JP3252472B2 - 含フッ素共重合体 - Google Patents

含フッ素共重合体

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JP3252472B2
JP3252472B2 JP23113092A JP23113092A JP3252472B2 JP 3252472 B2 JP3252472 B2 JP 3252472B2 JP 23113092 A JP23113092 A JP 23113092A JP 23113092 A JP23113092 A JP 23113092A JP 3252472 B2 JP3252472 B2 JP 3252472B2
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誠太郎 山口
義喜 清水
憲康 山根
哲男 清水
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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、高弾性率を有するエチ
レン−フルオロオレフィン系共重合体に関する。
【0002】
【従来の技術】エチレン−フルオロオレフィン系共重合
体の代表例であるエチレンとテトラフルオロエチレン
(TFE)の共重合体はETFEと略称され、耐薬品
性、耐熱性、電気特性などに優れ、加熱溶融加工が可能
であるため、各種成形物や電線被覆、ライニング、コー
ティングなどの材料として広範囲に使用されている。
【0003】ETFEの高温での機械的特性を改善する
ため、テローゲン活性がなく、少なくとも2個以上の炭
素原子を側鎖に含むビニルモノマーを共重合させる方法
が提案されており(特公昭47−23671号公報な
ど)、これによりETFE系共重合体の針金被覆が高温
でもろくなり、低い応力でクラックが発生するという問
題点が解決されている。しかし、かさ高い側鎖を有する
ビニルモノマーを使用することは高温での機械的特性の
改善に対しては有利であるが、工業的実施に対してさま
ざまな問題点がある。たとえば、式:CF2 =CF−R
f(Rfは炭素数2以上のパーフルオロアルキル基)で
表わされるパーフルオロオレフィンを添加してエチレン
とTFEの共重合を行なうばあい、共重合反応速度が著
しく低下してしまう。また、CH2 =CHO(CH2
4 OH(HBVE)あるいはCH2=CHOCOCH3
(VAc)のようなハイドロキシオレフィンやビニルエ
ステルなどは、生成する共重合体の耐熱性を著しく低下
させてしまう。
【0004】特公昭59−50162号公報には、高温
での機械的特性を改良するため、式:CF2 =CFO
(CF2 p COX(式中、pは1〜10の整数、Xは
F、OH、OR1 、NR2 3 を示す(R1 は炭素数1
〜10個のアルキル基、R2 およびR3 はおのおの水素
原子あるいはR1 の1つ))で表わされるフルオロアル
キルビニルエーテルをETFE系共重合体に使用する方
法が提案されている。しかし、この方法では高温成形時
に発泡、着色を生じるという問題がある。
【0005】一方、特公昭63−54696号、特開昭
60−67517号、特開昭63−54409号各公報
には、式:CF2 =CF(CF2 m (CH2 n OH
(式中、mは0〜2、nは1〜3の整数(ただし、m=
0のときn≠1である)を示す)で表わされる単量体、
およびそれを共重合したフッ化ビニリデンを主成分とす
る含フッ素共重合体が開示されている。これらの開示は
塗料用の溶剤可溶型のフッ化ビニリデン単位を含む樹脂
であり、ETFE系共重合体とは異なる。フッ化ビニリ
デン系樹脂は耐熱性、耐溶剤性がETFE系樹脂よりも
劣る。また、架橋反応を行なう際にはイソシアネート類
などの架橋剤を配合する必要があり、その架橋剤の存在
によってえられた架橋体の耐熱性は低下する。
【0006】また、特開昭58−85832号、特開平
3−91513号各公報には、式CF2 =CFORfC
2 OH(式中、Rfは2価のフッ素置換有機基を示
す)で表わされる単量体、およびそれを共重合したTF
E系またはクロロトリフルオロエチレン(CTFE)系
樹脂が開示されている。しかし、水酸基を有するパーフ
ルオロビニルエーテルはカルボキシル基含有フルオロビ
ニルエーテルをその二重結合をハロゲンなどでブロック
した後に還元することによりえられるが、合成経路が複
雑なため高価であり、工業的に生産するばあい、経済的
にきわめて不利である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来知られ
ていなかった高弾性の含フッ素樹脂成形物を与えるエチ
レン−フルオロオレフィン系含フッ素共重合体を提供す
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、エチレン単
位、式(I): CF2 =CFX (I) (式中、XはF、CF3 、ClまたはORf (ただし、
f は炭素数1〜8のフルオロアルキル基)である)で
表わされるフルオロオレフィンに基づく構造単位および
(式(II): CF2 =CF(CF2 m (CH2 n OH (II) (式中、mは0、1または2、nは1〜3の整数(ただ
し、m=0のときn≠1)である)で表わされる共単量
体に基づく構造単位を含み、エチレン単位/式(I)の
フルオロオレフィン単位のモル比が10/90〜90/
10であり、式(II)の構造単位の含有量が0.1〜
20モル%であるエチレン−フルオロオレフィン系共重
合体に関する。
【0009】本発明の共重合体はエチレンと式(I)の
フルオロオレフィンを主たる共重合成分とするものであ
り、エチレン単位/フルオロオレフィン単位のモル比は
10/90〜90/10、好ましくは20/80〜60
/40である。フルオロオレフィン単位が少ないと耐熱
性や耐薬品性が低下し、多いと溶融流動性が低下して成
形性がわるくなる。
【0010】フルオロオレフィン(I)としては、たと
えばテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチ
レン、ヘキサフルオロプロピレン、CF2 =CFO(C
2q 3 (X3 はH、FまたはCl、qは1〜8の
整数)で表わされるフルオロアルキルビニルエーテルな
どがあげられる。
【0011】共単量体(II)はつぎに示す方法などに
よって安価に合成することができる。たとえば、特公昭
63−54696号公報に記載されている方法、具体的
には、式(III):CF2 1 CFX2 (CF2 m
(CH2 n OH(ただし、X1 およびX2 は同一また
は相異なりClまたはBr、mおよびnは前記と同じ)
で表わされる化合物を合成し、つぎにこの化合物から塩
素および/または臭素を脱離させる方法によるうること
ができる。式(III)で表わされる化合物の合成法は
種々考えられるが、たとえば、式:CF2 1 CFX2
CF2 COOR(ただし、Rは低級脂肪族基または脂環
式基、X1 およびX2 は前記と同じ)で表わされる化合
物を還元剤で還元してえられる。還元剤は還元反応に通
常利用されているものを用いることができ、水素(触
媒:酸化白金、パラジウムなど)、水素化リチウムアル
ミニウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチ
ウムなどが例示できる。
【0012】好ましい共単量体(II)としてはCF2
=CFCF2 CH2 OH、CF2 =CFCH2 CH2
H、CF2 =CFCF2 CF2 CH2 CH2 OH、CF
2 =CFCH2 CH2 CH2 OH、CF2 =CFCF2
CF2 CH2 CH2 CH2 OHなどが例示される。
【0013】本発明の含フッ素共重合体は共単量体(I
I)に基づく構造単位を0.1〜20モル%の割合で含
む。この構造単位の存在によって架橋剤なしで架橋する
ことができる。しかし、かかる共単量体(II)に基づ
く単位の割合が少なすぎると、架橋が充分行なわれず、
架橋剤を用いずに高弾性率を有する含フッ素共重合体を
うることが困難になる。すなわち、加熱処理のみで充分
な架橋体がえられない。また、他の材料とブレンドした
ばあいに充分な分散性がえがたい。一方、この割合より
も多すぎると、重合性が低下し、樹脂のばあい成形物の
熱処理時にクラックが発生しやすくなる。共単量体(I
I)に基づく単位が0.1〜15モル%、特に0.2〜
10モル%の割合で含まれていることが好ましい。な
お、本発明の共重合体はエラストマーであってもよい。
【0014】本発明の含フッ素共重合体は、エチレン、
フルオロオレフィン(I)および共単量体(II)の単
位の他にエチレン、フルオロオレフィン(I)、共単量
体(II)と共重合性の単量体が共重合されていてもよ
い。他の単量体としては、たとえばフッ化ビニリデン、
フッ化ビニル、CF2 =CH(O)k R´(R´は炭素
数2〜8のアルキル基、kは0または1)で表わされる
ビニルモノマー、CH2 =C(CF3 )CH3 、CF2
=C(CF3 )CH3 、CH2 =CFC5 10H、ヘキ
サフルオロイソブテン、トリフルオロプロペン、ヘキサ
フルオロアセトン、CH2 =CHCr 2r+1(rは2
〜10の整数)で表されるパーフルオロアルキルエチレ
ン、プロペン、ブテン−1、イソブチレン、ペンテン、
アクリル酸、アクリル酸エステル、酢酸ビニルなどがあ
げられるが、CH2 =C(CF3)CH3 、CF2 =C
(CF3 )CH3 、CH2 =CFC5 10H、パーフル
オロアルキルエチレン、ヘキサフルオロイソブテンが特
に好ましい。かかる他の単量体は共重合体中に40モル
%以下含有させてもよい。
【0015】本発明の含フッ素共重合体は、溶液重合、
懸濁重合、乳化重合のどの方法でも製造することができ
る。重合温度はいずれの方法でも通常0〜150℃、好
ましくは5〜120℃、重合圧力は0.5〜60kgf
/cm2 の範囲から選択することができる。ばあいによ
ってはさらに高圧や低圧も採用されうる。
【0016】重合開始剤は特に限定されるものではな
く、乳化重合では過硫酸塩、過酸化二琥珀酸や酸化剤、
還元剤および遷移金属塩類からなるレドックス開始剤な
どがあげられ、懸濁および溶液重合ではアゾ系化合物や
有機過酸化物などから任意に選ぶことができる。
【0017】重合溶媒も限定されない。たとえば、懸濁
重合、溶液重合では、水、1,1,2−トリクロロ−
1,2,2−トリフルオロエタン(R−113)または
1,2−ジクロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエ
タン(R−114)などのフロン類、メチルエチルケト
ン、酢酸エチル、酢酸ブチルなど、あるいはこれらの混
合物から任意に選択できる。乳化重合で水または水と他
の溶媒との混合溶媒が用いられる。
【0018】重合反応は、たとえば撹拌機付きオートク
レーブに重合溶媒と共単量体(II)および分子量調節
剤をまず仕込み、必要量のエチレン/フルオロオレフィ
ン(I)単量体混合物と、必要により他の単量体を圧入
し、所定の温度に保ち、重合開始剤を加えて重合を開始
する。重合の進行と共に圧力が低下するので圧力の低下
を補うようにエチレン/フルオロオレフィン(I)単量
体混合物を圧入し、目的量の共重合体が生成するまで重
合を続ける。重合終了後、未反応モノマーを放出し、共
重合体を洗浄、乾燥する。
【0019】この共重合体は融点以上に加熱することに
より溶融成形することが可能である。また、200℃以
上の温度で1時間以上処理を行なうことにより架橋剤の
添加なしに架橋させることができ、高弾性率で融点以上
でも流動しない成形物がえられる。
【0020】本発明の共重合体は各種成形物や電線被
覆、ライニング、コーティング用材料として、また汎用
プラスチックやエンジニアリングプラスチック、スーパ
ーエンジニアリングプラスチックなどの他の樹脂への添
加剤などとして有用である。
【0021】
【実施例】つぎに本発明の含フッ素共重合体を実施例、
比較例、試験例に基づき説明するが、本発明はかかる実
施例のみに限定されるものではない。
【0022】実施例1 ステンレス鋼製撹拌翼と温度調節用ジャケットを備え、
内容量が1リットルのガラスライニング製オートクレー
ブに脱イオン水350mlを仕込み、窒素ガスで3回系
内を置換して酸素を除いたのち、1,2−ジクロロ−
1,1,2,2−テトラフルオロエタン(R−114)
270g、ヘキサフルオロプロペン(HFP)225
g、CF2 =CFCF2 CH2 OH 48.6gを仕込
み、エチレン/TFE(1/1、モル比)混合単量体4
0.5gを圧入した。撹拌を400rpmとし内温を2
5℃に保つと内圧は10.0kgf/cm2 となった。
つぎに、ジ(2,4,5−トリクロロパーフルオロヘキ
サノイル)パーオキサイド(DLP:(CF2 ClCF
ClCF2 CFClCF2 COO)2 )1.0gを7.
0gの1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフル
オロエタン(R−113)に溶かした溶液をエチレン/
TFE混合単量体で圧入した。反応は加速度的に進行す
るが、反応温度を25℃に撹拌は500rpmに保っ
た。オートクレーブ内圧を常に9.75±0.25kg
f/cm2 を保つようにエチレン/TFE(75/2
5、モル比)混合単量体を連続的に供給した。また、D
LPは反応開始時の半分の量を4時間ごとに追加した。
【0023】開始剤を添加してから反応で消費されたエ
チレン/TFE(75/25、モル比)混合単量体が2
0gに達した時点(約20時間後)で直ちに撹拌とエチ
レン/TFE混合単量体の供給を停止し、オートクレー
ブ内に残ったガスを放出して常圧に戻し、反応を終了し
た。えられた含フッ素共重合体粉末を洗浄し、50℃で
真空下に24時間乾燥した。えられた乾燥粉末は39g
であった。
【0024】乾燥粉末を圧縮成形してえられたフィルム
の赤外吸収スペクトルには3420cm-1にCF2 =C
FCF2 CH2 OHの水酸基に帰属される吸収ピークが
認められた。元素分析と19F核磁気共鳴分析(NMR)
からえられたデータによれば、含フッ素共重合体はエチ
レン/TFE/HFP/CF2 =CFCF2 CH2 OH
であり、そのモル比は57/22/15/6であった。
(株)島津製作所製熱分析装置DT−30型によって昇
温速度10℃/minで測定した融点は135℃、熱分
解開始点は332℃であった。
【0025】比較例1 実施例1においてCF2 =CFCF2 CH2 OHを添加
しないで反応を行ない、エチレン/TFE混合単量体が
54g消費された時点(約20時間を要した)で反応を
終了した。えられた乾燥粉末は87gであった。乾燥粉
末を圧縮成形してえられたフィルムの赤外吸収スペクト
ルには実施例1でみられた3420cm-1の吸収ピーク
は認められなかった。元素分析と19F核磁気共鳴分析
(NMR)からえられたデータによれば、含フッ素共重
合体はエチレン/TFE/HFPであり、そのモル比は
54/24/22であった。(株)島津製作所製熱分析
装置DT−30型によって昇温速度10℃/minで測
定した融点は138℃、熱分解開始点は326℃であっ
た。
【0026】試験例 実施例1および比較例1でそれぞれ作製した含フッ素共
重合体フィルム(厚さ100μm)の物性を表1に示
す。各フィルムは200℃で27時間熱処理を行なうこ
とにより架橋した。弾性率の測定はオリエンテック
(株)製動的粘弾性測定装置レオバイブロンDDV−I
I型を用い、引張り条件で昇温速度2.0℃/min、
周波数3.5Hzで弾性率を求めた。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】本発明の含フッ素共重合体は熱処理する
ことにより高弾性率で耐熱性に優れたフッ素樹脂を与え
ることができるものである。
フロントページの続き (72)発明者 清水 哲男 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキ ン工業株式会社淀川製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−85832(JP,A) 特開 昭58−145710(JP,A) 特開 昭57−38807(JP,A) 特開 平3−33108(JP,A) 特公 昭63−54696(JP,B2) 特公 昭49−19709(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 210/00 - 210/18 C08F 214/00 - 214/28 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エチレン単位、式(I): CF2 =CFX (I) (式中、XはF、CF3 、ClまたはORf (ただし、
    f は炭素数1〜8のフルオロアルキル基)である)で
    表わされるフルオロオレフィンに基づく構造単位および
    式(II): CF2 =CF(CF2 m (CH2 n OH (II) (式中、mは0、1または2、nは1〜3の整数(ただ
    し、m=0のときn≠1)である)で表わされる共単量
    体に基づく構造単位を含み、エチレン単位/式(I)の
    フルオロオレフィン単位のモル比が10/90〜90/
    10であり、式(II)の構造単位の含有量が0.1〜
    20モル%であるエチレン−フルオロオレフィン系共重
    合体。
  2. 【請求項2】 フルオロオレフィンがテトラフルオロエ
    チレンおよび/またはヘキサフルオロプロピレンである
    請求項1記載の共重合体。
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EP3398204A4 (en) 2015-12-30 2019-08-21 Rudolph Technologies, Inc. WAFER SEPARATING PROCESS CONTROL

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