JP3272494B2 - 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Info
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Description
オロエチレン共重合体(以下、ETFEと略す。)など
のエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体(以
下、ETFE類と略す。)の新規な製造方法に関し、詳
しくは特定の重合媒体を用い、重合中の共重合体濃度を
特定の範囲内にすることにより、高温での力学的特性、
耐熱性、耐溶剤性、耐薬品性などの良好なETFE類を
効率よく製造する方法に関する。
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。
法、懸濁重合法および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媒体が、高分子量の共重合体を
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。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。
どのクロロフルオロカーボンは、オゾン層破壊の問題で
将来的に使用できなくなっている。その代替品としてパ
ーフルオロカーボンやハイドロフルオロカーボンが提案
されている。ところが、パーフルオロカーボンやハイド
ロフルオロカーボンは、トリクロロトリフルオロエタン
に比べETFE類との親和性が乏しいため、共重合体濃
度を上げていくとスラリーが砂状になる。また、得られ
たETFE類の分子量分布が広くなり高温での力学的特
性が劣る。
学的特性、耐熱性、耐溶剤性、耐薬品性に優れるETF
E類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。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のハイド
ロフルオロカーボンを用い、重合中のETFE濃度を特
定の範囲内にすることにより、その目的を達成し得るこ
とを見出した。
単量体の重合によるETFE類の製造方法であって、重
合媒体として炭素数3〜10の飽和ハイドロフルオロカ
ーボン(ただし、1≦水素原子数≦フッ素原子数)を用
い、生成する共重合体を連続的または断続的に一部抜き
出すとともに、原料の単量体を連続的または断続的に仕
込み、重合が進行する場のETFE類濃度が前記飽和ハ
イドロフルオロカーボンの容積基準で0.01〜0.1
5g/mLとなるように重合させることを特徴とするE
TFE類の製造方法を提供する。
合法および懸濁重合法のいずれの形式も採用できる。ま
た、重合開始剤は、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用いることができるが、フッ
素系やハイドロカーボン系の有機過酸化物がETFE類
の熱安定性の面で好ましい。フッ素系の有機過酸化物と
して、例えば、(ClCF2(CF2)nCOO)2などの
ビス(クロロフルオロアシル)パーオキシド、(CF3
(CF2)nCOO)2、(CF3CF2CF2(CF(CF
3)CF2O)nCF(CF3)COO)2などのビス(パ
ーフルオロアシル)パーオキシド、(HCF2(CF2)
nCOO)2などのビス(ω−ハイドロパーフルオロアシ
ル)パーオキシドなどが例示される(ここでnは0また
は1〜8の整数)。ハイドロカーボン系の有機過酸化物
として、例えば、ジアセチルパーオキシド、ジイソブチ
リルパーオキシドなどのジアシルパーオキシド、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 3,5,5−ト
リメチルパーオキシ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。重合開始剤の使用量は、種
類、共重合反応条件などに応じて、適宜変更可能である
が、通常は重合させるべき単量体全体に対して、0.0
05〜5重量%、特に0.05〜0.5重量%程度が採
用される。
ッ素原子と、少なくとも1個かつ多くともフッ素原子の
数に等しい数の水素原子と、3〜10個の炭素原子だけ
で構成される飽和ハイドロフルオロカーボンである。炭
素原子の数が2個以下では沸点が低すぎ、重合圧力が上
昇してしまい、また、11個以上では沸点が高すぎて、
重合後ETFE類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。水素原子の数が、フッ素原子の
数を超えると、その水素原子が連鎖移動点となる。特に
望ましい重合媒体は、cyclo−C4F4H4、C4F8
H2、C5F11H、C5F10H2、C6F13H、C6F12H2
またはC6F9H5であり、具体的には、1,1,2,2
−テトラフルオロシクロブタン、CF2HCF2CF2C
F2H、CF3CFHCF2CF2CF3、CF3CF2CF2
CF2CF2H、CF3CF2CFHCF2CF3、CF3C
FHCFHCF2CF3、CF2HCF2CF2CF2CF2
H、CF2HCFHCF2CF2CF3、CF3CF2CF2
CF2CF2CF2H、CF3CH(CF3)CF2CF2C
F3、CF3CF(CF3)CFHCF2CF3、CF3CF
(CF3)CFHCFHCF3、CF3CH(CF3)CF
HCF2CF3、CF2HCF2CF2CF2CF2CF2H、
CF3CF2CF2CF2CH2CH3などである。
FE類の濃度が、飽和ハイドロフルオロカーボンの容積
基準で0.01〜0.15g/mLとなるように、生成
するETFE類を連続的または断続的に一部抜き出すと
ともに、原料の単量体を連続的または断続的に仕込むこ
とが必要である。生成ETFE類は、通常重合媒体を含
むスラリー状態で抜き出されるので、原料の単量体に加
えて重合媒体を同時にまたは随時に仕込むことが好まし
い。また、重合開始剤、特に半減期の短い重合開始剤も
連続的または断続的に仕込むことが好ましい。ETFE
類の濃度が0.01g/mL未満では、得られるETF
E類の分子量をコントロールすることが難しく、生産性
も悪い。また、ETFE類の濃度が0.15g/mL超
では、スラリーが砂状となる。また、得られたETFE
類の分子量分布が広くなり、高温の力学的特性が劣る。
好ましいETFE類の濃度は、0.02〜0.08g/
mLである。ここで、ETFE類の濃度とは、重合が進
行している場の重合媒体の容積に対する生成ETFE類
の重量を意味する。バッチ反応の場合には、重合の始め
と終りで生成するETFE類の平均分子量に大きな差が
あるため、最終的に得られるETFE類の分子量分布が
広くなり、高温の力学的特性が劣ることになる。
チレン(以下、TFEと略す)/エチレン(以下、Eと
略す)の仕込みモル比が、30/70〜95/5、特に
40/60〜90/10で、前記飽和ハイドロフルオロ
カーボンの中でTFEとEを共重合させ、ETFEを製
造できる。
E、Eの他に少量の共単量体をさらに共重合させたもの
が挙げられる。これらの共単量体としては、CF2=C
FCl、CF2=CH2などのフルオロエチレン類、CF
2=CFCF3、CF2=CHCF3などのフルオロプロピ
レン類、CF3CF2CF2CF2CH=CH2やCF3CF
2CF2CF2CF=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、R f (OCFXCF2)mOCF=CF2(式中R f
は炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基、Xはフッ素
原子また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)CF2CF2CF2OCF=CF2やFSO2
CF2CF2OCF(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類、プロピレン、イソブチレンなど
のオレフィン類などが挙げられ、単独でまたは2種以上
組み合わせて用いることができる。これらの共単量体の
共重合割合は、通常30モル%以下、特に0.1〜15
モル%程度が望ましい。
オロカーボンからなる重合媒体に、水などの不活性媒体
を含有させて用いることもできる。この場合、ETFE
類の濃度は、水を除いた飽和ハイドロフルオロカーボン
の容積に対するETFE類の重量である。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し得る
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。
ントロールする目的で連鎖移動剤を通常添加するが、こ
の連鎖移動剤は重合媒体に可溶である必要がある。しか
し、連鎖移動定数の大きな連鎖移動剤は分子量調節の容
易さを考慮するとわずかでも重合媒体に溶解すればよ
い。また、連鎖移動剤は、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連鎖移動剤は、
例えば、ヘキサンなどのハイドロカーボン類、CF2H2
などの前記重合媒体の飽和ハイドロフルオロカーボン以
外のハイドロフルオロカーボン類、CF3CF2CHCl
2などのハイドロ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、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、用いる連鎖移動剤の連鎖移動定数の
大きさにより変更し得るが、重合媒体に対して0.01
重量%程度から50重量%程度までが採用され得る。
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、重合開始剤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、重合圧力も適宜選定可能で
あるが、通常は2〜100kg/cm2、特に5〜20
kg/cm2程度を採用するのが望ましい。本発明にお
いては、過大の重合圧力を要することなく重合を有利に
行い得るのであるが、更に高い圧力を採用することも可
能である。
温度300℃、荷重30kgで内径1mm、ランド長さ
2mmのノズルより流出するETFE類の単位時間
(秒)あたりの容量(mm3)を測定したものである。
し、重合媒体としてCF3CF(CF3)CFHCFHC
F3 の1300g、連鎖移動剤としてメタノールの1.
8gを仕込んで、TFEの85g、Eの5.9g、(パ
ーフルオロブチル)エチレン(以下、PFBEと略す)
の1.8g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)パーオキシ
ドの5重量%溶液(溶媒:1,1,2−トリクロロ−
1,2,2−トリフルオロエタン)の3mLを仕込んで
重合を開始させた。
合ガス(モル比53/47/0.7)を導入し、重合圧
力を保持した。重合の進行が遅くなったので重合開始剤
溶液を適宜追加で仕込んで重合を進行させた。混合ガス
の導入量が50gとなったところで重合容器の底よりス
ラリーの400mLを抜き出した。ついで、重合容器に
CF3CF(CF3)CFHCFHCF3 の600gを圧
入し、TFE/E/PFBEの混合ガス(モル比80/
20/0.7)を初めの重合圧力になるまで仕込んで、
重合開始剤溶液を追加で仕込んで重合を再開させた。
混合ガス(モル比53/47/0.7)を導入して重合
圧力を保持した。混合ガスがさらに50g導入された時
点で冷却、未重合ガスをパージし、75gの白色共重合
体がスラリー状態で得られた。該共重合体は、融点27
0℃、熱分解開始点350℃、容量流速67であり、3
00℃の成形で着色のない良好な圧縮成形品を与えた。
圧縮成形品の引張強度は453kg/cm2、引張伸度
は470%であり、180℃での引張強度は88kg/
cm2、引張伸度は460%であった。圧縮成形品を2
50℃で3日間保持しても着色はほとんどなかった。
0gを仕込んだ以外は、実施例1と同様な方法で重合を
行った(ここで、CF 3 CF 2 CFHCFHCF 3 は、T
FEとヘキサフルオロプロピレンとをAlCl 3 /CF
Cl 3 を触媒にして得られた付加物を、Pd/C触媒を
用いて水素添加して得られた化合物である。)。4.5
時間後に80gの白色共重合体がスラリー状態で得られ
た。該共重合体は、融点268℃、熱分解開始点345
℃、容量流速36であり、300℃の成形で着色のない
良好な圧縮成形品を与えた。圧縮成形品についての引張
強度は430kg/cm2、引張伸度は470%であ
り、180℃での引張強度は93kg/cm2、引張伸
度は460%であった。圧縮成形品を250℃で3日間
保持しても着色はほとんどなかった。
熱性、耐溶剤性、耐薬品性に優れるETFE類を経済的
に効率よく製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】重合媒体中における単量体の重合によるエ
チレン−テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法
であって、重合媒体として炭素数3〜10の飽和ハイド
ロフルオロカーボン(ただし、1≦水素原子数≦フッ素
原子数)を用い、生成する共重合体を連続的または断続
的に一部抜き出すとともに、原料の単量体を連続的また
は断続的に仕込み、重合が進行する場の共重合体濃度が
前記飽和ハイドロフルオロカーボンの容積基準で0.0
1〜0.15g/mLとなるように重合させることを特
徴とするエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体
の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP20292793A JP3272494B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JPH0733805A JPH0733805A (ja) | 1995-02-03 |
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---|---|---|---|---|
JP4810754B2 (ja) * | 2001-05-23 | 2011-11-09 | 旭硝子株式会社 | 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 |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP20292793A patent/JP3272494B2/ja not_active Expired - Fee Related
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