泄压阀、发动机气缸套的O型圈或垫片、湿式气缸套的O型圈或垫片、差速器齿轮的密封件或垫片(齿轮油的密封件或垫片)、动力转向器装置的密封件或垫片(PSF的密封件或垫片)、减震器的密封件或垫片(SAF的密封件或垫片)、等速万向节的密封件或垫片、轮轴承的密封件或垫片、金属垫片的涂层剂、卡钳密封件、防护罩类、轮轴承密封件、轮胎的硫化成型中使用的胶囊等。
在上述航空器领域、航天·火箭领域、船舶领域中,特别可以用于燃料系统、润滑油系统。
在上述航空器领域中,可用作例如航空器用各种密封部件、航空器用机油用途的航空器用各种部件、喷气发动机阀杆密封件、垫片或O型圈、旋转轴密封件、油压设备的垫片、防火墙密封件、燃料供给用软管、垫片或O型圈、航空器用电缆、油封装置、轴封装置等。
在上述航天·火箭领域中,可以用作例如宇宙飞船、喷气发动机、导弹等的唇形密封件、隔膜、O型圈、耐气体涡轮发动机用油的O型圈、导弹地面控制用防震台垫等。
另外,在船舶领域中,可以用作例如螺旋桨的传动轴船尾密封件、柴油发动机的吸排气用阀杆密封件、蝶形阀的阀密封件、蝶形阀的阀座或轴密封件、蝶形阀的轴密封件、船尾管密封件、燃料软管、垫片、发动机用的O型圈、船舶用电缆、船舶用油封装置、船舶用轴封装置等。
在上述化学工厂等化学品领域、医药品等药品领域中,可以用于要求高度的耐药品性的工序、例如医药品、农药、涂料、树脂等化学品的制造工序中。
作为上述化学品领域和药品领域中的具体使用形态,可以举出化学装置、化学药品用泵或流量计、化学药品用配管、热交换器、农药喷洒机、农药输送泵、气体配管、燃料电池、分析仪器或理化仪器(例如分析仪器、计量表类的柱、配件等)、排烟脱硫装置的收缩接头、硝酸工厂、发电厂涡轮等中使用的密封件、医疗用灭菌工艺中使用的密封件、电镀液用密封件、造纸用皮带轮的密封、风洞的接合密封件;反应机、搅拌机等化学装置、分析仪器或计量表类、化学泵、泵外壳、阀、旋转计等中使用的O型圈、机械密封用O型圈、压缩机密封用的O型圈;高温真空干燥机、气相色谱或pH计的管结合部等中使用的密封垫、硫酸制造装置的玻璃冷却器密封垫;隔膜泵、分析仪器或理化仪器等中使用的隔膜;分析仪器、计量表类中使用的垫片;分析仪器或计量表类中使用的衬套(金属箍);阀座;U型皮碗;化学装置、汽油箱、风洞等中使用的衬层、耐酸铝加工槽的耐蚀衬层;镀覆用掩蔽夹具的涂层;分析仪器或理化仪器的阀部件;排烟脱硫工厂的伸缩接缝;针对浓硫酸等的耐酸软管、氯气输送软管、耐油软管、苯或甲苯贮槽的雨水排水软管;分析仪器或理化仪器等中使用的耐药品性管或医疗用管;纤维染色用的耐三氯乙烯用辊或染色用辊;医药品的药栓;医疗用的橡胶栓;药液瓶、药液罐、袋、药品容器;耐强酸、耐溶剂的手套或长靴等保护具等。
在上述显影机等照相领域、印刷机械等印刷领域、涂装设备等涂装领域中,可以用作干式复印机的辊、带、密封件、阀部件等。
作为上述照相领域、印刷领域和涂装领域中的具体使用形态,可以举出复印机的转印辊的表面层、复印机的清洁刮板、复印机的带;复印机、打印机、传真机等OA设备用的辊(例如可以举出定影辊、压接辊、加压辊等)、带;PPC复印机的辊、辊刮板、带;膜显影机、X射线膜显影机的辊;印刷机械的印刷辊、刮刀、管、阀部件、带;打印机的油墨管、辊、带;涂布、涂装设备的涂装辊、刮刀、管、阀部件;显影辊、凹版辊筒、导辊、磁带制造涂布生产线的导辊、磁带制造涂布生产线的凹版辊、涂布辊等。
在上述包括食品工厂设备和家庭用品的食品设备领域中,可以用于食品制造工序、食品输送器用途或食品储藏器用途中。
作为上述食品设备领域中的具体使用形态,可以举出板式热交换器的密封件、自动销售机的电磁阀密封件、热水壶的密封垫、污水管密封垫、压力锅的密封垫、热水器密封件、热交换器用垫片、食品加工处理装置用的隔膜或密封垫、食品加工处理机用橡胶材料(例如热交换器垫片、隔膜、O型圈等各种密封件、配管、软管、卫生密封垫、阀密封垫、填充时作为瓶等的口与填充剂之间的接缝使用的填充用密封垫)等。另外,还可以举出酒类、冷饮水等的制品、填充装置、食品杀菌装置、酿造装置、热水器、各种自动食品售货机等中使用的密封垫、垫片、管、隔膜、软管、节头套管等。
在上述原子能发电站设备领域中,可以用于原子炉周边的止回阀、减压阀、六氟化铀的浓缩装置的密封件等。
作为上述一般工业领域中的具体使用形态,可以举出工作机械、建设机械、油压机械等油压设备用密封材料;油压、润滑机械的密封件或轴承密封件;心轴等中使用的密封材料;干洗设备的窗等中使用的密封件;粒子回旋加速装置的密封件或(真空)阀密封件、质子加速器的密封件、自动包装机的密封件、空气中的二氧化硫或氯气分析装置(公害测定器)用泵的隔膜、蛇泵衬层、印刷机的辊或带、传送用的带(传送带)、铁板等的酸洗用挤压辊、机器人的电缆、铝压延管线等溶剂挤压辊、耦合器的O型圈、耐酸缓冲材、切削加工机械的滑动部分的防尘密封件或唇形橡胶、含水垃圾焚烧处理机的垫片、摩擦材料、金属或橡胶的表面改性剂、被覆材料等。另外,还可以用作造纸工艺中使用的装置的垫片或密封材料、洁净室用过滤器单元的密封剂、建筑用密封剂、混凝土或水泥等的保护涂层剂、玻璃布含浸材料、聚烯烃的加工助剂、聚乙烯的成型性改良添加剂、小型发电机或剪草机等的燃料容器、通过对金属板实施底层涂料处理而得到的预涂金属等。此外,还可以含浸在织布中并进行烘烤而作为片和带使用。
作为上述钢铁领域中的具体使用形态,可以举出铁板加工设备的铁板加工辊等。
作为上述电气领域中的具体使用形态,可以举出新干线的绝缘油盖、液封型变压器的通风密封件、变压器的密封件、油井电缆的夹套、电炉等烘箱的密封件、微波炉的窗框密封件、将CRT的楔与凹槽粘接时使用的密封材料、卤素灯的密封材料、电气部件的固定剂、覆套式加热器的末端处理用密封材料、电气设备引线端子的绝缘防湿处理中使用的密封材料等。另外,还可以用于耐油·耐热电线、高耐热性电线、耐化学药品性电线、高绝缘性电线、高压送电线、电缆、地热发电装置中使用的电线、汽车发动机周边中使用的电线等的被覆材料。还可用于车辆用电缆的油封装置或轴封装置。进而还可用于电气绝缘材料(例如各种电气设备的绝缘用间隔圈、电缆的接头或末端部等中使用的绝缘胶带、热收缩性的管等中使用的材料)、在高温气氛下使用的电气和电子设备材料(例如马达用引出线材料、高热炉周围的电线材料)。另外,还可以用于太阳能电池的密封层或保护膜(背板)。
在上述燃料电池领域中,可以用作固体高分子型燃料电池、磷酸盐型燃料电池等中的电极间、电极-隔板间的密封材料、氢、氧、生成水等的配管的密封件或密封垫、隔板等。
在上述电子部件领域中,可以用于散热材料原料、电磁波屏蔽材料原料、计算机的硬盘驱动器(磁记录装置)用的垫片等。另外,还可以用作硬盘驱动器的缓冲橡胶(瓶装制动器)、镍氢二次电池的电极活性物质的粘结剂、锂离子电池的活性物质的粘结剂、锂二次电池的聚合物电解质、碱蓄电池的正极的接合剂、EL元件(电致发光元件)的粘结剂、电容器的电极活性物质的粘结剂、封装剂、密封剂、光纤的石英的被覆材料、光纤被覆材料等的膜或片类、电子部件、电路基板的灌封、涂布或粘接密封件、电子部件的固定剂、环氧树脂等封装剂的改性剂、印刷基板的涂层剂、环氧树脂等印刷电路板预浸料树脂的改性材料、电灯泡等的防飞散材料、计算机用垫片、大型计算机冷却软管、二次电池、特别是锂二次电池用的垫片或O型圈等密封垫、对有机EL结构体的外表面的单面或双面进行覆盖的密封层、连接器、阻尼器等。
在上述化学药品传输用设备领域,可以用于卡车、拖车、油罐车、船舶等的安全阀或装运阀等。
在上述石油、气体等能源探测开采设备部件领域中,用作石油、天然气等的开采时使用的各种密封材料、油井中使用的电气连接器的防护罩等。
作为上述能源探测开采设备部件领域中的具体使用形态,可以举出钻头密封件、压力调节隔膜、水平挖掘电动机(定子)的密封件、定子轴承(轴)密封件、防喷装置(BOP)中使用的密封材料、旋转防喷装置(钻杆刮泥器)中使用的密封材料、MWD(实时挖掘信息探知系统)中使用的密封材料或气液连接器、测井装置(测井装备)中使用的测井工具密封件(例如O型圈、密封件、密封垫、气液连接器、防护罩等)、膨胀型封隔器或完井封隔器以及它们中使用的封隔器密封件、水泥灌浆装置中使用的密封件或密封垫、穿孔器(穿孔装置)中使用的密封件、泥浆泵中使用的密封件、密封垫或马达衬层、地下听检器罩、U型皮碗、复合安装皮碗、旋转密封件、层压弹性轴承、流量控制的密封件、砂量控制的密封件、安全阀的密封件、水力压裂装置(压裂装备)的密封件、线性封隔器或线性吊架的密封件或密封垫、井口的密封件或密封垫、阻气门或阀的密封件或密封垫、LWD(随钻测井)用密封材料、石油勘探/石油钻井用途中使用的隔膜(例如石油钻井液池等的润滑油供给用隔膜)、闸阀、电子防护罩、穿孔枪的密封元件等。
此外,还可以用于厨房、浴室、洗手间等的接缝密封剂;室外帐篷的胶布;印章材料用的密封件;气体热泵用橡胶软管、耐氟利昂性橡胶软管;农业用的膜、衬层、耐候性罩;建筑或家电领域等中使用的层压钢板等的罐类等。
此外,还可以用作与铝等金属结合的物品。作为这样的使用形态,可以举出例如门密封件、闸阀、摆阀、电磁阀尖端、以及与金属结合的活塞密封件或隔膜、金属垫圈等与金属结合的金属橡胶部件等。
另外,还可以用于自行车中的橡胶部件、制动片、制动块等。
另外,作为本公开的交联物的形态之一,可以举出带。
作为上述带,可例示出下述的带。作为动力传递带(包括平带、V带、V多楔带、齿形带等)、传送用带(传送带),可以举出:用于农业用机械、工作机械、工业用机械等的发动机周围等各种高温部位的平带;用于在高温环境下传送煤炭、碎石、砂土、矿石、木材片等松散物或粒状物的传送带;高炉等的炼钢厂等所使用的传送带;在精密设备组装工厂、食品工厂等中暴露于高温环境下的用途中的传送带;农业用机械、一般设备(例如OA设备、印刷机械、业务用干燥机等)、汽车用等的V带或V多楔带;传送机器人的传动带;食品机械、工作机械的传动带等齿形带;汽车用、OA设备、医疗用、印刷机械等中所使用的齿形带等。
特别是,作为汽车用齿形带,以同步齿形带为代表。
上述带可以为单层结构,也可以为多层结构。
在为多层结构的情况下,上述带可以由将本公开的交联性组合物进行交联而得到的层以及由其他材料形成的层构成。
在多层结构的带中,作为由其他材料形成的层,可以举出由其他橡胶形成的层或由热塑性树脂形成的层、各种纤维增强层、帆布、金属箔层等。
本发明的交联物还可以用于产业用防震垫、防震垫、铁路用板垫(slab mat)、垫类、汽车用防震橡胶等。作为汽车用防震橡胶,可以举出发动机支架用、马达装配用、构件装配用、支撑杆装配用、衬套用、阻尼器用、消音器吊胶用、中心轴承用等的防震橡胶。
另外,作为其他使用形态,可以举出挠性接头、伸缩接缝等的连接部件、防护罩、索环等。若为船舶领域,则可以举出例如船用泵等。
连接部件是指配管和配管设备中使用的接头,可用于下述用途中:防止由配管系统产生的振动、噪音;吸收因温度变化、压力变化所致的伸缩或位移;吸收尺寸变动;缓和、防止因地震、地基下沉所致的影响;等等。
挠性接头、伸缩接缝可优选用作例如造船配管用、泵或压缩器等的机械配管用、化学设备配管用、电气配管用、土木/水道配管用、汽车用等复杂形状成型体。
防护罩可优选用做例如等速万向节防护罩、防尘罩、齿条和小齿轮操纵防护罩、栓防护罩、活塞防护罩等汽车用防护罩、农业机械用防护罩、产业车辆用防护罩、建筑机械用防护罩、油压机械用防护罩、空压机械用防护罩、集中润滑机用防护罩、液体输送用防护罩、消防用防护罩、各种液化气体输送用防护罩等各种产业用防护罩等复杂形状成型体。
本公开的交联物还可用于压滤机用隔膜、鼓风机用隔膜、给水用隔膜、液体储藏罐用隔膜、压力开关用隔膜、蓄能器用隔膜、吊架等的空气弹簧用隔膜等。
通过将本公开的交联物添加在橡胶或树脂,可得到防滑剂,该防滑剂可得到在被雨、雪、冰或汗等水润湿的环境下不容易滑动的成型品或涂布覆膜。
另外,本公开的交联物还可用作例如利用三聚氰胺树脂、酚树脂、环氧树脂等制造的装饰胶合板、印刷基板、电气绝缘板、硬质聚氯乙烯层积板等时的热压成型用缓冲材料。
本公开的交联物还有助于兵器关联的密封垫片、对于与侵袭性化学试剂的接触进行保护的防护服之类的各种支撑体的防渗化。
另外,可以用于为了密封、封装在汽车、船舶等运输设备等中使用的包含胺系添加剂(特别是作为抗氧化剂、清洁分散剂而使用的胺系添加剂)的润滑油(机油、变速箱油、齿轮油等)、燃料油、润滑脂(特别是脲系润滑脂)而使用的O(方)形环、V-形环、X-形环、密封垫、垫片、隔膜、油封装置、轴承密封件、唇形密封件、柱塞密封件、门密封件、唇形和端面密封件、气体输送板密封件、晶片支承密封件、机筒密封件等各种密封材料等,还可以用作管、软管、各种橡胶辊、涂层、带、阀的阀体等。另外,还可以用作层积用材料、衬层用材料。
还可用于与汽车等的内燃机的变速器油和/或发动机油接触而检测其油温和/或油压的传感器的引线等中使用的耐热耐油性电线的被覆材料、自动变速器或发动机的油盘内等高温油气氛中。
此外,有时在本公开的交联物上形成硫化覆膜来进行使用。具体地说,可以举出复印机用非粘附耐油辊、耐候防结冰用挡风雨条、输液用橡胶栓、小药瓶橡胶栓、防粘剂、非粘附轻传送带、汽车发动机支架的平垫圈的防粘附覆膜、合成纤维的被覆加工、具有密封垫被覆薄层的螺栓部件或接头等用途。
需要说明的是,关于本公开的交联物的汽车关联部件用途,还包括同样结构的自动二轮车的部件用途。
另外,作为上述汽车关联中的燃料,可以举出轻油、汽油、柴油发动机用燃料(包括生物柴油染料)等。
另外,本发明的交联性组合物除了进行交联而作为交联物使用以外,还可以作为各种工业领域中的各种部件使用。因此,下面对本公开的交联性组合物的用途进行说明。
本公开的交联性组合物可以用于金属、橡胶、塑料、玻璃等的表面改性材料;金属垫片、油封装置等要求耐热性、耐化学药品性、耐油性、非粘附性的密封材料和被覆材料;OA设备用辊、OA设备用带等非粘附被覆材料、或者渗出屏障;利用含浸、烧结进行的在机织物制片和带上的涂布等。
本公开的交联性组合物通过为高粘度、高浓度,可以利用通常的用法而作为复杂形状的密封材料、衬层、密封剂使用,通过为低粘度,可用于形成数微米的薄膜,另外,通过为中粘度,可用于预涂金属、O型圈、隔膜、簧片阀的涂布。
此外,还可以用于机织物或纸张的传送辊或带、印刷用带、耐化学药品性管、药栓、燃油软管等的涂布。
作为利用本公开的交联性组合物被覆的物品基材,可以使用铁、不锈钢、铜、铝、黄铜等金属类;玻璃板、玻璃纤维的机织物和无纺布等玻璃产品;聚丙烯、聚甲醛、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮等通用和耐热性树脂的成型品和被覆物;SBR、丁基橡胶、NBR、EPDM等通用橡胶、以及硅酮橡胶、氟橡胶等耐热性橡胶的成型品和被覆物;天然纤维和合成纤维的机织物和无纺布;等等。
由本公开的交联性组合物形成的被覆物可以在要求耐热性、耐溶剂性、润滑性、非粘附性的领域中使用,作为具体用途,可以举出复印机、打印机、传真机等OA设备用辊(例如定影辊、压接辊)和传送带;片和带;O型圈、隔膜、耐化学药品性管、燃料软管、阀密封件、化学设备用垫片、发动机垫片等。
本公开的交联性组合物还可以溶解于溶剂中,作为涂料、接合剂来使用。另外,也可以制成乳化分散液(乳液),以涂料的形式使用。
上述组合物被用作各种装置、配管等的密封材料或衬层、金属、陶瓷、玻璃、石、混凝土、塑料、橡胶、木材、纸、纤维等无机和有机基材形成的结构物的表面处理剂等。
上述组合物可以通过点胶方式涂装、丝网印刷涂装而涂布至基材等上。
本公开的交联性组合物也可以作为用于流延出膜、或者用于浸渍织物、塑料、金属或弹性体之类的基材的涂料组合物使用。
特别是,本公开的交联性组合物可以以乳液的形态用于制造被覆织物、保护手套、含浸纤维、O型圈被覆物、燃料系统快速连结O型圈用被覆物、燃料系统密封件用被覆物、燃料箱翻转阀隔膜用被覆物、燃料箱压力传感器隔膜用被覆物、油过滤器和燃料过滤器密封件用被覆物、燃料箱传感器密封件和传感器头装配密封件用被覆物、复印机定影机构辊用被覆物、以及聚合物涂料组合物。
它们在硅酮橡胶、腈橡胶以及其他弹性体的被覆中是有用的。为了与其热稳定性同样地提高基材弹性体的耐透过性和耐化学药品性这两者,它们在由这样的弹性体制造的部件的被覆中也是有用的。其他用途包括热交换器、伸缩接缝、瓮(バット)、罐、鼓风机、烟道管道和其它管路、以及收纳结构体、例如混凝土收纳结构体用的被覆物。上述组合物例如可以在软管结构和隔膜的制造方法中被涂布在多层部件结构的露出的截面上。连接部和结合部中的密封部件往往由硬质材料形成,并且,本发明的交联性组合物可提供伴随沿着改良的摩擦性界面、密封面所降低的微量漏出而提高的尺寸过盈配合。其乳液可提高各种汽车系统用途中的密封件耐久性。
它们还可以用于动力转向系统、燃料系统、空调系统以及软管和管与其他部件连接的任何结合部的制造中。上述组合物进一步的有用性在于3层燃料软管之类的多层橡胶结构中的制造缺陷(和使用引起的损伤)的补修。上述组合物在涂布涂料之前或之后形成,或者对于可进行压纹加工的薄钢板的涂布也是有用的。例如,也可以将进行了被覆的钢的多个层进行组装,在2个刚性金属构件之间形成垫片。密封效果可通过在其层之间涂布本公开的交联性组合物而得到。在该工艺中,为了降低所组装的部件的螺栓力和应变,并且为了通过低龟裂、挠曲以及孔应变提供良好的燃料节约和低排放,可用于制造机座垫片和排气歧管垫片。
本公开的交联性组合物还可用作涂层剂;在包含金属、陶瓷等无机材料的基材上进行点胶成型而成的基材一体型垫片、密封垫类;在包含金属、陶瓷等无机材料的基材上进行涂布而成的多层品等。
以上对实施方式进行了说明,但可以理解,可在不脱离权利要求书的宗旨和范围的情况下进行方式和详细内容的多种变更。
实施例
接着举出实施例对本公开的实施方式进行说明,但本公开并不仅限于该实施例。
实施例的各数值通过下述方法进行测定。
<反应器内的氧浓度>
对于从与反应器连接的排气管线中排出的气体,使用低浓度氧分析仪(商品名“PS-820-L”、饭岛电子工业公司制造)进行测定和分析,由此求出聚合中的反应器内的氧浓度。
<聚合物的浓度>
将聚合物的水溶液约1g在减压干燥机中在60℃、60分钟的条件下进行干燥,测定加热残余物的质量,求出以百分数表示加热残余物的质量相对于聚合物水溶液的质量(1g)的比例的值,聚合物的浓度采用所得到值。
<聚合物的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)>
通过凝胶渗透色谱(GPC),利用Agilent Technologies公司制造的1260InfinityII,使用东曹公司制造的柱(1根TSKgel G3000PWXL),使作为溶剂的三羟甲基氨基甲烷缓冲液与乙腈的混合溶剂(三羟甲基氨基甲烷缓冲液:乙腈=8:2(v/v))以0.5ml/分钟的流速流通来进行测定,将单分散聚氧乙烯(PEO)、聚乙二醇(PEG)作为标准而计算出分子量,由此来求出。
在制备例4中得到的聚合物的Mw和Mn的测定中,代替上述柱,将东曹公司制造的柱(1根TSKgel G3000PWXL和1根TSG gel GMPWXL)连结来使用。
<交替率>
进行聚合物的19F-NMR测定,根据在NMR光谱中出现的来自CF2=CFOCF2CF2SO3Na的“OCF2 *”的2个峰(在-75ppm~-80ppmm出现的峰和在-80ppm~-84ppm出现的峰)各自的总积分值,按照下述计算式而计算出。
交替率(%)≧(b×2)/(a+b)×100
a:-75ppm~-80ppmm区域的峰的总积分值
b:-80ppm~-84ppm区域的峰的总积分值
上述计算出出的交替率是聚合物中的基于CF2=CFOCF2CF2SO3Na的聚合单元中与基于VdF的聚合单元邻接的聚合单元的比例。
基于VdF(C*H2=CF2)的聚合单元中的碳原子(C*)相对于基于CF2=C*FOCF2CF2SO3Na的聚合单元中的碳原子(C*)的结合比例通过下述计算式而求出。
比例(%)=(b×2)/(a+b)×100
基于VdF(C*H2=CF2)的聚合单元中的碳原子(C*)以外的碳原子(基于C**F2=C**FOCF2CF2SO3Na的聚合单元中的碳原子(C**)和基于VdF(CH2=C**F2)的聚合单元中的碳原子(C**))相对于基于CF2=C*FOCF2CF2SO3Na的聚合单元中的碳原子(C*)的结合比例通过下述计算式而求出。
比例(%)=(a-b)/(a+b)×100
<包含全氟弹性体的水性分散液的固体成分浓度>
将包含全氟弹性体的水性分散液1g在鼓风干燥机中在150℃、60分钟的条件下进行干燥,求出以百分数表示的加热残余物的质量相对于水性分散液的质量(1g)的比例,采用所得到的值。
<全氟弹性体的组成>
通过19F-NMR(固体NMR)和傅利叶变换红外分光光度计(FT-IR)进行测定。
<碘含量>
通过元素分析进行测定。
<全氟弹性体的玻璃化转变温度>
关于玻璃化转变温度,使用差示扫描量热计(Mettler Toredo公司制造、DSC822e),将试样10mg以10℃/min进行升温,由此得到DSC曲线,将JIS K6240中规定的微分曲线的峰顶温度作为玻璃化转变温度。
<全氟弹性体的门尼粘度>
使用Alpha Technologies公司制造的门尼粘度计MV2000E型,在170℃或100℃下依据JIS K6300进行测定。
<聚合物附着率>
通过下式求出在聚合结束后附着于聚合釜的聚合物附着物的质量相对于聚合结束后的聚合物(全氟弹性体)的总量的比例(对聚合釜的附着率)。
聚合物附着率(质量%)=聚合物附着物的质量/所得到的聚合物(包括聚合物附着物)的质量×100
所得到的聚合物的质量=水性分散液的质量×水性分散液的固体成分浓度(质量%)/100+聚合物附着物的质量
聚合物附着物中包括:在聚合结束后将水性分散液从聚合釜中抽出后,附着于聚合釜内壁或搅拌桨等聚合釜内部的聚合物;以及通过凝聚从水性分散液中游离出,未分散于水性分散液中而悬浮或沉淀的聚合物。聚合物附着物的质量是将聚合物附着物中所包含的水分在120℃下干燥除去后的质量。
<聚合速度>
通过下式计算出。
聚合速度={水性分散液重量×固体成分浓度/100}/{(聚合中使用的纯水量+聚合中使用的聚合物(1)的水溶液中所包含的水的量)×聚合时间}
式中的各量的单位如下所述。
水性分散液重量:g
固体成分浓度:质量%
聚合中使用的纯水量:kg
聚合中使用的聚合物(1)的水溶液中所包含的水的量:kg
聚合时间:小时
聚合速度:g/(小时×kg)
<平均粒径>
关于水性分散液中的全氟弹性体颗粒的平均粒径(累积平均粒径),使用ELSZ-1000S(大塚电子公司制造),通过动态光散射法进行测定,通过累积法而计算出。
<水性分散液中的全氟弹性体颗粒数>
通过下式计算出。
[数2]
式中,平均粒径是通过上述方法计算出的累积平均粒径,聚合物颗粒的个数(全氟弹性体颗粒数)是每1cc水中的个数,作为比重,使用全氟弹性体的比重的实测值。
<沉析、清洗和干燥后得到的全氟弹性体中的金属含量>
关于全氟弹性体中的金属含量,将全氟弹性体放入铂坩埚中,用稀硝酸和超纯水清洗,用燃烧器和电炉进行灰化,用硫酸和氢氟酸进行加热分解,溶解于稀硝酸中,制备测定用液,对于所得到的测定用液,使用ICP质谱仪(Agilent Technologies公司制造、Agilent8800)对30种金属元素(Fe、Na、K、Li、Be、Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Zr、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Pb、Bi、Th)的含量进行测定,将各测定值合计,求出该金属含量。
制备例1
在CF2=CFOCF2CF2COOH所表示的单体A:110g、水220g中加入过硫酸铵(APS),在氮气气氛下在52℃搅拌96小时,得到包含聚合物A(为CF2=CFOCF2CF2COOH的均聚物)的聚合物A水溶液A-1。关于APS,在反应中适宜地追加添加,合计使用5mol%。反应器内的氧浓度在11体积ppm到61体积ppm的范围内推移。对所得到的聚合物A水溶液A-1进行GPC分析,结果聚合物A的Mw=1.5万、Mn=1.0万。向所得到的聚合物A水溶液A-1中加入水,将浓度调整为2.2质量%(聚合物A水溶液A-2)。
制备例2
在CF2=CFOCF2CF2COOH所表示的单体A:150g、水300g中加入APS,在氮气气氛下在52℃搅拌96小时,得到包含聚合物B(为CF2=CFOCF2CF2COOH的均聚物)的聚合物B水溶液B-1。关于APS,在反应中适宜地追加添加,合计使用4mol%。反应器内的氧浓度在30体积ppm到65体积ppm的范围内推移。对于所得到的聚合物B水溶液B-1进行GPC分析,结果聚合物B的Mw=1.7万、Mn=1.1万。向所得到的聚合物B水溶液B-1中加入水,将浓度调整为2.2质量%(聚合物B水溶液B-2)。
制备例3
加入CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOH所表示的单体C:30g、水60g、NH3:0.5eq(相对于单体C相当于0.5当量的量)、APS:2mol%,在氮气气氛下在52℃搅拌72小时,得到包含聚合物C(为CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOH的均聚物)的聚合物C水溶液C-1。反应器内的氧浓度在20体积ppm到50体积ppm的范围内推移。对于所得到的聚合物C水溶液C-1进行GPC分析,结果聚合物C的Mw=1.4万、Mn=0.9万。向所得到的聚合物C水溶液C-1中加入水、NH3:0.4eq(相对于聚合中使用的单体C相当于0.4当量的量),将浓度调整为2.8质量%(聚合物C水溶液C-2)。
实施例1
(含有CN基的全氟弹性体的聚合)
向不具有点火源的内容积0.5升的不锈钢制高压釜(SUS316制造,附带有泛能式搅拌桨和1片挡板)中加入108.2g的去离子水、88.6g的聚合物A水溶液A-2(固体成分浓度:2.2质量%)后,利用氮气对体系内进行充分置换,之后进行脱气,一边以1000rpm搅拌一边升温至54℃,按照内压达到0.83MPa·G的方式投入四氟乙烯(TFE)与全氟甲基乙烯基醚(PMVE)的混合气体(TFE/PMVE=24/76摩尔%比)。接着,将CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CN(CNVE)0.259g与去离子水0.8g一起用氮气压入后,将过硫酸铵(APS)1.03g溶解在去离子水2.5g中,用氮气压入,引发反应。
随着聚合的进行,槽内压力降低,因此在压力达到0.735MPa·G时,将TFE:2g和PMVE:2.2g导入高压釜中,进行升压。随着反应的进行,同样地将TFE和PMVE以60/40摩尔%的比例压入,在0.735MPa·G~约0.89MPa·G之间反复进行升压、降压,至聚合结束为止压入TFE:28g和PMVE:30.8g。在聚合中,在TFE的总投料量达到6g、10g、14g、18g、24g的时刻,分成5次、每次0.259g与去离子水0.8g一起用氮气压入CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CN。
之后,将高压釜冷却,放出未反应单体,得到固体成分浓度为19.7质量%的水性分散液248g。聚合时间为7.3小时。采集附着于取出水性分散液后的高压釜的搅拌桨、釜内壁、挡板的聚合物,通过加热除去水分,为5.7g。通过上述式计算出附着率,结果为10.4质量%。
(含有CN基的全氟弹性体的后处理)
向所得到的水性分散液100g中加入去离子水75g,进行混合稀释。将该混合稀释液滴加到10%盐酸水溶液700g中。一边搅拌盐酸水溶液一边进行滴加。
由于全氟弹性体在盐酸水溶液中沉析,因此过滤分离出沉析的全氟弹性体,转移到去离子水100g中,一边搅拌5分钟一边进行清洗。5分钟后,再次过滤分离出全氟弹性体,转移到去离子水100g中,一边搅拌5分钟一边进行清洗。之后反复进行用去离子水100g的清洗操作,在水洗后的清洗水的pH达到6以上的时刻,过滤分离出全氟弹性体。将过滤分离出的全氟弹性体在70℃下真空干燥48小时。所得到的全氟弹性体为19.3g。
(含有CN基的全氟弹性体的分析)
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到了以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=58.4/41.1/0.53摩尔%
玻璃化转变温度:-3.4℃
通过上述式计算出聚合速度,结果为34.2g/(小时×kg)。
水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为49.7nm。通过上述式计算出水性分散液中的全氟弹性体颗粒数,结果为1.9×1015个/cc。
实施例2
除了将最初投入的去离子水的量变更为86.5g、将聚合物A水溶液A-2(固体成分浓度:2.2质量%)的量变更为110.8g以外,与实施例1同样地进行聚合,得到固体成分浓度21.2质量%的水性分散液255g。
聚合时间为6.8小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为2.8g,附着率为5.0质量%。
对于所得到的水性分散液,与实施例1同样地进行后处理,得到19.6g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=57.7/41.7/0.58摩尔%
玻璃化转变温度:-3.4℃
聚合速度为40.7g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为45.4nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为2.7×1015个/cc。
实施例3
除了将最初投入的去离子水的量变更为64.8g、将聚合物A水溶液A-2(固体成分浓度:2.2质量%)的量变更为133.0g以外,与实施例1同样地进行聚合,得到固体成分浓度21.4质量%的水性分散液257g。
聚合时间为6.9小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为0.7g,附着率为1.3质量%。
对于所得到的水性分散液,与实施例1同样地进行后处理,得到19.6g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=57.3/42.1/0.64摩尔%
玻璃化转变温度:-3.3℃
聚合速度为41.2g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为44.3nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为3.0×1015个/cc。
实施例4
(含有CN基的全氟弹性体的制造)
向不具有点火源的内容积6升的不锈钢制高压釜(SUS316制造,附带Maxblend型的搅拌桨和1片挡板)中加入1255.3g的去离子水、1083.3g的聚合物B水溶液B-2(固体成分浓度:2.2质量%)后,利用氮气对体系内进行充分置换,之后进行脱气,一边以400rpm搅拌一边升温至54.5℃,按照内压达到0.83MPa·G的方式投入四氟乙烯(TFE)与全氟甲基乙烯基醚(PMVE)的混合气体(TFE/PMVE=24/76摩尔%比)。接着,将CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CN(CNVE)1.21g与去离子水1.5g一起用氮气压入后,将过硫酸铵(APS)14.7g溶解在去离子水30g中,用氮气压入,引发反应。
随着聚合的进行,在压力达到0.735MPa·G时,将TFE:12g和PMVE:13.3g导入高压釜中,进行升压。随着反应的进行,同样地将TFE和PMVE以60/40摩尔%的比例压入,在0.735MPa·G~约0.85MPa·G之间反复进行升压、降压。在混合单体追加了202.4g时,用氮气压入10%氨水溶液16.44g,至聚合结束为止,包括上述TFE:12g和PMVE:13.3g在内,压入TFE:328g和PMVE:363.1g。在聚合中,通过中途添加将CNVE分成17次、每次1.21g与去离子水1.5g一起压入到聚合釜内。CNVE的第x次(1≦x≦17)的中途添加在TFE的投料量大于{(328/18)×x}g时进行。
其后将高压釜冷却,放出未反应单体,得到固体成分浓度23.1质量%的水性分散液3127g。聚合时间为6.6小时。采集取出水性分散液后的釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为20.1g,附着率为2.7质量%。
相对于所得到的水性分散液1000g,使加入的去离子水为750g、滴加稀释液的10%盐酸水溶液为7000g、清洗用的去离子水为1000g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到221.3g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=58.1/41.3/0.53摩尔%
门尼粘度:ML1+20(170℃)=71
玻璃化转变温度:-3.4℃
金属含量:1.6质量ppm
聚合速度为46.6g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为54.6nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为1.8×1015个/cc。
相对于通过进行后处理而得到的全氟弹性体100质量份,混配作为交联剂的2,2-双[3-氨基-4-(N-苯基氨基)苯基]六氟丙烷(AFTA-Ph)2.0质量份、作为填充剂的氧化钙(CML#35、近江化学工业公司制造)5质量份,将混配物用开炼机混炼,制备可交联的全氟弹性体组合物。
将所得到的全氟弹性体组合物在200℃下压制40分钟进行交联后,进一步在290℃下实施24小时加热交联,制作厚度2mm的交联物和O形环(P-24)。通过下述方法对全氟弹性体组合物和交联物的各种物性进行测定。将结果示于表1。
<交联性>
对于全氟弹性体组合物,使用ALPHA TECHNOLOGIES公司制造的RPA2000求出200℃的交联曲线,求出最低扭矩(ML)、最大扭矩(MH)、诱导时间(T10)和最佳交联时间(T90)。
<常态物性>
使用厚度2mm的交联物,依据JIS-K6251测定100%定伸应力(MPa),拉伸断裂强度(MPa)和拉伸断裂伸长率(%)。
<硬度>
使用厚度2mm的交联物,依据JIS-K6253测定硬度(Shore A)(峰值)。
<交联物的比重>
使用厚度2mm的交联物,利用自动比重计DMA-220H(新光电子公司制造)测定交联物的比重。
进一步通过下述方法测定O形环(P-24)的压缩永久变形。O形环的压缩永久变形为24.4%。
<压缩永久变形>
压缩永久变形依据ASTM D395或JIS K6262中记载的方法进行测定。使用压缩装置在常温下将O形环压缩至压缩率25%为止(将厚度(线径)3.5mm的O形环压缩至厚度2.625mm为止)。
接着,将固定有经压缩的O形环的压缩装置在电炉内静置,在300℃下放置70小时后,将压缩装置从电炉中取出。其后将固定有经压缩的O形环的压缩装置在另一电炉中静置,在70℃下放置24小时。将O形环从压缩装置拆下,将拆下的O形环在恒温室中静置,在23℃下放置30分钟,对O形环的厚度(t2)进行测定。通过下式求出压缩永久变形。压缩永久变形小意味着即使将交联物在苛刻条件下使用后,压缩永久变形也小,压缩永久变形特性优异。
压缩永久变形(%)=(t0-t2)/(t0-t1)×100
t0:O形环的本来的厚度(mm)
t1:间隔圈的厚度(mm)
t2:压缩试验后的O形环的厚度(mm)
上述试验中,t0=3.5mm、t1=2.625mm。
实施例5
将最初投入的去离子水的量变更为84.9g、将聚合物A水溶液A-2(固体成分浓度:2.2质量%)的量变更为110.8g,接下来加入氨水将pH调整为7.1,除此以外与实施例1同样地进行聚合,得到固体成分浓度21.1质量%的水性分散液256g。
聚合时间为11.5小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为0.5g,附着率为0.8质量%。
对于所得到的水性分散液,与实施例1同样地进行后处理,得到20.0g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=57.6/41.8/0.60摩尔%
玻璃化转变温度:-3.1℃
聚合速度为24.2g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为82.3nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为4.5×1014个/cc。
实施例6
将最初投入的去离子水的量变更为128.1g、将聚合物A水溶液A-2(固体成分浓度:2.2质量%)的量变更为66.5g,在聚合开始后,在混合单体追加了16.8g时用氮气压入10%氨水溶液1.03g,除此以外与实施例1同样地进行聚合,得到固体成分浓度19.6质量%的水性分散液248g。
聚合时间为7.5小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为6.3g,附着率为11.5质量%。
相对于所得到的水性分散液100g,使加入的去离子水为75g、使滴加稀释液的10%盐酸水溶液为500g、使清洗用的去离子水为100g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到19.0g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=57.7/41.9/0.48摩尔%
玻璃化转变温度:-3.2℃
聚合速度为33.4g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为54.8nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为1.4×1015个/cc。
实施例7
(含有碘的全氟弹性体的聚合)
向不具有点火源的内容积0.5升的不锈钢制高压釜(SUS316制造,附带有泛能式搅拌桨和1片挡板)中加入113.2g的去离子水、101.6g的聚合物B水溶液B-2(固体成分浓度:2.2质量%)后,利用氮气对体系内进行充分置换,之后进行脱气,一边以1000rpm搅拌一边升温至50℃,按照内压达到0.83MPa·G的方式投入四氟乙烯(TFE)与全氟甲基乙烯基醚(PMVE)的混合气体(TFE/PMVE=25.6/74.4摩尔%比)后,将过硫酸铵(APS)0.0424g溶解在去离子水1.5g中,用氮气压入,引发反应。
随着聚合的进行,在压力降低至0.783MPa·G的时刻,将作为链转移剂的二碘化合物I(CF2)4I:0.416g与去离子水1.5g一起压入。接下来,在压力达到0.735MPa·G时,将TFE:2g和PMVE:1.8g导入高压釜中,进行升压。随着反应的进行,同样地将TFE和PMVE以64.8/35.2摩尔%的比例压入,在0.735MPa·G~约0.89MPa·G之间反复进行升压、降压。反应开始后,每12小时将APS:0.00294g与去离子水1.5g一起用氮气压入,持续进行反应。在混合单体追加了26.6g时,用氮气压入10%氨水溶液1.54g,至聚合结束为止压入了TFE:44g和PMVE:39.6g。
其后将高压釜冷却,放出未反应单体,得到固体成分浓度23.8质量%的水性分散液298g。聚合时间为34.2小时。采集取出水性分散液后的釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为0.5g,附着率为0.7质量%。
(含有碘的全氟弹性体的后处理)
相对于所得到的水性分散液200g,使加入的去离子水为150g、使滴加稀释液的10%盐酸水溶液为1300g、使清洗用的去离子水为200g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到46.6g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE=61.1/38.9摩尔%
碘含量:0.19质量%
门尼粘度:ML1+10(100℃)=69
玻璃化转变温度:-3.8℃
金属含量:3.5质量ppm
聚合速度为9.1g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为119.9nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为1.7×1014个/cc。
相对于通过进行后处理而得到的全氟弹性体100质量份,混配作为交联剂的异氰基脲酸三烯丙酯(TAIC、日本化成公司制造)2.0质量份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(PERHEXA 25B、日油公司制造)1.0质量份、作为填充剂的炭黑(Thermax N-990、Cancarb公司制造)15质量份,将所得到的混配物用开炼机混炼,制备可交联的全氟弹性体组合物。
将所得到的全氟弹性体组合物在160℃下压制10分钟,进行交联后,进一步在180℃下实施4小时加热交联,制作厚度2mm的交联物和O形环(P-24)。与实施例4同样地测定全氟弹性体组合物和交联物的各种物性。将结果示于表1。
实施例8
将最初投入的去离子水的量变更为46.9g、将聚合物A水溶液A-2变更为聚合物C水溶液C-2(固体成分浓度:2.8质量%)152.2g,除此以外与实施例1同样地进行聚合,得到固体成分浓度21.8质量%的水性分散液253g。
聚合时间为9.2小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为4.3g,附着率为7.2质量%。
相对于所得到的水性分散液100g,使加入的去离子水为75g、使滴加稀释液的10%盐酸水溶液为800g、使清洗用的去离子水为100g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到16.6g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=58.3/41.2/0.51摩尔%
玻璃化转变温度:-3.0℃
聚合速度为30.9g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为105.2nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为2.3×1014个/cc。
[表1]
表1
制备例4
向反应器中加入170g的1,1,2,2-四氟-2-((1,2,2-三氟乙烯基)氧基)乙烷-1-磺酸钠(单体D)、340g的水、相对于单体D的量相当于2.0摩尔%的量的过硫酸铵(APS),在N2流通下在40℃下搅拌72小时,得到包含聚合物D(其是单体D的均聚物)的聚合物D水溶液D-1。反应器内的氧浓度在15体积ppm到800体积ppm的范围内推移。
对所得到的聚合物D水溶液D-1进行GPC分析,结果聚合物D的Mw=1.0万、Mn=0.8万。
在容器中量取Amberlite(IR120B(H)-HG)300ml,用水清洗至无着色后,加入1M-HCl:500ml,在室温下搅拌1小时。将Amberlite填充至带旋塞的柱中,进行水的流通直至滴加液的酸性度达到中性为止。将聚合物D水溶液D-1投入到带旋塞的柱中,开始滴加。滴加结束后,进行水的流通直至滴加液达到中性为止,得到包含1,1,2,2-四氟-2-((1,2,2-三氟乙烯基)氧基)乙烷-1-磺酸(单体E)的聚合物E的聚合物E水溶液E-1。所得到的水溶液的浓度为1.5质量%。对聚合物E水溶液E-1进行分析。聚合物E的Mw=1.0万、Mn=0.8万。对该水溶液进行DLS分析,结果无法测定粒径。
实施例9
将最初投入的去离子水的量变更为63.8g、将聚合物A水溶液A-2变更为聚合物E水溶液E-1(固体成分浓度:1.5质量%)130.0g,接下来加入氨水,调整为pH5.9,除此以外与实施例1同样地进行聚合,得到固体成分浓度22.0质量%的水性分散液259g。
聚合时间为10.1小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为0.4g,附着率为0.7质量%。
相对于所得到的水性分散液100g,使加入的去离子水为75g、使滴加稀释液的35%盐酸水溶液为750g、使清洗用的去离子水为100g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到20.8g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=54.0/45.4/0.62摩尔%
玻璃化转变温度:-6.2℃
金属含量:2.2质量ppm
聚合速度为29.4g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为69.5nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为7.9×1014个/cc。
实施例10
将最初投入的去离子水的量变更为65.7g、将聚合物B水溶液B-2变更为聚合物E水溶液E-1(固体成分浓度:1.5质量%)130.0g、将反应开始前压入的APS的量变更为0.141g、将每12小时压入的APS的量变更为0.0294g,接下来加入氨水,调整为pH5.9,除此以外与实施例7同样地进行聚合,得到固体成分浓度23.7质量%的水性分散液299g。
聚合时间为33.0小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为0.47g,附着率为0.7质量%。
相对于所得到的水性分散液200g,使加入的去离子水为150g、使滴加稀释液的10%盐酸水溶液为1300g、使清洗用的去离子水为1000g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到51.2g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE=61.3/38.7摩尔%
碘含量:0.18质量%
玻璃化转变温度:-6.7℃
聚合速度为9.3g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为129.7nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为1.3×1014个/cc。
实施例11
向不具有点火源的内容积6升的不锈钢制高压釜(SUS316制造,附带有搅拌桨和1片挡板)中加入1383.4g的去离子水、1197.3g的聚合物B水溶液B-2(固体成分浓度:2.2质量%)后,利用氮气对体系内进行充分置换,之后进行脱气,一边以400rpm搅拌一边升温至50℃,按照内压达到0.83MPa·G的方式投入四氟乙烯(TFE)与全氟甲基乙烯基醚(PMVE)的混合气体(TFE/PMVE=25.6/74.4摩尔%比)后,将过硫酸铵(APS)1.277g溶解于去离子水5.0g中,用氮气压入,引发反应。
随着聚合的进行,在压力达到0.735MPa·G时,将TFE:14g和PMVE:12g导入至高压釜中,进行升压,将作为链转移剂的二碘化合物I(CF2)4I 5.11g与去离子水5.0g一起压入。随着反应的进行,同样地将TFE和PMVE以65.9/34.1摩尔%的比例压入,在0.735MPa·G~约0.87MPa·G之间反复进行升压、降压。反应开始后,每12小时将APS:0.2394g与去离子水3.0g一起用氮气压入,持续进行反应。在混合单体追加了337.8g时用氮气压入10%氨水溶液18.53g,至聚合结束为止压入TFE:616g和PMVE:528g。在聚合中,在TFE的总投料量达到308g、364g、434g、490g的时刻,将1,1,2,2-四氟-3-碘-1-((1,2,2-三氟乙烯基)氧基)丙烷分成4次、每次2.08g与去离子水1.5g一起利用氮气压入。
其后将高压釜冷却,放出未反应单体,得到固体成分浓度29.8质量%的水性分散液3773.7g。聚合时间为52.7小时。采集取出水性分散液后的釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为0.7g,附着率为0.06质量%。
相对于所得到的水性分散液200g,使加入的去离子水为150g、滴加稀释液的10%盐酸水溶液为1300g、清洗用的去离子水为200g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到56.8g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
碘含量:0.44质量%
门尼粘度:ML1+10(100℃)=61.1
玻璃化转变温度:-1.4℃
聚合速度为8.3g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为119.1nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为2.3×1014个/cc。
实施例12
将最初投入的去离子水的量变更为831.8g、将聚合物B水溶液B-2变更为聚合物E水溶液E-1(固体成分浓度:1.5质量%)1756.1g、将反应开始前压入的APS的量变更为4.257g、将每12小时压入的APS的量变更为0.798g,接下来加入氨水,调整为pH5.9,除此以外与实施例11同样地进行聚合,得到固体成分浓度29.8质量%的水性分散液3776.4g。
聚合时间为30.0小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为0.1g,附着率为0.01质量%。
相对于所得到的水性分散液200g,使加入的去离子水为150g、使滴加稀释液的10%盐酸水溶液为1300g、使清洗用的去离子水为200g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到56.4g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE=64.1/35.9摩尔%
碘含量:0.43质量%
门尼粘度:ML1+10(100℃)=57.5
玻璃化转变温度:-3.1℃
聚合速度为14.7g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为116.2nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为2.5×1014个/cc。
制备例5
向反应器中加入6.8g的1,1,2,2-四氟-2-((1,2,2-三氟乙烯基)氧基)乙烷-1-磺酸钠所表示的单体D、34g的水、相对于1,1,2,2-四氟-2-((1,2,2-三氟乙烯基)氧基)乙烷-1-磺酸钠的量相当于1.5摩尔%的量的过硫酸铵(APS),进行N2置换和脱气后,导入3.2g的VdF,在密闭下在60℃搅拌2小时,得到包含聚合物F(其是单体D与VdF的共聚物)的聚合物F水溶液F-1。反应器内压在加热后升至0.30MPaG,随着反应降低至0.19MPaG。向含有所得到的聚合物F的水溶液F-1中加入水,将浓度调整为2.65质量%(聚合物F水溶液F-2)。
对于所得到的聚合物F水溶液F-2利用NMR进行分析,调查聚合物组成,结果聚合物中所包含的基于单体D的聚合单元与基于VdF的聚合单元的摩尔比为1.0/1.0。另外,聚合物F中的基于单体D的聚合单元与基于VdF的聚合单元的交替率为76%以上。所得到的聚合物F的重均分子量(Mw)为15.3×104、数均分子量(Mn)为7.2×104。
实施例13
将最初投入的去离子水的量变更为118.8g、将聚合物A水溶液A-2变更为聚合物F水溶液F-2(固体成分浓度:2.65质量%)78.0g,除此以外与实施例1同样地进行聚合,得到固体成分浓度20.8质量%的水性分散液252g。
聚合时间为5.3小时。采集釜内的附着聚合物,通过加热除去水分,为4.0g,附着率为7.7质量%。
相对于所得到的水性分散液100g,使加入的去离子水为75g、使滴加稀释液的10%盐酸水溶液为700g、使清洗用的去离子水为100g,除此以外与实施例1同样地进行后处理,得到19.1g的全氟弹性体。
对所得到的全氟弹性体进行分析,得到以下的结果。
全氟弹性体的组成:TFE/PMVE/CNVE=57.1/42.5/0.38摩尔%
玻璃化转变温度:-5.4℃
聚合速度为50.3g/(小时×kg),水性分散液中的全氟弹性体颗粒的累积平均粒径为42.0nm,水性分散液中的全氟弹性体颗粒数为3.4×1014个/cc。
Claims (25)
1.一种全氟弹性体水性分散液的制造方法,其通过在聚合物(1)和水性介质的存在下将全氟单体进行聚合而制造全氟弹性体的水性分散液,其中,聚合物(1)包含基于通式(1)所表示的单体(1)的聚合单元(1),聚合物(1)的离子交换容量为1.50meq/g以上,
CF2=CF-R-CZ1Z2-A0 (1)
式中,R为连接基团,Z1和Z2各自独立地为F或CF3,A0为阴离子性基团。
2.如权利要求1所述的制造方法,其中,A0为-COOM或-SO3M,式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。
3.如权利要求1所述的制造方法,其中,单体(1)为通式(2)所表示的单体(2),
CF2=CF(-O-Rf-A) (2)
式中,Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、或者碳原子数2~100的具有醚键或酮基的含氟亚烷基;A为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。
4.如权利要求3所述的制造方法,其中,A为-COOM或-SO3M,式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。
5.如权利要求1~4中任一项所述的制造方法,其中,聚合物(1)的重均分子量为1.4×104以上。
6.如权利要求1~5中任一项所述的制造方法,其中,相对于构成聚合物(1)的全部聚合单元,聚合单元(1)的含量为50摩尔%以上。
7.如权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其中,相对于所述水性介质100质量%,聚合物(1)的添加量为0.01质量%~20质量%。
8.如权利要求1~7中任一项所述的制造方法,其中,在含氟表面活性剂实质上不存在下进行所述全氟单体的聚合。
9.如权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其中,在pH调节剂的存在下进行所述全氟单体的聚合。
10.如权利要求1~9中任一项所述的制造方法,其中,在聚合引发剂的存在下进行所述全氟单体的聚合,相对于所述全氟单体100质量%,所述聚合引发剂的添加量为0.0001质量%~10质量%。
11.一种交联性组合物的制造方法,其中,在通过权利要求1~10中任一项所述的制造方法得到全氟弹性体的水性分散液后,将所述水性分散液或者通过从所述水性分散液中回收所述全氟弹性体而得到的所述全氟弹性体与选自由无机氮化物、有机锡化合物、产生氨的化合物和交联剂组成的组中的至少一种混合,由此得到交联性组合物。
12.一种交联物的制造方法,其中,在通过权利要求11所述的制造方法得到交联性组合物后,将所述交联性组合物进行交联,由此得到交联物。
13.一种组合物,其含有全氟弹性体和聚合物(1),该聚合物(1)包含基于通式(1)所表示的单体(1)的聚合单元(1),该聚合物(1)的离子交换容量为1.50meq/g以上,
CF2=CF-R-CZ1Z2-A0 (1)
式中,R为连接基团,Z1和Z2各自独立地为F或CF3,A0为阴离子性基团。
14.如权利要求13所述的组合物,其中,A0为-COOM或-SO3M,式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。
15.如权利要求13所述的组合物,其中,单体(1)为通式(2)所表示的单体(2),
CF2=CF(-O-Rf-A) (2)
式中,Rf为碳原子数1~40的含氟亚烷基、或者碳原子数2~100的具有醚键或酮基的含氟亚烷基;A为-COOM、-SO3M、-OSO3M或-C(CF3)2OM,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。
16.如权利要求15所述的组合物,其中,A为-COOM或-SO3M,式中,M为H、金属原子、NR7 4、具有或不具有取代基的咪唑鎓、具有或不具有取代基的吡啶鎓或者具有或不具有取代基的磷鎓,R7为H或有机基团。
17.如权利要求13~16中任一项所述的组合物,其中,聚合物(1)的重均分子量为1.4×104以上。
18.如权利要求13~17中任一项所述的组合物,其中,相对于构成聚合物(1)的全部聚合单元,聚合单元(1)的含量为50摩尔%以上。
19.如权利要求13~18中任一项所述的组合物,其中,相对于所述全氟弹性体,聚合物(1)的含量为0.0001质量%~20质量%。
20.如权利要求13~19中任一项所述的组合物,其中,该组合物实质上不包含含氟表面活性剂。
21.如权利要求13~20中任一项所述的组合物,其中,该组合物为水性分散液。
22.如权利要求21所述的组合物,其中,相对于所述水性分散液,所述水性分散液的固体成分浓度为5质量%~50质量%。
23.如权利要求13~22中任一项所述的组合物,其中,所述组合物中的金属含量为10质量ppm以下。
24.一种交联性组合物,其含有权利要求13~23中任一项所述的组合物、以及选自由无机氮化物、有机锡化合物、产生氨的化合物和交联剂组成的组中的至少一种。
25.一种交联物,其通过将权利要求24所述的交联性组合物进行交联而得到。
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