JP2003246757A - 含フッ素ジエン化合物、その製造方法および重合体 - Google Patents
含フッ素ジエン化合物、その製造方法および重合体Info
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Abstract
び重合体の提供。 【解決手段】RfCH=CFCH=CH2で表される含
フッ素ジエン化合物(R f:炭素数1〜12のポリフル
オロアルキル基)およびその化合物から得られる重合
体。RfCH2CF2CH2CH2X(X:ハロゲン原
子)で表される化合物を、塩基性化合物の存在下に脱H
X反応および脱HF反応させて含フッ素ジエン化合物を
得る。
Description
エン化合物、その製造方法および重合体に関する。
2000−247914公報に記載のRfCF=CHC
H=CH2が知られている。該含フッ素ジエン化合物を
用いて得られる重合体は、撥水性および撥油性に優れる
が、原料である化合物を得るためには、取扱いが困難で
ある亜鉛等の触媒を使用するか、または多段階の反応を
経由する必要があった。
有する前述の欠点を解決するものである。すなわち、本
発明は、取扱いが困難な亜鉛等の触媒を使用することな
く、または多段階の反応を経由することなく製造でき
る、含フッ素ジエン化合物を提供することを目的とす
る。また、該含フッ素ジエン化合物の製造方法および重
合体の提供を目的とする。
FCH=CH2で表される含フッ素ジエン化合物(以
下、化合物1と記す。)を提供する。ただし、本明細書
においてRfは炭素数1〜12のポリフルオロアルキル
基(以下、Rf基と記す。)を示す。
X(ただし、Xはハロゲン原子を示す。以下においても
同様。)で表される化合物(以下、化合物2と記す。)
を、塩基性化合物の存在下に脱HX反応および脱HF反
応させる化合物1の製造方法を提供する。
で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位Aと記
す。)および/または−CH2CH(CF=CHRf)
−で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位Bと記
す。)を含み、かつ質量平均分子量が2×103〜5×
106である重合体を提供する。
対応するアルキル基における水素原子の数にして60%
以上がフッ素原子に置換された基が好ましく、特に80
%以上がフッ素原子に置換された基が好ましい。また、
残余の水素原子の一部または全部が、塩素原子等の他の
ハロゲン原子に置換されていてもよい。
は分岐状でも直鎖状でもよく、直鎖状が好ましい。Rf
基の炭素数は、重合体におけるフッ素原子の含有量を多
くし、重合体の耐熱性、耐油性、撥水性等を向上できる
ため、4〜10が好ましい。
性化合物の存在下に脱HX反応および脱HF反応させる
ことにより製造するのが好ましい。たとえば、化合物1
は、化合物2を塩基性化合物の存在下に脱HX反応させ
てRfCH2CF2CH=CH2で表される化合物(以
下、化合物3と記す。)とし、さらに塩基性化合物の存
在下に脱HF反応させることにより製造するのが好まし
い。
フッ化ビニリデンおよびエチレンをラジカル反応により
付加して得られる。該ラジカル反応は、フッ化ビニリデ
ンを付加した後に、エチレンを付加するのが好ましい。
の存在下で行われるのが好ましい。溶媒としては、te
rt−ブタノール(以下、t−BuOHと記す。)、メ
タノール(以下、MeOHと記す。)、水等が好ましく
挙げられる。特に、t−BuOHが好ましい。
化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属アルコ
キシド、有機アミン化合物等が好ましく用いられる。具
体的には、水酸化カリウム(以下、KOHと記す。)、
水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシ
ウム、tert−ブトキシカリウム(以下、t−BuO
Kと記す。)、トリエチルアミン、ピリジン等が好まし
い。
においては、反応率、生成物の選択性等の観点からt−
BuOKが好ましく、化合物3との反応においては、比
較的塩基性の弱いKOHが好ましい。また、該反応は、
相間移動触媒を添加して行ってもよい。相間移動触媒と
しては、アルキルアンモニウム塩等が好ましく挙げられ
る。塩基性化合物の存在下での脱HX反応および脱HF
反応において、反応温度は40〜100℃が好ましく、
反応時間は1〜100時間が好ましい。
化合物1に基づく重合単位を有する重合体が得られる。
本発明の重合体は、前記繰り返し単位Aおよび/または
前記繰り返し単位Bを有し、かつ質量平均分子量は2×
103〜5×106であるのが好ましい。質量平均分子
量が大きすぎると重合体の製造が困難となり、小さすぎ
ると重合体の熱安定性が低くなり、分解しやすくなる。
合様式で重合した構造であり、繰り返し単位Bは、1,
2−重合様式で重合した構造である。本発明の重合体
は、繰り返し単位Aおよび繰り返し単位Bの両方が含ま
れる重合体でもよく、繰り返し単位Aのみまたは繰り返
し単位Bのみが含まれる重合体でもよい。
外に、他の単量体に基づく繰り返し単位を含んでいても
よい。他の単量体としては、テトラフルオロエチレン、
クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ
化ビニル、ヘキサフルオロプロピレン、エチレン、プロ
ピレン、メチル(メタ)アクリレート、フルオロアルキ
ル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、
炭素数14以上の飽和炭化水素基含有(メタ)アクリレ
ート、スチレンおよびその誘導体等が好ましく挙げられ
る。特に、炭素数14以上の飽和炭化水素基含有(メ
タ)アクリレートが好ましい。重合体において、他の単
量体に基づく繰り返し単位の割合は90モル%以下が好
ましい。
ル重合法等の重合方法を用いて得ることができる。本発
明においては、ラジカル開始剤を用いて特に穏和な条件
で重合できるラジカル重合法を用いて重合体を得るのが
好ましい。具体的には、懸濁重合、溶液重合、バルク重
合、乳化重合等の重合方法が好ましく採用できる。
たは油溶性開始剤が重合方法に応じて使用できる。たと
えば、乳化重合においては、水溶性過酸化物が好ましく
用いられ、たとえば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニ
ウム、ジコハク酸パーオキシド等が好ましく用いられ
る。懸濁重合、溶液重合またはバルク重合においては、
非フッ素系過酸化物、フッ素系過酸化物、アゾ化合物が
好ましく用いられ、たとえば、ジイソプロピルパーオキ
シジカーボネート、ベンゾイルパーオキシド、パーフル
オロブタン酸パーオキシド、アゾビスイソブチロニトリ
ル(以下、AIBNと記す。)等が好ましく用いられ
る。
(CF2)2CHClF、F(CF2)8F、H(CF
2)6F等のフッ素系溶剤が好ましく用いられる。重合
体を得る反応の温度は、ラジカル重合においては50〜
100℃が好ましい。
説明する。しかし、本発明はこれらに限定されない。
付き1Lの三つ口フラスコに、3,3,5,5,6,
6,7,7,8,8,8−ウンデカフルオロ−1−ヨー
ドオクタンの200gおよびMeOHの100gを入
れ、KOHの28gをMeOHの150gに溶解させた
溶液を室温にて1時間かけて滴下した。
3時間後に、KOHの11gをMeOHの80gに溶解
させた溶液を添加し、さらに5時間反応させた。反応
後、得られたC4F9CH2CF2CH=CH2を含む
反応混合物を、蒸留水にて洗浄し、反応液を得た。
の三つ口フラスコに、得られた反応液の143gおよび
t−BuOHの50gを入れ、t−BuOKの39gと
テトラブチルアンモニウム(以下、TBABと記す。)
の11gをt−BuOHの150gに溶解させた溶液を
室温にて1時間かけて滴下した。
12時間後に、t−BuOKの20gをt−BuOHの
100gに溶解させた溶液を添加し、さらに4時間反応
させた。反応後、得られた反応粗液を蒸留水で洗浄し、
減圧蒸留して、目的とする生成物1であるC4F9CH
=CFCH=CH2(沸点65℃/200torr)の
23g(生成物1の単離収率は17%。)を得た。得ら
れた生成物1はトランス体のみであった。19F−NM
Rおよび1H−NMRの測定結果を示す。
(ppm):−81.8(3F,CF 3−)、−10
7.9(2F,−CF2−CH=)、−108.4(1
F,−CH=CF−(trans))、−124.9〜
−126.3(4F,−CF2−)。
pm):5.01(1H,−CH=CF−)、5.55
〜5.93(2H,CH2=)、6.16(1H,=C
F−CH=)。
付き1Lの三つ口フラスコに、3,3,5,5,6,
6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ペン
タデカフルオロ−1−ヨードデカンの400gおよびM
eOHの200gを入れ、これにKOHの47gをMe
OHの200gに溶解させた溶液を室温にて1時間かけ
て滴下した。
3時間後にKOHの12gをMeOHの100gに溶解
させた溶液を添加し、さらに5時間反応させた。反応
後、得られたC6F13CH2CF2CH=CH2を含
む反応混合物を、蒸留水にて洗浄し、反応液を得た。
の三つ口フラスコに、得られた反応液の298gおよび
t−BuOHの100gを入れ、t−BuOKの60g
とTBABの17gをt−BuOHの250gに溶解さ
せた溶液を室温にて1時間かけて滴下した。
12時間後に、t−BuOKの45gをt−BuOHの
200gに溶解させた溶液を添加し、さらに8時間反応
させた。反応後、得られた反応粗液を蒸留水で洗浄し、
減圧蒸留して、目的とする生成物2であるC6F13C
H=CFCH=CH2(沸点66℃/30torr)の
65g(生成物2の単離収率は23%。)を得た。得ら
れた生成物はトランス体のみであった。19F−NMR
および1H−NMRの測定結果を示す。
(ppm):−81.5(3F、CF 3−)、−10
7.6(2F、−CF2−CH=)、−108.4(1
F、−CH=CF−(trans))、−122.1〜
126.5(8F、−CF2−)、(溶媒:CDC
l3)δ(ppm):5.01(1H、−CH=CF
−)、5.55〜5.93(2H、CH2=)、6.1
5(1H、=CF−CH=)。
に、生成物1の9g、AK−225(旭硝子社製、商品
名)の51gおよびAIBNの0.36gを入れ、液体
窒素を用いて凍結脱気を3回繰り返した後、65℃にて
12時間重合反応を行い、重合体を得た。反応終了後の
溶液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、
未反応の生成物1は実質的に検出されなかった。得られ
た重合体の質量平均分子量は9300であり、該重合体
における繰り返し単位Aと繰り返し単位Bの割合は約
1:1であった。
体の濃度が5質量%となるように希釈し、試験液とし
た。試験液の1mLを、7cm四方のガラス板に滴下
し、3000回転で30秒間スピンコートした後、11
0℃にて1時間キュアリングを行ってサンプルを作製し
た。得られたサンプルの表面の、水に対する接触角は1
10.4度であり、ヘキサデカンに対する接触角は6
8.5度であった。
いる以外は、例3と同様に重合反応を行った。得られた
重合体の質量平均分子量は10300であり、該重合体
における繰り返し単位Aと繰り返し単位Bの割合は約
1:1であった。さらに、例3と同様にしてサンプルを
作製した。得られたサンプルの表面の、水に対する接触
角は109度であり、ヘキサデカンに対する接触角は6
6.7度であった。
に、生成物1の8.11g、ステアリルアクリレートの
12.25g、ヒドロキシエチルアクリレートの0.4
2g、ポリオキシアルキレングリコールモノメタクリレ
ートの0.3g、ポリオキシエチレンオクチルフェニル
エーテルの1.68g、ステアリルトリエチルアンモニ
ウムクロライドの0.42g、水の26.20g、アセ
トンの10.5g、分子量調整剤としてステアリルメル
カプタンの0.11g、開始剤として2,2’−アゾビ
ス(2−メチルプロピオンアミジン)2塩酸塩の0.0
4gを入れた。
反応を行い、重合体の固形分濃度が38.4質量%であ
るエマルションを得た。得られた重合体の質量平均分子
量は45800であり、重合体における生成物1に基づ
く重合単位の割合は39.9モル%であった。
の27gに滴下し、重合体を沈殿させた。得られた重合
体を30℃にて一晩真空乾燥させた後、AK−225を
用いて重合体の濃度が5質量%である溶液を得た。
サンプルを作製した。得られたサンプルの表面の、水に
対する接触角は107.2度であり、ヘキサデカンに対
する接触角は66.7度であった。
いる以外は、例5と同様に重合反応を行い、重合体の固
形分濃度が39.1質量%であるエマルションを得た。
得られた重合体の質量平均分子量は47000であり、
重合体における生成物2に基づく重合単位の割合は3
3.1モル%であった。
した。得られたサンプルの、水に対する接触角は10
9.4度であり、ヘキサデカンに対する接触角は69.
4度であった。
化合物である。該化合物の合成は、取扱いが困難である
亜鉛等の触媒を使用せず、多段階の反応を経由せずに行
える。また、該化合物は重合性に優れ、質量平均分子量
の大きな重合体を得ることができる。
を有することにより耐熱性、撥水性、撥油性に優れる。
また、二重結合を有する炭素原子にフッ素原子が結合し
ているため、熱的に安定である。また、該重合体はフッ
素系溶剤に可溶であるため、耐候性、撥水性、非粘着性
に優れた塗料またはコーティング材として有用である。
さらに、フッ素原子を多く含むことから誘電率が低く、
低誘電率被膜としての用途にも有用である。
ことから、さらに架橋反応が行え、また重合体に官能基
を容易に導入できる。さらに、ポリブタジエン、ニトリ
ルゴム、スチレン・ブタジエン共重合体などの樹脂に、
Rf基を容易に導入でき、樹脂の改質が容易に行える。
Claims (3)
- 【請求項1】RfCH=CFCH=CH2(ただし、R
fは炭素数1〜12のポリフルオロアルキル基を示
す。)で表される含フッ素ジエン化合物。 - 【請求項2】RfCH2CF2CH2CH2X(ただ
し、Rfは炭素数1〜12のポリフルオロアルキル基を
示し、Xはハロゲン原子を示す。)で表される化合物
を、塩基性化合物の存在下に脱HX反応および脱HF反
応させることを特徴とする、前記含フッ素ジエン化合物
の製造方法。 - 【請求項3】−CH2CH=CFCHRf−で表される
繰り返し単位および/または−CH 2CH(CF=CH
Rf)−で表される繰り返し単位を含み、かつ質量平均
分子量が2×103〜5×106である重合体。ただ
し、Rfは炭素数1〜12のポリフルオロアルキル基を
示す。
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