JP2022045902A - フッ素樹脂及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融粘度の温度依存性が小さいフッ素樹脂を提供する。【解決手段】オキソランを有する残基単位Aと、残基単位Bと、を含み、回転粘度計にて230℃~270℃、周波数1(rad・s-1)で測定した溶融粘度の変化率が80~93%であるフッ素樹脂。【選択図】なし
Description
本発明は、加工に優れる溶融粘度の温度依存性を有するフッ素樹脂及びその製造方法に関する。
嵩高い環構造であるオキソランを有するフッ素樹脂は、非晶性を示す場合が多く、特に、炭素、フッ素、酸素の元素のみで構成される場合、耐熱性に優れる。非特許文献1には、オキソランを有するフッ素樹脂の1種であるパーフルオロ-2-メチレン-4-メチル-1,3-ジオキソラン(PFMMD)の製造方法が開示されている。
一方、樹脂を加工し所望の成形品を得るためには、成形加工時の温度をできるだけ目標値に保つ必要がある。特許文献1では、射出成型機や押出成形機などの成形機内の温度ムラを抑制する方法が開示されている。
また、特許文献2では、溶融加工可能なフッ素樹脂を含む組成物が開示されている。
また、特許文献2では、溶融加工可能なフッ素樹脂を含む組成物が開示されている。
Macromolecules 2005,38,4237-4245
非特許文献1のフッ素樹脂を追試したところ、溶融粘度の温度依存性が大きすぎるため、成形加工時の温度の精密制御を必要とする場合があることがわかった。
成形機内の温度を精密に制御する装置は、特殊な温度調整装置が必要な場合があり、高価なため製造コストの増大に繋がったり、故障時の修理の負担が大きかったりという問題があった。
成形機内の温度を精密に制御する装置は、特殊な温度調整装置が必要な場合があり、高価なため製造コストの増大に繋がったり、故障時の修理の負担が大きかったりという問題があった。
そのため、安価で汎用な成型機を用い、温度ムラが局所的に発生しても、完成品の成形に与える影響の少ないフッ素樹脂、すなわち、溶融粘度の温度依存性が比較的小さいフッ素樹脂の出現が求められていた。
本発明者らは、上記課題に関して鋭意検討した結果、オキソランを有する残基単位に特定のフッ素化合物残基単位を共重合させることで、溶融粘度の温度依存性を比較的小さくできることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
下記式(1)で表される残基単位Aと、
下記式(2)で表される残基単位または下記式(3)で表される残基単位の少なくともいずれかの残基単位Bを含み、回転粘度計にて230℃~270℃、周波数1(rad・s-1)の条件で測定した溶融粘度の変化率が80~93%であるフッ素樹脂。
下記式(2)で表される残基単位または下記式(3)で表される残基単位の少なくともいずれかの残基単位Bを含み、回転粘度計にて230℃~270℃、周波数1(rad・s-1)の条件で測定した溶融粘度の変化率が80~93%であるフッ素樹脂。
(式中、Rf1、Rf2はそれぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1~6のパーフルオロアルキル基のいずれかを表す。当該パーフルオロアルキル基の任意の炭素-炭素結合間にエーテル結合を有していてもよい。また、Rf1、Rf2が互いに結合して環を形成してもよい。)
(式中、R3、R4、R5はそれぞれ独立に、フッ素原子、塩素原子、または炭素数1~10のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を表す。当該パーフルオロアルキル基の任意の炭素-炭素結合間にエーテル結合を有していてもよい。また、当該パーフルオロアルキル基の任意のフッ素原子のうち1つは塩素原子であってもよい。Xはフッ素原子または塩素原子のいずれかを表す。)
(式中、R6、R7はそれぞれ独立に、ジフルオロメチレンまたは酸素原子のいずれかを表す。nは1~3の整数である。)
本発明によれば、溶融粘度の温度依存性が小さいフッ素樹脂を提供することができる。
以下に本発明のフッ素樹脂の一態様について詳細に説明する。
なお、本発明において、「残基単位」とは、樹脂の繰り返し単位、または樹脂の構成単位を表す。
また、数値範囲を「~」で記載する場合、上限値及び下限値を含むものとする。
また、数値範囲を「~」で記載する場合、上限値及び下限値を含むものとする。
本発明のフッ素樹脂は、前記式(1)で表される残基単位Aと、前記式(2)で表される残基単位及び前記式(3)の少なくともいずれかで表される残基単位B、とを含み、回転粘度計にて230℃~270℃、周波数1(rad・s-1)の条件で測定した溶融粘度の変化率が80~93%である。
本発明のフッ素樹脂に含まれる残基単位Aは、前記式(1)で表される。
式(1)中、Rf1、Rf2はそれぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1~6のパーフルオロアルキル基のいずれかを表す。当該パーフルオロアルキル基の任意の炭素-炭素結合間にエーテル結合を有していてもよい。また、Rf1、Rf2が互いに結合して環を形成してもよい。
式(1)中、Rf1、Rf2はそれぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1~6のパーフルオロアルキル基のいずれかを表す。当該パーフルオロアルキル基の任意の炭素-炭素結合間にエーテル結合を有していてもよい。また、Rf1、Rf2が互いに結合して環を形成してもよい。
式(1)におけるRf1、Rf2の炭素数1~6のパーフルオロアルキル基は、直鎖状であっても、分岐状であってもよい。当該パーフルオロアルキル基として、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロ-n-プロピル基、ヘプタフルオロ-イソプロピル基、ノナフルオロ-n-ブチル基、ノナフルオロ-イソブチル基、ノナフルオロ-sec-ブチル基、ノナフルオロ-tert-ブチル基、パーフルオロ(メトキシメチル)基、パーフルオロ(エトキシメチル)基等が挙げられる。これらの中でも、単量体の製造容易性の観点から、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ(メトキシメチル)基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
前記式(1)におけるRf1、Rf2としては、それぞれ独立にフッ素原子またはトリフルオロメチル基のいずれかであることが特に好ましい。Rf1、Rf2がいずれもフッ素原子であること、または、Rf1がフッ素原子、Rf2がトリフルオロメチル基であることが殊更好ましい。
残基単位Aとして、具体的には、下記の残基単位を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
残基単位Aは、一形態では1種のみであることができ、他の一形態では2種以上であることができる。残基単位Aが、2種以上である場合は、任意の比率、任意の組み合わせで構成され得る。
本発明のフッ素樹脂に含まれる残基単位Bは、前記式(2)で表される残基単位または前記式(3)で表される残基単位の少なくともいずれかである。
式(2)中、R3、R4、R5はそれぞれ独立に、フッ素原子、塩素原子、または炭素数1~10のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を表す。当該パーフルオロアルキル基の任意の炭素-炭素結合間にエーテル結合を有していてもよい。また、当該パーフルオロアルキル基の任意のフッ素原子のうち1つは塩素原子であってもよい。Xはフッ素原子または塩素原子のいずれかを表す。
式(2)におけるR3、R4、R5の炭素数1~10のパーフルオロアルキル基は、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、環状であってもよい。
成形加工性の観点から、当該パーフルオロアルキル基の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。
成形加工性の観点から、当該パーフルオロアルキル基の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。
当該パーフルオロアルキル基として、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロ-n-プロピル基、ヘプタフルオロ-イソプロピル基、ノナフルオロ-n-ブチル基、ノナフルオロ-イソブチル基、ノナフルオロ-sec-ブチル基、ノナフルオロ-tert-ブチル基、パーフルオロ(メトキシメチル)基、パーフルオロ(エトキシメチル)基、パーフルオロ(n-プロポキシメチル)基、パーフルオロ(n-ブトキシメチル)基、2-クロロテトラフルオロエチル基、3-クロロヘキサフル
オロ-n-プロピル基、6-クロロドデカフルオロ-n-ヘキシル基、パーフルオロ(シクロヘキシル)基、パーフルオロ(シクロヘキシルメチル)基等が挙げられる。これらの中でも、単量体の入手容易性の観点から、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ(メトキシメチル)基、パーフルオロ(n-プロポキシメチル)が好ましく、トリフルオロメチル基、パーフルオロ(メトキシメチル)基、パーフルオロ(n-プロポキシメチル)からなる群の1種が好ましい。
オロ-n-プロピル基、6-クロロドデカフルオロ-n-ヘキシル基、パーフルオロ(シクロヘキシル)基、パーフルオロ(シクロヘキシルメチル)基等が挙げられる。これらの中でも、単量体の入手容易性の観点から、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ(メトキシメチル)基、パーフルオロ(n-プロポキシメチル)が好ましく、トリフルオロメチル基、パーフルオロ(メトキシメチル)基、パーフルオロ(n-プロポキシメチル)からなる群の1種が好ましい。
前記式(2)におけるR3、R4、R5、Xは、一形態では、R3、R4、Xがいずれもフッ素原子であり、R5が任意の炭素-炭素結合間にエーテル結合を有する炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが好ましい。また、他の一形態では、R3、R4、R5が、それぞれ独立して、フッ素原子またはトリフルオロメチル基のいずれかであり、Xが塩素原子であることが好ましい。
前記式(2)で表される残基単位として、具体的には、下記の単量体の二重結合が開裂し、繰り返し単位を形成した構造を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、オクタフルオロイソブチレン、クロロトリフルオロエチレン、1,1-ジクロロ-2,2-ジフルオロエチレン、1,2-ジクロロ-1,2-ジフルオロエチレン、トリクロロフルオロエチレン、テトラクロロエチレン、1,1-ジクロロヘキサフルオロ-1-ブテン、2,3-ジクロロヘキサフルオロ-2-ブテン、4-クロロヘプタフルオロ-1-ブテン、6-クロロパーフルオロ-1-ブテン、8-クロロパーフルオロ-1-ブテン等のハロゲン化オレフィン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(イソプロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(3-メトキシプロピルビニルエーテル)、2-(ヘプタフルオロプロポキシ)ヘキサフルオロプロピルトリフルオロビニルエーテル等のパーフルオロビニルエーテルを挙げることができる。
中でも、得られるフッ素樹脂の成形加工性がより優れるため、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、オクタフルオロイソブチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)からなる群の1種の単量体を用いることが好ましく、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)からなる群の少なくとも1種の単量体を用いることがより好ましい。
式(3)中、R6、R7はそれぞれ独立に、ジフルオロメチレンまたは酸素原子のいずれかを表す。nは1~3の整数である。
式(3)におけるR6、R7、nは、一形態では、R6は酸素原子、R7はジフルオロメチレンであり、nは1であることが好ましく、他の一形態では、R6、R7はいずれも酸素原子であり、nは2または3であることが好ましい。
式(3)で表される残基単位として、具体的には、下記の単量体の二重結合が開裂し、繰り返し単位を形成した構造を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
パーフルオロ(3-ブテニルビニルエーテル)、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)、パーフルオロ-1,3-ビス(ビニロキシ)プロパン、パーフルオロ-1,2-ビス(ビニロキシ)エタン等のパーフルオロビニルエーテル等を挙げることができる。
残基単位Bとして、成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスの観点から、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(3-ブテニルビニルエーテル)からなる群の少なくとも1種であることが殊更好ましい。
残基単位Bは、一形態では1種のみであることができ、他の一形態では2種以上であることができる。例えば、残基単位Bは、式(2)で表される残基単位の1種または2種以上であってもよい。式(3)で表される残基単位の1種または2種以上であってもよい。また、式(2)で表される残基単位の少なくとも1種と、前記式(3)で表される残基単位の少なくとも1種との組み合わせであってもよい。残基単位Bが、2種以上である場合、任意の比率、任意の組み合わせで構成され得る。
本発明のフッ素樹脂は、その溶融粘度の温度による変化率が小さい。これにより、成形機内の温度ムラが局所的に発生するような成形条件でも、成形体に与える影響を抑制することができ、所望の形状の成形品を効率よく製造することができるため好ましい。
本発明のフッ素樹脂は、具体的な溶融粘度特性として、回転粘度計にて230℃~270℃、周波数1(rad・s-1)の条件で測定した溶融粘度の変化率が80~93%であり、83%~90%であることが好ましく、85~88%であることがより好ましい。
溶融粘度の変化率が80%以上であることにより、温度を上げることで粘度を低下させるなどの粘度調整を行いやすくなり、成形加工性に優れるため好ましい。一方、溶融粘度の変化率が93%以下であることにより、溶融粘度の温度依存性が低く、加工時に精密な温度制御が不要なため好ましい。よって、溶融粘度の変化率は、成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスが取れた上記の範囲とすることが重要である。
溶融粘度の変化率が80%以上であることにより、温度を上げることで粘度を低下させるなどの粘度調整を行いやすくなり、成形加工性に優れるため好ましい。一方、溶融粘度の変化率が93%以下であることにより、溶融粘度の温度依存性が低く、加工時に精密な温度制御が不要なため好ましい。よって、溶融粘度の変化率は、成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスが取れた上記の範囲とすることが重要である。
本発明の溶融粘度の変化率は、下記式によって算出するものとする。
溶融粘度の変化率(%)=
[230℃における溶融粘度-270℃における溶融粘度]/[230℃における溶融粘度]×100
溶融粘度の変化率(%)=
[230℃における溶融粘度-270℃における溶融粘度]/[230℃における溶融粘度]×100
本発明のフッ素樹脂は、温度230℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が3,000~100,000Pa・sであることが好ましい。また、温度270℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が500~10,000Pa・sであることが好ましい。
温度230℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が、5,000~80,000Pa・s、温度270℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が、700~9,000Pa・sであることがより好ましく、温度230℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が、10,000~50,000Pa・s、温度270℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が、1,000~8,000Pa・sであることがさらに好ましい。
前記フッ素樹脂の溶融粘度が上記範囲であることにより、成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスを取ることができる傾向があるため好ましい。
溶融粘度の測定方法は、一般的な粘弾性測定装置で測定することができる。例えば、Anton-Paar社製回転型レオメーターMCR-300を用いて、230℃~270℃の範囲で測定温度を10℃ずつ変え、周波数1(rad・s-1)における複素粘度を測定することで行うことができる。
試験片は、例えば、280℃に加熱下、5分間プレス成形することによって得た短冊状のものを使用することができる。
本発明のフッ素樹脂は、全残基単位の総量100モル%に対し、残基単位Aの含有量は70~99モル%、残基単位Bの含有量は1~30モル%であることが好ましい。
溶融粘度の温度による変化率を小さくする観点から、本発明のフッ素樹脂の前残基単位の総量100モル%に対し、残基単位Aの含有量は80~98モル%、残基単位Bの含有量は2~20モル%であることが好ましく、残基単位Aの含有量は82~97モル%、残基単位Bの含有量は3~18モル%であることがより好ましい。
残基単位Aの含有量は、多いほどフッ素樹脂の耐熱性が向上する傾向があるが、多すぎると溶融粘度の温度依存性が大きくなる傾向がある。
一方、基単位Bの含有量は、多いほど溶融粘度の温度依存性が小さくなる傾向があり、多すぎるとフッ素樹脂の耐熱性が低下する傾向がある。
よって、本発明のフッ素樹脂における、残基単位Aと残基単位Bの含有量の調整が重要であり、前記範囲であることが好ましい。
本発明のフッ素樹脂における、残基単位Aと残基単位Bの含有量が前記範囲であれば、他の残基単位が含まれていてもよい。
本発明のフッ素樹脂の各残基単位の含有量は、ヘキサフルオロベンゼンにフッ素樹脂を溶解し、日本電子(株)製NMR(JNM-ECZS400)を用いて、19F-NMR測定を行い、検出ピークの積分値の比により求めることができる。例えば、フッ素樹脂が残基単位Aと残基単位Bからなる場合、残基単位Aに帰属されるピークの積分値と、残基単位Bに帰属されるピークの積分値の比によって算出できる。検出されなかった、あるいは検出限界以下の構造単位は0モル%として計算する。
本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量は、標準ポリメタクリル酸メチル換算で、90,000~500,000であることが好ましい。90,000超、500,000以下であることがより好ましく、10,000~400,000であることがさらに好ましい。13,000~300,000であることが殊更好ましい。
前記フッ素樹脂の重量平均分子量が上記範囲であることで、成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスを取ることができる傾向があるため好ましい。
本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。この方法においては、フッ素樹脂が可溶な溶媒を溶離液として使用することができる。前記溶離液としては、例えば、アサヒクリンAK-225(旭硝子株式会社製)に、AK-225に対して10wt%の1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(和光純薬工業製)を添加したものを挙げることができる。測定温度は40℃を挙げることができる。
本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比である分子量分布Mw/Mnは、特に限定はないが、成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスの観点から、分子量分布Mw/Mnは1.2~8であることが好ましく、1.2~5であることがより好ましく、1.5~3であることが更に好ましく、2.0~3であることが特に好ましい。
数平均分子量Mnは前述した重量平均分子量Mwの測定方法と同様の方法で測定でき、分子量分布Mw/Mnは重量平均分子量Mwを数平均分子量Mnで割ることにより算出することができる。
本発明のフッ素樹脂のガラス転移温度は、100℃以上、350℃以下であることが好ましい。成形加工性と機械的強度の観点から、ガラス転移温度の下限は、110℃以上、300℃以下であることが好ましく、113℃以上、200℃以下であることがより好ましく、115℃以上、135℃以下であることがさらに好ましい。
本発明のフッ素樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、中間ガラス転移温度を求めることで測定することができる。測定方法としては、JIS-K7121の記載に従って行うことができる。装置の温度構成として、インジウム、スズ等の標準物質を用いることができる。
本発明のフッ素樹脂には他の残基単位が含まれていてもよい。他の残基単位としては、スチレン、ペンタフルオロスチレン、2-フルオロスチレン、2-トリフルオロメチルスチレン、3-トリフルオロメチルスチレン、4-トリフルオロメチルスチレン等のスチレン化合物、アクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル等のアクリル酸化合物、エチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブテン、塩化ビニル、酢酸ビニル、マレイン酸無水物、マレイン酸、フマル酸、マレイミド、N-メチルマレイミド、N
-フェニルマレイミド等のビニル化合物、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert-ブチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキルビニルエーテル、エチレングリコールビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、1,4-ブタンジオールビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、2-クロロエチルビニルエーテル等のビニルエーテルの二重結合が開裂し、繰り返し単位を形成した構造を挙げることができる。
-フェニルマレイミド等のビニル化合物、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert-ブチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキルビニルエーテル、エチレングリコールビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、1,4-ブタンジオールビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、2-クロロエチルビニルエーテル等のビニルエーテルの二重結合が開裂し、繰り返し単位を形成した構造を挙げることができる。
次に、本発明のフッ素樹脂の製造方法について説明する。
本発明のフッ素樹脂の製造方法として、単量体Aと単量体Bとを少なくとも含む組成物をラジカル重合反応させる重合工程を有する。単量体成分の合計を100モル%とした場合、単量体Aの含有量は20~99モル%、単量体Bの含有量は1~80モル%であることが好ましい。
単量体Aは、下記式(4)で表される。
(式中、Rf8、Rf9は式(1)におけるRf1、Rf2とそれぞれ同義である。)
式(4)中、Rf8、Rf9は、式(1)におけるRf1、Rf2の具体例、好ましい態様を、再びここで挙げることができる。
単量体Aは、文献既知の方法、例えば、Macromolecules 2005, 38, 4237-4245、特許4776536号に記載の方法で得ることができる。
単量体Aは、一形態では1種のみであることができ、他の一形態では2種以上であることができる。残基単位Aが、2種以上である場合は、任意の比率、任意の組み合わせで構成され得る。
単量体Bは、前記式(2)で表される残基単位または前記式(3)の少なくともいずれかで表される残基単位として、例示した単量体の具体例、好ましい態様を、再びここで挙げることができる。
単量体Bは、一形態では1種のみであることができ、他の一形態では2種以上であることができる。残基単位Bが、2種以上である場合、任意の比率、任意の組み合わせで構成され得る。
本発明のフッ素樹脂の製造方法として、前記単量体Aの含有量は20~99モル%、前記単量体Bの含有量は1~80モル%、合計単量体を100モル%であることが好ましい。
前述の通り、本発明のフッ素樹脂における、残基単位Aと残基単位Bの含有量には、好ましい範囲がある。単量体A及び単量体Bの含有量を前記範囲とすることで、残基単位Aと残基単位Bの含有量を、好ましい範囲内に調整することができる。
合計単量体を100モル%として、前記単量体Aの含有量は30~98モル%、前記単量体Bの含有量は2~70モル%であることがより好ましく、前記単量体Aの含有量は40~97モル%、前記単量体Bの含有量は3~60モル%であることがさらに好ましい。
本発明のフッ素樹脂の製造方法として、特に制限はないが、例えば、溶液重合、沈殿重合、塊状重合、乳化重合、懸濁重合などのラジカル重合反応を挙げることができる。
前記重合反応において、ラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。
前記ラジカル重合開始剤として、例えば、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシド(PFBPO)、(CF3COO)2、(CF3CF2COO)2、(C3F7COO)2、(C4F9COO)2、(C5F11COO)2、(C6F13COO)2、(C7F15COO)2、(C8F17COO)2、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシド等のパーフルオロ有機過酸化物、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、tert-ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシアセテート、パーフルオロ(ジ-tert-ブチルパーオキサイド)、ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)パーオキサイド、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーピバレート等の有機過酸化物、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-ブチロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)等のアゾ系開始剤等が挙げられる。
中でも、重合反応性の観点からパーフルオロ有機過酸化物が好ましく、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシド(PFBPO)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシド、(C3F7COO)2、(C6F13COO)2が好ましい。ここで、パーフルオロ有機過酸化物とは有機過酸化物の水素原子がフッ素原子に置換された構造の化合物を示す。
前記重合反応において、連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤を用いることで、分子量を調節することができる。
前記連鎖移動剤としては、水素原子および塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含有する炭素数1~20の有機化合物を挙げることができる。
連鎖移動剤として、例えば、トルエン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の水素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物;クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロメタン、クロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、ベンジルクロリド、ペンタフルオロベンジルクロリド、ペンタフルオロベンゾイルクロリド等の塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物等
が挙げられる。
が挙げられる。
中でも、重合制御の観点から、塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物であることが好ましく、水素原子と塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物が更に好ましい。
前記連鎖移動剤の量としては、例えば、前記単量体Aと前記単量体Bと連鎖移動剤との合計に対し、0.01~50重量%が挙げられる。
前記重合反応において、有機溶媒を含んでもよい。前記有機溶媒として、単量体A及び単量体Bを溶解するものが好ましい。
前記有機溶媒として、例えば、パーフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロオレフィン、含フッ素アルコール、芳香族フッ素化合物等の含フッ素溶媒、アセトン、トルエン、酢酸エチル、クロロホルム、テトラヒドロフラン等の汎用有機溶媒等が挙げられる。
中でも、生産効率が高く、高分子量体を得やすいことから、パーフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロオレフィン、芳香族フッ素化合物からなる群の少なくとも1種であることが好ましい。
パーフルオロヘキサン、パーフルオロ-N-メチルモルホリン、パーフルオロ-N-プロピルモルホリン、パーフルオロトリエチルアミン、パーフルオロメチルジブチルアミン、パーフルオロトリブチルアミン、CF3CF2CHCl2、CF3CHFCHFCF2CF3、CF3CF2CF2CF2CF2CF2H、CF3(CF2)5CH2CH3、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C2F5CF(OCH3)C3F7、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル-1,1,2,2-テトラフルオロエチルエーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチルエチルエーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,3,3-テトラフルオロプロピルエーテル、ヘキサフルオロイソプロピルメチルエーテル、1,1,3,3,3-ペンタフルオロ-(2-トリフルオロメチル)プロピルメチルエーテル、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロプロピルメチルエーテル、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロプロピルエチルエーテル、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチルジフルオロメチルエーテル、2,2,2-トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、ヘキサフルオロベンゼン、1H,1H-ペンタフルオロプロパノール、1H,1H-ヘプタフルオロブタノール、2-パーフルオロブチルエタノール、4,4,4-トリフルオロブタノール、1H,1H,3H-テトラフルオロプロパノール、1H,1H,5H-オクタフルオロプロパノール、1H,1H,7H-ドデカフルオロヘプタノール、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブタノールからなる群の少なくとも1種であることがより好ましい。
パーフルオロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼン、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタンからなる群の少なくとも1種であることがさらに好ましい。
市販されている有機溶媒として、例えば、フロリナートFC-5052、FC-72、FC-770、FC-3283、FC-40、FC-43(いずれも3Mジャパン社製)等のパーフルオロカーボン;アサヒクリンAK-225(旭硝子社製)等のハイドロクロロフルオロカーボン;バートレルXF(三井・ケマーズ社製)、アサヒクリンAC-2000、AC-6000、AE-3000(いずれも旭硝子社製)、ゼオローラH(日本ゼオン社製)等のハイドロフルオロカーボン;Novec7100、Novec7200、Novec7300(3Mジャパン社製)等のハイドロフルオロエーテル;オプテオンSF10(三井・ケマーズ社製)等のハイドロフルオロオレフィン;ヘキサフルオロベンゼン等の芳香族含フッ素溶媒;等が挙げられる。
前記有機溶媒の量は、例えば、前記単量体Aと前記単量体Bとの合計に対し、重量比で、0.01倍量~50倍量が挙げられる。この重量比は、フッ素樹脂に他の残基単位を含む場合、前記単量体Aと前記単量体Bと他の残基単位の単量体との合計に対するものとする。
生産性の観点から、前記有機溶媒の量は、0.1倍量~30倍量が好ましく、0.2倍量~10倍量がより好ましい。
前記重合反応の圧力は、減圧でも、常圧でも、加圧でもよい。
前記重合反応の後処理としては、特に制限はないが、例えば、公知の方法で精製処理を行った後、乾燥することで、本発明のフッ素樹脂を得ることができる。
前記精製処理としては、例えば、フッ素樹脂溶液の温度を低下させてフッ素樹脂を析出させ固液分離する方法、フッ素樹脂溶液をフッ素樹脂に対する貧溶媒に加えることによりフッ素樹脂を析出させ固液分離する方法(再沈殿精製)、フッ素樹脂溶液にフッ素樹脂溶液に対する貧溶媒を加えることによりフッ素樹脂を析出させ固液分離する方法、フッ素樹脂溶液から溶媒を揮発させることによりフッ素樹脂を析出させる方法、ろ過、遠心分離、溶媒による洗浄などによって行うことができる。
前記乾燥としては、例えば、加熱、減圧下で行うことができる。
本発明のフッ素樹脂は、1種以上の任意成分を含んでいてもよい。
前記任意成分としては、特に制限はないが、例えば、重合時の未反応の単量体A、単量体Bなどが挙げられる。また、単量体A及び単量体Aを合成する過程で生じた副生物等を挙げられる。
本発明のフッ素樹脂は、溶媒を含んでもよい。溶媒としては、特に限定はないが、例えば、パーフルオロヘキサン、C6F13C2H5、C2F5CHFCHFCF3等のフッ素化鎖状アルカン、c-C5F7H3等のフッ素化環状アルカン、ヘキサフルオロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、パーフルオロトルエン等のフッ素化芳香族化合物、CF3CH2OCF2CF2H、C4F9ОCH3、C4F9ОC2H5、C6F13ОCH3等のフルオロアルキルエーテル、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロトリブチルアミン等のフッ素化アルキルアミン等の含フッ素溶媒、アセトン、トルエン、酢酸エチル、クロロホルム、テトラヒドロフラン等の汎用有機溶媒等が挙げられる。
任意成分の含有量は、フッ素樹脂に対し、重量比で0.1倍量以下であることが好ましい。
任意成分が多いと、樹脂の耐熱性が低下する傾向があるため、任意成分の含有量は、0.05倍量以下であることがより好ましく、0.03倍量以下であることがさらに好ましい。
本発明のフッ素樹脂は、射出成形、射出圧縮成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形、紡糸などの公知の溶融成形を行うことによって、成形品に加工することができる。
成形品としては、射出成形品、押出成形品、プレス成形品、シート、パイプ、未延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムなどの各種フィルム、未延伸糸、超延伸糸などの各種繊維などが挙げられる。
以下、本発明を実施例及び比較例によってより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
溶融粘度の測定方法
Anton-Paar社製回転型レオメーターMCR-300を用いて、230℃及び270℃にて周波数1(rad・s-1)における複素粘度を測定し、複素粘度の値を溶融粘度として表記した。
溶融粘度の変化率は下記式によって算出した。
溶融粘度の変化率=
[230℃における溶融粘度-270℃における溶融粘度]/[230℃における溶融粘度]×100
Anton-Paar社製回転型レオメーターMCR-300を用いて、230℃及び270℃にて周波数1(rad・s-1)における複素粘度を測定し、複素粘度の値を溶融粘度として表記した。
溶融粘度の変化率は下記式によって算出した。
溶融粘度の変化率=
[230℃における溶融粘度-270℃における溶融粘度]/[230℃における溶融粘度]×100
NMRの測定
日本電子(株)製NMR(JNM-ECZS400)を用いて、19F-NMR測定を行い、検出ピークの積分値の比により求めた組成比を表記した。19F-NMRでは溶媒としてヘキサフルオロベンゼンを用い、CFCl3ピークを0ppmとした。
重量平均分子量Mw、分子量分布Mw/Mnの測定方法
東ソー(株)製のカラムTSKgel SuperHZM-M、RI検出器を備えたゲルパーミッションクロマトグラフィーを用いて測定を行った。溶離液としてアサヒクリンAK-225(旭硝子株式会社製)に、AK-225に対して10wt%の1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(和光純薬工業製)を添加したものを用いた。標準試料としてAgilent製の標準ポリメタクリル酸メチルを用い、試料と標準試料の溶出時間からポリメタクリル酸メチル換算の重量平均分子量Mw、分子量分布M
w/Mnを算出した。
日本電子(株)製NMR(JNM-ECZS400)を用いて、19F-NMR測定を行い、検出ピークの積分値の比により求めた組成比を表記した。19F-NMRでは溶媒としてヘキサフルオロベンゼンを用い、CFCl3ピークを0ppmとした。
重量平均分子量Mw、分子量分布Mw/Mnの測定方法
東ソー(株)製のカラムTSKgel SuperHZM-M、RI検出器を備えたゲルパーミッションクロマトグラフィーを用いて測定を行った。溶離液としてアサヒクリンAK-225(旭硝子株式会社製)に、AK-225に対して10wt%の1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(和光純薬工業製)を添加したものを用いた。標準試料としてAgilent製の標準ポリメタクリル酸メチルを用い、試料と標準試料の溶出時間からポリメタクリル酸メチル換算の重量平均分子量Mw、分子量分布M
w/Mnを算出した。
比較フッ素樹脂4は、下記式(5)で表されるテフロン(登録商標)AF(シグマアルドリッチ製、ジオキソール87モル%)である。
[実施例1]
75mLガラス製アンプルに、単量体Aとしてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を9.7g(39.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量65モル%)、単量体Bとしてパーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)を5.7g(21.4mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量35モル%)、ラジカル重合開始剤としてビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.04g(0.09mmоl)、有機溶媒としてFC-72を23.6g入れ、重合調整液を得た。この重合調整液を減圧脱気後、55℃で24時間撹拌することでラジカル重合反応を行った。室温まで冷却後、得られた粘性液体にFC-72を130g入れ樹脂希釈溶液を得た。別途、撹拌子を備えたビーカーにヘキサン460gを入れ撹拌しているところに、前記樹脂希釈溶液を滴下し、樹脂を固化した。固化した樹脂をろ過し、洗浄後、減圧下乾燥することにより、フッ素樹脂1を得た(収率76%)。
得られたフッ素樹脂1の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.6ppm(残基単位A、2F),-80.2ppm(残基単位A、3F),-80.5ppm(残基単位B、2F),-82.3ppm(残基単位B、3F),-107.2ppm(残基単位A、2F),-113.3ppm(残基単位B、2F),-120.7ppm(残基単位A、1F).-129.1ppm(残基単位B、2F)-136.0ppm(残基単位B、1F).
75mLガラス製アンプルに、単量体Aとしてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を9.7g(39.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量65モル%)、単量体Bとしてパーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)を5.7g(21.4mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量35モル%)、ラジカル重合開始剤としてビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.04g(0.09mmоl)、有機溶媒としてFC-72を23.6g入れ、重合調整液を得た。この重合調整液を減圧脱気後、55℃で24時間撹拌することでラジカル重合反応を行った。室温まで冷却後、得られた粘性液体にFC-72を130g入れ樹脂希釈溶液を得た。別途、撹拌子を備えたビーカーにヘキサン460gを入れ撹拌しているところに、前記樹脂希釈溶液を滴下し、樹脂を固化した。固化した樹脂をろ過し、洗浄後、減圧下乾燥することにより、フッ素樹脂1を得た(収率76%)。
得られたフッ素樹脂1の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.6ppm(残基単位A、2F),-80.2ppm(残基単位A、3F),-80.5ppm(残基単位B、2F),-82.3ppm(残基単位B、3F),-107.2ppm(残基単位A、2F),-113.3ppm(残基単位B、2F),-120.7ppm(残基単位A、1F).-129.1ppm(残基単位B、2F)-136.0ppm(残基単位B、1F).
[実施例2]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.2g(45.9mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量75モル%)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)を4.1g(15.4mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量25モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.03g(0.07mmоl)、FC-72を129.2gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、フッ素樹脂2を得た(収率78%)。
得られたフッ素樹脂2の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.5ppm(残基単位A、2F),-80.0ppm(残基単位A、3F),-80.8ppm(残基単位B、2F),-82.1ppm(残基単位B、3F),-107.0ppm(残基単位A、2F),-113.5ppm(残基単位B、2F),-120.4ppm(残基単位A、1F).-129.3ppm(残基単位B、2F)-136.2ppm(残基単位B、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.2g(45.9mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量75モル%)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)を4.1g(15.4mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量25モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.03g(0.07mmоl)、FC-72を129.2gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、フッ素樹脂2を得た(収率78%)。
得られたフッ素樹脂2の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.5ppm(残基単位A、2F),-80.0ppm(残基単位A、3F),-80.8ppm(残基単位B、2F),-82.1ppm(残基単位B、3F),-107.0ppm(残基単位A、2F),-113.5ppm(残基単位B、2F),-120.4ppm(残基単位A、1F).-129.3ppm(残基単位B、2F)-136.2ppm(残基単位B、1F).
[実施例3]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を7.5g(30.7mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量75モル%)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)を2.7g(10.2mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量25モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.04g(0.09mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、フッ素樹脂3を得た(収率79%)。
得られたフッ素樹脂3の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.7ppm(残基単位A、2F),-79.8ppm(残基単位A、3F),-80.3ppm(残基単位B、2F),-82.5ppm(残基単位B、3F),-107.4ppm(残基単位A、2F),-113.1ppm(残基単位B、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F).-129.4ppm(残基単位B、2F)-136.1ppm(残基単位B、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を7.5g(30.7mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量75モル%)、パーフルオロ(n-プロピルビニルエーテル)を2.7g(10.2mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量25モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.04g(0.09mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、フッ素樹脂3を得た(収率79%)。
得られたフッ素樹脂3の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.7ppm(残基単位A、2F),-79.8ppm(残基単位A、3F),-80.3ppm(残基単位B、2F),-82.5ppm(残基単位B、3F),-107.4ppm(残基単位A、2F),-113.1ppm(残基単位B、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F).-129.4ppm(残基単位B、2F)-136.1ppm(残基単位B、1F).
[実施例4]
100mLSUS製オートクレーブに、単量体Aとしてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を8.8g(36.1mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量63モル%)、ラジカル重合開始剤としてビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.01g(0.02mmоl)、有機溶媒として、FC-72を45.2g入れ、重合調整液を得た。この重合調整液を減圧脱気後、単量体Bとしてクロロトリフルオロエチレンを2.5g(21.6mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量37モル%)加え、55℃で24時間撹拌することでラジカル重合反応を行った。室温まで冷却後、得られた粘性液体にFC-72を68g入れ樹脂希釈溶液を得た。別途、撹拌子を備えたビーカーにヘキサン340gを入れ撹拌しているところに、前記樹脂希釈溶液を滴下し、樹脂を固化した。固化した樹脂をろ過し、洗浄後、減圧下乾燥することにより、フッ素樹脂4を得た(収率81%)。
得られたフッ素樹脂4の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.7ppm(残基単位A、2F),-79.8ppm(残基単位A、3F),-105.9ppm(残基単位B、1F),-107.4ppm(残基単位A、2F),-128.6ppm(残基単位B、1F),-129.3ppm(残基単位B、1F).
100mLSUS製オートクレーブに、単量体Aとしてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を8.8g(36.1mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量63モル%)、ラジカル重合開始剤としてビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.01g(0.02mmоl)、有機溶媒として、FC-72を45.2g入れ、重合調整液を得た。この重合調整液を減圧脱気後、単量体Bとしてクロロトリフルオロエチレンを2.5g(21.6mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量37モル%)加え、55℃で24時間撹拌することでラジカル重合反応を行った。室温まで冷却後、得られた粘性液体にFC-72を68g入れ樹脂希釈溶液を得た。別途、撹拌子を備えたビーカーにヘキサン340gを入れ撹拌しているところに、前記樹脂希釈溶液を滴下し、樹脂を固化した。固化した樹脂をろ過し、洗浄後、減圧下乾燥することにより、フッ素樹脂4を得た(収率81%)。
得られたフッ素樹脂4の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.7ppm(残基単位A、2F),-79.8ppm(残基単位A、3F),-105.9ppm(残基単位B、1F),-107.4ppm(残基単位A、2F),-128.6ppm(残基単位B、1F),-129.3ppm(残基単位B、1F).
[実施例5]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.6g(47.5mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量79モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.03g(0.07mmоl)、クロロトリフルオロエチレンを1.5g(12.9mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量21モル%)にそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂5を得た(収率83%)。
得られたフッ素樹脂5の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.5ppm(残基単位A、2F),-79.6ppm(残基単位A、3F),-106.3ppm(残基単位B、1F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F),-128.3ppm(残基単位B、1F),-129.5ppm(残基単位B、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.6g(47.5mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量79モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.03g(0.07mmоl)、クロロトリフルオロエチレンを1.5g(12.9mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量21モル%)にそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂5を得た(収率83%)。
得られたフッ素樹脂5の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.5ppm(残基単位A、2F),-79.6ppm(残基単位A、3F),-106.3ppm(残基単位B、1F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F),-128.3ppm(残基単位B、1F),-129.5ppm(残基単位B、1F).
[実施例6]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.6g(47.5mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量79モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.04g(0.06mmоl)、クロロトリフルオロエチレンを1.5g(12.9mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量21モル%)にそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂6を得た(収率84%)。
得られたフッ素樹脂6の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.4ppm(残基単位A、2F),-79.7ppm(残基単位A、3F),-106.6ppm(残基単位B、1F),-107.3ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F),-128.2ppm(残基単位B、1F),-129.7ppm(残基単位B、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.6g(47.5mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量79モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.04g(0.06mmоl)、クロロトリフルオロエチレンを1.5g(12.9mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量21モル%)にそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂6を得た(収率84%)。
得られたフッ素樹脂6の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.4ppm(残基単位A、2F),-79.7ppm(残基単位A、3F),-106.6ppm(残基単位B、1F),-107.3ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F),-128.2ppm(残基単位B、1F),-129.7ppm(残基単位B、1F).
[実施例7]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.6g(47.5mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量80モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.06g(0.09mmоl)、クロロトリフルオロエチレンを1.4g(12.0mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量20モル%)にそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂7を得た(収率84%)。
得られたフッ素樹脂7の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.3ppm(残基単位A、2F),-79.4ppm(残基単位A、3F),-106.5ppm(残基単位B、1F),-107.3ppm(残基単位A、2F),-120.2ppm(残基単位A、1F),-128.1ppm(残基単位B、1F),-129.2ppm(残基単位B、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を11.6g(47.5mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量80モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.06g(0.09mmоl)、クロロトリフルオロエチレンを1.4g(12.0mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量20モル%)にそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂7を得た(収率84%)。
得られたフッ素樹脂7の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.3ppm(残基単位A、2F),-79.4ppm(残基単位A、3F),-106.5ppm(残基単位B、1F),-107.3ppm(残基単位A、2F),-120.2ppm(残基単位A、1F),-128.1ppm(残基単位B、1F),-129.2ppm(残基単位B、1F).
[実施例8]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を10.1g(41.4mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量92モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.05g(0.12mmоl)、FC-72を42.1gにそれぞれ重量を変更し、単量体Bとしてテトラフルオロエチレンを0.4g(3.5mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量8モル%)を用いたこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂6を得た(収率92%)。
得られたフッ素樹脂8の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.1ppm(残基単位A、2F),-79.5ppm(残基単位A、3F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-110.6ppm(残基単位B、1F),-120.3ppm(残基単位A、1F),-116.3ppm(残基単位B、1F),-122.0ppm(残基単位B、2F).
[実施例9]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を10.3g(42.2mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量80モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.01g(0.02mmоl)、FC-72を46.0gにそれぞれ重量を変更し、単量体Bとしてクロロテトラフルオロエチレンを1.2g(10.3mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量20モル%)を用いたこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂9を得た(収率72%)。
得られたフッ素樹脂9の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.3ppm(残基単位A、2F),-79.3ppm(残基単位A、3F),-106.6ppm(残基単位B、1F),-107.2ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F),-128.4ppm(残基単位B、1F),-129.0ppm(残基単位B、1F).
[実施例10]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を9.9g(40.6mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量70モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.02g(0.03mmоl)、FC-72を47.6gにそれぞれ重量を変更し、単量体Bとしてクロロテトラフルオロエチレンを2.0g(17.2mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量30モル%)を用いたこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂10を得た(収率65%)。
得られたフッ素樹脂10の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.1ppm(残基単位A、2F),-79.7ppm(残基単位A、3F),-106.3ppm(残基単位B、1F),-107.2ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F),-128.0ppm(残基単位B、1F),-129.4ppm(残基単位B、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を10.1g(41.4mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量92モル%)、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.05g(0.12mmоl)、FC-72を42.1gにそれぞれ重量を変更し、単量体Bとしてテトラフルオロエチレンを0.4g(3.5mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量8モル%)を用いたこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂6を得た(収率92%)。
得られたフッ素樹脂8の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.1ppm(残基単位A、2F),-79.5ppm(残基単位A、3F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-110.6ppm(残基単位B、1F),-120.3ppm(残基単位A、1F),-116.3ppm(残基単位B、1F),-122.0ppm(残基単位B、2F).
[実施例9]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を10.3g(42.2mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量80モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.01g(0.02mmоl)、FC-72を46.0gにそれぞれ重量を変更し、単量体Bとしてクロロテトラフルオロエチレンを1.2g(10.3mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量20モル%)を用いたこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂9を得た(収率72%)。
得られたフッ素樹脂9の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.3ppm(残基単位A、2F),-79.3ppm(残基単位A、3F),-106.6ppm(残基単位B、1F),-107.2ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F),-128.4ppm(残基単位B、1F),-129.0ppm(残基単位B、1F).
[実施例10]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を9.9g(40.6mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量70モル%)、ビス(パーフルオロシクロヘキシル)カルボン酸パーオキシドを0.02g(0.03mmоl)、FC-72を47.6gにそれぞれ重量を変更し、単量体Bとしてクロロテトラフルオロエチレンを2.0g(17.2mmоl、合計単量体100モル%中単量体Bの含有量30モル%)を用いたこと以外は、実施例4と同様の実験を行い、フッ素樹脂10を得た(収率65%)。
得られたフッ素樹脂10の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.1ppm(残基単位A、2F),-79.7ppm(残基単位A、3F),-106.3ppm(残基単位B、1F),-107.2ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F),-128.0ppm(残基単位B、1F),-129.4ppm(残基単位B、1F).
[比較例1]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を5.8g(23.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量100モル%)、単量体Bは加えず、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.12g(0.28mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更した以外は、実施例1と同様の実験を行い、比較フッ素樹脂1を得た(収率88%)。
得られた比較フッ素樹脂1の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.3ppm(残基単位A、2F),-79.7ppm(残基単位A、3F),-107.4ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を5.8g(23.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量100モル%)、単量体Bは加えず、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.12g(0.28mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更した以外は、実施例1と同様の実験を行い、比較フッ素樹脂1を得た(収率88%)。
得られた比較フッ素樹脂1の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.3ppm(残基単位A、2F),-79.7ppm(残基単位A、3F),-107.4ppm(残基単位A、2F),-120.1ppm(残基単位A、1F).
[比較例2]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を5.8g(23.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量100モル%)、単量体Bは加えず、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.16g(0.38mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、比較フッ素樹脂2を得た(収率92%)。
得られた比較フッ素樹脂2の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、組成比、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.2ppm(残基単位A、2F),-79.6ppm(残基単位A、3F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を5.8g(23.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量100モル%)、単量体Bは加えず、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.16g(0.38mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、比較フッ素樹脂2を得た(収率92%)。
得られた比較フッ素樹脂2の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、組成比、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;δ -76.2ppm(残基単位A、2F),-79.6ppm(残基単位A、3F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F).
[比較例3]
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を5.8g(23.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量100モル%)、単量体Bは加えず、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.07g(0.17mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、比較フッ素樹脂3を得た(収率90%)。
得られた比較フッ素樹脂3の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;-76.2ppm(残基単位A、2F),-79.6ppm(残基単位A、3F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F).
パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)を5.8g(23.8mmоl、合計単量体100モル中単量体Aの含有量100モル%)、単量体Bは加えず、ビス(パーフルオロベンゾイル)パーオキシドを0.07g(0.17mmоl)、FC-72を41.0gにそれぞれ重量を変更したこと以外は、実施例1と同様の実験を行い、比較フッ素樹脂3を得た(収率90%)。
得られた比較フッ素樹脂3の各残基単位の含有量、溶融粘度、溶融粘度の変化率、重量平均分子量、分子量分布の分析結果を表1にまとめた。
19F-NMR;-76.2ppm(残基単位A、2F),-79.6ppm(残基単位A、3F),-107.1ppm(残基単位A、2F),-120.3ppm(残基単位A、1F).
表1中、「-」は、「該当なし」を表す。
表1の結果から、本発明のフッ素樹脂では溶融粘度の変化率が、93%以下と小さいため、溶融粘度の温度依存性が低く、加工時に精密な温度制御を必要としない。成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスから、溶融粘度の変化率は、80~93%であることが好ましい。
また、実施例1~10の残基単位A、残基単位Bの含有量から、本発明のフッ素樹脂において、残基単位Aの含有量は70~99モル%、残基単位Bの含有量は1~30モル%であることが好ましい。
さらに、実施例1~10の重量平均分子量から、本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量は、標準ポリメタクリル酸メチル換算で、90,000~500,000であることが好ましい。
実施例3及び10と比較し、実施例1~2、実施例4~7及び9は、溶融粘度の変化率が、88%以下と小さいため、溶融粘度の温度依存性がより低く、加工時に精密な温度制御をさらに必要としない。成形加工性と、加工時の温度依存性とのバランスから、溶融粘度の変化率は、85~88%であることがより好ましい。
また、実施例3及び10と比較し、実施例1~2、実施例4~6及び9の溶融粘度は、230℃では10,000以上、270℃では1,000以上である。よって、本発明のフッ素樹脂は、温度230℃、周波数1(rad・s-1)での溶融粘度が、10,000~50,000Pa・s、温度270℃、周波数1(rad・s-1)での溶融粘度が、1,000~8,000Pa・sであることが好ましい。
さらに、実施例3と比較し、実施例1~2及び実施例4~10の重量平均分子量は、90,000超である。よって、本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量は、標準ポリメタクリル酸メチル換算で、90,000超、500,000以下であることが好ましい。
また、実施例8と比較し、実施例1~2及び実施例4~7及び9は、溶融粘度の変化率が、88%以下と小さいため、溶融粘度の温度依存性がより低く、加工時に精密な温度制御をさらに必要としない。よって、本発明のフッ素樹脂の前記残基単位Bが、前記式(2)で表される残基単位である場合、前記式(2)におけるR3、R4、R5、Xは、一形態では、R3、R4、Xがいずれもフッ素原子であり、R5が任意の炭素-炭素結合間にエーテル結合を有する炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、他の一形態では、R3、R4、R5が、フッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、Xが塩素原子であることが好ましい。
比較例1~3のフッ素樹脂は、本発明のフッ素樹脂の残基単位Aを含むが、残基単位Bを含まないため、溶融粘度の変化率が、94~95%と大きい。
比較例4のフッ素樹脂は、オキソランを有する残基単位であるが、本発明のフッ素樹脂の残基単位Aではないため、溶融粘度の変化率が、94%と大きい。
よって、本発明のフッ素樹脂ではないと、溶融粘度の温度依存性が高く、加工時に精密な温度制御を必要とするため、好ましくない。
本発明は、フッ素樹脂に関連する分野において有用である。
Claims (5)
- 下記式(1)で表される残基単位Aと、
下記式(2)で表される残基単位または下記式(3)で表される残基単位の少なくともいずれかの残基単位Bを含み、
回転粘度計にて230℃~270℃、周波数1(rad・s-1)の条件で測定した溶融粘度の変化率が80~93%であるフッ素樹脂。
- 温度230℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が3,000~100,000Pa・sであり、かつ、温度270℃、周波数1(rad・s-1)の条件下での溶融粘度が500~10,000Pa・sである請求項1に記載のフッ素樹脂。
- 前記フッ素樹脂における残基単位Aの含有量が70~99モル%であり、残基単位Bの含有量が1~30モル%である請求項1または2に記載のフッ素樹脂。
- 標準ポリメタクリル酸メチル換算の重量平均分子量が90,000~500,000である請求項1乃至3いずれか一項に記載のフッ素樹脂。
- 単量体Aと単量体Bとを少なくとも含み、
合計単量体100モル%中、前記単量体Aの含有量は20~99モル%、前記単量体Bの含有量は1~80モル%であり、
ラジカル重合反応を行うことによって前記フッ素樹脂を得る、請求項1乃至4いずれか一項に記載のフッ素樹脂の製造方法。
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