JP3305384B2 - 弗素系重合体の製造法 - Google Patents

弗素系重合体の製造法

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JP3305384B2 JP33553092A JP33553092A JP3305384B2 JP 3305384 B2 JP3305384 B2 JP 3305384B2 JP 33553092 A JP33553092 A JP 33553092A JP 33553092 A JP33553092 A JP 33553092A JP 3305384 B2 JP3305384 B2 JP 3305384B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は弗素系重合体の新規な製
造法に関し、詳しくは、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
良好な弗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、弗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】弗素系重合体の製造法としては、溶液重合
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、取り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。このため弗素系重合体を
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、弗素系重合体の分子
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、耐薬品性に優れる弗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、CF2 ClC
2 CHClF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
て含有する弗素系重合体(但し、ビニリデンフルオライ
ドとヘキサフルオロプロピレンとからなる2元系フッ素
ポリマーおよびビニリデンフルオライドとヘキサフルオ
ロプロピレンとテトラフルオロエチレンとからなる3元
系フッ素ポリマーを除く。)を製造するにあたり、前記
重合媒体として、CF2 ClCF2 CHClFを用いる
(但し、水を含む媒体を用いる場合を除く。)ことを特
徴とする弗素系重合体の製造法である。
【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弗素系重合体は、CF2 Cl
CF2 CHClF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弗素原子を有
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、炭素数が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は弗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)CF2CF2
CF2 OCF=CF2 やFSO2 CF2 CF2 OCF
(CF3 )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。本発明における弗素系重
合体としては、テトラフルオロエチレン/エチレン共
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】本発明においては、重合媒体としてCF2
ClCF2 CHClF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るが、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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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CF2 ClCF2
HClF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CF2 ClCF2 CHClF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、CF22 などのハイドロフ
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。
【0017】
【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、1410gのCF2 ClCF2 CHClF、1.8
gの(パーフルオロブチル)エチレン、85gのテトラ
フルオロエチレン、5.9gのエチレンを仕込んだ。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8.1kg/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
24cc仕込んだ。3時間後に68g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352℃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465kg/cm2 、引張伸度は440%であっ
た。
【0018】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、1420gのCF2 ClCF2 CHClF、32g
のパーフルオロプロピルビニルエーテル、80gの
テトラフルオロエチレンを仕込んだ。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
)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5.0kg/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7cc仕込んだ。3.2
時間後に62g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307℃、熱分解開始点48
0℃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392kg/cm
2 、引張伸度は367%であった。
【0019】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、CF
2 ClCF2 CHClFの仕込み量を1420g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67g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445℃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
344kg/cm2 、引張伸度は340%であった。
【0020】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を仕込んだ。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/cm
2 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。
【0021】参考例1 CF2 ClCF2 CHClFのかわりに1,1,2−ト
リクロロトリフルオロエタンを1255g仕込み、連鎖
移動剤としてヘキサンを1.5g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352℃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/cm2 、引張伸度は450%
であった。
【0022】
【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弗素系重合体
を製造できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−136008(JP,A) 「フロンの環境化学と対策技術[季刊 化学総説No.11]」社団法人日本化学 会編,p.82−86(199 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 2/00 - 2/60 C08F 14/18

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弗素系重合
    体(但し、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプ
    ロピレンとからなる2元系フッ素ポリマーおよびビニリ
    デンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラ
    フルオロエチレンとからなる3元系フッ素ポリマーを除
    く。)を製造するにあたり、前記重合媒体としてCF2
    ClCF2 CHClFを用いる(但し、水を含む媒体
    用いる場合を除く。)ことを特徴とする弗素系重合体の
    製造法。
  2. 【請求項2】弗素系重合体が、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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