JP3114374B2 - テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法 - Google Patents
テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法Info
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Description
ン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法に関
する。
ロプロピレン共重合体の製造においては、通常、重合槽
材質の防食のため重合開始時に水性媒体中にアルカリ、
例えば炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)を入れアルカ
リ水溶液にした後にジパーオキサイド開始剤を多量に入
れ重合を行っている。重合時にモノマーの分解によって
酸性物質(フッ化水素酸など)が生じ、酸性物質が重合
槽を腐食することがあるからである。
ルカリ水溶液で加水分解しやすいため、重合開始剤が有
効に利用されていない。さらに、水性媒体のpHがばら
つくため加水分解率も不安定となるので、開始剤効率も
一定にならず、得られた共重合体の分子量が不安定であ
った。
(フルオロアシル)パーオキサイドを重合開始剤として
水性媒体中の懸濁重合による溶融加工可能なテトラフル
オロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製
造において分子量を安定化し、開始剤の利用効率を向上
させることにある。
式:
あり、mはX1が水素原子のときは4〜8の整数であ
り、X1がフッ素原子または塩素原子のときは3〜8の
整数であり、nはX2が水素原子のときは4〜8の整数
であり、X2がフッ素原子または塩素原子のときは3〜
8の整数である。]で示されるジ(フルオロアシル)パ
ーオキサイドを重合開始剤として用い、水性媒体中にお
いてテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレ
ンとを、重合温度0〜35℃で懸濁重合させるに際し、
重合に先立ってまたは重合途中の重合系に、一般式:
はY1が水素原子のときは4〜8の整数であり、Y1がフ
ッ素原子または塩素原子のときは3〜8の整数であ
る。]で示されるフルオロアルキルカルボン酸を仕込む
ことを特徴とする溶融加工可能なテトラフルオロエチレ
ン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法に存
する。
−CpF2p−基は直線状または分枝状のいずれであって
もよい。フルオロアルキルカルボン酸を例示すれば、ω
−ヒドロパーフルオロノナン酸、ω−ヒドロパーフルオ
ロヘプタン酸、ω−ヒドロパーフルオロペンタン酸、パ
ーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン酸、パーフ
ルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフル
オロオクタン酸、パーフルオロノナン酸などがあげられ
る。フルオロアルキルカルボン酸の使用量は、重合系中
の水100重量部に対して0.05〜0.5重量部である
ことが好ましい。
シル)パーオキサイドのX1-CmF2m-基とX2-CnF2n-
基は、直鎖状、分枝状の何れであってもよく、互いに同
一または異なるものでありうる。ジ(フルオロアシル)
パーオキサイドを例示すれば、ジ(ω−ハイドロ−ドデ
カフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω−ハ
イドロ−テトラデカフルオロオクタノイル)パーオキサ
イド、ジ(ω−ハイドロ−ヘキサデカフルオロノナノイ
ル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロブチリル)パー
オキサイド、ジ(パーフルオロバレリル)パーオキサイ
ド、ジ(パーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、
ジ(パーフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ
(パーフルオロオタクノイル)パーオキサイド、ジ(パ
ーフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(ω−クロ
ロ−ヘキサフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(ω
−クロロ−デカフルオロヘキサノイル)パーオキサイ
ド、ジ(ω−クロロ−テトラデカフルオロオクタノイ
ル)パーオキサイド、ω−ハイドロ−ドデカフルオロヘ
プタノイル−ω−ハイドロヘキサデカフルオロノナノイ
ルパーオキサイド、ω−クロロ−ヘキサフルオロブチリ
ル−ω−クロロ−デカフルオロヘキサノイルパーオキサ
イド、ω−ハイドロドデカフルオロヘプタノイル−パー
フルオロブチリルパーオキサイドなどがあげられる。
始剤の使用量は、目的とする共重合体中のテトラフルオ
ロエチレン(以下、TFEという)とヘキサフルオロプ
ロピレン(以下、HFPという)との割合や分子量に応
じて適宜決定せられるが、通常モノマー100重量部に
対して0.01〜1重量部程度とするのが適当である。
しかしてこの重合開始剤はその分解速度が比較的速やか
であり、重合反応中にかなり濃度を減少する傾向がある
ので、要すれば重合反応中に適宜追加するごとくするの
が望ましい。
2p-基が、ジ(フルオロアシル)パーオキサイドのX1-
CmF2m-基またはX2-CnF2n-基の一方、より好ましく
は両方と同一であることが好ましい。
ルオロアルキルカルボン酸を仕込み、TFEとHFPと
を添加し、さらに重合開始剤を添加することにより開始
される。その際に水:モノマーの割合は、容量で1:1
〜10:1程度、なかんづく2:1〜5:1程度とする
のが適当である。またTFE/HFPモノマー混合物中
のTFEの割合は目的とする共重合体の組成に応じて決
められるが、通常20〜25℃程度においては次のごと
き関係がほぼ成立する。
要すればTFEよびHFPを溶解しうる溶剤を適量添加
しうることはもちろんである。かかる溶剤としては、ト
リクロロトリフルオロエタン、モノフルオロトリクロロ
メタン、その他の含フッ素系溶剤類が好ましいものとし
て例示される。さらに適宜必要に応じてポリビニルアル
コール、ナトリウム−カルボキシメチルセルロースなど
の懸濁安定剤や炭酸水素ナトリウム、ホウ砂などを添加
してもよい。
度によって制約されるが、水の共存下における当該重合
開始剤の分解は1次反応として進行し、その速度定数k
はたとえば次のごとくである。
時間程度にもなり、重合開始剤の濃度変化がいちじるし
いので、均一な重合反応を行なうためには適当でない。
したがって重合温度としては、通常0〜35℃、なかん
づく0〜28℃程度の範囲から選択するのが適当であ
る。重合時における圧力は、TFE/HFP混合モノマ
ーの混合比、溶剤の有無、重合温度などに応じて定めら
れる。一般に溶剤を使用しないばあいは5〜15Kg/
cm2(ゲージ圧、以下同様)程度の圧力とするのが適
当である。また溶剤としてはたとえばトリクロロトリフ
ルオロエタンのごときものを使用するばあいは、該溶剤
とモノマーとの割合によっても異なるが、0.5〜15K
g/cm2程度の圧力とするのが適当である。
内の圧力が低下するが、この圧力の低下を補うようにT
FEのみを追加して反応を継続してもよく、また各モノ
マーの消費に見合った量だけTFEおよびHFPを追加
してもよい。重合時間は、目的とする共重合体の収量に
よるものはもちろんであるが、重合開始剤の使用量、T
FEおよびHFPの仕込割合、ならびに重合温度によっ
て支配される。しかして通常は、2〜100時間程度の
範囲から選択される。なお重合反応中、酸素の存在は避
けるべきである。
ば、モノマーを回収することによって、微粉末状ないし
粒状粉末状の粗製TFE/HFP共重合体がえられる。
FP共重合体は、その溶融押出工程や押出後ペレット化
したものを加熱成型する工程において溶融粘度を変化せ
しめず安定であり、また黒く着色することもない(しか
も本発明の方法は水性系の反応であるので溶剤系の反応
に比し工業的にはるかに有利である)など多くの利点を
有しており、成型用材料その他の用途にきわめて有利に
使用されうる。
具体的に説明する。
ライニング製オートクレーブに、脱ミネラル、脱気した
純水2000重量部およびω−ヒドロパーフルオロヘプ
タン酸(フルオロアルキルカルボン酸)1.0重量部を
仕込んだ。内部空間を純窒素で充分置換した後これを排
除し、まずHFP2000重量部を圧入し、引き続きT
FEをオートクレーブ内の圧力が8.3Kg/cm2Gになる
まで圧入し、かつ温度を25.5℃に調節し、撹拌を開
始した。これに重合開始剤としてジ(ω−ハイドロドデ
カフルオロヘプタノイル)パーオキサイドおよび分子量
調整剤としてメタノールを加えた。反応は直ちに始まっ
た。反応中、圧力の降下に応じてTFEを逐次追加し、
系内の圧力を一定に保持した。かくして56.8時間反
応を行った後、モノマーをパージした。得られた重合体
を分離、洗浄、乾燥することにより粒状粉末を得た。
び物性を表1に示す。なお、重合体の比溶融粘度の測定
は次の方法によって行った。比溶融粘度は、0.475k
g/cm2のせん断力下に372℃で測定した見掛け溶融粘
度を意味する。すなわち、この値は高化式フローテスタ
ーにより測定したもので、重合体を内径11.4mmのシ
リンダーに充填し、372℃に5分間保持した後、5Kg
のピストン荷重下に内径2.0mmおよび長さ8mmのオリ
フィスを通して押出し、このときの押出速度MI(g/
10分)をもとに次式で計算した値である。
同様な方法によりTFEとHFPの共重合を行った。得
られた重合体の収量および物性を表1に示す。
例では共重合初期においてpHが大きく変化しているこ
とが認められるが、実施例ではpHが安定していること
がわかる。
た結果を表2に示す。実施例1では金属含有量が少ない
ことがわかる。
ルキルカルボン酸を仕込むことによって、重合初期の開
始剤の加水分解が抑制され開始剤が有効利用されるの
で、重合初期の開始剤量を30%以上削減できる。開始
剤の全体使用量が、例えば20〜30%以上削減でき
る。重合初期から最後までのpH変化が少なく、再現性
高く一定分子量の共重合体が得られる。重合中の重合槽
の腐食が少ないので、ポリマー中の金属含有量が少な
い。さらに、共重合体の加熱溶融後の着色量が少ない。
ロピレンとの共重合中における反応時間とpHとの関係
を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 一般式: 【化1】 [式中、X1およびX2は水素、フッ素または塩素原子で
あり、 mはX1が水素原子のときは4〜8の整数であり、X1が
フッ素原子または塩素原子のときは3〜8の整数であ
り、 nはX2が水素原子のときは4〜8の整数であり、X2が
フッ素原子または塩素原子のときは3〜8の整数であ
る。] で示されるジ(フルオロアシル)パーオキサイドを重合
開始剤として用い、水性媒体中においてテトラフルオロ
エチレンとヘキサフルオロプロピレンとを、重合温度0
〜35℃で懸濁重合させるに際し、重合に先立ってまた
は重合途中の重合系に、一般式: 【化2】 [式中、Y1は水素、フッ素または塩素原子であり、 pはY1が水素原子のときは4〜8の整数であり、Y1が
フッ素原子または塩素原子のときは3〜8の整数であ
る。] で示されるフルオロアルキルカルボン酸を仕込むことを
特徴とする溶融加工可能なテトラフルオロエチレン/ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体の製造方法。 - 【請求項2】 フルオロアルキルカルボン酸の量が水1
00重量部に対して0.01〜1.0重量部である請求項
1記載の方法。
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