JP2000063423A - 含フッ素重合体の精製方法 - Google Patents

含フッ素重合体の精製方法

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JP2000063423A
JP2000063423A JP10233244A JP23324498A JP2000063423A JP 2000063423 A JP2000063423 A JP 2000063423A JP 10233244 A JP10233244 A JP 10233244A JP 23324498 A JP23324498 A JP 23324498A JP 2000063423 A JP2000063423 A JP 2000063423A
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Naoyuki Tsuda
直幸 津田
Toru Shimoyama
徹 下山
Kazuhiko Yamada
和彦 山田
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Asahi Glass Co Ltd
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】脱溶媒の工程などがより簡略された含フッ素重
合体精製方法の提供。 【解決手段】含フッ素重合体を臨界温度以上かつ臨界圧
力以上の状態にある液化二酸化炭素に溶解させて濾過す
る含フッ素重合体の精製方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、媒体をその臨界温
度以上かつ臨界圧力以上の状態で溶媒として使用し、含
フッ素重合体を溶解させて濾過することにより精製する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】乳化重合法、懸濁重合法などにより含フ
ッ素重合体を製造する際には、重合媒体として使用する
大量の水に含まれる異物、乳化剤に含まれる異物、煩雑
な重合工程を経る際に混入する異物などのため、含フッ
素重合体の純度が低下する問題がある。
【0003】従来、含フッ素重合体の精製方法として
は、含フッ素重合体をフッ素系溶媒に溶解させて濾過し
た後、脱溶媒する方法が知られている。しかし、含フッ
素重合体はフッ素系溶媒への溶解速度が小さく、精製に
時間がかかり、またフッ素系溶媒によっては含フッ素重
合体溶液の粘度を低くできず、効率的な濾過が困難であ
る。
【0004】また、濾過清澄後、含フッ素重合体を回収
する際に、含フッ素重合体中にフッ素系溶媒が残存する
と、フッ素系溶媒が熱分解し含フッ素重合体の着色など
に代表される品質劣化の原因となることがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が有する前述の課題を解決することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、臨界温度以上
かつ臨界圧力以上の状態にある媒体に含フッ素重合体を
溶解させて濾過することを特徴とする、含フッ素重合体
の精製方法である。
【0007】本発明における媒体(以下、媒体Aとい
う)は、その臨界温度以上かつ臨界圧力以上の状態にお
いて含フッ素重合体を溶解できるものであれば特に限定
されない。媒体Aは通常含フッ素重合体に対して不活性
であるものから選択される。媒体Aは臨界温度が350
℃以下でありかつ臨界圧力が300MPa以下であるも
のが好ましい。また、媒体Aはその臨界温度以上かつ臨
界圧力以上の状態における密度が0.2〜1.5g/c
3 であるものが好ましい。精製後の含フッ素重合体か
ら容易に除去される点で媒体Aは常温、常圧で気体であ
るものが好ましい。
【0008】媒体Aの具体例には、フルオロメタン、ジ
フルオロメタン、トリフルオロメタン、テトラフルオロ
メタン、フルオロエタン、ジフルオロエタン、トリフル
オロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエ
タン、ヘキサフルオロエタン、ヘキサフルオロシクロプ
ロパン、オクタフルオロシクロブタンなどのフッ素化炭
化水素類、エタン、プロパンなどの炭化水素類、二酸化
炭素および六フッ化イオウなどがあり、二酸化炭素およ
び六フッ化イオウが好ましい。
【0009】媒体Aをその臨界温度以上かつ臨界圧力以
上の状態にするための方法としては、密閉容器内に媒体
Aを封入し、密閉容器内を媒体Aの臨界温度以上かつ臨
界圧力以上に保持する方法などがある。密閉容器内の温
度および圧力は、それぞれ30〜350℃および1〜3
00MPaが好ましく、それぞれ50〜300℃および
10〜200MPaがより好ましく、それぞれ70〜2
00℃および20〜100MPaがさらに好ましい。
【0010】臨界温度以上かつ臨界圧力以上の状態にあ
る媒体Aに溶解された含フッ素重合体は、フィルタなど
を通過させることにより濾過され、含フッ素重合体中の
異物が取り除かれる。実質的にすべての含フッ素重合体
が媒体Aに溶解されていることが好ましいが、含フッ素
重合体の一部が媒体Aに未溶解であってもよい。
【0011】フィルタの材質は、ステンレス鋼、銅など
の金属類、アルミナなどのセラミックス類、多孔質ガラ
スなどのガラス類が好ましい。フィルタの細孔径は0.
05〜10μmが好ましく、0.1〜5μmがより好ま
しい。フィルタの厚さは1〜10mmが好ましく、1〜
5mmがより好ましい。2個以上のフィルタを通過させ
てもよく、その際2個以上のフィルタは細孔径や材質の
異なる2種以上のフィルタを使用してもよい。
【0012】本発明における含フッ素重合体は、臨界温
度以上かつ臨界圧力以上の状態にある媒体Aに溶解しう
るものであれば特に限定されない。含フッ素重合体の数
平均分子量は1.5万〜100万が好ましく、4万〜5
0万がより好ましい。溶剤への溶解性、塗布性、加工性
などが良好であること、機械的強度が高いことなどの観
点からは、含フッ素重合体のフッ素含有量は40〜75
重量%が好ましく、50〜70重量%がより好ましい。
【0013】好ましい含フッ素重合体として、含フッ素
脂肪族環構造を有する単量体を重合して得られる重合体
や2つ以上の重合性2重結合を有する含フッ素単量体を
環化重合して得られる重合体であって主鎖に含フッ素脂
肪族環構造を有する重合体などが挙げられる。
【0014】主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有すると
は、脂肪族環を構成する炭素原子の1以上が主鎖を構成
する炭素連鎖中の炭素原子であり、かつ脂肪族環を構成
する炭素原子の少なくとも一部にフッ素原子またはフッ
素含有基が結合している構造を有していることを意味す
る。
【0015】含フッ素脂肪族環構造を有する単量体を重
合して得られる、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する
重合体は、特公昭63−18964などにより知られて
いる。すなわち、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−
1,3−ジオキソール)などの含フッ素脂肪族環構造を
有する単量体を単独重合することにより、またこの単量
体をテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチ
レン、ペルフルオロ(メチルビニルエーテル)などのラ
ジカル重合性単量体と共重合することにより、主鎖に含
フッ素脂肪族環構造を有する重合体が得られる。
【0016】また、2つ以上の重合性二重結合を有する
含フッ素単量体を環化重合して得られる、主鎖に含フッ
素脂肪族環構造を有する重合体は、特開昭63−238
111や特開昭63−238115などにより知られて
いる。すなわち、ペルフルオロ(アリルビニルエーテ
ル)やペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)などの
単量体を環化重合することにより、またはこのような単
量体をテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
チレン、ペルフルオロ(メチルビニルエーテル)などの
ラジカル重合性単量体と共重合することにより、主鎖に
含フッ素脂肪族環構造を有する重合体が得られる。
【0017】また、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−
1,3−ジオキソール)などの含フッ素脂肪族環構造を
有する単量体とペルフルオロ(アリルビニルエーテル)
やペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)などの2つ
以上の重合性二重結合を有する含フッ素単量体とを共重
合することによっても、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を
有する重合体が得られる。
【0018】主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合
体は、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体の全重合単
位に対して含フッ素脂肪族環構造を有する重合単位を2
0モル%以上、好ましくは40モル%以上含有するもの
が透明性、機械的特性などの面から好ましい。主鎖に含
フッ素脂肪族環構造を有する重合体としては、具体的に
は下記一般式(1)〜(4)から選ばれる繰り返し単位
を有するものが例示される。
【0019】
【化1】
【0020】[一般式(1)〜(4)において、hは0
〜5の整数、iは0〜4の整数、jは0または1、h+
i+jは1〜6、sは0〜5の整数、tは0〜4の整
数、uは0または1、s+t+uは1〜6、p、q、r
はそれぞれ独立に0〜5の整数、p+q+rは1〜6、
1 〜R6 はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子また
はトリフルオロメチル基である。]
【0021】含フッ素脂肪族環構造を有する単量体とし
ては、下記一般式(5)〜(7)で表される化合物から
選ばれる単量体が好ましい。
【0022】
【化2】
【0023】[一般式(5)〜(7)において、R7
18はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子またはトリ
フルオロメチル基であるか、または、R9 とR10、R13
とR14およびR17とR18はそれぞれ共同して−(CF
24 −、−(CF23 −、−(CF22 −、−C
2 −O−CF2 −、−(CF22 −O−CF2 −、
−O−(CF22 −および−O−(CF23 −から
なる群から選ばれる2価の基を形成してもよい。]
【0024】一般式(5)〜(7)で表される化合物の
具体例としては、式(8)〜(15)で表される化合物
などが挙げられる。
【0025】
【化3】
【0026】2つ以上の重合性二重結合を有する含フッ
素単量体としては、下記一般式(16)〜(18)で表
される化合物が好ましい。
【0027】
【化4】 CY12 =CY3 OCY45 CY67 CY8 =CY910 (16) CZ12 =CZ3 OCZ45 CZ6 =CZ78 (17) CW12 =CW3 OCW45 OCW6 =CW78 (18)
【0028】[一般式(16)〜(18)において、Y
1 〜Y10、Z1 〜Z8 およびW1 〜W8 は、それぞれ独
立にフッ素原子、塩素原子またはトリフルオロメチル基
である。]
【0029】一般式(16)〜(18)で表される化合
物の具体例としては、以下の化合物などが挙げられる。
【0030】
【化5】CF2 =CFOCF2 CF=CF2 、 CF2 =CFOCF2 CF2 CF=CF2 、 CF2 =CFOCCl2 CF2 CF=CF2 、 CF2 =CFOCF2 CF2 CCl=CF2 、 CF2 =CFOCF2 CFClCF=CF2 、 CF2 =CFOCF2 CF2 CF=CFCl、 CF2 =CFOCF2 CF(CF3 )CF=CF2 、 CF2 =CFOCF2 CF(CF3 )CCl=CF2 、 CF2 =CFOCF(CF3 )CF=CF2 、 CF2 =CFOCF2 OCF=CF2 、 CF2 =CClOCF2 OCCl=CF2 、 CF2 =CFOCCl2 OCF=CF2 、 CF2 =CFOC(CF32 OCF=CF2
【0031】本発明における含フッ素重合体は官能基を
有していてもよい。官能基としては、カルボキシル基、
スルホ基、エステル結合を有する基、加水分解性シリル
基、シアノ基、イソシアナート基などが挙げられる。含
フッ素重合体中の官能基の数は含フッ素重合体1分子当
たり、1〜30個が好ましく、1〜20個がより好まし
く、1〜10個がさらに好ましい。
【0032】含フッ素重合体に官能基を導入する方法と
しては、以下の方法などが挙げられる。 1)分子内にカルボキシル基、スルホ基などの官能基、
またはこれらの前駆体基を有する開始剤または連鎖移動
剤の存在下で重合を行うことにより、含フッ素重合体の
末端基にカルボキシル基、スルホ基などを導入する方
法。 2)酸素存在下にて含フッ素重合体を高温処理すること
により、含フッ素重合体の側鎖または末端を酸化分解せ
しめ、次いでこれを、水またはアルコールで処理してカ
ルボキシル基またはエステル結合を有する基を導入する
方法。
【0033】3)メチル ペルフルオロ(5−オキサ−
6−ヘプテノエート)などのカルボン酸誘導体基を有す
る単量体、またはスルホ基、スルホン酸誘導体基を有す
る単量体を共重合させて含フッ素重合体の側鎖に官能基
を導入する方法。 4)1)〜3)の方法にて導入した官能基を公知または
周知の方法により他の官能基に変換する方法。
【0034】
【実施例】例1(実施例) ペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)を重合して得
られる主鎖に環状構造を有する非結晶性ペルフルオロ重
合体(数平均分子量5万、以下、PPBVEという)
0.5gを内容積5cm3 、耐圧240MPaのステン
レス鋼製第一カラムに入れた。なお、この第一カラムの
出口側には細孔径2μmのステンレス鋼製フィルタが付
いている。
【0035】液化二酸化炭素を第一カラムに封入し、第
一カラムの温度を120℃に設定した。120℃の温度
に達した後で、第一カラムの圧力が80MPaとなるま
で液化二酸化炭素をプランジャポンプにより第一カラム
へ追加封入した。温度120℃、圧力80MPaの状態
を2時間保持(以下、この保持する時間を保持時間とい
う)し、PPBVEを液化二酸化炭素に溶解させた。な
お、二酸化炭素の臨界温度、臨界圧力はそれぞれ31
℃、7.38MPaである。
【0036】その後、温度120℃、圧力80MPaの
状態の液化二酸化炭素を10cm3/分の流量で30分
間第一カラムへ追加供給して濾過を行い、濾過された重
合体含有液化二酸化炭素を内容積5cm3 、耐圧240
MPaのステンレス鋼製第二カラムに封入した。
【0037】第二カラムを常温常圧に戻しながら、重合
体中の二酸化炭素を第二カラムから排出した。その結
果、0.40gのPPBVEが濾過され、白い固体とし
て回収できた。固体中には、二酸化炭素は存在せず、ま
た2μm超の異物は認められなかった。
【0038】例2〜5(実施例) 設定温度、設定圧力および保持時間を表1に示すように
変更する以外は、例1と同様の操作で試験を行った。結
果を表1に示す。
【0039】
【表1】
【0040】例6(比較例) 設定温度、設定圧力をそれぞれ二酸化炭素の臨界温度以
下および臨界圧力以下である5MPaと15℃に変更す
る以外は例1と同様の操作で試験を行った結果、PPB
VEは液化二酸化炭素に溶解せず、全く濾過することが
できなかった。
【0041】例7(比較例) 丸型フラスコにPPBVEを70g、ペルフルオロ(2
−プロピルテトラヒドロフラン)を630gを入れ、エ
バポレータを使って丸型フラスコを回転させながら、常
温、常圧でPPBVEを溶媒に溶解させたところ4日を
要した。この溶液を濾過した後、精製されたPPBVE
を得るために、温度と圧力をそれぞれ250℃、約10
torrに設定したオーブンで真空乾燥を行い、残存溶
媒濃度が100ppm以下となるように脱溶媒させたと
ころ12時間を要した。
【0042】
【発明の効果】臨界温度以上かつ臨界圧力以上の状態に
ある媒体を溶媒としているため、この媒体への含フッ素
重合体の溶解速度が速く、精製時間が大幅に短縮され
る。また、この媒体は含フッ素重合体中に実質的に残存
することがないので、残存媒体に由来する含フッ素重合
体の着色問題も解決される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AD16 BB30 BB49 4J100 AE65P AE78P AE84P AR32P BB07P BB10P BB18P CA01 GC35

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】臨界温度以上かつ臨界圧力以上の状態にあ
    る媒体に含フッ素重合体を溶解させて濾過することを特
    徴とする、含フッ素重合体の精製方法。
  2. 【請求項2】媒体が常温、常圧で気体である請求項1に
    記載の精製方法。
  3. 【請求項3】媒体の臨界温度が350℃以下でありかつ
    臨界圧力が300MPa以下である請求項1または2に
    記載の精製方法。
  4. 【請求項4】媒体が二酸化炭素である請求項1、2また
    は3に記載の精製方法。
  5. 【請求項5】含フッ素重合体が非結晶性含フッ素重合体
    である請求項1、2、3または4に記載の精製方法。
  6. 【請求項6】含フッ素重合体が主鎖に環状構造を有する
    非結晶性含フッ素重合体である請求項1、2、3、4ま
    たは5に記載の精製方法。
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