JP3480070B2 - テトラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、その製造方法およびその成形体 - Google Patents
テトラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、その製造方法およびその成形体Info
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Description
ストレスクラック性にも優れる成形体を与えるテトラフ
ルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテ
ル)共重合体に関する。
(アルキルビニルエーテル)共重合体(以下、PFAと
いう)は、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性等が優れ、しか
も熱可塑性で容易に成形できる高分子材料である。近
年、PFAは、その特徴を生かしてウエハーキャリアー
や極めて高いクリーン度を要求される流体輸送のチュー
ブ等の半導体製造装置の部品、容器の内面コーティング
の素材、電線被覆材等の種々の用途に用いられている。
冷却され固化する際に、PFAが再結晶化し溶融体内に
多数の結晶核が生じる。そして、この結晶核を中心に等
方向に結晶が生長するが、互いの結晶が境を接すること
により生長が止まり、いわゆる球晶を生成する。PFA
成形体の表面平滑性はこの球晶の大きさに依存すること
が知られている。
長し、その結果として成形体の表面に多数の凹凸が発生
する。このようなPFAから成形されたチューブでは内
周面に沿って流動する流体に乱流が生じ、この時の輸送
抵抗により流体の円滑な輸送が妨げられる。このような
PFAチューブでは、流体の流速が遅い時には表面凹凸
部に流れの生じない箇所が発生し、該箇所に流体が長く
滞留する。そのため、超純水の場合には、該箇所にバク
テリア等が発生して流体のクリーン度が損なわれるとい
う問題があった。また、容器の内面コーティング材とし
て使用した場合、大きな球晶を生じた塗膜はストレスク
ラックを生じやすく耐久性が低下するという問題もあ
る。
存することが知られており、急冷するほど微細な球晶が
生成する。しかし、成形方法によっては急冷が不可能な
場合がある。例えば厚肉チューブの押出成形のように、
押し出されたチューブを外面から冷却するとチューブ内
面は急冷されないため、大きな球晶が生成しチューブ内
面の平滑性が劣るという問題がある。
−216548号公報には、ポリフッ化ビニリデンの結
晶化特性を改良する方法が提案されている。
在する系に、ポリフッ化ビニリデンより結晶化度の高い
ポリマーを生成するフッ素系単量体を後から追加して重
合せしめる方法であり、ポリフッ化ビニリデン自体の物
性を低下させるという難点がある。また、前者の方法で
は結晶化特性の改良効果がないものもある。後者の方法
は、フッ化ビニリデンに少量の他のフッ素系単量体を共
重合せしめ、かつ適度な分子量分布を持たせるものであ
り、この方法も本質的にはポリフッ化ビニリデン自体と
は異なる共重合体に関するものである。
A自体の優れた物性や成形加工性を損なうことなく、球
晶サイズが小さい結晶化特性を有するPFAおよびその
製造方法を提供すること、比較的遅い冷却速度でも微細
な球晶を生成しやすい結晶化特性を有するPFAを提供
すること、および表面平滑性に優れ、耐ストレスクラッ
ク性にも優れたPFA成形体を提供すること、である。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、テトラフルオ
ロエチレン、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)
の共重合において生成するPFAの分子量に適度な分布
を持たせることにより、PFA本来の物性や成形加工性
を保持したまま、PFAの成形体中の球晶サイズを小さ
くでき、また成形体表面が平滑になることを見いだし
た。
子量Mnとの比Mw/Mnが1.7以上であり、テトラ
フルオロエチレンに基づく重合単位/ペルフルオロ(ア
ルキルビニルエーテル)に基づく重合単位の含有量比が
99.0〜97.0/1.0〜3.0(モル%)であ
り、かつ容量流速が0.5〜100(mm3/秒)であ
るテトラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビ
ニルエーテル)共重合体を提供する。
を使用して、温度380℃、荷重7kgで、直径2m
m、長さ8mmのノズルから、共重合体を溶融流出さ
せ、単位時間(秒)に流出する共重合体の容量(m
m3)である。また、本発明は、重合初期に、最終的に
得るポリマーの平均分子量よりも高い分子量のポリマー
を生成するよう連鎖移動剤を調整し、重合途中に連鎖移
動剤を反応系に添加して重合後期に低い分子量のポリマ
ーを生成させることを特徴とする前記共重合体の製造方
法、および、前記共重合体の成形体であって、球晶サイ
ズが25μm以下であることを特徴とする成形体、を提
供する。
分子量のポリマーが含まれ、この低分子量体は分子鎖が
短いため動きやすく結晶化しやすく、結晶の核になりや
すいことが知られている。結晶の核の数が多いほど、球
晶が大きく生長する前に隣接の球晶と接し生長がとまる
ため、球晶サイズは小さくなる。
物性、加工性を損なうことなく表面平滑性に優れた成形
物が得られる。以下、本発明を詳細に説明する。
るポリマーの平均分子量よりも高い分子量のポリマーを
生成するよう連鎖移動剤を調整し、重合途中に連鎖移動
剤を反応系に添加して重合後期に低い分子量のポリマー
を生成させることによって分子量分布の広いポリマーが
得られる。球晶サイズを小さくするためには、分子量分
布を表す重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比(M
w/Mn)は1.7以上であることが必要である。1.7
未満ではポリマー中に低分子量体が十分には含まれず、
結晶核数が球晶のサイズを小さくするほど多くならな
い。
ルキルビニルエーテル)に基づく重合単位の含有量は溶
融成形加工性の観点から1.0〜3.0モル%である。
また容量流速は0.5〜100mm3/秒である。容量
流速があまりに小さいと成形加工性が充分でなく、これ
より大きいと強度が低下する。
ニルエーテル)は、一般式CF2=CFO(CF2)nC
F3で表されるものが好ましく、PFAの高温での機械
的強度が優れている点から、n=0〜6の整数であるこ
とがより好ましい。nが2であるペルフルオロ(プロピ
ルビニルエーテル)が特に好ましい。
ンとペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)を重合す
るに際し、連鎖移動剤を重合進行中連続的に添加するこ
とによって製造できる。連鎖移動剤としては、ヘキサン
などのヒドロカーボン類、CF2H2などのヒドロフルオ
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、またはメチルメルカプ
タンなどのメルカプタン類などが挙げられる。製造の容
易さ、生成したPFAの熱安定性の観点からメタノール
を用いることが好ましい。
重合のいずれの形式も採用できる。使用する重合開始剤
は従来慣用されているもののうちから適宜選択できる。
例えば、ビス(クロロフルオロアシル)ペルオキシド、
ビス(ペルフルオロアシル)ペルオキシド、ビス(ω−
ヒドロペルフルオロアシル)ペルオキシド、tert−
ブチルペルオキシイソブチレート、ジイソプロピルペル
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。生成
したPFAの熱安定性の点からビス(ペルフルオロアシ
ル)ペルオキシドが好ましい。
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。
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。
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でき、減圧条件でもよい。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。
以下の成形体を与える。さらに、本発明のPFAは、比
較的遅い冷却速度でも微細な球晶を生成しやすい結晶化
特性を有するので、押出成形法により厚肉チューブを成
形する場合にも、内面平滑性に優れたチューブを円滑有
利に得られる。
および球晶サイズは、以下の通り測定される。
FAの溶状態で周波数を変数とした貯蔵粘弾性率G
(ω)を測定する。このG(ω)が分子量分布の積算を
表しており、定量的には式(1)から周波数軸を分子量
軸に変換し式(2)から弾性率軸を分子量軸に変換す
る。ここで、ωは動的弾性率を測定した周波数、Wiは
特定周波数ωに対応する分子量Mの重量分率、G N 0 はプ
ラトー弾性率を表す。
i.,29(1989)645(W.H.Tumine
llo)に詳細な内容が記載されている。
0μmのフィルムに圧縮成形し、続いて冷却プレス機で
5分間で室温付近まで急冷して試験フィルムを作成す
る。試験フィルムの表面を偏光顕微鏡で観察することに
より球晶サイズを測定する。
0gの水、290gのCF2ClCF2CHClF、35
gのペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)、80g
のテトラフルオロエチレン、9gのメタノールを仕込ん
だ。温度を50℃に保持して、重合開始剤としてビス
(ペルフルオロブチリル)ペルオキシドの1重量%CF
2ClCF2CHClF溶液を仕込み、反応を開始させ
た。
導入し、反応圧力を13.0kg/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重合中に
断続的に仕込んだ。反応系中に20gのテトラフルオロ
エチレンを導入した時点でメタノールを15g添加し、
さらに40gのテトラフルオロエチレンを導入した時点
でさらにメタノールを15g添加した。テトラフルオロ
エチレンの導入量が100gになった時点で反応を終了
させ104gの白色PFAがスラリー状態として得られ
た。
ペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)の含有量は
1.32モル%、Mw/Mnは2.1、圧縮成形フィルム
の球晶サイズは23μm、であった。
には添加しない以外は実施例と同様に重合を行った。該
共重合体の容量流速は2.2mm3/秒、ペルフルオロ
(プロピルビニルエーテル)の含有量は1.30モル
%、Mw/Mnは1.5であり、圧縮成形フィルムの球晶
サイズは53μm、であった。
加工性を維持し、かつ、微細な球晶を有し表面平滑性に
優れた成形物が得られる。
Claims (2)
- 【請求項1】重量平均分子量MWと数平均分子量Mnと
の比MW/Mnが1.7以上であり、テトラフルオロエ
チレンに基づく重合単位/ペルフルオロ(アルキルビニ
ルエーテル)に基づく重合単位の含有量比が99.0〜
97.0/1.0〜3.0(モル%)(ただし、ペルフ
ルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく重合単位の
含有量が1モル%〜3重量%までを除く。)であり、か
つ容量流速が0.5〜100(mm3/秒)であるテト
ラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエ
ーテル)共重合体。 ただし、容量流速は高化式フローテスターを使用して、
温度380℃、荷重7kgで、直径2mm、長さ8mm
のノズルから、共重合体を溶融流出させ、単位時間
(秒)に流出する共重合体の容量(mm3)である。 - 【請求項2】請求項1に記載の共重合体の成形体であっ
て、球晶サイズが25μm以下であることを特徴とする
成形体。
Priority Applications (1)
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JP24558594A JP3480070B2 (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | テトラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、その製造方法およびその成形体 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08109225A JPH08109225A (ja) | 1996-04-30 |
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ID=17135924
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JP24558594A Expired - Lifetime JP3480070B2 (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | テトラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、その製造方法およびその成形体 |
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-
1994
- 1994-10-11 JP JP24558594A patent/JP3480070B2/ja not_active Expired - Lifetime
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