JP3244821B2 - フッ素系重合体の製造法 - Google Patents

フッ素系重合体の製造法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、環境破壊をもたらすこ
との少ない重合媒体を用いて耐熱性、耐溶剤性、耐薬品
性などの良好なフッ素系重合体を効率よく製造する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、フッ素系重合体は耐熱性、耐溶剤
性、耐薬品性などに優れた高分子材料であることから、
その特徴を生かして種々の用途に利用されている。
【0003】フッ素系重合体の製造法としては、溶液重
合法懸濁重合法、乳化重合法が知られており、溶液重
合法や懸濁重合法の重合媒体としては、クロロフルオロ
カーボンなどの不活性溶媒が、高分子量の共重合体を与
えることや重合速度などの点から通常用いられている。
該クロロフルオロカーボンの具体例としては、トリクロ
ロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、トリク
ロロトリフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタ
ンなどが例示できるが、取扱いの点からトリクロロトリ
フルオロエタンが主に用いられている。
【0004】ところで、近年、オゾン層破壊が地球規模
の環境破壊問題として国際的に取りあげられ、その原因
物質としてクロロフルオロカーボンが指摘され、世界的
に全廃の方向にむかっている。このためフッ素系重合体
を製造する際に用いるクロロフルオロカーボンの使用を
停止する必要が生じてきている。
【0005】このクロロフルオロカーボンの代替品とし
ては、水素原子を含むハイドロフルオロカーボンが、小
さなオゾン破壊係数を有するため提案されている。しか
し、従来、C−H結合を有する物質は、フルオロオレフ
ィンに対して連鎖移動性を示すことが知られており、水
素原子を含むハイドロクロロフルオロカーボンを、高分
子量のフルオロオレフィン系重合体の製造の際の重合媒
体として使用することは困難であると考えられていた。
その他の重合媒体としての代替品として、tert−ブ
タノール(特公昭52−24073号公報)などが知ら
れているが、充分に高い分子量のものを得るためには、
高圧で重合する必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、重合速度が速くて、フッ素系重合体の分
子量を充分に高めることができ、かつオゾン破壊係数の
大きなクロロフルオロカーボンを使用することなく耐熱
性、耐溶剤性、耐薬品性に優れるフッ素系重合体を効率
よく製造する方法を提供することを目的としてなされた
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の(パー
ハロアルキル)ジフルオロメタンは連鎖移動性が少な
く、これを重合媒体として用いることにより、その目的
を達成し得ることを見出した。
【0008】すなわち、本発明は、重合媒体中における
重合によってフルオロオレフィン単位を主構成単位とし
て含有するフッ素系重合体を製造するにあたり、重合媒
体として(パーハロアルキル)ジフルオロメタン(ただ
し該パーハロアルキル基の炭素数は2〜12である。)
[以下、この(パーハロアルキル)ジフルオロメタンを
特定(パーハロアルキル)ジフルオロメタンという。]
を用いることを特徴とするフッ素系重合体の製造法を提
供する。
【0009】本発明におけるフルオロオレフィン単位を
主構成単位として含有するフッ素系重合体は、特定(パ
ーハロアルキル)ジフルオロメタン中でフルオロオレフ
ィン単量体を単独で重合させるか、又はフルオロオレフ
ィン単量体と共重合するフルオロオレフィン単量体以外
の下記単量体を共重合して製造される。
【0010】本発明において用いられるフルオロオレフ
ィン単量体は、分子中に少なくとも一個のフッ素原子を
有するオレフィンであり、好ましくは、重合性及び得ら
れる重合体の性質の点から、炭素2又は3のフルオロ
オレフィン単量体である。
【0011】このようなフルオロオレフィン単量体の具
例は、CF2 =CF2 、CF2 =CFCl、CF2
CH2 などのフルオロエチレン系、CF2 =CFCF
3 、CF2 =CHCF3 などのフルオロプロピレン系で
ある。これらのフルオロオレフィン単量体は、それぞれ
単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いても
よい。
【0012】またこれらのフルオロオレフィン単量体と
共重合する単量体としてCF3 CF2 CF2 CF2 CH
=CH2 やCF3 CF2 CF2 CF2 CF=CH2 など
のパーフルオロアルキル基の炭素数が4〜12の(パー
フルオロアルキル)エチレン系、Rf (OCFXCF
2m OCF=CF2 (式中Rf は炭素数1〜6のパー
フルオロアルキル基、Xはフッ素原子又はトリフルオロ
メチル基、mは1〜6の整数を表す。)などのパーフル
オロビニルエーテル系、CH3 OC(=O)CF2 CF
2 CF2 OCF=CF2 やFSO2 CF2 CF2 OCF
(CF3 )CF2OCF=CF2 などの容易にカルボン
酸基やスルホン酸基に変換可能な基を有するビニルエー
テルなどと組み合わせて用いることもできる。また、エ
チレン、プロピレン、イソブチレンなどのオレフィン系
単量体と組み合わせてもよい。本発明におけるフッ素系
重合体としては、テトラフルオロエチレン/エチレン共
重合体、テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アル
キルビニルエーテル)共重合体又は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が好ましい。
【0013】本発明では重合媒体として特定(パーハロ
アルキル)ジフルオロメタンを用いることが必要であ
る。本発明における特定(パーハロアルキル)ジフルオ
ロメタンとは、パーハロアルキル基を有するジフルオロ
メタンであって該パーハロアルキル基の炭素数が2〜1
2であるもの、を意味する。パーハロアルキル基の鎖長
が短かすぎると沸点が低すぎて常温でガスとなり取扱い
が不便であり、また長すぎると沸点が高すぎて重合体と
溶媒との分離が大変になる。パーハロアルキル基は直鎖
状又は分枝状、好ましくは直鎖状であり、その炭素数と
しては、好ましくは2〜10、更に好ましくは3〜8で
ある。パーハロアルキル基のハロゲンとしては、フッ素
のみ又はフッ素と塩素がともに含まれていることが高分
子量の重合体を得るために好ましい。パーハロアルキル
基として特に好ましいのは、パーフルオロアルキル基で
ある。
【0014】本発明においては、重合媒体として特定
(パーハロアルキル)ジフルオロメタンに水などの不活
性溶媒を含有させて用いることもできる。重合媒体の使
用量は、重合させるべき単量体の種類により変化し得
、単量体全量の重量に対して、3〜100倍量、好ま
しくは5〜50倍量である。
【0015】本発明においては、重合形式として溶液重
合法及び懸濁重合法のいずれの形式も採用でき、また使
用する重合開始剤は重合形式に応じて従来慣用されてい
るもののうちから適宜選る。例えば、ビス(クロロフ
ルオロアシル)パーオキド、ビス(パーフルオロアシ
)パーオキド、ビス(ω−ハイドロパーフルオロア
シル)パーオキド、tert−ブチルパーオキシイソ
ブチレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート
などの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなど
のアゾ化合物が挙げられる。重合開始剤の使用量は、種
類、重合反応条件などに応じて適宜変更できるが、通常
は重合させるべき単量体全体に対して、0.005〜5
重量%、特に0.05〜0.5重量%程度が採用され
る。
【0016】本発明の重合反応に際しては、広い範囲の
反応条件が特に限定されることなく採用し得る。例え
ば、重合反応温度は、重合開始源の種類などにより最適
値が選定され得るが、通常は0〜100℃程度、特に
30〜90℃程度が採用され得る。また、反応圧力も
適宜選定できるが、通常は2〜100kg/cm2 、特
に5〜20kg/cm2 程度を採用するのが望ましい。
本発明においては、過大の反応圧力を要することなく重
合を有利に行い得るが、更に高い圧力採用でき、減圧
条件でも可能である。また、本発明は、回分式、連続式
など適宜操作によって行い得る。
【0017】本発明における重合において、重合体の分
子量をコントロールする目的で連鎖移動性を有する化合
物を通常添加するが、この化合物は特定(パーハロアル
キル)ジフルオロメタンに可溶である必要がある。しか
し、連鎖移動定数の大きな化合物は分子量調節の容易さ
を考慮するとわずかでも特定(パーハロアルキル)ジフ
ルオロメタンに溶解すればよい。また小さいオゾン破壊
係数を有することが望ましい。これらの要求に合う化合
物は、例えば、ヘキサンなどのハイドロカーボン類、C
22 などのハイドロフルオロカーボン類、CF3
2 CHCl2 などのハイドクロロフルオロカーボン
類、アセトンなどのケトン類、メタノール、エタノール
などのアルコール類、はメチルメルカプタンなどのメ
ルカプタン類などである。添加量は用いる化合物の連鎖
移動定数の大きさにより変わり得るが、重合媒体に対し
て0.01重量%程度から50重量%程度が採用され得
る。
【0018】
【実施例】実施例1 内容積1.2リットルのステンレス製反応容器を脱気
し、(パーフルオロペンチル)ジフルオロメタン[F
(CF 2 6 H]1300g、(パーフルオロブチル)
エチレン1.8g、テトラフルオロエチレン85g、エ
チレン5.9gを仕込んだ。温度を50℃に保持して、
重合開始剤としてビス(パーフルオロブチリル)パーオ
ドの1重量%パーフルオロヘキサン溶液を仕込み、
反応を開始させた。反応中、系内にテトラフルオロエチ
レンとエチレンの混合ガス(モル比C24 /C24
=53/47)を導入し、反応圧力を8.7kg/cm
2 に保持した。重合開始剤は重合速度がほぼ一定になる
ように断続的に仕込み、合計で18cc仕込んだ。3時
間後に64gの白色共重合体がスラリー状態として得ら
れた。該共重合体は融点275℃、熱分解開始点365
℃であり、300℃の成形温度で良好な圧縮成形品を与
えた。成形品についての引張強度は475kg/cm
2 、引張伸度は430%であった。
【0019】実施例2 内容積1.2リットルのステンレス製反応容器を脱気
し、(パーフルオロペンチル)ジフルオロメタン140
0g、パーフルオロプロピルビニルエーテル32
g、テトラフルオロエチレン80gを仕込んだ。温度を
50℃に保持して、重合開始剤としてビス(パーフルオ
ロブチリル)パーオキドの1重量%パーフルオロヘキ
サン溶液を仕込み、反応を開始させた。反応中、系内に
テトラフルオロエチレンを導入し、反応圧力を5.4k
g/cm2 に保持した。重合開始剤は重合速度がほぼ一
定になるように断続的に仕込み、合計で7cc仕込ん
だ。2.4時間後に69gの白色共重合体がスラリー状
態として得られた。該共重合体は融点306℃、熱分解
開始点440℃であり、340℃の成形温度で良好な圧
縮成形品を与えた。成形品についての引張強度は430
kg/cm2 、引張伸度は360%であった。
【0020】実施例3 パーフルオロプロピルビニルエーテル32gのかわ
りにヘキサフルオロプロピレン400gを仕込み、(パ
ーフルオロペンチル)ジフルオロメタンの仕込み量を1
400gのかわりに1000gとする以外は実施例2と
同様な方法で重合を行い、3.5時間後に60gの白色
共重合体がスラリー状態として得られた。該共重合体は
融点282℃、熱分解開始点435℃であり、340℃
の成形温度で良好な圧縮成形品を与えた。成形品につい
ての引張強度は350kg/cm2 、引張伸度は350
%であった。
【0021】実施例4 (パーフルオロペンチル)ジフルオロメタンのかわりに
(パーフルオロヘプチル)ジフルオロメタン[F(CF
2 8 H]を仕込む以外は実施例1と同様な方法で重合
を行い、3.5時間後に74gの白色共重合体がスラリ
ー状態として得られた。該共重合体は融点276℃、熱
分解開始点380℃であり、300℃の成形温度で良好
な圧縮成形品を与えた。成形品についての引張強度は4
20kg/cm2 、引張伸度は450%であった。
【0022】比較例1 内容積1.2リットルのステンレス製反応容器に、脱
酸素水500g、tert−ブタノール200g、ジコ
ハク酸過酸化物0.65gを仕込み、温度を65℃に保
持して反応を行った。反応中、系内にテトラフルオロエ
チレンとエチレンの混合ガス(モル比C24 /C2
4 =53/47)を導入し、反応圧力を9kg/cm2
に保持した。4時間後に24.6gの白色共重合体が得
られた。該共重合体は、融点269℃、熱分解開始温度
361℃であった。300℃で圧縮成形した成形品は、
分子量が低く脆いものであった。
【0023】参考例1 (パーフルオロペンチル)ジフルオロメタンを仕込むか
わりに1,1,2−トリクロロトリフルオロエタンを1
255g仕込み、連鎖移動剤として3,3−ジクロロ−
1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパンを13.
5g仕込む以外は実施例1と同じ方法で重合を行い、2
時間半後に48gの白色共重合体がスラリー状態として
得られた。該共重合体は融点274℃、熱分解開始点3
52℃であり、300℃の成形温度で良好な圧縮成形品
を与えた。成形品についての引張強度は431kg/c
2 、引張伸度は450%であった。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法によれば、オゾン破壊効果
がはるかに低く、従来のトリクロロトリフルオロエタン
溶媒を用いた場合に匹敵する効率で所望のフッ素系重合
体を製造できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 2/00 - 2/60 C08F 14/18,214/18 CA(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重合媒体中における重合によってフルオロ
    オレフィン単位を主構成単位として含有するフッ素系重
    合体を製造するにあたり、重合媒体として(パーハロア
    ルキル)ジフルオロメタン(ただし該パーハロアルキル
    基の炭素数は2〜12である。)を用いることを特徴と
    するフッ素系重合体の製造法。
  2. 【請求項2】フッ素系重合体が、テトラフルオロエチレ
    ン/エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン/パー
    フルオロアルキルビニルエーテル共重合体又はテト
    ラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合
    体である請求項1に記載の製造法。
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