JP2023513967A - (パー)フルオロポリエーテルポリマー - Google Patents
(パー)フルオロポリエーテルポリマー Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、(パー)フルオロポリエーテル(PFPE)と、テトラフルオロエチレン(TFE)と、少なくとも1種の非単独重合性オレフィンとの共重合により得られるポリマーに関する。【選択図】なし
Description
関連特許出願の相互参照
本出願は、2020年2月24日出願の欧州特許出願第20159010.6号の優先権を主張するものであり、この出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年2月24日出願の欧州特許出願第20159010.6号の優先権を主張するものであり、この出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、(パー)フルオロポリエーテル(PFPE)と、テトラフルオロエチレン(TFE)と、少なくとも1種の非単独重合性オレフィンとの共重合により得られる新規のポリマーに関する。
パーフルオロ化ポリパーオキシドの存在下でパーフルオロ化オレフィンを重合すると、グリースの形態のポリマーを合成できることは当技術分野では知られている。
例えば、米国特許第3,493,530号明細書(Montecatini Edison S.p.A.)は、モノマー及びポリパーオキシドの初期量に応じて、反応中に非常に広い比率でポリマー混合物を形成するように、ハロゲン化オレフィンを高分子パーフルオロ化ポリパーオキシドと重合するプロセスを開示する。このような反応により、潤滑剤として使用できる均質のグリースを得ることが可能となる。この文献によれば、重合は、加熱下でも、又は紫外線の存在下で室温でも行うことが可能である。
米国特許第4,500,739号明細書(Montedison S.p.A.)は、-CF2及び-C2F4-繰り返し単位に加えて、3つ以上の炭素原子を含有する第3フルオロアルキレン単位もさらに含むパーフルオロポリエーテルを開示し、前記単位は、-O-エーテルブリッジを介して互いに結合し、前記ポリエーテルを取得するプロセスは、ポリパーオキシドパーフルオロポリエーテルとフッ素化オレフィンの混合物を紫外線の存在下で反応させることにある。
さらに最近になって、米国特許第8,258,090号明細書(Solvay Solexis S.p.A.)は、式(I)のフッ素化潤滑剤を開示した:
T-O-[A-B]z-[A-B’]z’-A-T’(I)
式中、Aは、パーフルオロポリエーテル鎖を表し、及びBは、1種又は複数種のオレフィンに由来する単位で形成されたブロックであってそれらの少なくとも1つは、ラジカル経路により重合可能であるブロックを表す。この特許は好適なオレフィンの非常に長いリストを提供しており、熱プロセスを介する合成が、好ましい合成経路である。
T-O-[A-B]z-[A-B’]z’-A-T’(I)
式中、Aは、パーフルオロポリエーテル鎖を表し、及びBは、1種又は複数種のオレフィンに由来する単位で形成されたブロックであってそれらの少なくとも1つは、ラジカル経路により重合可能であるブロックを表す。この特許は好適なオレフィンの非常に長いリストを提供しており、熱プロセスを介する合成が、好ましい合成経路である。
国際公開第2016/150941号パンフレット(Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.)は、制動液としての使用に好適な粘性の高い流体を開示する。換言すると、これらのポリマーは、高粘性流体であり、ダンパ装置内に提供して衝撃インパルスを吸収し減衰させることができる。とりわけ、この特許出願の実施例10は、PFPE、TFE及びパーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)からのセグメントを含有するポリマーの光化学経路による合成であって、そのようにして得られたポリマーが、式-(BO)q-(ここで、Bは、TFE(10.8w/w%)及びPMVE(8.4w/w%)に由来する)のブロックを19.2重量%(重量%はポリマーの総重量を基準とする)含むような合成を開示する。このようなポリマーは、高粘性であるにもかかわらず、オイルの形態で提供される。
国際公開第2018/185026号パンフレット(Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.)は、少なくとも1種の(パー)フルオロポリエーテルポリマーと少なくとも1種の非晶性ポリマーとの物理的混合物を含む液状組成物を開示する。
本出願人は、驚くべきことに、UV光の下で、パーフルオロポリエーテル(PFPE)パーオキシドポリマーをテトラフルオロエチレン(TFE)及び少なくとも1種の特定の非単独重合性オレフィンと反応させることにより、PFPE系ポリマーをゴム状ポリマーの形態で提供できることを見出した。
有利にも、前記PFPE系ポリマーは、例えば上述の国際公開第2016/150941号パンフレットに記載される固体粒子などの粘性調整剤を添加する必要がなく、潤滑剤として使用することが可能である。
有利にも、上述の光化学法は、分子量の狭分散を特徴とするPFPE系のゴム状ポリマーの合成を可能にする。
したがって、第1の態様においては、本発明は、以下の式(I):
T-O-[A-B]z-[A-B’]z’-A-T’ (I)
[式中、
Aは、-(X)a-O-(Rf)-(X’)b-であり、式中、
(Rf)は、完全に又は部分的にフッ素化されているポリオキシアルキレン鎖であり、
X及びX’は、互いに等しいか又は異なり、-CF2-、-CF2CF2-、及び-CF(CF3)-から選択され;
a及びbは、互いに等しいか又は異なり、0又は1に等しい整数であり、
但し、末端基T-O-に結合しているブロックAは、a=1を有し、且つ末端基T’に結合しているブロックAは、b=0を有し;
zは、2以上の整数であり;
z’は、0又は1以上の整数であり;
T及びT’は、互いに等しいか又は異なり、水素原子であるか、又は-CF2H、-CF2CF2H、-CF3、-CF2CF3、-CF2CF2CF3、-CF2Cl、-CF2CF2Cl、-C3F6Cl、-CF2Brから選択される基であり:及び
B及びB’のそれぞれは、同一であるか互いに異なり、式
-[(CF2CF2)c-(CF2CFRX)d]e-
(式中、RXは、独立して、
-CF3、-OCF3、-OC2F5、及び-OC3F7並びにそれらの組み合わせ;-OCF2ORf2(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基であり;好ましくは、Rf2は、-CF2CF3、-CF2CF2OCF3又は-CF3である)から選択され、
c、d及びeは、独立して1~500の整数である)の繰り返し単位であり、
以下:
(1)-(CF2CF2)c-及び-(CF2CFRX)d-は、B及びB’内に統計的に分布していること;並びに
(2)式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位は、100重量%の前記ポリマー(P)を基準として前記ポリマー(P)の重量の少なくとも11重量%までであること
を特徴とする]
を満たすポリマー[ポリマー(P)]に関する。
T-O-[A-B]z-[A-B’]z’-A-T’ (I)
[式中、
Aは、-(X)a-O-(Rf)-(X’)b-であり、式中、
(Rf)は、完全に又は部分的にフッ素化されているポリオキシアルキレン鎖であり、
X及びX’は、互いに等しいか又は異なり、-CF2-、-CF2CF2-、及び-CF(CF3)-から選択され;
a及びbは、互いに等しいか又は異なり、0又は1に等しい整数であり、
但し、末端基T-O-に結合しているブロックAは、a=1を有し、且つ末端基T’に結合しているブロックAは、b=0を有し;
zは、2以上の整数であり;
z’は、0又は1以上の整数であり;
T及びT’は、互いに等しいか又は異なり、水素原子であるか、又は-CF2H、-CF2CF2H、-CF3、-CF2CF3、-CF2CF2CF3、-CF2Cl、-CF2CF2Cl、-C3F6Cl、-CF2Brから選択される基であり:及び
B及びB’のそれぞれは、同一であるか互いに異なり、式
-[(CF2CF2)c-(CF2CFRX)d]e-
(式中、RXは、独立して、
-CF3、-OCF3、-OC2F5、及び-OC3F7並びにそれらの組み合わせ;-OCF2ORf2(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基であり;好ましくは、Rf2は、-CF2CF3、-CF2CF2OCF3又は-CF3である)から選択され、
c、d及びeは、独立して1~500の整数である)の繰り返し単位であり、
以下:
(1)-(CF2CF2)c-及び-(CF2CFRX)d-は、B及びB’内に統計的に分布していること;並びに
(2)式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位は、100重量%の前記ポリマー(P)を基準として前記ポリマー(P)の重量の少なくとも11重量%までであること
を特徴とする]
を満たすポリマー[ポリマー(P)]に関する。
本出願人は、驚くべきことに、式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位が、ポリマー(P)の重量の100重量%を基準として、前記ポリマー(P)の重量の少なくとも11重量%の量であり、ポリマーは、もはやオイルの形態ではなく(つまり、粘性液体)、むしろゴム状ポリマーの形態であり、それにより、その用途を工業用に広げることができることを見出した。
本明細書及び以下の特許請求の範囲の目的上:
- 例えば「ポリマー(P)」等のような表現における、式を特定する記号又は数字の周りの括弧の使用は、本文の残りから記号又は数字をより良く区別するという目的を有するに過ぎず、これ故に、前記括弧は、省略することもでき;
- 頭字語「PFPE」は、「(パー)フルオロポリエーテル」を表し、名詞として用いられる場合、文脈に応じて、単数形又は複数形のいずれかを意味することを意図し;
- 用語「(パー)フルオロポリエーテル」における接頭辞「(パー)」は、ポリエーテルを完全又は部分的にフッ素化できることを意味し;
- 用語「オレフィン」は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含む不飽和炭化水素を意味することが意図される。
- 例えば「ポリマー(P)」等のような表現における、式を特定する記号又は数字の周りの括弧の使用は、本文の残りから記号又は数字をより良く区別するという目的を有するに過ぎず、これ故に、前記括弧は、省略することもでき;
- 頭字語「PFPE」は、「(パー)フルオロポリエーテル」を表し、名詞として用いられる場合、文脈に応じて、単数形又は複数形のいずれかを意味することを意図し;
- 用語「(パー)フルオロポリエーテル」における接頭辞「(パー)」は、ポリエーテルを完全又は部分的にフッ素化できることを意味し;
- 用語「オレフィン」は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含む不飽和炭化水素を意味することが意図される。
前記ポリマー(P)の数平均分子量は、19F-NMR分光法により求めると、好ましくは前5000~150000g/モル、より好ましくは10000~100000g/モルの範囲である。
前記ポリマー(P)は、100重量%の前記ポリマー(P)を基準として、好ましくは11~30重量%、より好ましくは15~28重量%の量で式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位を含む。
前記ポリマー(P)は、100重量%の前記ポリマー(P)を基準として、好ましくは4~20重量%、より好ましくは6~18重量%の量で式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位を含む。
好ましい一実施形態によれば、前記ポリマー(P)は、以下を特徴とする:
(2a)100重量%の前記ポリマー(P)を基準として少なくとも11重量%の量で式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位、及び4~20重量%の量で式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位を含むか、又は
(2b)15~28重量%の量で式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位を含み、並びに式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位において、RXは-CF3である。
(2a)100重量%の前記ポリマー(P)を基準として少なくとも11重量%の量で式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位、及び4~20重量%の量で式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位を含むか、又は
(2b)15~28重量%の量で式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位を含み、並びに式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位において、RXは-CF3である。
好ましくは、一実施形態によれば、ポリマー(P)は:
- 11~30重量%の量で式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位を含み、及び
- 式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位において、RXは、独立して、-OCF3、-OC2F5、及び-OC3F7及びそれらの組み合わせ;-OCF2ORf2(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基である)から選択され;並びにdは、1~500の整数である。
- 11~30重量%の量で式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位を含み、及び
- 式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位において、RXは、独立して、-OCF3、-OC2F5、及び-OC3F7及びそれらの組み合わせ;-OCF2ORf2(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基である)から選択され;並びにdは、1~500の整数である。
好ましくは、本実施形態によれば、ポリマー(P)は、100重量%の前記ポリマー(P)を基準として、6~18重量%の量で式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位を含む。
好ましくは、別の実施形態によれば、ポリマー(P)は、
- 15~28重量%の量で、式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位を含み、及び
- 式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位においては、RXは-CF3であり、dは1~500の整数である。
- 15~28重量%の量で、式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位を含み、及び
- 式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位においては、RXは-CF3であり、dは1~500の整数である。
好ましくは、前記鎖(Rf)は、繰り返し単位R°を含むか、又は好ましくはそれからなり、前記繰り返し単位は、独立して
(i)-CFXO-(ここで、Xは、F又はCF3である);
(ii)-CFXCFXO-(ここで、出現ごとに等しいか若しくは異なる、Xは、F又はCF3であり、但し、Xの少なくとも1つは、-Fであることを条件とする);
(iii)-CF2CF2CW2O-(式中、Wのそれぞれは、互いに等しいか又は異なり、F、Cl、Hである)、
(iv)-CF2CF2CF2CF2O-;
(v)-(CF2)w-CFZ-O-(式中、wは、0~3の整数であり、Zは、一般式-O-R(f-a)-Yの基であり、ここで、R(f-a)は、0~10の繰り返し単位数を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり、前記繰り返し単位は、以下:-CFXO-、-CF2CFXO-、-CF2CF2CF2O-、-CF2CF2CF2CF2O-(式中、Xのそれぞれのそれぞれは、独立してF又はCF3である)の中から選択され、Yは、C1~C3パーフルオロアルキル基である)
からなる群から独立して選択される。
(i)-CFXO-(ここで、Xは、F又はCF3である);
(ii)-CFXCFXO-(ここで、出現ごとに等しいか若しくは異なる、Xは、F又はCF3であり、但し、Xの少なくとも1つは、-Fであることを条件とする);
(iii)-CF2CF2CW2O-(式中、Wのそれぞれは、互いに等しいか又は異なり、F、Cl、Hである)、
(iv)-CF2CF2CF2CF2O-;
(v)-(CF2)w-CFZ-O-(式中、wは、0~3の整数であり、Zは、一般式-O-R(f-a)-Yの基であり、ここで、R(f-a)は、0~10の繰り返し単位数を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり、前記繰り返し単位は、以下:-CFXO-、-CF2CFXO-、-CF2CF2CF2O-、-CF2CF2CF2CF2O-(式中、Xのそれぞれのそれぞれは、独立してF又はCF3である)の中から選択され、Yは、C1~C3パーフルオロアルキル基である)
からなる群から独立して選択される。
好ましくは、鎖(Rf)は、次の式(Rf-I)及び(Rf-II):
(Rf-I)
-[(CFX1O)g1(CFX2CFX3O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4]-
(式中、
- X1は、-F及び-CF3から独立して選択され、
- 互いに及び出現ごとに等しいか又は異なるX2、X3は、独立して、-F、-CF3であり、但し、Xの少なくとも1つは-Fであり;
- g1、g2、g3、及びg4は、互いに等しいか又は異なり、独立して、g1+g2+g3+g4が2~300、好ましくは10~250、更により好ましくは15~200の範囲であるような≧0であり;g1、g2、g3及びg4のうちの少なくとも2つがゼロと異なる場合、異なる繰り返し単位は、鎖に沿って概して統計的に分布している);
(Rf-II)
-[(CFX1O)g1(CFX2CFX3O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4-(CF(CF3)O)g5(CF2CF(CF3)O)g6]-
(式中、
- X1、X2、X3は、上で定義した通りであり;
- g1、g2、g3、g4、g5、及びg6は、互いに等しいか又は異なり、g5及びg6のうちの少なくとも1つは0ではないことを条件として、独立して、g1+g2+g3+g4+g5+g6が2~300、好ましくは10~250の範囲であるような≧0である)
を満たす。
(Rf-I)
-[(CFX1O)g1(CFX2CFX3O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4]-
(式中、
- X1は、-F及び-CF3から独立して選択され、
- 互いに及び出現ごとに等しいか又は異なるX2、X3は、独立して、-F、-CF3であり、但し、Xの少なくとも1つは-Fであり;
- g1、g2、g3、及びg4は、互いに等しいか又は異なり、独立して、g1+g2+g3+g4が2~300、好ましくは10~250、更により好ましくは15~200の範囲であるような≧0であり;g1、g2、g3及びg4のうちの少なくとも2つがゼロと異なる場合、異なる繰り返し単位は、鎖に沿って概して統計的に分布している);
(Rf-II)
-[(CFX1O)g1(CFX2CFX3O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4-(CF(CF3)O)g5(CF2CF(CF3)O)g6]-
(式中、
- X1、X2、X3は、上で定義した通りであり;
- g1、g2、g3、g4、g5、及びg6は、互いに等しいか又は異なり、g5及びg6のうちの少なくとも1つは0ではないことを条件として、独立して、g1+g2+g3+g4+g5+g6が2~300、好ましくは10~250の範囲であるような≧0である)
を満たす。
好ましい実施形態では、鎖(Rf)は上の式(Rf-I)を満たす。
好ましくは、X及びX’は互いに等しいか又は異なり、-CF2-及び-CF2CF2-から選択される。
好ましくは、T及びT’は、互いに等しいか又は異なり、水素原子、又は-CF3、-CF2CF3、-CF2CF2CF3、-CF2Cl、-CF2CF2Clから選択される基である。
好ましくは、前記ポリマー(P)は、少なくとも1種のパーオキシドパーフルオロポリエーテルポリマー、少なくともテトラフルオロエチレン及び少なくとも1種の第2のコモノマーを、紫外線の存在下で接触させることにより、製造される。
別法として、前記ポリマー(P)は、少なくとも1種のパーオキシドパーフルオロポリエーテルポリマー、少なくともテトラフルオロエチレン及び少なくとも1種の第2のコモノマーを加熱下で接触させることにより、製造される。
前記パーオキシドパーフルオロポリエーテルポリマーは、例えば米国特許第8,258,090号明細書(Solvay Solexis S.p.A.)に開示されるような当技術分野で公知の方法に従って調製される。
好ましい一実施形態によれば、前記少なくとも1種の第2のコモノマーは、ヘキサフルオロプロペン(HFP)、パーフルオロ-メチルビニルエーテル(PMVE)、パーフルオロ-エチルビニルエーテル(PEVE)、パーフルオロ-プロピルビニルエーテル(PPVE)、一般式CF2=CFOCF2ORf2のパーフルオロメトキシビニルエーテル(MOVE)(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基であり;好ましくは、Rf2は、-CF2CF3(MOVE1)、-CF2CF2OCF3(MOVE2)、又は-CF3(MOVE3)である)からなる群から選択される。
有利にも、ポリマー(P)は、ゴム状ポリマーの形態である。
参照により本明細書に組み込まれる任意の特許、特許出願及び刊行物の開示が、用語を不明瞭にさせ得る程度まで本出願の記載と矛盾する場合、本記載が優先するものとする。
本発明は、以下の実験の部に含有される実施例によってより詳細に本明細書で以下に例示されるが;実施例は例示的であるに過ぎず、決して本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
実験の部
材料:
式
TO-(CF2CF2O)m(CF2O)n(O)h-T’
(式中、T及びT’は、-CF3、-CF2COF、-COF、-CF2COOH、-CF2Cl、-CF2CF2Clのうちから選択される鎖末端である)を有するパーオキシドパーフルオロポリエーテルオイルは、Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.から取得した。
材料:
式
TO-(CF2CF2O)m(CF2O)n(O)h-T’
(式中、T及びT’は、-CF3、-CF2COF、-COF、-CF2COOH、-CF2Cl、-CF2CF2Clのうちから選択される鎖末端である)を有するパーオキシドパーフルオロポリエーテルオイルは、Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.から取得した。
テトラフルオロエチレン(TFE)及びパーフルオロ(メチルビニルエーテル)(PMVE)は、Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.から取得した。
パーフルオロ化溶媒Galden(登録商標)D02及びGalden(登録商標)HT200は、Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.から市販されている。
キャラクタリゼーション方法:
19F-NMR分光法(spettroscopy):
フッ素原子核に作用するVarian Mercury 200MHz分光計を用いて、以下の実施例で報告されるPFPEオイルの構造、数平均分子量及び組成を得た。19F-NMRスペクトルは、内部標準としてCFCl3を使用して純粋な試料に関して得た。ヘキサフルオロベンゼンも溶媒として使用した。
19F-NMR分光法(spettroscopy):
フッ素原子核に作用するVarian Mercury 200MHz分光計を用いて、以下の実施例で報告されるPFPEオイルの構造、数平均分子量及び組成を得た。19F-NMRスペクトルは、内部標準としてCFCl3を使用して純粋な試料に関して得た。ヘキサフルオロベンゼンも溶媒として使用した。
パーオキシド含有率(PO)の測定:
パーオキシド含有率の分析は、白金電極を備えたMettlerDL40装置を使用してヨウ素滴定によって行った。PO測定の検出限界は、0.0002%であった。
パーオキシド含有率の分析は、白金電極を備えたMettlerDL40装置を使用してヨウ素滴定によって行った。PO測定の検出限界は、0.0002%であった。
残留酸度の測定:
DG115-SC型の電極を備えたMettlerDL40装置を用いて電位差滴定により、酸性度を測定した。滴定は、滴定剤として0.01MのNaOH水溶液を使用して行った。酸度測定の検出限界は、0.4meq/kgであった。
DG115-SC型の電極を備えたMettlerDL40装置を用いて電位差滴定により、酸性度を測定した。滴定は、滴定剤として0.01MのNaOH水溶液を使用して行った。酸度測定の検出限界は、0.4meq/kgであった。
動的粘度の測定:
平行板形状のMCR502Anton-Paarレオメーター(直径25mm)を用いて、周波数掃引試験で動的粘度を測定した。
平行板形状のMCR502Anton-Paarレオメーター(直径25mm)を用いて、周波数掃引試験で動的粘度を測定した。
示差走査熱量測定(DSC):
PerkinElmer社のPyris装置で熱転移を求めた。
PerkinElmer社のPyris装置で熱転移を求めた。
熱重量分析(TGA):
N2雰囲気において加熱速度10℃/分で、TA Instruments社製のTGA5500分析器を用いて、TGAを実施した。
N2雰囲気において加熱速度10℃/分で、TA Instruments社製のTGA5500分析器を用いて、TGAを実施した。
実施例1-ポリマーPFPE-TFE-PMVE(ポリマー1)の調製
高圧水銀灯(HANAU TQ150)、磁気攪拌装置、熱電対及び冷却器を備える1000mLの円柱状光化学反応器を用いて、ポリマー1を調製した。
高圧水銀灯(HANAU TQ150)、磁気攪拌装置、熱電対及び冷却器を備える1000mLの円柱状光化学反応器を用いて、ポリマー1を調製した。
使用したパーオキシドパーフルオロポリエーテルは、26700g/モルの数平均分子量を有した;P.O.=1.51%;m/n=1.0;鎖末端T及びT’は、-CF3(90%)、-CF2COF(5%)、-COF(2%)、-CF2Cl(2%)、-CF2CF2Cl(1%)であった。
上述の化学式を有するパーオキシドパーフルオロポリエーテルを150.6gと、Galden(登録商標)D02を1555gとを反応器に投入した。それらをよく混合して、透明な均質溶液を得た。合成中、窒素雰囲気において反応器を20℃に保った。UVランプを点灯させながら、反応混合物にPMVE89gとTFE53gを6時間かけて一定流量で一緒に混合供給した。
この反応時間後に、ランプを消し、オレフィン流を中断させて、窒素で反応混合物をフラッシュした。第2のガラス光化学反応器に混合物を移し、UV光と1NL/hのフッ素ガスを用いて、60℃で7時間処理した。反応器の含有物を、磁器撹拌棒を備えた丸底フラスコに移し、溶媒及び残留P.O.(150℃~230℃)を除去した。
195.7gのゴム状ポリマーを検出した。
酸度及びPOは、分析法の検出限界よりも低かった。
得られたポリマーは、以下の構造:
TO-(CF2O)g1(CF2CF2O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4(BO)g5-T’
(ここで、Bは、ランダムに分布したTFE及びPMVE単位を含むブロックコポリマーであった)を有した。
TO-(CF2O)g1(CF2CF2O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4(BO)g5-T’
(ここで、Bは、ランダムに分布したTFE及びPMVE単位を含むブロックコポリマーであった)を有した。
数平均分子量は、29000g/モルであり;g2/g1の比は、0.9であり;g3は、1.4であり、g4は、1.0であった。
ポリマー中のブロックBの19F-NMR分析により算出した総重量は、34%(TFEから24w/w%及びPMVEから10w/w%)であった。鎖末端T及びT’は、-CF3(97%)、-CF2Cl(2%)、-CF2CF2Cl(1%)であった。
DSC解析は、-103℃で単一のガラス転移の出現を示した。
TGA解析は、高温で安定である生成物(362℃で1%損失)を検出した。
比較例2-ポリマーPFPE-PMVE(ポリマー2C)の調製
PMVEの単位を含有するポリマーの合成は、高圧水銀灯(HANAU TQ150)、磁気攪拌装置、熱電対及び冷却器を備える1000mLの円柱状光化学反応器で行った。
PMVEの単位を含有するポリマーの合成は、高圧水銀灯(HANAU TQ150)、磁気攪拌装置、熱電対及び冷却器を備える1000mLの円柱状光化学反応器で行った。
上述の化学式を有し、Mn=32900g/モル、P.O.=1.50%、m/n=1.0のパーオキシドパーフオロポリエーテル272gと共に1260gのGalden(登録商標)HT200を反応器に導入した。鎖末端T及びT’は、-CF3(55%)、-CF2COF(27%)、-COF(10%)、-CF2Cl(5%)、
-CF2CF2Cl(3%)であった。
-CF2CF2Cl(3%)であった。
窒素雰囲気で撹拌しながら反応器を約10℃に冷却した。混合物が均質であり、温度が到達した時点で、UVランプを点灯させて、PMVEを供給した。
反応を6時間行い、その間に111gのPMVEを一定流れでフラッシュした。最後に、UVランプを消して、PMVEの供給を中断した。反応混合物を分析して、PFPEを参照して0.16%の残留POを測定した。第2のガラス光化学反応器に混合物を移し、UV光と1NL/hのフッ素ガスを用いて60℃で13時間処理した。次に、反応混合物を、磁器撹拌棒を備えた丸底フラスコに移し、真空蒸留を施して、溶媒及び残留P.O.を除去した(150℃~230℃)。
262gのオイルを取得して、キャラクタリゼーションした。
酸度及びPOは、分析法の検出限界よりも低かった。
19F-NMR分析から、次の構造を確認した:
TO-(CF2O)g1(CF2CF2O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4
(CF2CF(OCF3)O)g5-T’
ここで、数平均分子量は、36000g/モルであり、比率g2/g1は、0.9であり、g3は、2.0であり、及びg4は、2.5であった。
TO-(CF2O)g1(CF2CF2O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4
(CF2CF(OCF3)O)g5-T’
ここで、数平均分子量は、36000g/モルであり、比率g2/g1は、0.9であり、g3は、2.0であり、及びg4は、2.5であった。
ポリマー中の(CF2CF(OCF3)O)単位の割合は、19F-NMR分析により算出して12.3%であった。T及びT’は、-CF3(92%)、-CF2Cl(5%)、-CF2CF2Cl(3%)であった。
比較例3-ポリマーPFPE-TFE-PMVE(ポリマー3C)の調製
420gのGalden(登録商標)HT230を、式:
TO-(CF2O)r(CF2CF2O)s(O)t-T’
(式中、T及びT’は、-CF3(45%)、-CF2Cl(13%)、-CF2CF2Cl(7%)及び-CF2COF(35%)であり、数平均分子量(Mn)41500を有し、s/r=1.09であり、POは1.26%である)
のパーオキシドパーフルオロポリエーテル(PFPE)100gと一緒に反応器に導入した。
420gのGalden(登録商標)HT230を、式:
TO-(CF2O)r(CF2CF2O)s(O)t-T’
(式中、T及びT’は、-CF3(45%)、-CF2Cl(13%)、-CF2CF2Cl(7%)及び-CF2COF(35%)であり、数平均分子量(Mn)41500を有し、s/r=1.09であり、POは1.26%である)
のパーオキシドパーフルオロポリエーテル(PFPE)100gと一緒に反応器に導入した。
窒素雰囲気で撹拌しながら反応器を約10℃に冷却した。温度に達したらUVランプのスイッチを入れ、フッ素化モノマー(PMVE及びTFE)を同じ吹き込み口から供給した(TFEの流量は1.8Nl/hであり、PMVEの流量は1.0Nl/hであった)。
その後、混合物をこれらの条件で6時間維持した。次に、UVランプを消して、TFEとPMVEとの供給を中断した。窒素を流しながら温度を室温まで上げた。
得られた混合物を第2のガラス製反応器に移し、230℃で5時間処理し、その後、1Nl/hのフッ素ガスを用いて180℃で合計24時間フッ素化した。
溶媒(Galden(登録商標)HT230)の真空蒸留後、106gの粘性オイルを回収した。
生成物に対して酸度測定及びPO測定を行ったところ、これらは方法の検出限界よりも低かった。
19F-NMR分析から、次の構造が確認された。
TO-(CF2O)g1(CF2CF2O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4(BO)q-T’
ここで、
比率g2/g1は、0.91であり;
g3及びg4は、それぞれ2.4及び2.3であり;
Bは、-(CF2CFX)y-[式中、Xは、-F及び-OCF3であり、yの平均の長さは、27.0であった]であり;
qは5.0であり;
最終的なポリマー中の-(BO)q-の割合は、ポリマーの総重量基準で19.2重量%(TFE(10.8w/w%)及びPMVE(8.4w/w%)由来)であり;
T及びT’は、-CF3(81%)であり、残部(19%)が-CF2Cl及び
-CF2CF2Clであった)。
TO-(CF2O)g1(CF2CF2O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4(BO)q-T’
ここで、
比率g2/g1は、0.91であり;
g3及びg4は、それぞれ2.4及び2.3であり;
Bは、-(CF2CFX)y-[式中、Xは、-F及び-OCF3であり、yの平均の長さは、27.0であった]であり;
qは5.0であり;
最終的なポリマー中の-(BO)q-の割合は、ポリマーの総重量基準で19.2重量%(TFE(10.8w/w%)及びPMVE(8.4w/w%)由来)であり;
T及びT’は、-CF3(81%)であり、残部(19%)が-CF2Cl及び
-CF2CF2Clであった)。
数平均分子量(Mn)は、42800g/モルであった。
Claims (10)
- ポリマー[ポリマー(P)]であって、化学式(I):
T-O-[A-B]z-[A-B’]z’-A-T’ (I)
[式中、
Aは、-(X)a-O-(Rf)-(X’)b-であり、式中、
(Rf)は、完全に又は部分的にフッ素化されているポリオキシアルキレン鎖であり、
X及びX’は、互いに等しいか又は異なり、-CF2-、-CF2CF2-、及び-CF(CF3)-から選択され;
a及びbは、互いに等しいか又は異なり、0又は1に等しい整数であり、
但し、末端基T-O-に結合しているブロックAは、a=1を有し、且つ末端基T’に結合しているブロックAは、b=0を有し;
zは、2以上の整数であり;
z’は、0又は1以上の整数であり;
T及びT’は、互いに等しいか又は異なり、水素原子であるか、又は-CF2H、-CF2CF2H、-CF3、-CF2CF3、-CF2CF2CF3、-CF2Cl、-CF2CF2Cl、-C3F6Cl、-CF2Brから選択される基であり;及び
B及びB’のそれぞれは、同一であるか互いに異なり、式
-[(CF2CF2)c-(CF2CFRX)d]e-
(式中、RXは、独立して、
-CF3、-OCF3、-OC2F5、及び-OC3F7並びにそれらの組み合わせ;OCF2ORf2(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基であり;好ましくは、Rf2は、-CF2CF3、-CF2CF2OCF3又は-CF3である)から選択され、
c、d及びeは、独立して1~500の整数である)の繰り返し単位であり、
以下:
(1)-(CF2CF2)c-及び-(CF2CFRX)d-が、B及びB’内に統計的に分布していること;並びに
(2a)式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位が、100重量%の前記ポリマー(P)を基準として前記ポリマー(P)の量の少なくとも11重量%の量までであり、式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位は、4~20重量%までとなるか、又は
(2b)式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位が、15~28重量%の量までであり、式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位において、RXは、-CF3であること
を特徴とする]
を満たすポリマー(P)。 - 前記ポリマー(P)が、5000~150000g/モル、より好ましくは10000~100000g/モルの範囲の19F-NMR分光法により求めた数平均分子量を有する、請求項1に記載のポリマー(P)。
- 式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位が、11~30重量%の量であり、及び式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位において、
RXが、独立して、
-OCF3、-OC2F5、及び-OC3F7並びにそれらの組み合わせ;OCF2ORf2(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基である)から選択され;並びにdが1~500の整数である、請求項1又は2に記載のポリマー(P)。 - 式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位が、100重量%の前記ポリマー(P)を基準として、6~18重量%の量である、請求項3に記載のポリマー(P)。
- 式-(CF2CF2)c-の繰り返し単位が、15~28重量%の量であり、式-(CF2CFRX)d-の繰り返し単位において、RXが、-CF3であり、且つdが1~500の整数である、請求項1又は2に記載のポリマー(P)。
- 前記鎖(Rf)が、繰り返し単位R°を含み、好ましくは繰り返し単位R°からなり、前記繰り返し単位が、
(i)-CFXO-(式中、Xは、F又はCF3である);
(ii)-CFXCFXO-(式中、出現ごとに等しいか若しくは異なる、Xは、F又はCF3であり、但し、Xの少なくとも1つは、-Fであることを条件とする);
(iii)-CF2CF2CW2O-(式中、Wのそれぞれは、互いに等しいか又は異なり、F、Cl、Hである)、
(iv)-CF2CF2CF2CF2O-;
(v)-(CF2)w-CFZ-O-(式中、wは、0~3の整数であり、及びZは、一般式-OR(f-a)-Yの基であり、ここで、R(f-a)は、0~10の繰り返し単位数を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり、前記繰り返し単位は、以下:-CFXO-、-CF2CFXO-、-CF2CF2CF2O-、-CF2CF2CF2CF2O-(式中、Xのそれぞれのそれぞれは、独立してF又はCF3である)の中から選択され、及びYは、C1~C3パーフルオロアルキル基である)
からなる群から独立して選択される、請求項1に記載のポリマー(P)。 - 前記鎖(Rf)が、以下の式(Rf-I)及び(Rf-II):
(Rf-I)
-[(CFX1O)g1(CFX2CFX3O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4]-
(式中、
- X1は、-F及び-CF3から独立して選択され、
- 互いに及び出現ごとに等しいか又は異なるX2、X3は、独立して、-F、-CF3であり、但し、Xの少なくとも1つは-Fであり;
- g1、g2、g3、及びg4は、互いに等しいか又は異なり、独立して、g1+g2+g3+g4が2~300、好ましくは10~250、更により好ましくは15~200の範囲であるような≧0であり;g1、g2、g3及びg4のうちの少なくとも2つがゼロと異なる場合、異なる繰り返し単位は、鎖に沿って概して統計的に分布している);
(Rf-II)
-[(CFX1O)g1(CFX2CFX3O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4-(CF(CF3)O)g5(CF2CF(CF3)O)g6]-
(式中、
- X1、X2、X3は、上で定義した通りであり;
- g1、g2、g3、g4、g5、及びg6は、互いに等しいか又は異なり、g5及びg6のうちの少なくとも1つは0ではないことを条件として、独立して、g1+g2+g3+g4+g5+g6が2~300、好ましくは10~250の範囲であるような≧0である)
を満たす、請求項6に記載のポリマー(P)。 - 前記ポリマー(P)が、ゴム状ポリマーの形態である、請求項1~7のいずれか1項に記載のポリマー(P)。
- 少なくとも1種のパーオキシドパーフルオロポリエーテルポリマー、少なくともテトラフルオロエチレン及び少なくとも1種の第2のコモノマーを、紫外線の存在下で接触させることを含む、請求項1~8のいずれか1項に記載のポリマー(P)を製造する方法。
- 前記少なくとも1種の第2のコモノマーが、ヘキサフルオロプロペン(HFP)、パーフルオロ-メチルビニルエーテル(PMVE)、パーフルオロ-エチルビニルエーテル(PEVE)、パーフルオロ-プロピルビニルエーテル(PPVE)、一般式CF2=CFOCF2ORf2のパーフルオロメトキシビニルエーテル(MOVE)(式中、Rf2は、鎖状又は分岐C1~C6パーフルオロアルキル基、環状C5~C6パーフルオロアルキル基、鎖状又は分岐C2~C6パーフルオロオキシアルキル基であり;好ましくは、Rf2は、-CF2CF3(MOVE1)、-CF2CF2OCF3(MOVE2)、又は-CF3(MOVE3)である)からなる群から選択される、請求項9に記載の方法。
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