JP3280727B2 - Method for producing perfluorocarbon polymer - Google Patents

Method for producing perfluorocarbon polymer

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JP3280727B2
JP3280727B2 JP35603992A JP35603992A JP3280727B2 JP 3280727 B2 JP3280727 B2 JP 3280727B2 JP 35603992 A JP35603992 A JP 35603992A JP 35603992 A JP35603992 A JP 35603992A JP 3280727 B2 JP3280727 B2 JP 3280727B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スルホン酸型官能基を
有するパーフルオロカーボン重合体の新規な製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for producing a perfluorocarbon polymer having a sulfonic acid type functional group.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、テトラフルオロエチレンの如き含
フッ素モノマーの水を媒体とする乳化重合においては、
715CO2NH4、C817CO2NH4などのパーフル
オロカルボン酸型乳化剤を用いる重合系が採用されてい
る。そして、CF2=CFO(CF23CO2CH3の如
きカルボン酸型官能基を有するパーフルオロカーボンモ
ノマーとCF2=CF2などとの共重合においても、同様
のパーフルオロカルボン酸型乳化剤が用いられており、
乳化共重合により高イオン交換容量のパーフルオロカー
ボン重合体が有利に製造されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in emulsion polymerization of a fluorine-containing monomer such as tetrafluoroethylene using water as a medium,
A polymerization system using a perfluorocarboxylic acid type emulsifier such as C 7 F 15 CO 2 NH 4 and C 8 F 17 CO 2 NH 4 is employed. Then, CF 2 = CFO (CF 2 ) 3 CO 2 CH also in the copolymerization of perfluorocarbon monomers having 3-mentioned carboxylic acid functional group and CF 2 = like CF 2 and, similar perfluorocarboxylic acid type emulsifier Used
High ion exchange capacity perfluorocarbon polymers are advantageously produced by emulsion copolymerization.

【0003】一方、CF2=CFOCF2CF(CF3
OCF2CF2SO2Fの如きスルホン酸型官能基を有す
るパーフルオロカーボンモノマーとCF2=CF2などと
の共重合において、高イオン交換容量を達成するために
は、重合媒体を使用しない塊状重合、あるいはトリクロ
ロトリフルオロエタンの如き、フッ素系溶剤を媒体とす
る溶液重合が採用されている。
On the other hand, CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 )
In the copolymerization of such perfluorocarbon monomer CF 2 = CF 2 with such sulfonic acid functional group of OCF 2 CF 2 SO 2 F, in order to achieve a high ion exchange capacity, bulk polymerization without using a polymerization medium Alternatively, solution polymerization using a fluorinated solvent such as trichlorotrifluoroethane as a medium is employed.

【0004】スルホン酸型モノマーとテトラフルオロエ
チレンなどとの共重合に水媒体中乳化重合を採用する方
法も、文献上では一般に知られている。しかし、本発明
者の研究によれば、従来のパーフルオロカルボン酸型乳
化剤を用いた乳化重合においては、イオン交換容量の極
めて低いものしか得られず、イオン交換膜の原料などと
して用いる場合の少なくとも0.5ミリ当量/グラム乾
燥樹脂を達成することが非常に難しいことが判明した。
[0004] Sulfonic acid type monomer and tetrafluoroe
How to adopt in aqueous medium the emulsion polymerization in the copolymerization, such as styrene, it is also generally known in the literature. However, according to the study of the present inventor, in the conventional emulsion polymerization using a perfluorocarboxylic acid type emulsifier, only an extremely low ion exchange capacity can be obtained, and at least when used as a raw material of an ion exchange membrane, etc. It has proven very difficult to achieve 0.5 meq / gram dry resin.

【0005】その解決方法として、超音波(特開昭60
−250009号)やホモジナイザー(特開昭62−2
88617号)を用い、予めスルホン酸型モノマーを乳
化した後共重合する方法や、特殊な乳化剤を用いる方法
(特開昭62−288614号、特開昭62−2886
15号、特開昭62−288616号)が提案されてい
る。しかし、予め乳化する方法では製造工程が繁雑にな
り、また特殊な乳化剤を使用する方法は、これらの乳化
剤が通常のパーフルオロカルボン酸型乳化剤に比べ高価
であり、使用量も多く、製造コストが上昇する等の問題
点があった。
As a solution, ultrasonic waves (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. -250009) and a homogenizer (JP-A-62-2).
No. 88617), a method in which sulfonic acid type monomers are emulsified in advance and then copolymerized, or a method using a special emulsifier (JP-A-62-288614, JP-A-62-2886).
No. 15, JP-A-62-288616). However, in the method of emulsifying in advance, the production process becomes complicated, and in the method of using a special emulsifier, these emulsifiers are more expensive than ordinary perfluorocarboxylic acid type emulsifiers, the amount used is large, and the production cost is high. There were problems such as rising.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決すべくなされたものであって、特殊な前処理や特殊な
乳化剤を用いることなく、イオン交換容量の大きいパー
フルオロカーボン重合体を高収率で容易に製造する方法
を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problem.
It was made to be decided, special pre-processing and special
Provided is a method for easily producing a perfluorocarbon polymer having a large ion exchange capacity at a high yield without using an emulsifier .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決しようとするものであり、水性媒体中、重合開始源の
作用によりスルホン酸型官能基含有パーフルオロカーボ
モノマーとパーフルオロオレフィンを乳化共重合せし
める方法において、スルホン酸型官能基が−SO Fで
あって、含フッ素乳化剤を用い、かつ水溶性有機溶媒を
水性媒体に添加することを特徴とするパーフルオロカー
ン重合体の製造方法にある。
Means for Solving the Problems The present invention is intended to solve the above problem, in an aqueous medium, emulsion sulfonic acid functional group-containing perfluorocarbon monomers and perfluoro I Fi down by the action of the polymerization initiating source in method in which copolymerization, sulfonic acid functional group in -SO 2 F
There are, using the fluorinated emulsifier, and certain water-soluble organic solvent in the production method of perfluoro car <br/> Bonn polymer which comprises adding to the aqueous medium.

【0008】本発明の方法において、含フッ素乳化剤と
しては、従来よりテトラフルオロエチレンその他の含フ
ッ素モノマーの乳化重合において使用されるものが広く
使用できる。例えば、C715CO2NH4、C817CO
2NH4の如きパーフルオロカルボン酸型乳化剤、C8
17SO3NH4の如きパーフルオロスルホン酸型乳化剤、
25[CF2OCF(CF3)]3CO2NH4の如きパ
ーフルオロエーテルカルボン酸型乳化剤等が使用でき
る。これらは、カリウム塩型やナトリウム塩型も使用で
きるが、入手が容易で、安価かつ乳化効果の高いNH4
型の使用が好ましい。
In the method of the present invention, as the fluorinated emulsifier, those conventionally used in emulsion polymerization of tetrafluoroethylene and other fluorinated monomers can be widely used. For example, C 7 F 15 CO 2 NH 4 , C 8 F 17 CO
Perfluorocarboxylic acid type emulsifier such as 2 NH 4 , C 8 F
17 perfluorosulfonic acid type emulsifiers such as 17 SO 3 NH 4 ,
A perfluoroethercarboxylic acid type emulsifier such as C 2 F 5 [CF 2 OCF (CF 3 )] 3 CO 2 NH 4 can be used. They can also be used potassium salt type or sodium salt-type, readily available, highly expensive and emulsifying effect NH 4
The use of a mold is preferred.

【0009】かかる含フッ素乳化剤の使用量は水性媒体
中0.01〜5重量%、好ましくは0.05〜2.0重
量%程度の濃度で使用され得る。
The amount of the fluorinated emulsifier can be used in an aqueous medium at a concentration of about 0.01 to 5% by weight, preferably about 0.05 to 2.0% by weight.

【0010】また、本発明で使用される水溶性有機溶媒
としては好ましくは分子式中に酸素を有する水溶性有機
溶媒、例えばエタノール、プロパノール、ブタノールの
如き低級アルコール、アセトン、メチルエチルケトンの
如きケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサンの如きエ
ーテルが使用される。なかでも分子量の大きいスルホン
酸型官能基含有パーフルオロカーボン重合体が得られる
ことからプロパノール、t−ブタノール、アセトン等
好ましい。特にt−ブタノールの使用が好ましい。
The water-soluble organic solvent used in the present invention is preferably a water-soluble organic solvent having oxygen in the molecular formula, for example, lower alcohols such as ethanol, propanol and butanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, and the like. Ethers such as dioxane are used. Among them propanol since the greater sulfonic acid functional group-containing perfluorocarbon polymer having a molecular weight can be obtained, t-butanol, acetone and the like
preferable. Particularly, use of t- butanol is preferred.

【0011】かかる水溶性有機溶媒の添加量としては、
水性媒体に対し、2〜25重量%用いられる。これより
少ないと効果が乏しく、多いと生成乳化粒子が破壊され
る場合がある。より好ましくは5〜20重量%用いられ
る。
The addition amount of the water-soluble organic solvent is as follows:
Against the aqueous medium body, it used 2 to 25 wt%. If the amount is less than this, the effect is poor, and if it is too large, the resulting emulsified particles may be destroyed. More preferably, 5 to 20% by weight is used.

【0012】本発明において重合されるスルホン酸型官
能基含有パーフルオロカーボンモノマーとしては、広範
囲にわたって例示され得る。好適なものとしては、一般
式CF=CF−(OCFCFX)−(O)
(CF−(CFCFZ)−A(式中、pは0
〜3、qは0又は1、rは0〜12、sは0〜12であ
り、Xは−F又は−CFであり、Zは−F又は−CF
であり、Aは−SO である)で表わされる。通常
は入手容易性などの点から、X及びZは−CF、pは
0又は1、rは0〜8、sは0である。またAは共重合
反応性などから−SOFが好ましい。
The sulfonic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer to be polymerized in the present invention can be exemplified in a wide range. Preferred is a compound of the general formula CF 2 CFCF— (OCF 2 CFX) p — (O) q
(CF 2 ) r- (CF 2 CFZ) s -A (where p is 0
To 3, q is 0 or 1, r is 0 to 12, s is 0 to 12, X is -F or -CF 3, Z is -F or -CF
Is 3, A is represented by -SO 2 a F). Usually in view of availability, X and Z are -CF 3, p is 0 or 1, r is 0 to 8, s is Ru 0 der. The A is -SO 2 F are preferred from such copolymerization reactivity.

【0013】かかるフルオロビニル化合物の好ましい代
表例としては、 CF2=CFO(CF2 t SO2F, CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2 t SO
2F, CF2=CF(CF2 u SO2F, CF2=CF[OCF2CF(CF3)] x SO2(式中、tは1〜8、uは0〜8、xは1〜5) 等があげられる。
Preferred representative examples of such a fluorovinyl compound include CF 2 CFCFO (CF 2 ) t SO 2 F and CF 2 CFCFOCF 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 ) t SO
2 F, CF 2 = CF ( CF 2) u SO 2 F, CF 2 = CF [OCF 2 CF (CF 3)] x SO 2 F ( wherein, t is 1 to 8, u is 0 to 8, x Is 1) to 5) .

【0014】本発明において、パーフルオロオレフィン
としては、テトラフルオロエチレンが好ましい。本発明
においては、上述の如きパーフルオロオレフィンとス
ホン酸型官能基含有パーフルオロカーボンモノマーとが
水性媒体中で乳化共重合せしめられるが、スルホン酸型
官能基含有パーフルオロカーボンモノマーを二種以上で
使用できるだけでなく、これらモノマーの他に、他の成
分、例えばカルボン酸型官能基含有パーフルオロカーボ
ンモノマー、CF2=CFORf(Rfは炭素数1〜10
のパーフルオロアルキル基を示す)、あるいはCF2
CF−CF=CF2、CF2=CFO(CF2) y OCF=
CF2 (yは1〜4)の如きジビニルモノマーなどの一
種又は二種以上を併用することもできる。
In the present invention, the perfluoroolefin
Is preferably tetrafluoroethylene. In the present invention, and such as described above perfluoroolefin and scan Le <br/> acid functional group-containing perfluorocarbon monomer is made to emulsion copolymerization in an aqueous medium, a sulfonic acid functional group-containing perfluorocarbon monomer In addition to these monomers, not only these monomers can be used, but also other components such as a carboxylic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer, CF 2 CFCFOR f (R f has 1 to 10 carbon atoms)
Perfluoroalkyl group) or CF 2
CF-CF = CF 2, CF 2 = CFO (CF 2) y OCF =
One or two or more kinds of divinyl monomers such as CF 2 (y is 1 to 4) may be used in combination.

【0015】発明においては、水性媒体中の乳化共重
合によりスルホン酸型官能基含有パーフルオロカーボン
モノマーが高割合で共重合したパーフルオロカーボン重
合体を目的としているので、通常は該スルホン酸型官能
基含有パーフルオロカーボンモノマーの共重合割合が2
0重量%以上であるパーフルオロカーボン重合体を生成
せしめるべく、上記各種モノマーの使用割合を選定する
のが望ましい。特に、スルホン酸型官能基含有パーフル
オロカーボンモノマーの共重合割合が25〜60重量%
程度のパーフルオロカーボン重合体を生成せしめるべ
く、選定されるのが好ましい。
In the present invention, since a perfluorocarbon polymer in which a sulfonic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer is copolymerized in a high proportion by emulsion copolymerization in an aqueous medium is intended, the sulfonic acid type functional group is usually used. The copolymerization ratio of the contained perfluorocarbon monomer is 2
In order to produce a perfluorocarbon polymer of 0% by weight or more, it is desirable to select the use ratio of the above various monomers. In particular, the copolymerization ratio of the sulfonic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer is 25 to 60% by weight.
It is preferred that it be selected in order to produce a certain degree of perfluorocarbon polymer.

【0016】本発明により得られるスルホン酸型パーフ
ルオロカーボン重合体をイオン交換膜として使用する場
合には、そのイオン交換容量は、0.5〜2.0ミリ当
グラム乾燥樹脂という広い範囲から選択されるが、
以下に述べる如き条件を採用することにより、イオン交
換容量を大きくしても、生成共重合体の分子量を高くで
き、従って共重合体の機械的性質や耐久性を大きくでき
る。イオン交換容量は、上記の範囲でも、共重合体の種
類に応じて異なるが、好ましくは0.6ミリ当量/グラ
ム乾燥樹脂以上、特に0.7ミリ当量/グラム乾燥樹脂
以上の場合が、イオン交換膜としての機械的性質及び電
気化学的性能上好ましい。また、本発明で得られるスル
ホン酸型パーフルオロカーボン重合体の分子量は、イオ
ン交換膜としての機械的性能及び製膜性と関係するので
重要であり、TQの値で表示すると、150℃以上、好
ましくは170〜340℃、特に180〜280℃程度
とするのが好適である。
When the sulfonic acid type perfluorocarbon polymer obtained by the present invention is used as an ion exchange membrane, its ion exchange capacity is selected from a wide range of 0.5 to 2.0 meq / g dry resin. But
By adopting the conditions described below, even if the ion exchange capacity is increased, the molecular weight of the produced copolymer can be increased, and thus the mechanical properties and durability of the copolymer can be increased. The ion exchange capacity varies depending on the type of the copolymer even in the above range, but is preferably 0.6 meq / g dry resin or more, especially 0.7 meq / g dry resin or more. It is preferable in terms of mechanical properties and electrochemical performance as an exchange membrane. Further, the molecular weight of the sulfonic acid type perfluorocarbon polymer obtained in the present invention is important because it is related to the mechanical performance and the film forming property as an ion exchange membrane, and when expressed by the value of T Q , it is 150 ° C. or more. Preferably, the temperature is set to about 170 to 340 ° C, particularly about 180 to 280 ° C.

【0017】本発明中において「TQ」なる言葉は、次
のように定義される。即ち、 Q は、共重合体の分子量
に関係する容量流速100mm3/秒を示す温度であ
る。容量流速は、共重合体を30kg/cm2加圧下、
一定温度で径1mm、長さ2mmのオリフィスから
流出せしめ、流出する共重合体量をmm3/秒の単位で
示したものである。
In the present invention, the term "T Q " is defined as follows. That, T Q is the temperature der the volume flow rate related to the molecular weight of the copolymer exhibits a 100 mm 3 / sec
You. Volume flow rate, the copolymer 30kg / cm 2 pressure,
Diameter 1mm at a constant temperature, allowed molten outflow from the orifice of length 2 mm, in which the copolymer amount flowing shown in units of mm 3 / sec.

【0018】また、「イオン交換容量」は、次のように
して求めた。即ち、H型の陽イオン交換樹脂膜を、1N
のHCl中で60℃、5時間放置し、完全にH型に転換
し、HClが残存しないように水で充分洗浄した。その
後、このH型の膜0.5gを、0.1NのNaOH 2
5mlに水を25ml加えてなる溶液中に、室温で2日
間静置した。次いで膜をとり出して、溶液中のNaOH
の量を0.1NのHClで逆滴定することにより求める
ものである。
The "ion exchange capacity" was determined as follows. That is, the H-type cation exchange resin membrane is
Was left at 60 ° C. for 5 hours in HCI to completely convert to Form H, and washed thoroughly with water so that HCl did not remain. Thereafter, 0.5 g of the H-type membrane was added to 0.1 N NaOH 2
The mixture was allowed to stand at room temperature for 2 days in a solution obtained by adding 25 ml of water to 5 ml. The membrane is then removed and the NaOH in solution
Is determined by back titration with 0.1N HCl.

【0019】本発明においては、スルホン酸型モノマー
など官能性単量体とパーフルオロオレフィンとの共重合
反応を、水性媒体の使用量を水性媒体/官能性単量体の
重量比で20/1以下にし、好ましくは10/1以下に
制御して実施することが好適である。水性媒体の使用量
が多すぎる場合には、反応装置の大型化あるいは共重合
体分離回収など作業操作面の不利があげられる。ここで
水性媒体とは水と水溶性溶媒の混合物を表わす。
In the present invention, the copolymerization reaction between a functional monomer such as a sulfonic acid type monomer and a perfluoroolefin is carried out by using an aqueous medium in an amount of 20/1 by weight of the aqueous medium / functional monomer. It is preferable to carry out the process under the following control, preferably at 10/1 or below. If the amount of the aqueous medium used is too large, there are disadvantages in terms of work operation such as enlargement of the reactor or separation and recovery of the copolymer. Here, the aqueous medium represents a mixture of water and a water-soluble solvent.

【0020】次に、本発明においては、2kg/cm2
以上の共重合反応圧力を採用することが好適である。共
重合反応圧力が低すぎる場合には、共重合反応速度を実
用上満足し得る高さに維持することが困難であり、高分
子量の共重合体の形成に難点が認められる。また、共重
合反応圧力が低すぎると、生成共重合体のイオン交換容
量が高くなり、含水量増大などによる機械的強度、イオ
ン交換性能の低下傾向が増大することになる。なお、共
重合反応圧力は、工業的実施における反応装置上又は作
業操作上などを考慮して、50kg/cm2以下から選
定されるのが望ましい。かかる範囲よりも高い共重合反
応圧力の採用は可能であるが、本発明の目的を比例的に
向上せしめ得るものではない。従って、本発明において
は、共重合反応圧力を2〜50kg/cm2、好ましく
は4〜30kg/cm2の範囲から選定するのが最適で
ある。
Next, in the present invention, 2 kg / cm 2
It is preferable to employ the above copolymerization reaction pressure. If the copolymerization reaction pressure is too low, it is difficult to maintain the copolymerization reaction rate at a practically satisfactory height, and it is difficult to form a high molecular weight copolymer. On the other hand, if the copolymerization reaction pressure is too low, the ion exchange capacity of the produced copolymer will increase, and the mechanical strength and the ion exchange performance will tend to decrease due to an increase in water content. Incidentally, the copolymerization reaction pressure is desirably selected from 50 kg / cm 2 or less in consideration of the reaction apparatus or operation in industrial practice. Although it is possible to employ a copolymerization reaction pressure higher than this range, the object of the present invention cannot be proportionately improved. Therefore, in the present invention, it is optimal to select the copolymerization reaction pressure from the range of 2 to 50 kg / cm 2 , preferably 4 to 30 kg / cm 2 .

【0021】本発明の共重合反応に際しては、前記反応
条件の他の条件や操作は、特に限定されることなく広い
範囲にわたって採用され得る。例えば、共重合反応温度
は、重量開始源の種類や反応モル比などにより最適値が
選定され得るが、通常は余りに高温度や低温度は工業的
実施に対して不利となるので、10〜90℃、好ましく
は20〜80℃程度から選定される。
In the copolymerization reaction of the present invention, other conditions and operations other than the above reaction conditions can be employed over a wide range without any particular limitation. For example, the optimum value of the copolymerization reaction temperature can be selected depending on the type of the weight initiation source, the reaction molar ratio, and the like. However, usually too high or low temperature is disadvantageous for industrial practice, ° C, preferably from about 20 to 80 ° C.

【0022】本発明において重合開始源としては、前記
の好適な反応温度において高い活性を示すものを選定す
るのが望ましい。例えば、室温以下でも高活性の電離性
放射線を採用することもできるが、通常はアゾ化合物や
パーオキシ化合物を採用する方が工業的実施に対して有
利である。
In the present invention, it is desirable to select a polymerization initiating source having a high activity at the above-mentioned suitable reaction temperature. For example, ionizing radiation having high activity can be employed even at room temperature or lower, but it is usually advantageous to employ an azo compound or a peroxy compound for industrial implementation.

【0023】本発明で好適に採用される重合開始源は、
前記共重合反応条件下に10〜90℃程度で高活性を示
すジコハク酸パーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイ
ド、ラウロイルパーオキサイド、ビス(ペンタフルオロ
プロピオニルパーオキサイド等のジアシルパーオキサ
イド、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)
塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノレリアン
酸)、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、t
−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオ
キシピバレート等のパーオキシエステル類、ジイソプロ
ピルパーオキシジカーボネート、ビス(2−エチルヘキ
シルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカー
ボネート、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキ
サイド等のハイドロパーオキサイド類、過硫酸カリウ
ム、過硫酸アンモニウム等の無機過酸化物及びそれらの
レドックス系等である。
The polymerization initiation source preferably employed in the present invention includes:
The copolymerization reaction disuccinic acid peroxide showing a high activity at about 10 to 90 ° C. under conditions, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, bis (pentafluoropropionyl) diacyl peroxides such as peroxide, 2,2' Azobis (2-amidinopropane)
Hydrochloride, 4,4'-azobis (4-cyano bar Leilian acid), azo compounds such as azobisisobutyronitrile, t
Peroxyesters such as -butylperoxyisobutyrate and t-butylperoxypivalate; and peroxydicarbonates such as diisopropylperoxydicarbonate and bis ( 2-ethylhexyl ) peroxydicarbonate . , Hydroperoxides such as diisopropylbenzene hydroperoxide, inorganic peroxides such as potassium persulfate and ammonium persulfate, and redox series thereof.

【0024】本発明においては、重合開始の濃度は、
全モノマーに対して0.0001〜3重量%、好ましく
は0.0001〜2重量%程度である。重合開始の濃
度を下げることによって、生成共重合体の分子量を高め
ることが可能であり、高イオン交換容量を保持すること
が可能である。重合開始の濃度を余りに高くすると、
分子量の低下傾向が増し、高イオン交換容量で高分子量
の共重合体の装置に対して不利となる。その他通常の水
を媒体とする乳化共重合において用いられる分散剤、緩
衝剤、分子量調整剤等を添加することもできる。
In the present invention, the concentration of the polymerization initiator is
It is about 0.0001 to 3% by weight, preferably about 0.0001 to 2% by weight, based on all monomers. By lowering the concentration of the polymerization initiator , it is possible to increase the molecular weight of the produced copolymer and to maintain a high ion exchange capacity. If the concentration of the polymerization initiator is too high,
The tendency to decrease the molecular weight increases, which is disadvantageous for a device having a high ion exchange capacity and a high molecular weight copolymer. In addition, a dispersing agent, a buffering agent, a molecular weight modifier and the like used in an ordinary emulsion copolymerization using water as a medium can be added.

【0025】本発明においては、生成共重合体濃度を4
0重量%以下、好ましくは30重量%以下に制御して実
施するのが好適である。余りに高濃度にすると、共重合
体組成の不均一性の増大、ラテックスの分散破壊などの
難点が認められる。本発明のスルホン酸型パーフルオロ
カーボン重量体からイオン交換膜を製造する場合、製膜
は適宜手段にて実施され得る。例えば、必要により官能
基を加水分解でスルホン酸基に転換するが、かかる加水
分解処理は製膜前でも製膜後でも可能である。通常は製
膜後に加水分解処理する方が望ましい。製膜手段には種
々のものが採用可能であり、例えば加熱融成形、ラテ
ックス成形、適当な溶液に溶解させての注型成形など公
知乃至周知の方法を適宜採用し得る。更に、異なるイオ
ン交換容量を有する膜あるいはカルボン酸基等の異なる
官能基を有する膜と2層以上に積層することも可能であ
る。また、クロス、繊維、不織布等による補強を加える
こともできる。
In the present invention, the produced copolymer concentration is 4
It is suitable to control at 0% by weight or less, preferably at 30% by weight or less. If the concentration is too high, difficulties such as an increase in the non-uniformity of the copolymer composition and dispersion destruction of the latex are recognized. When an ion-exchange membrane is produced from the sulfonic acid type perfluorocarbon weight body of the present invention, the membrane can be formed by an appropriate means. For example, if necessary, a functional group is converted into a sulfonic acid group by hydrolysis. Such a hydrolysis treatment can be performed before or after film formation. Usually, it is desirable to carry out hydrolysis treatment after film formation. The film means may be adopted various ones, for example, heat melting molding, latex molding, may be employed known or well-known methods such as cast molding of dissolved in an appropriate solution as appropriate. Additionally, film is had with different ion exchange capacity can be laminated film and the two or more layers having different functional groups of a carboxylic acid group. Reinforcement with cloth, fiber, nonwoven fabric, etc. can also be added.

【0026】本発明のスルホン酸型パーフルオロカーボ
ン重合体からのイオン交換膜は、種々の優れた性能を有
するために、各種分野、目的、用途などに広範囲に採用
され得る。例えば、拡散透析、オゾン発生電解、電解還
元、燃料電池の隔膜、高分子触媒などとして、特に耐触
性が要求される分野で好適に使用される。なかでも、ア
ルカリ電解用の陽イオン交換膜として使う場合には、カ
ルボン酸型膜との積層膜などにおいて高い性能を発揮し
得るものである。
The ion-exchange membrane made of the sulfonic acid-type perfluorocarbon polymer of the present invention has various excellent performances, and therefore can be widely used in various fields, objects and applications. For example, it is suitably used as diffusion dialysis, ozone generating electrolysis, electrolytic reduction, a diaphragm of a fuel cell, a polymer catalyst, and the like, particularly in the field where contact resistance is required. Among them, when used as a cation exchange membrane for alkaline electrolysis, it can exhibit high performance in a laminated film with a carboxylic acid type membrane.

【0027】例えば、上記のような陽イオン交換樹脂膜
にて、陽極と陰極とを区画して陽極室と陰極室とを構成
し、陽極室に塩化アルカリ水溶液を供給して電解し、陰
極室から水酸化アルカリを得る所謂二室型槽の場合で
も、2mol/リットル以上の濃度の塩化ナトリム水溶
液を原料にして5〜50A/dm2の電流密度で電解す
ることにより、30%以上の高濃度の水酸化ナトリウム
が高い電流効率と低い槽電圧で長期にわたって安定して
製造できる。次に、本発明の実施例について、更に具体
的に説明するが、かかる説明によって本発明が限定され
るものでないことは勿論である。
For example, the anode and the cathode are partitioned by the above-mentioned cation exchange resin membrane to form an anode chamber and a cathode chamber, and an aqueous solution of alkali chloride is supplied to the anode chamber to perform electrolysis. In the case of a so-called two-chamber tank in which alkali hydroxide is obtained from water, an aqueous solution of sodium chloride having a concentration of 2 mol / liter or more is used as a raw material and electrolysis is performed at a current density of 5 to 50 A / dm 2 , so that the concentration is 30% or more. Concentration of sodium hydroxide can be stably produced over a long period of time with high current efficiency and low cell voltage. Next, examples of the present invention will be described more specifically, but it goes without saying that the present invention is not limited by such descriptions.

【0028】[0028]

【実施例】[実施例1] イオン交換水90g、t−ブタノール 10g、C8
17CO2NH4 0.35g、Na2HPO4・12H2
0.5g、NaH2PO4・2H2O 0.30g、(N
4228 100mg、及びCF2=CFOCF2
F(CF3)O(CF22SO2F 30gを内容積0.
2リットルのステンレス製オートクレーブに仕込み液体
窒素で充分脱気した後、60℃とし、テトラフルオロエ
チレンを10kg/cm2 の圧力になるまで仕込み、
合を開始させた。
[Example 1] [Example 1] 90 g of ion-exchanged water, 10 g of t- butanol, C 8 F
17 CO 2 NH 4 0.35g, Na 2 HPO 4 · 12H 2 O
0.5 g, NaH 2 PO 4 .2H 2 O 0.30 g, (N
H 4 ) 2 S 2 O 8 100 mg and CF 2 CFCFOCF 2 C
30 g of F (CF 3 ) O (CF 2 ) 2 SO 2 F with an internal volume of 0.
After charging into a 2-liter stainless steel autoclave and sufficiently degassing with liquid nitrogen, the temperature was adjusted to 60 ° C., and tetrafluoroethylene was charged until the pressure reached 10 kg / cm 2 to initiate polymerization.

【0029】反応中は系外よりテトラフルオロエチレン
を導入し、圧力を一定に保持した。3.6時間後に未反
応のテトラフルオロエチレンをパージして重合を終了さ
せ、得られたラテックスを凝集し、洗浄乾燥を行って2
9.6gの共重合体を得た。該共重合体のイオン交換容
量は0.71ミリ当量/グラム乾燥樹脂であった。該共
重合体を250℃でプレス製膜すると強靭なフィルムが
得られ、25%aOH水溶液で加水分解するとスルホ
ン酸型イオン交換膜が得られた。
During the reaction, tetrafluoroethylene was introduced from outside the system to keep the pressure constant. After 3.6 hours, unreacted tetrafluoroethylene was purged to terminate the polymerization, and the obtained latex was agglomerated, washed and dried.
9.6 g of the copolymer was obtained. The ion exchange capacity of the copolymer was 0.71 meq / g dry resin. Tough film is obtained when pressing film forming the copolymer at 250 ° C., hydrolysis when a sulfonic acid type ion-exchange membrane was obtained in 25% N NaOH aqueous solution.

【0030】[比較例] 次にイオン交換水100gを用いt−ブタノールを添加
しなかった以外は同様にして重合し、後処理を行ったと
ころ、得られた共重合体のイオン交換容量は0.19ミ
リ当量/グラム乾燥樹脂以下であった。
Comparative Example Next, polymerization was carried out in the same manner using 100 g of ion-exchanged water except that t- butanol was not added, and post-treatment was carried out. The ion exchange capacity of the obtained copolymer was 0%. .19 meq / g dry resin or less.

【0031】[実施例2] イオン交換水85g、t−ブタノール15gを使用する
以外は実施例1と同様に重合し、後処理を行ったとこ
ろ、得られた共重合体のイオン交換容量は1.22ミリ
当量/グラム乾燥樹脂であった。
Example 2 Polymerization and post-treatment were carried out in the same manner as in Example 1 except that 85 g of ion-exchanged water and 15 g of t- butanol were used, and the ion exchange capacity of the obtained copolymer was 1 0.22 meq / g dry resin.

【0032】[実施例3] 乳化剤としてC817CO2NH4 のかわりに817SO
3NH4を用いる以外は実施例1と同様に重合し、後処理
を行ったところ、得られた共重合体のイオン交換容量は
0.99ミリ当量/グラム乾燥樹脂であった。
[0032] Instead of C 8 F 17 CO 2 NH 4 [Example 3] Emulsifier C 8 F 17 SO
3 but using NH 4 is polymerized in the same manner as in Example 1, was subjected to post-treatment, ion-exchange capacity of the resulting copolymer was 0.99 meq / g dry resin.

【0033】[実施例4] イオン交換水92g、t−ブタノール8gを使用し、テ
トラフルオロエチレンの圧力を8kg/cm2にした以
外は実施例1と同様に重合し、後処理を行ったところ、
得られた共重合体のイオン交換容量は0.97ミリ当量
/グラム乾燥樹脂であった。
Example 4 Polymerization was performed in the same manner as in Example 1 except that 92 g of ion-exchanged water and 8 g of t- butanol were used and the pressure of tetrafluoroethylene was changed to 8 kg / cm 2 , and post-treatment was performed. ,
The ion exchange capacity of the obtained copolymer was 0.97 meq / g dry resin.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は、超音波等の特殊な前処理や特
殊な乳化剤を用いることなく、スルホン酸型官能基の含
有量の大きいパーフルオロカーボン重合体が容易に高収
率で製造できる。
According to the present invention, a perfluorocarbon polymer having a large sulfonic acid type functional group content can be easily produced at a high yield without using a special pretreatment such as ultrasonic waves or using a special emulsifier.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−29389(JP,A) 特開 昭49−62584(JP,A) 特開 昭56−50947(JP,A) 特開 昭59−206006(JP,A) 特開 平2−182710(JP,A) 特開 平3−243608(JP,A) 特開 昭61−223007(JP,A) 特開 平4−106111(JP,A) 特開 昭62−285907(JP,A) 特開 昭59−196308(JP,A) 特開 昭62−288614(JP,A) 特開 昭55−160008(JP,A) 特開 昭60−250009(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 214/18 - 214/28 C08F 14/18 - 14/28 C08F 2/24 - 2/30 Continuation of the front page (56) References JP-A-49-29389 (JP, A) JP-A-49-62584 (JP, A) JP-A-56-50947 (JP, A) JP-A-59-206006 (JP, A) JP-A-2-182710 (JP, A) JP-A-3-243608 (JP, A) JP-A-61-223007 (JP, A) JP-A-4-106111 (JP, A) 62-285907 (JP, A) JP-A-59-196308 (JP, A) JP-A-62-288614 (JP, A) JP-A 55-160008 (JP, A) JP-A 60-250009 (JP, A) A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C08F 214/18-214/28 C08F 14/18-14/28 C08F 2/24-2/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】水性媒体中、重合開始源の作用によりスル
ホン酸型官能基含有パーフルオロカーボンモノマーとパ
ーフルオロオレフィンを乳化共重合せしめる方法におい
て、スルホン酸型官能基が−SO Fであって、含フッ
素乳化剤を用い、かつ水溶性有機溶媒を水性媒体に添加
することを特徴とするパーフルオロカーボン重合体の製
造方法。
1. A method for emulsion-copolymerizing a sulfonic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer and a perfluoroolefin in an aqueous medium by the action of a polymerization initiation source, wherein the sulfonic acid type functional group is -SO 2 F, A method for producing a perfluorocarbon polymer, comprising using a fluorinated emulsifier and adding a water-soluble organic solvent to an aqueous medium.
【請求項2】水溶性有機溶媒がt−ブタノールである請
求項1記載の製造方法。
2. A process according to claim 1, wherein the water-soluble organic solvent is t- butanol.
【請求項3】スルホン酸型官能基含有パーフルオロカー
ボンモノマーがCF2=CFOCF2CF(CF3)OC
2CF2SO2Fであ、これと共重合させるパーフル
オロオレフィンがテトラフルオロエチレンであり、得ら
れる共重合体のイオン交換容量が0.5〜2.0ミリ当
量/グラム乾燥樹脂である請求項1または2記載の製造
方法。
3. The method of claim 2, wherein the sulfonic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer is CF 2 CFOCF 2 CF (CF 3 ) OC.
F Ri 2 CF 2 SO 2 F der, perfluoro olefin to which is copolymerizable are tetrafluoroethylene, resulting et al
The ion exchange capacity of the copolymer
The method of claim 1 or 2 wherein the amount is dry resin / gram .
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