JP2009532562A - テトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとのダイポリマーの乳化重合 - Google Patents
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Abstract
45〜95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと5〜55モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとを含有するテトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとのダイポリマーの製造のための水性セミバッチ式重合法が開示される。
Description
本発明は、テトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとのダイポリマーの製造のための水性乳化重合法に関する。
テトラフルオロエチレン(TFE)と3,3,3−トリフルオロプロペン(TFP)とのダイポリマーは、様々な成形プラスチック製品でおよびコーティングで実用性を示す。かかるダイポリマーの製造にとっての大きな問題は、高価な高圧反応器の使用を必要とせず、また各使用後に回収され、そしてリサイクルされなければならない有機溶媒も必要としない好都合な方法が一切存在しないことである。
TFE/TFPポリマーの製造は米国特許公報(特許文献1)に開示されている。1000気圧までの圧力がこれらのポリマーを製造するために必要とされる。かかる高圧は、爆燃するTFEの性向のために工業的規模では危険である。
ブラウン(Brown)およびウォ−ル(Wall)((非特許文献1))は、放射線誘導重合およびコバルト−60放射線源を用いることによってTFEとTFPとの幾つかのダイポリマーを製造した。転化率は15%より下であった。工業プロセスにおける放射性物質の使用は、アイソトープの取り扱いおよび作業者を放射線から守るために必要とされる広範囲に及ぶ遮蔽の必要条件のために費用がかかり、実用的ではない。
溶媒中の、フリーラジカル開始剤を用いたTFE/TFPダイポリマーの製造は、米国特許公報(特許文献2)、米国特許公報(特許文献3)、米国特許公報(特許文献4)、米国特許公報(特許文献5)、米国特許公報(特許文献6)、および米国特許公報(特許文献7)に教示されている。TFE/TFPダイポリマーがこの方法で製造されるとき、溶媒は重合反応器から回収されなければならず、ポリマーは溶媒の全痕跡を除去するために十分に乾燥されなければならない。
それ故、高い分子量を有し、そして溶媒の存在なしに製造されたTFE/TFPダイポリマーを提供することは、フルオロポリマーの分野において一般的課題のままである。
本発明の一態様は、テトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとのダイポリマーの製造のためのセミバッチ式重合法であって、
A)ある量の水溶液を反応器に装入する工程と、
B)前記反応器を100〜95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと0〜5モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとからなる第1ガス状モノマー混合物で0.3〜10.0MPaの圧力に加圧して反応混合物を形成する工程と、
C)前記反応器を前記圧力および25℃〜130℃の温度に維持しながら、前記反応混合物をフリーラジカル開始剤の存在下で重合させてポリマー分散系を形成する工程と、
D)45〜95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと5〜55モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとからなる、ある量の第2ガス状モノマー混合物を、前記反応器内の前記圧力を維持するような速度で前記反応器に供給してテトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとの分散ダイポリマーを形成する工程と
を含む方法である。
A)ある量の水溶液を反応器に装入する工程と、
B)前記反応器を100〜95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと0〜5モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとからなる第1ガス状モノマー混合物で0.3〜10.0MPaの圧力に加圧して反応混合物を形成する工程と、
C)前記反応器を前記圧力および25℃〜130℃の温度に維持しながら、前記反応混合物をフリーラジカル開始剤の存在下で重合させてポリマー分散系を形成する工程と、
D)45〜95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと5〜55モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとからなる、ある量の第2ガス状モノマー混合物を、前記反応器内の前記圧力を維持するような速度で前記反応器に供給してテトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとの分散ダイポリマーを形成する工程と
を含む方法である。
本発明は、優れた加工性および耐燃料油性を有するフッ素含有ポリマーの製造に関する。
本発明の方法によって製造されるフルオロポリマーは、テトラフルオロエチレン(TFE)と3,3,3−トリフルオロプロペン(TFP)との共重合単位からなる。好ましくはフルオロポリマーは、ダイポリマー中のTFEとTFPとの共重合単位の全モルを基準として、45〜95(最も好ましくは70〜85)モルパーセントのTFEと5〜55(最も好ましくは15〜30)モルパーセントのTFPとを含有する。
場合により、連鎖移動剤がポリマーの平均分子量をコントロールするために本発明の重合法に用いられてもよい。典型的な連鎖移動剤には、エタン、プロパン、およびペンタンなどの低分子量炭化水素、ならびに四塩化炭素、クロロホルム、ヨードトリデカフルオロヘキサン、1,4−ジヨードオクタフルオロブタンなどのハロゲン化化合物が含まれる。当業者は、この方法に使用できる多くの他の連鎖移動剤を想像することができる。連鎖移動剤が用いられる場合、該試剤の断片がTFE/TFPダイポリマーの末端基になるであろう。
本発明のセミバッチ式乳化重合法では、第1ガス状モノマー混合物が水溶液を含有する反応器へ導入される。反応器は典型的には、蒸気空間が残るように、水溶液で完全には満たされない。水溶液は場合により、パーフルオロオクタン酸アンモニウム、3,3,4,4−テトラヒドロトリデカフルオロオクタン酸アンモニウム、ゾニール(Zonyl)(登録商標)FS−62(本願特許出願人から入手可能)またはゾニール(登録商標)1033D(本願特許出願人から入手可能)などのフルオロ界面活性剤分散剤を含んでもよい。場合により水溶液は、重合反応のpHをコントロールするためのリン酸塩または酢酸塩などのpH緩衝剤を含有してもよい。緩衝剤の代わりに、NaOH、NH4OH、またはCsOHなどの塩基がpHをコントロールするために使用されてもよい。代替的に、または追加的に、pH緩衝剤または塩基は、単独で、あるいは重合開始剤または連鎖移動剤などの他の原料と組み合わせて、重合反応の全体にわたって様々な時間に反応器に加えられてもよい。また場合により、最初の水溶液は、水溶性無機過酸化物または有機過酸化物などの重合開始剤を含有してもよい。好適な過酸化物には、過酸化水素、過硫酸アンモニウム(または他の過硫酸塩)、ジ−第三ブチルペルオキシド、ジコハク酸ペルオキシド、および第三ブチルペルオキシイソブチレートが含まれる。開始剤は、過硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムとの組み合わせなどの無機過酸化物と還元剤との組み合わせであってもよい。
反応器に装入される第1ガス混合物(「最初の装入物」とも言われる)の量は、0.3MPa〜10MPa(好ましくは0.3〜3MPa)の反応器圧力をもたらすように設定される。第1ガス混合物の組成物は、95〜100モルパーセントのTFEと0〜5モルパーセントのTFPとからなる。最初のモノマー装入物が5モルパーセントより多いTFPを含有する場合、重合速度は不経済にも遅くなるか、または反応器は10MPaを超えて加圧されなければならないであろう。それは爆発および反応器が完全性を失うことにつながるかもしれない。
第1ガス状モノマー混合物が水溶液中に分散される間、反応混合物は典型的には機械撹拌によってかき混ぜられている。得られた混合物は反応混合物と称される。
場合により、連鎖移動剤はまた、本プロセスのこの時点で導入されてもよい。連鎖移動剤の全体量は1度に加えられてもよいし、または添加は、第2ガス状モノマー混合物の100パーセント(本明細書で以下に定義されるような)が反応器に加えられる時点まで、長時間にわたって広げられてもよい。
セミバッチ式反応混合物の温度は、重合プロセスの全体にわたって25℃〜130℃、好ましくは30℃〜90℃の範囲に維持される。重合は、開始剤が熱分解するか、還元剤と反応するときに開始し、得られたラジカルは分散されたモノマーと反応してポリマー分散系を形成する。
追加量のモノマー(本明細書では「第2ガス状モノマー混合物」または「追加モノマー混合物供給物」と言われる)は、コントロールされた温度で所望の反応器圧力を維持するために重合の全体にわたってコントロールされた速度で加えられる。第2ガス状モノマー混合物中のモノマーの相対比は、得られるフルオロポリマー中の共重合モノマー単位の所望の比とおおよそ同じものであるように設定される。従って、第2ガス状モノマー混合物は、モノマー混合物中のモノマーの総モルを基準として、45〜95(好ましくは70〜85)モルパーセントのTFEと5〜55(好ましくは15〜30)モルパーセントのTFPとからなる。追加の連鎖移動剤が、場合により、重合プロセスのこの段階中の任意の時点で反応器に加え続けられてもよい。追加のフルオロ界面活性剤および重合開始剤もまた、この段階の間反応器に供給されてもよい。
形成されるダイポリマーの量は、反応器に供給された第2ガス状モノマー混合物の累積量におおよそ等しい。当業者は、第1ガス状モノマー装入物の組成が正確に、所望の最終ダイポリマー組成に必要とされるものでないかもしれないので、または第2ガス状モノマー混合物中のモノマーの一部が、反応することなく、既に形成されたポリマー粒子中へ溶解するかもしれないので、第2ガス状モノマー混合物中のモノマーのモル比が、得られたダイポリマー中の所望の共重合モノマー単位組成のそれと必ずしも正確に同じものではないことを理解するであろう。
2〜30時間の範囲の全重合時間が典型的にはこのセミバッチ式重合法に用いられる。
得られたダイポリマー分散系は、フルオロポリマー製造業界で用いられる従来技術によって単離され、濾過され、洗浄され、そして乾燥される。例えば、(非特許文献2)を参照されたい。
本発明のダイポリマーは、成形プラスチック製品およびコーティングをはじめとする多くの工業用途に有用である。
(実施例1)
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中70℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、70℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で2.17MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を85モルパーセントのテトラフルオロエチレンと15モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって2.17MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間(開始剤の導入と8000gの第2ガス状モノマー混合物が加えられてしまったときとの間の時間)は13.8時間であった。27.16重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硫酸アルミニウムで凝固させ、乾燥させた。
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中70℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、70℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で2.17MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を85モルパーセントのテトラフルオロエチレンと15モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって2.17MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間(開始剤の導入と8000gの第2ガス状モノマー混合物が加えられてしまったときとの間の時間)は13.8時間であった。27.16重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硫酸アルミニウムで凝固させ、乾燥させた。
(実施例2)
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中70℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、70℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.34MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.34MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は17時間であった。24.50重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硝酸カルシウムで凝固させ、乾燥させた。
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中70℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、70℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.34MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.34MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は17時間であった。24.50重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硝酸カルシウムで凝固させ、乾燥させた。
(実施例3)
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で0.79MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を85モルパーセントのテトラフルオロエチレンと15モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって0.79MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は24.3時間であった。24.38重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硝酸カルシウムで凝固させ、乾燥させた。
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で0.79MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を85モルパーセントのテトラフルオロエチレンと15モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって0.79MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は24.3時間であった。24.38重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硝酸カルシウムで凝固させ、乾燥させた。
(実施例4)
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと5モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.34MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.34MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は20.3時間であった。25.22重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを凍結凝固させ、乾燥させた。
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと5モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.34MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.34MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は20.3時間であった。25.22重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを凍結凝固させ、乾燥させた。
(実施例5)
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%3,3,4,4−テトラヒドロトリデカフルオロオクタン酸アンモニウム溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.34MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.34MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は20.7時間であった。22.60重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硫酸アルミニウムで凝固させ、乾燥させた。
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%3,3,4,4−テトラヒドロトリデカフルオロオクタン酸アンモニウム溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.34MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.34MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は20.7時間であった。22.60重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硫酸アルミニウムで凝固させ、乾燥させた。
(実施例6)
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。14.4グラムのイソプロパノール連鎖移動剤もまた反応器に装入した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.83MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を69モルパーセントのテトラフルオロエチレンと31モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.83MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は30.7時間であった。24.56重量%固形分ラテックスが得られた。
TFE/TFPダイポリマーを、十分に撹拌される反応容器中80℃で実施される、本発明の水性セミバッチ式乳化重合法によって製造した。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。14.4グラムのイソプロパノール連鎖移動剤もまた反応器に装入した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で1.83MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を69モルパーセントのテトラフルオロエチレンと31モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.83MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を加えて重合を維持した。8000グラムの第2ガス状モノマー混合物を反応器に加えた後、反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。サイクル時間は30.7時間であった。24.56重量%固形分ラテックスが得られた。
(比較例1)
比較の乳化重合法を、3,3,3−トリフルオロプロペン(TFP)の代わりに3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキセンを使用して行った。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキセンとの第1ガス状モノマー混合物で1.03MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を85モルパーセントのテトラフルオロエチレンと15モルパーセントの3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキセンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.03MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を、重合を維持するために導入した。モノマー消費は、重合時間が増えるにつれて遅くなり、反応器での測定可能なモノマー消費は、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液の10時間の供給後には全く観察されなかった。この時点で追加の110mLの過硫酸塩/リン酸塩溶液が加えられていた。反応器をモノマー圧力下にさらに14時間維持し、さらなる65mLの7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液をこの期間にわたって加えたが、さらなるモノマー消費は全く観察されなかった。次に反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。7.14重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硝酸カルシウムで凝固させ、乾燥させた。この方法は本発明の方法よりはるかに遅く、全ての利用可能なモノマーが重合してしまうずっと前に停止し、TFPがTFEとのコモノマーとして用いられたときより少ないダイポリマーをもたらした。
比較の乳化重合法を、3,3,3−トリフルオロプロペン(TFP)の代わりに3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキセンを使用して行った。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、80℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを97モルパーセントのテトラフルオロエチレンと3モルパーセントの3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキセンとの第1ガス状モノマー混合物で1.03MPaに加圧した。重合を、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を加えることによって開始させた。反応器圧力は重合に応じて低下した。反応器圧力を85モルパーセントのテトラフルオロエチレンと15モルパーセントの3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキセンとの第2ガス状モノマー混合物の添加によって1.03MPaに維持した。追加の7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液を、重合を維持するために導入した。モノマー消費は、重合時間が増えるにつれて遅くなり、反応器での測定可能なモノマー消費は、7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液の10時間の供給後には全く観察されなかった。この時点で追加の110mLの過硫酸塩/リン酸塩溶液が加えられていた。反応器をモノマー圧力下にさらに14時間維持し、さらなる65mLの7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウム溶液をこの期間にわたって加えたが、さらなるモノマー消費は全く観察されなかった。次に反応器を冷却し、脱圧して重合を停止させた。7.14重量%固形分ラテックスが得られた。ダイポリマーを硝酸カルシウムで凝固させ、乾燥させた。この方法は本発明の方法よりはるかに遅く、全ての利用可能なモノマーが重合してしまうずっと前に停止し、TFPがTFEとのコモノマーとして用いられたときより少ないダイポリマーをもたらした。
(比較例2)
比較の乳化重合法を、5モル%より多い3,3,3−トリフルオロプロペンを含有する第1ガス状モノマー混合物からTFE/TFPダイポリマーを製造しようとして行った。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、70℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で2.17MPaに加圧した。7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を、重合を開始させようとして反応器に加えた。反応器圧力はモノマー消費に応じて低下せず、ほとんどまたは全く重合が起こらないことを示唆した。さらなる105mLの7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを6時間にわたって反応器に加えた。反応器圧力の有意な低下はこの時間にわたって全く観察されなかった。TFE/TFPダイポリマーは該方法から全く製造されなかった。
比較の乳化重合法を、5モル%より多い3,3,3−トリフルオロプロペンを含有する第1ガス状モノマー混合物からTFE/TFPダイポリマーを製造しようとして行った。24.0kgの0.5重量%パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸溶液を33L反応器に装入し、70℃に加熱した。反応器ヘッドスペースを79モルパーセントのテトラフルオロエチレンと21モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとの第1ガス状モノマー混合物で2.17MPaに加圧した。7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを含有する200mLの溶液を、重合を開始させようとして反応器に加えた。反応器圧力はモノマー消費に応じて低下せず、ほとんどまたは全く重合が起こらないことを示唆した。さらなる105mLの7重量%過硫酸アンモニウム/5重量%リン酸二アンモニウムを6時間にわたって反応器に加えた。反応器圧力の有意な低下はこの時間にわたって全く観察されなかった。TFE/TFPダイポリマーは該方法から全く製造されなかった。
Claims (7)
- テトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとのダイポリマーの製造のためのセミバッチ式重合法であって、
A)ある量の水溶液を反応器に装入する工程と、
B)前記反応器を100〜95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと0〜5モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとからなる第1ガス状モノマー混合物で0.3〜10.0MPaの圧力に加圧して反応混合物を形成する工程と、
C)前記反応器を前記圧力および25℃〜130℃の温度に維持しながら前記反応混合物をフリーラジカル開始剤の存在下で重合させてポリマー分散系を形成する工程と、
D)45〜95モルパーセントのテトラフルオロエチレンと5〜55モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとからなる、ある量の第2ガス状モノマー混合物を、前記反応器内の前記圧力を維持するような速度で前記反応器に供給してテトラフルオロエチレンと3,3,3−トリフルオロプロペンとの分散ダイポリマーを形成する工程と
を含むことを特徴とする方法。 - 前記水溶液がフルオロ界面活性剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記フルオロ界面活性剤がパーフルオロオクタン酸アンモニウム、パーフルオロヘキシルエチルスルホン酸および3,3,4,4−テトラヒドロトリデカフルオロオクタン酸アンモニウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 連鎖移動剤を反応器に供給する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記圧力が0.3〜3MPaに維持されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記温度が30℃〜90℃に維持されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2ガス状モノマー混合物が70〜85モルパーセントのテトラフルオロエチレンと15〜30モルパーセントの3,3,3−トリフルオロプロペンとからなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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