JP2024025766A - 変性ポリテトラフルオロエチレン及び水性分散液 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、鋭意検討の結果、変性PTFEを用い、破断強度及び標準比重を制御することにより、技術常識に反して、破断強度が高いにもかかわらず、押出圧力が低いPTFEが得られることが見出された。
第1の変性PTFEは、上記構成を有するので、破断強度が高いにもかかわらず、押出圧力が低く、成形性に優れる。
その理由は明確ではないが、標準比重が高い(分子量が低い)ことにより、成形物に柔軟性を付与することができ、低い押出圧力でも均一に成形することができるものと推測される。また、変性PTFEであることにより、ホモPTFEと比較してペースト押出時にフィブリル化した分子がより密に結びつき、高い破断強度が得られるものと推測される。
上記破断強度は、下記方法で求めた値である。
後述のストレッチ速度100%/秒で実施した延伸試験で得られた延伸ビード(ビードをストレッチすることによって作製されたもの)について、5.0cmのゲージ長である可動ジョーにおいて挟んで固定し、25℃で300mm/分の速度で引っ張り試験を行い、破断した時の強度を破断強度として測定する。
上記標準比重は、ASTM D 4895に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定する。
上記強度比が高いほど、破断強度が高く、かつ押出圧力が低いことを意味する。
上記破断強度は、上述の方法で求めた値である。
上記押出圧力は、下記方法で求めた値である。
変性PTFE粉末100gに、潤滑剤(商品名:アイソパーH(登録商標)、エクソン社製)21.7gを添加し、室温にて3分間混合してPTFEファインパウダー混合物を得る。次いで、得られたPTFEファインパウダー混合物を、押出前少なくとも1時間、室温(25℃)に放置した後にオリフィス(直径2.5mm、ランド長11mm、導入角30°)を通して、室温で100:1の減速比(ダイスの入り口の断面積と出口の断面積の比)でペースト押出し、均一なビード(beading;押出成形体)を得る。押出スピード、すなわち、ラムスピードは、20インチ/分(51cm/分)とする。押出圧力は、ペースト押出において押出負荷が平衡状態になった時の負荷を測定し、ペースト押出に用いたシリンダーの断面積で除した値とする。
上記のペースト押出により得られたビードを230℃で30分加熱することにより、潤滑剤をビードから除去する。次に、ビード(押出成形体)を適当な長さに切断し、クランプ間隔が2.0インチ(51mm)の間隔となるよう、各末端をクランプに固定し、空気循環炉中で300℃に加熱する。次いでクランプを所望のストレッチ(総ストレッチ)に相当する分離距離となるまで所望の速度(ストレッチ速度)で離し、ストレッチ試験を実施する。このストレッチ方法は、押出スピード(84cm/分でなく51cm/分)が異なることを除いて、本質的に米国特許第4,576,869号明細書に開示された方法に従う。『ストレッチ』とは、延伸による長さの増加であり、通常元の長さと関連して表される。上記作製方法において、上記ストレッチ速度は、1000%/秒であり、上記総ストレッチは2400%である。上記ストレッチ完了までに破断しないものを延伸可能であると判断する。
上記変性PTFEにおけるTFE単位の含有量は99.0質量%以上であってよい。
上記変性PTFEは、TFE単位及び変性モノマー単位のみからなるものであってよい。
上記変性モノマー単位の含有量は、また、全重合単位に対し0.0001質量%以上であってよく、0.001質量%以上であってもよく、0.005質量%以上であってもよい。
本明細書において、上記変性モノマー単位とは、変性PTFEの分子構造の一部分であって変性モノマーに由来する部分を意味する。
CF2=CF-ORf (A)
(式中、Rfは、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるパーフルオロ不飽和化合物等が挙げられる。本明細書において、上記「パーフルオロ有機基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる有機基を意味する。上記パーフルオロ有機基は、エーテル酸素を有していてもよい。
CF2=CF-CF2-ORf1 (B)
(式中、Rf1は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるフルオロモノマーが挙げられる。
耐熱性が向上する点で、上記変性モノマーとして、VDF及びHFPの両方を用いることも好ましい。
上記乳化重合は、重合反応器に、水性媒体、上記アニオン性含フッ素界面活性剤、モノマー及び必要に応じて他の添加剤を仕込み、反応器の内容物を撹拌し、そして反応器を所定の重合温度に保持し、次に所定量の重合開始剤を加え、重合反応を開始することにより行うことができる。重合反応開始後に、目的に応じて、モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤及び上記界面活性剤等を追加添加してもよい。
より好ましくは、酸化剤が、過マンガン酸又はその塩、過硫酸塩、若しくは、臭素酸又はその塩であり、還元剤が、ジカルボン酸又はその塩である。
レドックス開始剤を用いる場合は、酸化剤又は還元剤のいずれかをあらかじめ重合槽に仕込み、ついでもう一方を連続的又は断続的に加えて重合を開始させてもよい。例えば、過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウムを用いる場合、重合槽にシュウ酸アンモニウムを仕込み、そこへ過マンガン酸カリウムを連続的に添加することが好ましい。
なお、本明細書のレドックス開始剤において、「過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウム」と記載した場合、過マンガン酸カリウムとシュウ酸アンモニウムとの組合せを意味する。他の化合物においても同じである。
例えば、上記塩である酸化剤は、過硫酸塩、過マンガン酸塩、セリウム(IV)塩及び臭素酸塩からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、過マンガン酸塩が更に好ましく、過マンガン酸カリウムが特に好ましい。
また、上記塩である還元剤は、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、グルタル酸塩及び臭素酸塩からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、シュウ酸塩が更に好ましく、シュウ酸アンモニウムが特に好ましい。
延伸用途に好適な変性PTFEが容易に得られる点では、水性媒体に対して、酸化剤の添加量が0.1ppm以上であることが好ましく、1.0ppm以上であることがより好ましく、また、100ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることがより好ましい。還元剤の添加量は0.1ppm以上であることが好ましく、1.0ppm以上であることがより好ましく、また、100ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることがより好ましい。
また、上記乳化重合でレドックス開始剤を用いる場合、重合温度は、100℃以下が好ましく、95℃以下がより好ましく、90℃以下が更に好ましい。また、10℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましく、30℃以上が更に好ましい。
上述した各物性が容易に得られる点で、重合開始剤の添加量は、水性媒体に対して0.1ppm以上に相当する量が好ましく、1.0ppm以上に相当する量がより好ましく、また、100ppm以下に相当する量が好ましく、10ppm以下に相当する量がより好ましい。
上記核形成剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、フルオロポリエーテル、非イオン性界面活性剤、及び、連鎖移動剤からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、非イオン性界面活性剤であることがより好ましい。
上記パーフルオロポリエーテル(PFPE)酸又はその塩は、分子の主鎖中の酸素原子が、1~3個の炭素原子を有する飽和フッ化炭素基によって隔てられる任意の鎖構造を有してよい。また、2種以上のフッ化炭素基が、分子中に存在してよい。代表的な構造は、下式に表される繰り返し単位を有する:
(-CFCF3-CF2-O-)n
(-CF2-CF2-CF2-O-)n
(-CF2-CF2-O-)n-(-CF2-O-)m
(-CF2-CFCF3-O-)n-(-CF2-O-)m
一般的に連鎖移動剤と呼ばれるものは、その活性は連鎖移動定数と再開始効率で特徴づけられるが連鎖移動剤の中でも再開始効率がほとんど0%のものがラジカル捕捉剤と称される。
上記ラジカル捕捉剤は、例えば、重合温度におけるTFEとの連鎖移動定数が重合速度定数より大きく、かつ、再開始効率が実質的にゼロ%の化合物ということもできる。「再開始効率が実質的にゼロ%」とは、発生したラジカルがラジカル捕捉剤を安定ラジカルにすることを意味する。
好ましくは、重合温度におけるTFEとの連鎖移動定数(Cs)(=連鎖移動速度定数(kc)/重合速度定数(kp))が0.1より大きい化合物であり、上記化合物は、連鎖移動定数(Cs)が0.5以上であることがより好ましく、1.0以上であることが更に好ましく、5.0以上であることが更により好ましく、10以上であることが特に好ましい。
芳香族ヒドロキシ化合物としては、非置換フェノール、多価フェノール、サリチル酸、m-又はp-のサリチル酸、没食子酸、ナフトール等が挙げられる。
上記非置換フェノールとしては、о-、m-又はp-のニトロフェノール、о-、m-又はp-のアミノフェノール、p-ニトロソフェノール等が挙げられる。多価フェノールとしては、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ピロガロール、フロログルシン、ナフトレゾルシノール等が挙げられる。
芳香族アミン類としては、о-、m-又はp-のフェニレンジアミン、ベンジジン等が挙げられる。
上記キノン化合物としては、о-、m-又はp-のベンゾキノン、1,4-ナフトキノン、アリザリン等が挙げられる。
チオシアン酸塩としては、チオシアン酸アンモン(NH4SCN)、チオシアン酸カリ(KSCN)、チオシアン酸ソーダ(NaSCN)等が挙げられる。
上記ラジカル捕捉剤としては、なかでも、芳香族ヒドロキシ化合物が好ましく、非置換フェノール又は多価フェノールがより好ましく、ヒドロキノンが更に好ましい。
上記分解剤の添加量は、標準比重を適度に小さくする観点から、開始剤濃度の3~500%(モル基準)に相当する量が好ましい。より好ましい下限は10%(モル基準)であり、更に好ましくは15%(モル基準)である。より好ましい上限は400%(モル基準)であり、更に好ましくは300%(モル基準)である。
重合圧力は、0.05~10MPaGである。重合圧力は、0.3MPaG以上がより好ましく、0.5MPaG以上が更に好ましい。また、5.0MPaG以下がより好ましく、3.0MPaG以下が更に好ましい。
上記乾燥の温度は、押出圧力が低下する観点では、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、230℃以下が更に好ましく、210℃以下が更により好ましく、190℃以下が更により好ましく、170℃以下が特に好ましい。破断強度が向上する観点では、10℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましく、150℃以上が更に好ましく、170℃以上が更により好ましく、190℃以上が更により好ましく、210℃以上が特に好ましい。上記強度比を一層高くするために、この温度範囲で適宜調整することが好ましい。
第2の変性PTFEは、上記構成を有するので、破断強度が高いにもかかわらず、押出圧力が低く、成形性に優れる。
第3の変性PTFEは、上記構成を有するので、破断強度が高いにもかかわらず、押出圧力が低く、成形性に優れる。
また、第3の変性PTFEは、低温で加工しても高い破断強度及び破断伸びを有する。パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、ヘキサフルオロプロピレン等の変性モノマーを用いた場合、加工(例えば焼成)の温度が低下すると、破断強度及び破断伸びも低下するが、変性モノマーとしてVDF単位を用いると、驚くべきことに、低温(例えば340℃以下)で加工しても高い破断強度及び破断伸びが得られることが見出された。
上記VDF単位の含有量は、また、全重合単位に対し0.0001質量%以上であってよく、0.001質量%以上であってもよく、0.005質量%以上であってもよい。
本明細書において、上記VDF単位とは、変性PTFEの分子構造の一部分であってVDFに由来する部分を意味する。
上記他の変性モノマーとしては、第1の変性PTFEについて例示した変性モノマーが挙げられ、なかでも、耐熱性向上の観点で、HFPが好ましい。
第2の変性PTFEが上記他の変性モノマー単位を含む場合、VDF単位と上記他の変性モノマー単位との合計量が、全重合単位に対し1.0質量%以下であることが好ましい。
第2の変性PTFEが、TFE単位、VDF単位及びHFP単位を含み、VDF単位及びHFP単位の合計量が、全重合単位に対し1.0質量%以下であることは、好適な態様の1つである。
上記平均一次粒子径は、以下の方法により測定する。
変性PTFE水性分散液を水で固形分濃度0.15質量%になるまで希釈し、得られた希釈ラテックスの単位長さに対する550nmの投射光の透過率と、透過型電子顕微鏡写真により定方向を測定して決定した数基準長さ平均粒子径とを測定して、検量線を作成する。この検量線を用いて、各試料の550nmの投射光の実測透過率から数平均粒子径を決定し、平均一次粒子径とする。
上記平均アスペクト比は、フッ素樹脂粉末、又は、固形分濃度が約1質量%となるように希釈したフッ素樹脂水性分散液を走査電子顕微鏡(SEM)で観察し、無作為に抽出した200個以上の粒子について画像処理を行い、その長径と短径の比の平均より求める。
上記平均二次粒子径は、JIS K 6891に準拠して測定する。
好ましくは、シート状又は棒状のペースト押出物を押出方向にロール延伸することで、一軸延伸膜を得ることができる。
更に、テンター等により幅方向に延伸して、二軸延伸膜も得ることができる。
延伸前に半焼成処理を行うことも好ましい。
また、繊維分野、医療分野、エレクトロケミカル分野、シール材分野、空気濾過分野、換気/内圧調整分野、液濾過分野、一般消費材分野等で使用する製品の素材としても有用である。
以下に、具体的な用途を例示する。
誘電材料プリプレグ、EMI遮蔽材料、伝熱材料等。より詳細には、プリント配線基板、電磁遮蔽シールド材、絶縁伝熱材料、絶縁材料等。
シール材分野
ガスケット、パッキン、ポンプダイアフラム、ポンプチューブ、航空機用シール材等。
ULPAフィルター(半導体製造用)、HEPAフィルター(病院・半導体製造用)、円筒カートリッジフィルター(産業用)、バグフィルター(産業用)、耐熱バグフィルター(排ガス処理用)、耐熱プリーツフィルター(排ガス処理用)、SINBRANフィルター(産業用)、触媒フィルター(排ガス処理用)、吸着剤付フィルター(HDD組込み)、吸着剤付ベントフィルター(HDD組込み用)、ベントフィルター(HDD組込み用他)、掃除機用フィルター(掃除機用)、汎用複層フェルト材、GT用カートリッジフィルター(GT向け互換品用)、クーリングフィルター(電子機器筐体用)等。
凍結乾燥用の容器等の凍結乾燥用材料、電子回路やランプ向けの自動車用換気材料、容器キャップ向け等の容器用途、タブレット端末や携帯電話端末等の小型端末を含む電子機器向け等の保護換気用途、医療用換気用途等。
半導体液ろ過フィルター(半導体製造用)、親水性PTFEフィルター(半導体製造用)、化学薬品向けフィルター(薬液処理用)、純水製造ライン用フィルター(純水製造用)、逆洗型液ろ過フィルター(産業排水処理用)等。
衣類、ケーブルガイド(バイク向け可動ワイヤ)、バイク用衣服、キャストライナー(医療サポーター)、掃除機フィルター、バグパイプ(楽器)、ケーブル(ギター用信号ケーブル等)、弦(弦楽器用)等。
PTFE繊維(繊維材料)、ミシン糸(テキスタイル)、織糸(テキスタイル)、ロープ等。
体内埋設物(延伸品)、人工血管、カテーテル、一般手術(組織補強材料)、頭頸部製品(硬膜代替)、口内健康(組織再生医療)、整形外科(包帯)等。
また、第1、第2及び第3の変性PTFEの粒子を含む水性分散液は、例えば、調理用品の表面コーティング剤、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー(登録商標)繊維等に含浸して屋根材等の含浸体の製造に用いられ、また、高周波プリント基板、搬送用ベルト、パッキン等の用途において、被塗装物上に塗布し焼成することよりなるフィルム形成に用いられて、種々の用途に適用できる。
変性PTFE水性分散液1gを、送風乾燥機中で150℃、60分の条件で乾燥し、水性分散液の質量(1g)に対する、加熱残分の質量の割合を百分率で表した値を採用した。
VDF含有量は、以下の方法により求めた。PTFE粉末を19F-NMR測定した。また、そのPTFE粉末をプレス成形することで薄膜ディスクを作成し、FT-IR測定した赤外線吸光度から、1429cm-1/2360cm-1の吸光度の比を求めた。上記19F-NMRの測定値と、上記吸光度比とから検量線を作成した。この検量線からVDF含有量を算出した。
HFP含有量は、PTFE粉末をプレス成形することで薄膜ディスクを作成し、薄膜ディスクをFT-IR測定した赤外線吸光度から、982cm-1における吸光度/935cm-1における吸光度の比に0.3を乗じて求めた。
CTFE含有量は、PTFE粉末をプレス成形することで薄膜ディスクを作成し、薄膜ディスクをFT-IR測定した赤外線吸光度から、957cm-1の吸光度/2360cm-1の吸光度との比に0.58を乗じて求めた。
ASTM D 4895に準拠して形成されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定した。
変性PTFE水性分散液を水で固形分濃度0.15質量%になるまで希釈し、得られた希釈ラテックスの単位長さに対する550nmの投射光の透過率と、透過型電子顕微鏡写真により定方向を測定して決定した数基準長さ平均粒子径とを測定して、検量線を作成した。この検量線を用いて、各試料の550nmの投射光の実測透過率から数平均粒子径を決定し、平均一次粒子径とした。
変性PTFE粉末100gに、潤滑剤(商品名:アイソパーH(登録商標)、エクソン社製)21.7gを添加し、室温にて3分間混合してPTFEファインパウダー混合物を得た。次いで、得られたPTFEファインパウダー混合物を、押出前少なくとも1時間、室温(25℃)に放置した後にオリフィス(直径2.5mm、ランド長11mm、導入角30°)を通して、室温で100:1の減速比(ダイスの入り口の断面積と出口の断面積の比)でペースト押出し、均一なビード(beading;押出成形体)を得た。押出スピード、すなわち、ラムスピードは、20インチ/分(51cm/分)とした。押出圧力は、ペースト押出において押出負荷が平衡状態になった時の負荷を測定し、ペースト押出に用いたシリンダーの断面積で除した値とした。
上記のペースト押出により得られたビードを230℃で30分加熱することにより、潤滑剤をビードから除去した。次に、ビード(押出成形体)を適当な長さに切断し、クランプ間隔が2.0インチ(51mm)の間隔となるよう、各末端をクランプに固定し、空気循環炉中で300℃に加熱した。次いでクランプを所望のストレッチ(総ストレッチ)に相当する分離距離となるまで所望の速度(ストレッチ速度)で離し、ストレッチ試験を実施した。このストレッチ方法は、押出スピード(84cm/分でなく51cm/分)が異なることを除いて、本質的に米国特許第4,576,869号明細書に開示された方法に従う。『ストレッチ』とは、延伸による長さの増加であり、通常元の長さと関連して表される。上記作製方法において、上記ストレッチ速度は、100%/秒であり、上記総ストレッチは2400%である。
上記延伸試験で得られた延伸ビード(ビードをストレッチすることによって作製されたもの)について、5.0cmのゲージ長である可動ジョーにおいて挟んで固定し、25℃で300mm/分の速度で引っ張り試験を行い、破断した時の強度を破断強度として測定した。
破断強度(N)/押出圧力(MPa)で求めた。
国際公開第2021/045228号の合成例1に記載された方法により白色固体Aを得た。
内容量6Lの撹拌機付きSUS製反応器に、3600gの脱イオン水、180gのパラフィンワックス、5.4gの白色固体A、0.0265gのシュウ酸を入れた。次いで反応器の内容物を70℃まで加熱しながら吸引すると同時にテトラフルオロエチレン(TFE)でパージして反応器内の酸素を除き、内容物を攪拌した。反応器中に1.70gのフッ化ビニリデン(VDF)をTFEで圧入し、引き続きTFEを加えて、2.70MPaGにした。開始剤として脱イオン水に3.4mgの過マンガン酸カリウムを溶解した過マンガン酸カリウム水溶液を連続的に反応器に添加した。開始剤の注入後に圧力の低下が起こり重合の開始が観測された。反応器にTFEを加えて圧力を2.70MPaG一定となるように保った。TFEの仕込み量が430gに達した時点で、過マンガン酸カリウム水溶液の仕込みを停止した。TFEの仕込み量が1815gに達した時点でTFEの供給を止め、撹拌を停止して反応を終了した。その後に、反応器内の圧力が常圧になるまで排気し、窒素置換を行ない、内容物を反応器から取り出して冷却した。パラフィンワックスを取り除いて、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は33.3質量%、平均一次粒子径は251nmであった。
得られたPTFE水性分散液を固形分濃度13質量%にまで希釈して、撹拌機付きの容器内で激しく攪拌し凝固させた。凝固させた湿潤粉末を取り出し、210℃、18時間乾燥し、PTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を0.4gに、3.4mgの過マンガン酸カリウムを5.6mgに変えたこと、TFEの仕込み量が870gに達した時点で、過マンガン酸カリウム水溶液の仕込みを停止した以外は実施例1と同じ条件で重合を実施した。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は33.4質量%、平均一次粒子径は263nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例1と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を2.56gに、過マンガン酸カリウムを3.7mgに変えて、TFEの仕込み量が430gに達した時点で、撹拌を停止して重合槽内を大気圧迄脱圧した後、TFEを導入し2.7MPaGの圧力として撹拌し再開したこと以外は実施例1と同じ条件で実施した。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は33.9質量%、平均一次粒子径は246nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例1と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を32.0gに、3.4mgの過マンガン酸カリウムを3.9mgに変えたこと以外は実施例1と同じ条件で重合を実施した。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は33.5質量%、平均一次粒子径は224nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例1と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
内容量6Lの撹拌機付きSUS製反応器に、3600gの脱イオン水、180gのパラフィンワックス、5.4gの白色固体Aを入れた。次いで反応器の内容物を80℃まで加熱しながら吸引すると同時にテトラフルオロエチレン(TFE)でパージして反応器内の酸素を除き、内容物を攪拌した。反応器中に5.82gのフッ化ビニリデン(VDF)をTFEで圧入し、引き続きTFEを加えて、2.70MPaGにした。開始剤として脱イオン水に過硫酸アンモニウム(APS)7.2mgを溶解した水溶液を反応器に添加した。開始剤の注入後に圧力の低下が起こり重合の開始が観測された。反応器にTFEを加えて圧力を2.70MPaG一定となるように保った。TFEの仕込み量が430gに達した時点で、36.0mgのヒドロキノンを脱イオン水で溶解した水溶液を添加した。TFEの仕込み量が1580gに達した時点でTFEの供給を止め、撹拌を停止して反応を終了した。その後に、反応器内の圧力が常圧になるまで排気し、窒素置換を行ない、内容物を反応器から取り出して冷却した。パラフィンワックスを取り除いて、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は30.2質量%、平均一次粒子径は214nmであった。
得られたPTFE水性分散液を固形分濃度13質量%にまで希釈して、撹拌機付きの容器内で激しく攪拌し凝固させた。凝固させた湿潤粉末を取り出し、210℃、18時間乾燥し、PTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を3.1gに、ヒドロキノン仕込み量を18.2mgに変えた以外は実施例5と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は30.3質量%、平均一次粒子径は223nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例5と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を0.19gに、ヒドロキノン仕込み量を11.0mgに変えた以外は実施例5と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は30.3質量%、平均一次粒子径は265nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例5と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を0.36gに変えた以外は実施例5と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は29.8質量%、平均一次粒子径は261nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例5と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を2.1gに、ヒドロキノン仕込み量を18.0mgに変えたことと、TFEの仕込み量が430gに達した時点で撹拌を停止し重合槽内を大気圧迄脱圧した後、TFEを導入し2.7MPaGの圧力として撹拌し再開したこと以外は実施例5と同じ条件で重合を実施した。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は30.3質量%、平均一次粒子径は226nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例5と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDFを0.52g、過硫酸アンモニウム(APS)を15.4mg、ヒドロキノン仕込み量を17.9mgに変えて、重合圧0.80MPa、重合温度70℃で最終TFE量を1520gに変えた以外は実施例5と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は29.8質量%、平均一次粒子径は278nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例5と同様にして凝固させた湿潤粉末を取り出し、180℃、18時間乾燥し、PTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDFを1.28gのCTFEに、過マンガン酸カリウム仕込み量を3.87mgに、最終TFE量を1790gに変えた以外は実施例1と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は33.0質量%、平均一次粒子径は263nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例1と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDFを2.60gのCTFEに、最終TFE量を1660gに変えた以外は実施例1と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は31.4質量%、平均一次粒子径は248nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例1と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDFを0.11gのHFPに、過硫酸アンモニウム(APS)を15.4mgに、ヒドロキノン仕込み量を17.9mgに変えて、重合圧0.80MPa、重合温度70℃で最終TFE量を1540gに変えた以外は実施例5と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は29.8質量%、平均一次粒子径は312nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例5と同様にして凝固させた湿潤粉末を取り出し、180℃、18時間乾燥し、PTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
VDF仕込み量を55.7gに、過マンガン酸カリウム仕込み量を4.46mgに変えた以外は実施例1と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は33.1質量%、平均一次粒子径は224nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例1と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
また、得られたPTFE粉末を用いてASTM D 4895に準拠して形成されたサンプルを380℃、6時間の加熱処理を行ない、室温まで冷却したところ、サンプルに激しい発泡があった。
VDFを仕込まず、白色固体Aの仕込み量を13gに、コハク酸の仕込み量を0.108gに、過マンガン酸カリウム仕込み量を3.5mgに、最終TFE量を1500gに変えた以外は実施例1と同じ条件で重合を実施し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は29.5質量%、平均一次粒子径は380nmであった。
得られたPTFE水性分散液を用い、実施例1と同様にしてPTFE粉末を得た。得られたPTFE粉末の各種物性を測定した。結果を表1に示す。
縦20cm×横10cm×厚み1.5mmのアルミ板にPTFE水性分散液を約5ml滴下してフローコートを行い、約80度の傾斜板を使用して風乾し、110℃で15分乾燥後、380℃で15分焼成してPTFE塗膜を作製した。顕微鏡観察により確認したクラック発生箇所の膜厚を、渦電流式膜厚計(サンコー電子研究所製、SWT-9100)で測定した。塗膜板2枚をそれぞれ10点ずつ測定した時の平均値をクラック限界膜厚とした。
内容量6Lの撹拌機付きSUS製反応器に、3600gの脱イオン水、180gのパラフィンワックス、1.18gの白色固体Aを入れた。次いで反応器の内容物を80℃まで加熱しながら吸引すると同時にテトラフルオロエチレン(TFE)でパージして反応器内の酸素を除き、内容物を攪拌した。反応器中に5.82gのフッ化ビニリデン(VDF)をTFEで圧入し、引き続きTFEを加えて、2.70MPaGにした。開始剤として脱イオン水に過硫酸アンモニウム(APS)7.2mgを溶解した水溶液を反応器に添加した。開始剤の注入後に圧力の低下が起こり重合の開始が観測された。反応器にTFEを加えて圧力を2.70MPaG一定となるように保った。TFEの仕込み量が460gに達した時点で、25.0mgのヒドロキノンを脱イオン水で溶解した水溶液と3.24gの白色固体Aを溶解した脱イオン水溶液を添加した。TFEの仕込み量が約1950gに達した時点でTFEの供給を止め、撹拌を停止して反応を終了した。その後に、反応器内の圧力が常圧になるまで排気し、窒素置換を行ない、内容物を反応器から取り出して冷却した。パラフィンワックスを取り除いて、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の固形分濃度は35.3質量%、平均一次粒子径は263nmであった。
得られた水性分散液に純水を加えて、高速撹拌して、湿潤PTFE粉末を得た。得られた湿潤PTFE粉末を150℃で18時間乾燥して、PTFE粉末を得た。得られたPTFEのSSGは2.228、VDF含有量は0.049質量%であった。
得られたPTFE水性分散体1000gに対し界面活性剤TDS-80(第一工業製薬社製、ポリオキシエチレンアルキルエーテル)40gと純水160gを添加し、70℃にて静置して、PTFE樹脂固形分濃度が65質量%以上であるPTFE水性分散液濃縮品を得た。これに界面活性剤TDS-120(第一工業製薬社製、ポリオキシエチレンアルキルエーテル)と純水を添加して、変性PTFE樹脂固形分濃度が63質量%、界面活性剤量が変性PTFEに対して5質量%である変性PTFE水性分散液組成物を調製した。得られた変性PTFE水性分散液組成物は、クラック限界膜厚が4μmであった。
Claims (10)
- 破断強度が32.8N超であり、標準比重が2.150以上である変性ポリテトラフルオロエチレン。
- 破断強度(N)/押出圧力(MPa)で表される強度比が1.90N/MPa超である請求項1に記載の変性ポリテトラフルオロエチレン。
- 破断強度が37.0N超である請求項1又は2に記載の変性ポリテトラフルオロエチレン。
- 標準比重が2.155以上である請求項1又は2に記載の変性ポリテトラフルオロエチレン。
- 標準比重が2.160以上である請求項1又は2に記載の変性ポリテトラフルオロエチレン。
- 標準比重が2.150以上であり、破断強度(N)/押出圧力(MPa)で表される強度比が1.90N/MPa超である変性ポリテトラフルオロエチレン。
- テトラフルオロエチレン単位及びフッ化ビニリデン単位を含み、前記フッ化ビニリデン単位の量が、全重合単位に対し1.0質量%以下である変性ポリテトラフルオロエチレン。
- 粉末である請求項1又は2に記載の変性ポリテトラフルオロエチレン。
- ファインパウダーである請求項1又は2に記載の変性ポリテトラフルオロエチレン。
- 請求項1又は2に記載の変性ポリテトラフルオロエチレンの粒子を含む水性分散液。
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