JP4760079B2 - 新規な含フッ素化合物および含フッ素重合体 - Google Patents
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[1]:CF2=C(OCF2CF3)2。
[2]:CF3C(OCF2CF3)2(COF)を熱分解反応させてCF2=C(OCF2CF3)2を得ることを特徴とするCF2=C(OCF2CF3)2の製造方法。
[3]:CF2=C(OCF2CF3)2を重合させて得たCF2=C(OCF2CF3)2に基づく重合単位を含む含フッ素重合体。
PFDEEは、CF3C(OCF2CF3)2(COF)(以下、化合物1という。)を熱分解反応させることによって製造する。
熱分解反応は、触媒の存在下に行うのが好ましい。触媒はアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩が好ましい。また触媒の中心粒度は、100〜250μmが好ましい。
アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩としては、炭酸塩またはフッ化物が好ましい。アルカリ金属塩としては、炭酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、炭酸カリウム、フッ化カリウムおよび炭酸リチウム等が挙げられる。アルカリ土類金属塩としては、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸バリウム等が挙げられる。
具体的には、以下の方法が挙げられる。
まずCH3COCH2OHとCF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COFをエステル化反応させてCH3COCH2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(以下、化合物4という。)を得る。
つぎに化合物4をCH(OCH2CH3)3とアセタール化反応させてCH3C(OCH2CH3)2CH2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(以下、化合物3という。)を得る。
そして化合物3をフッ素化反応させてCF3C(OCF2CF3)2CF2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(以下、化合物2という。)を得る。
最後に化合物2をエステル分解反応させ、化合物1を得る。
フッ素原子を含むコモノマーとしては、CH2=CHF、CH2=CF2、CF2=CFCl、CF2=CFBr、CF2=CF2、式CF2=CFRF1で表される化合物(ただし、RF1は1価含フッ素有機基を示す。以下同様。)(以下、化合物m1という。)、式CH2=CHRF1で表される化合物(以下、化合物m2という。)、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)、ペルフルオロ(2−メチレン−4−メチル−1,3−ジオキソラン)等が挙げられる。
化合物m2としては、CH2=CHCF2CF2CF2CF2、CH2=CHCF2CF2CF2CF2Cl、CH2=CHCF2CF2CF2CF2Br、CH2=CHCF2CF2CF2CF2I等が挙げられる。
乳化重合法における乳化剤としては、ペルフルオロオクタン酸アンモニウム等の含フッ素乳化剤、ラウリル硫酸ナトリウム等の炭化水素系乳化剤が挙げられる。
ラジカル重合開始剤としては、10時間半減期の温度が0〜100℃のラジカル重合開始剤が好ましく、10時間半減期の温度が20〜90℃のラジカル重合開始剤が特に好ましい。ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、イソブチリルペルオキシド、オクタノイルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド等の非フッ素系ジアシルペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート等のペルオキシジカーボネート、tert−ブチルペルオキシピバレート、tert−ブチルペルオキシイソブチレート、tert−ブチルペルオキシアセテート等のペルオキシエステル、(Z(CF2)pCOO)2(ここで、Zは水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、pは1〜10の整数である。)で表される化合物等の含フッ素ジアシルペルオキシド、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の無機過酸化物が挙げられる。
ラジカル重合開始剤は、重合の最初から添加してもよく、重合の途中から添加してもよい。ラジカル重合開始剤はPFDEEに対して、0.0001〜3質量%を用いるのが好ましく、0.001〜1質量%を用いるのが特に好ましい。
本発明の含フッ素重合体の具体例としては、CF2=CF2/PFDEE系重合体、CH2=CF2/PFDEE系重合体およびCH2=CH2/PFDEE系重合体が好ましく、CF2=CF2/PFDEE系重合体が特に好ましい。ただしCF2=CF2/PFDEE系重合体とは、CF2=CF2とPFDEEを共重合させて得たCF2=CF2に基づく重合単位と単位Pを含む含フッ素共重合体を意味する。該含フッ素共重合体は、他のコモノマーに基づく重合単位をさらに含んでいてもよい(CH2=CF2/PFDEE系重合体またはCH2=CH2/PFDEE系重合体においても同様である。)。
[例1−1]化合物4の製造例
氷浴下のオートクレーブ(内容積1L、ハステロイC製)に、CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COF(1175g)とNaF(297g)とを加えて撹拌した。つぎにオートクレーブ内を25℃以下に保持しながら撹拌し、窒素ガスを吹き込みながらCH3COCH2OH(175g)を40分間かけて添加した。添加終了後、さらに48時間撹拌してから、オートクレーブ内容物の固形分をろ過により除去してCH3COCH2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物4)(1124g)を得た。化合物4は、精製することなく次反応に用いた。
氷浴下の3つ口フラスコ(内容積3L)に、CH(OCH2CH3)3(602g)とCH3SO3H(20g)を加え、フラスコ内を撹拌した。フラスコ内を15℃以下に保持しながら撹拌し、例1−1で得た化合物4(1121g)を25分かけて滴下した。滴下終了後、フラスコ内を25℃に保持して24時間撹拌した。つぎにフラスコに10質量%の炭酸水素カリウムを含む水溶液(653g)とR−225(1400mL)を加え、生成した2層分離液の有機層を回収した。有機層を濃縮して得た反応粗液に炭酸カリウム(100g)に加えてから減圧蒸留して、83〜86℃/0.4kPa(絶対圧)の留分としてCH3C(OCH2CH3)2CH2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物3)を得た。
反応器(内容積3L、ニッケル製)に、CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COF(4kg)を入れ撹拌し、オートクレーブ内の温度を25℃に保持した。オートクレーブのガス出口部には、20℃に保持した冷却器、NaFペレット充填層、および−10℃に保持した冷却器を直列に設置した。また−10℃に保持した冷却器からは凝集した液をオートクレーブに戻すための液体返送ラインを設置した。オートクレーブに窒素ガスを25℃で1時間吹き込んでから、窒素ガスで20体積%に希釈したフッ素ガス(以下、20%フッ素ガスと記す。)を流量120NL/hの流量で1時間、吹き込んだ。
化合物3の供給終了後、さらに20%フッ素ガスを1時間供給し、オートクレーブ内雰囲気を窒素ガスにパージしてからオートクレーブ内溶液を回収した。該内容液と、連続的に抜き出した溶液を併せた反応液の総量は4244.5gであった。反応液を分析した結果、GC純度が9.3%のCF3C(OCF2CF3)2CF2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物2)の生成を確認した。反応液は、精製することなく次反応に用いた。
還流器を備えたフラスコ(内容積3L)に、例1−3で得た反応液(3386g)とKF粉末(3.4g)を仕込んだ。フラスコ内を、105℃に保持して19時間、加熱還流した。つぎにフラスコ内溶液を大気圧下で蒸留して、78〜79℃の留分としてCF3C(OCF2CF3)2COF(化合物1)(103g)を得た。
200℃に保持したU字管型反応器(内径1.6cm、高さ70cm、SUS製)の一辺に、炭酸カリウムの80mLを充填した。反応器のもう一辺の出口には、−78℃のトラップ管を設置した。例1−4で得た化合物1(27.3g)を140℃に加熱気化させ、さらに同温度の窒素ガスで25体積%に希釈してから、3.32cm/秒の流速で反応器内に導入した。トラップに留出した液体を分析した結果、CF2=C(OCF2CF3)2(PFDEE)(21.5g)の生成を確認した。
PFDEEの19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl3、標品:CCl3F)δ(ppm):−86.71(6F),−90.74(4F),−103.88(2F)。
PFDEEの質量分析スペクトル(EI法)m/z:332,263,213,197,194,175,163,147,131,119,97,78,69,50。
撹拌用アンカー翼を備えた耐圧反応器(内容積100mL,SUS316製)内に、イオン交換水(72g)、リン酸水素二ナトリウム12水和物(4mg)、ペルフルオロオクタン酸アンモニウム(0.72g)、PFDEE(17.9g)および過硫酸アンモニウム(0.8g)を加えてから脱気した。
つぎに反応器内に、ガス状のCF2=CF2(2g)を自圧で圧入した。反応器内を60℃に保持してアンカー翼を毎分600回転させながら重合を開始した。重合開始時の内圧は0.8MPa(ゲージ圧)であった。重合中、内圧が0.79〜0.81MPa(ゲージ圧)になるように反応器にCF2=CF2を断続的に導入した。
Claims (3)
- CF2=C(OCF2CF3)2。
- CF3C(OCF2CF3)2(COF)を熱分解反応させてCF2=C(OCF2CF3)2を得ることを特徴とするCF2=C(OCF2CF3)2の製造方法。
- CF2=C(OCF2CF3)2を重合させて得たCF2=C(OCF2CF3)2に基づく重合単位を含む含フッ素重合体。
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