JP3272475B2 - エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法 - Google Patents

エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特定の重合媒体及び
鎖移動剤を用いることにより、耐熱性、耐溶剤性、耐薬
品性などの良好なエチレン−テトラフルオロエチレン
共重合体(以下、ETFEと略す)を効率よく製造する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ETFE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】ETFEの製造法としては、溶液重合法
や懸濁重合法、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ETFEを与える
ことや重合速度が速いなどの点から、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
エタンなどが挙げられるが、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】しかし、ETFE製造時の重合媒体として
前記のトリクロロトリフルオロエタンに代表されるクロ
ロフルオロカーボンを用いた場合、わずかではあるがク
ロロフルオロカーボンがポリマー成長末端ラジカルと反
応し、ポリマー分子鎖の末端に塩素が結合しているET
FE生成する。このポリマー分子鎖の末端の炭素−塩
素結合は熱安定性が悪いため、高温で長時間放置すると
ETFEを着色させる。また、このようなETFEを電
線被覆材として使用すると被覆成形時に塩素含有ポリ
マー末端が分解し芯線の腐食を生起する。
【0005】ッ素系重合体製造時の重合媒体として、
パーフルオロヘキサンなどのパーフルオロカーボンが知
られている。また、パーフルオロカーボンを重合媒体
した場合には、通常は、高価なフッ素含有有機過酸化物
を重合開始剤として用いる。しかし、フッ素含有有機過
酸化物を用いてETFEを製造する場合は、パーフル
オロ共重合体例えばテトラフルオロエチレン−パーフ
ルオロ(プロピルビニルエーテル)共重合体を製造する
場合に比べて、重合開始剤の開始効率が悪く、重合開始
剤を多量に使用することになり、経済的に不利である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリマー分
子鎖の末端に塩素が結合したETFEを生成させず、耐
熱性、耐溶剤性、耐薬品性に優れるETFEを経済的に
効率よく製造する方法を提供することを目的とする
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、重合媒体中
で、連鎖移動剤の添加のもと、重合開始剤を用いて重合
することからなるETFE製造方法において、重合媒
フッ素原子及び1個以上かつフッ素原子と同数以下
の水素原子を含む炭素数3〜10の飽和ハイドロフルオ
ロカーボンであり、連鎖移動剤炭素数3〜10の飽和
ハイドロカーボン又は飽和ハイドロフルオロカーボン
(ただし、フッ素原子及び1個以上かつフッ素原子と同
数以下の水素原子を含む飽和ハイドロフルオロカーボン
を除く。)であることを特徴とする、ETFEの製造
法である。
【0008】本発明では、通常テトラフルオロエチレン
/エチレンの仕込みモル比が、30/70〜95/5、
特に40/60〜90/10の範囲で、前記重合媒体
でテトラフルオロエチレンとエチレンを共重合させ
TFEを製造できる。
【0009】テトラフルオロエチレン、エチレンの他に
少量の共単量体をさらに共重合させてもよい。これらの
共単量体としては以下のものなどが挙げられる。CF2
=CFCl、CF2 =CH2 などのフルオロエチレン
CF2 =CFCF3 、CF2 =CHCF3 などのフ
ルオロプロピレン類CF3 CF2 CF2 CF2 CH=
CH2 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類 f (OCFXCF2
m OCF=CF2 (式中 f 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1〜5の整数を表す。)などのパーフルオロ
ビニルエーテル類CH3 OC(=O)CF2 CF2
2 OCF=CF2 FSO2 CF2 CF2 OCF(C
3 )CF2 OCF=CF2 などの容易にカルボン酸基
やスルホン酸基に変換できる基を有するビニルエーテル
プロピレン、イソブチレンなどのオレフィン類
単量体は単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
【0010】れらの共単量体の共重合割合は、通常E
TFEの単量体単位全体に対して30モル%以下、特に
0.1〜15モル%程度の使用量とするのが望ましい。
【0011】本発明において用いられる重合媒体は
個以上10個以下の炭素原子と、フッ素原子と、1個以
上でかつ多くともフッ素原子の数に等しい数の水素原子
だけで構成される飽和有機化合物である必要がある。炭
原子数が2個以下であると沸点が低すぎ重合圧力が
上昇し11個以上であると沸点が高すぎて重合後ポリ
マーと重合媒体を分離することが難しくなり、製造上不
利である。また、フッ素原子数より多く水素原子が存在
するとその水素原子が連鎖移動点となるので、重合媒体
として不適である
【0012】特に望ましい重合媒体は444
482 、C511H、C5102 、C6
13H、C6122 またはC695ある。具体的
には1,1,2,2−テトラフルオロシクロブタン、
CF2 HCF2 CF2 CF2 H、CF3 CFHCF2
2 CF3 、CF3 CF2 CF2 CF2 CF2 H、CF
3CF2 CFHCF2 CF3 、CF3 CFHCFHCF2
CF3 、CF2 HCF2CF2 CF2 CF2 H、CF2
HCFHCF2 CF2 CF3 、CF3 CF2 CF2 CF
2 CF2 CF2 H、CF3 CH(CF3 )CF2 CF2
CF3 、CF3 CF(CF3 )CFHCF2 CF3 、C
3 CF(CF3 )CFHCFHCF3 、CF3 CH
(CF3 )CFHCF2 CF3 、CF2 HCF2 CF2
CF2 CF2CF2 H、CF3 CF2 CF2 CF2 CH2
CH3 などである。
【0013】本発明においては、重合媒体として前記
ハイドロフルオロカーボンに水などの不活性溶媒を併用
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更されるが、単量体全体の重量
に対して、3〜100倍量、好ましくは5〜50倍量で
ある。
【0014】本発明においては、重合形式として溶液重
合法び懸濁重合法のいずれの形式も採用できる。重
開始剤としては、フッ素系やハイドロカーボン系の有機
過酸化物やアゾ化合物を採用できるが、ハイドロカーボ
ン系の有機過酸化物が、ETFEの熱安定性や経済性の
面で好ましい。
【0015】ハイドロカーボン系の有機過酸化物とし
て、例えば、アセチルパーオキド、イソブチリルパー
オキドなどのジアシルパーオキド、ジイソプロピル
パーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキ
シジカーボネートなどのパーオキシジカーボネート、t
−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオ
キシピバレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−
トリメチルヘキサノエートなどのパーオキシエステルな
どが挙げられる。
【0016】重合開始剤の使用量は、重合開始剤の
類、共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。
【0017】本発明における重合において、ETFE
分子量をコントロールする目的で連鎖移動剤を添加す
。連鎖移動剤としては、炭素数3〜10の飽和ハイド
ロカーボン又は飽和ハイドロフルオロカーボン(ただ
し、フッ素原子及び1個以上かつフッ素原子と同数以下
の水素原子を含む飽和ハイドロフルオロカーボンを除
く。)を用いる。
【0018】飽和ハイドロカーボンとしては、プロパ
ン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペン
タン、ネオペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサン、
シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン
が例示できる。
【0019】飽和ハイドロフルオロカーボンとしては、
以下のものが例示できる。 (CH23、H(CH
23 F、(CH32 CHFCH3 (CF22
3 、CF3 (CH22 CH3 、F(CH24
3 (CH23 F、(CH32 CHCH2 F、C
3 CHFC25 、(CH33 CF(CH2 F)
4 C、CF3 (CH23 CH3 、CF3 CH2 CH
(CH32 、CH2 F(CH23 CH2 F、CH3
CF2 (CH22 CH3 、C3(CH23 CH2
F、CH3 CHFCH225 、(CH32 CHC
2CH2 F、(CH33 CCH2CF2 HCF2
(CH23 CH3 、(CH33 CCF2 CF2
H、CFH2 (CH24 CFH2 、C25 (CH
F)225 、CH3 CF2 (CH23 CH3 、C
3 CF2 CH2 CH(CH32 、CH3 (CH2
4 CH2 F、CH3 CHF(CH23 CH3 CH3
CF2 (CH24 CH3 、CH3 (CH25 CF2
H、CH3 (CH25 CFH2 CH3 (CH23
(CF24 H、(CH33 C(CF24 H、CH
3CF2 (CH25 CH3 、CH3 (CH22 CF2
(CH23 CH3 、CH3 (CH26 CH2 F、
CH3 CHF(CH25 CH3 CH3 (CH28
CH2 F。
【0020】炭素数が2個以下であると沸点が低すぎ
重合圧力が上昇し11個以上であると沸点が高すぎ
合後ETFEと重合媒体を分離することが難しくな
り、製造上不利である。上記連鎖移動剤用いることに
より、溶融成形時に、着色せずダイスウェルも少ない、
つまり耐熱性、成形性の優れたETFEが得られる。連
鎖移動剤の添加量は、連鎖移動剤の種類、重合形式、重
合反応条件によって異なるが、重合媒体に対して0.0
1重量%程度50重量%程度が採用できる。
【0021】本発明における重合は、広い範囲の重合
条件が特に限定されることなく採用できる。例えば、重
合温度は、重合開始の種類などにより最適値が選定さ
れるが、通常は0〜100℃程度、特に30〜90℃程
度が採用される。また、重合圧力も適宜選定でき、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
重合圧力を要することなく重合を有利に行い得るが、
更に高い圧力条件や減圧条件も採用できる。また、本発
明は、回分式、連続式などの操作を適宜行い得る。
【0022】
【実施例】実施例中において容量流速は、高式フロー
テスターにより、温度300℃、荷重30kgで内径1
mm、ランド長さ2mmのノズルより流出するポリマー
の単位時間(秒)あたりの容量(mm3 )を測定したも
のである。
【0023】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、重合媒体としてCF3 CF(CF3 )CFHCFH
CF3 1200g、連鎖移動剤としてn−ペンタン
0.8gを仕込み、次いで、テトラフルオロエチレン
45g、エチレン3.7g、(パーフルオロブチル)
エチレン0.8gを仕込んだ。温度を65℃に保持し
て、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシイソブチレ
ートの10重量%溶液(溶媒:1,3−ジクロロ−1,
1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン3ml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 /C2
4 =53/47)を導入し、反応圧力を17.5g/
cm2 に保持した。6時間後に85gの白色共重合体が
スラリー状態得られた。
【0024】該共重合体は融点270℃、熱分解開始
点340℃、容量流速57であり、300℃の成形温度
で着色のない良好な圧縮成形品を与えた。成形品の引張
強度は420kg/cm2 、引張伸度は540%であっ
た。得られた成形品を250℃で3日間保持しても着色
はほとんどなかった。300℃にて内径1.0mm、長
さ10.0mmのダイスを用いて押出速度360mm/
分で押し出したときのダイスウェルは1.16であっ
た。
【0025】実施例2 連鎖移動剤として、n−ペンタンのかわりにn−ヘキサ
0.8gを用いた以外は実施例1と同様の方法で重
合を行った。6時間後に78gの白色共重合体がスラリ
ー状態得られた。該共重合体は融点269℃、熱分
解開始点345℃、容量流速76であり、300℃の成
形温度で着色のない良好な圧縮成形品を与えた。成形
引張強度は410kg/cm2 、引張伸度は460%
であった。得られた成形品を250℃で3日間保持して
も着色はほとんどなかった。実施例1と同様に押し出し
たときのダイスウェルは1.18であった。
【0026】実施例3 連鎖移動剤として、n−ペンタンのかわりに1,1,1
−トリフルオロブタン18gを用いた以外は実施例1
と同様の方法で重合を行った。4.5時間後に82gの
白色共重合体がスラリー状態得られた。
【0027】該共重合体は融点270℃、熱分解開始
点355℃、容量流速37であり、300℃の成形温度
で着色のない良好な圧縮成形品を与えた。成形品の引張
強度は480kg/cm2 、引張伸度は560%であっ
た。得られた成形品を250℃で3日間保持しても着色
はほとんどなかった。実施例1と同様に押し出したとき
のダイスウェルは1.15であった。
【0028】実施例4 重合媒体としてCF3 CF(CF3 )CFHCFHC
3 のかわりにC3CF2 CFHCFHCF3 13
00gを用いた以外は実施例1と同様な方法で重合を行
った。4.5時間後に90gの白色共重合体がスラリー
状態得られた。なお、CF 3 CF 2 CFHCFHCF
3 は、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AlCl 3 /CFCl 3 を触媒にして付加させ
て得られた付加物に、Pd/C触媒を用いて水素添加し
て得られた化合物である。
【0029】該共重合体は融点268℃、熱分解開始
点355℃、容量流速42であり、300℃の成形温度
で着色のない良好な圧縮成形品を与えた。成形品の引張
強度は460kg/cm2 、引張伸度は470%であっ
た。得られた成形品を250℃で3日間保持しても着色
はほとんどなかった。実施例1と同様に押し出したとき
のダイスウェルは1.12であった。
【0030】実施例5 連鎖移動剤としてn−ペンタンのかわりに1,1,1
−トリフルオロブタン18gを用いた以外は実施例4
と同様の方法で重合を行った。3.5時間後に90gの
白色共重合体がスラリー状態得られた。該共重合体
融点268℃、熱分解開始点360℃、容量流速3
2であり、300℃の成形温度で着色のない良好な圧縮
成形品を与えた。成形品の引張強度は480kg/cm
2 、引張伸度は510%であった。得られた成形品を2
50℃で3日間保持しても着色はほとんどなかった。実
施例1と同様に押し出したときのダイスウェルは1.1
2であった。
【0031】比較例1 重合媒体として、1,1,2−トリクロロトリフルオロ
エタン1200gを用いた以外は実施例1と同様の方
法で90gの共重合体を得た。該共重合体は、融点27
6℃、熱分解開始点357℃、容量流速58であり、3
00℃の成形温度で着色のない良好な圧縮成形品を与え
た。成形品の引張強度は445kg/cm2 、引張伸度
は420%であった。得られた成形品を250℃で3日
間保持したところ、茶色に着色した。実施例1と同様に
押し出したときのダイスウェルは1.17であった。
【0032】比較例2 連鎖移動剤として、エタノール0.4gを用いた以外
は実施例1と同様の方法で98gの共重合体を得た。
共重合体は、熱分解開始点347℃、容量流速60であ
り、300℃の成形温度で着色のない良好な圧縮成形品
を与えた。成形品の引張強度は420kg/cm2 、引
張伸度は440%であった。得られた成形品を250℃
で3日間保持して着色はほとんどなかった。しかし、実
施例1と同様に押し出したときのダイスウェルは1.3
5と大きな値であった。
【0033】比較例3 重合媒体として、ヘキサン700gを用いた以外は実
施例1と同様の方法で重合を行ったが、重合がほとんど
進行しなかった。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、ポリマー分子鎖の末端
に塩素が結合したETFEが生成しない。また、耐熱
性、耐溶剤性、耐薬品性に優れるETFEを経済的に効
率よく製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 晴久 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社 中央研究所内 審査官 柴田 昌弘 (56)参考文献 特開 平3−243607(JP,A) 特開 平3−17106(JP,A) 特開 平6−157614(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 2/04 - 2/06 C08F 2/38 C08F 210/00 - 21/02 C08F 214/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重合媒体中で、連鎖移動剤の添加のもと、
    重合開始剤を用いて重合することからなるエチレン−テ
    トラフルオロエチレン共重合体製造方法において
    重合媒体フッ素原子及び1個以上かつフッ素原子と同
    数以下の水素原子を含む炭素数3〜10の飽和ハイドロ
    フルオロカーボンであり、連鎖移動剤炭素数3〜10
    の飽和ハイドロカーボン又は飽和ハイドロフルオロカー
    ボン(ただし、フッ素原子及び1個以上かつフッ素原子
    と同数以下の水素原子を含む飽和ハイドロフルオロカー
    ボンを除く。)であることを特徴とする、エチレン−テ
    トラフルオロエチレン共重合体の製造法。
  2. 【請求項2】重合開始剤ハイドロカーボン系の有機過
    酸化物である請求項1に記載の製造法。
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