JP5551157B2 - フッ化ビニリデンおよびトリフルオロエチレンを含むポリマー - Google Patents
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Description
本明細書に記載する本発明は、これらの要求を満たす材料および方法を提供する。
− 10〜50モル%、好ましくは15〜40モル%のTrFEに由来する繰り返し単位と;
− 50〜90モル%、好ましくは60〜85モル%のVDFに由来する繰り返し単位と
から本質的になる。
− 15〜40モル%、好ましくは20〜35モル%、より好ましくは20〜25モル%のTrFEに由来する繰り返し単位と;
− 55〜76モル%、好ましくは62〜74モル%、より好ましくは65〜72モル%のVDFに由来する繰り返し単位と;
− 5〜16モル%、好ましくは6〜12モル%、より好ましくは8〜10モル%のCTFEに由来する繰り返し単位と
から本質的になる。
アセチルシクロヘキサンスルホニルペルオキシド;ジアセチルペルオキシジカーボネート;ジエチルペルオキシジカーボネート、ジシクロヘキシルペルオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルペルオキシジカーボネートなどのジアルキルペルオキシジカーボネート;過ネオデカン酸tert-ブチル;2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル;過ピバル酸tert-ブチル;ジオクタノイルペルオキシド;ジラウロイルペルオキシド;2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル);tert-ブチルアゾ−2−シアノブタン;シベンゾイルペルオキシド;過2−エチルヘキサン酸tert-ブチル;過マレイン酸tert-ブチル;2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル);ビス(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン;tert-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート;過酢酸tert-ブチル;2,2’−ビス(tert-ブチルペルオキシ)ブタン;ジクミルペルオキシド;ジ−tert-アミルペルオキシド;ジ−tert-ブチルペルオキシド(DTBP);p−メンタンヒドロペルオキシド;ピナンヒドロペルオキシド;クメンヒドロペルオキシド;およびtert-ブチルヒドロペルオキシド、が含まれるが、これらだけに限定されない。他の好適な開始剤には、クロロカーボンベースのアシルペルオキシドおよびフルオロカーボンベースのアシルペルオキシド〔例えば、トリクロロアセチルペルオキシド、ビス(パーフルオロ−2−プロポキシプロピオニル)ペルオキシド、[CF3CF2CF2OCF(CF3)COO]2、パーフルオロプロピオニルペルオキシド、(CF3CF2CF2COO)2、(CF3CF2COO)2、{(CF3CF2CF2)−[CF(CF3)CF2O]m−CF(CF3)−COO}2(式中、m=0〜8である)、[ClCF2(CF2)nCOO]2、および[HCF2(CF2)nCOO]2(式中、n=0〜8である)など〕;安定なヒンダードパーフルオロアルカンラジカルなどのハロゲン化フリーラジカル開始剤〔例えば、パーフルオロアゾイソプロパン、[(CF3)2CFN=]2、RαN=NRα(式中、Rαは、1〜8個の炭素原子を有する線状または分岐のパーフルオロカーボン基である)などのパーフルオロアルキルアゾ化合物;ヘキサフルオロプロピレン三量体ラジカル、[(CF3)2CF]2(CF2CF2)C・ラジカルおよびパーフルオロアルカンなど〕が含まれる。
a)(C3F6O)m’(CFYO)n’〔式中、単位(C3F6O)および(CFYO)は、鎖に沿って統計的に分布したパーフルオロオキシアルキレン単位であり;m’>0、n’≧0であり、かつ、m’/n’は、n’が0とは異なる場合には5〜40の範囲であり;YはFまたはCF3である;前記単位は、場合により、式:−O−R’f−O−(式中、R’fは二価のフルオロアルキレン基、例えばC1〜C4パーフルオロアルキレン基である)の配列によって互いに結合していてもよい〕;
b)−(C2F4O)p’(CFYO)q’−(C3F6O)t’−
(式中、p’>0、q’>0、t’≧0であり、q’/q’+p’+t’≦1/10であり、t’/p’は0.2〜6であり;Y=FまたはCF3である);
c)CR4R5CF2CF2O(式中、R4およびR5は、互いに等しいかまたは異なり、F、H、Clまたはパーフルオロアルキルから選択される)、前記単位は、式−O−R’f−O−によって下記の通り:
(OCR4R5CF2CF2)p−O−R’f−O−(CR4R5CF2CF2O)q
(式中、R’fは、二価のフルオロアルキレン基、例えばC1〜C4パーフルオロアルキレン基であり、pおよびqは0〜200の整数であり、p+qは≧1である)
に互いに結合していてもよい;
d)CF(CF3)CF2O
前記単位は、下記の通り:
(OCF2CF(CF3))aO−CF2(R’f)xCF2−O−(CF(CF3)CF2O)b
(式中、R’fは、上述した意味を有し、xは0または1であり、aおよびbは整数であり、a+bは≧1である)
にフルオロポリオキシアルキレン鎖内で互いに連結されている;
e)(C2F4O)a’(CFYO)b’
(式中、a’およびb’は整数>0であり、a’/b’は5〜0.3、好ましくは2.7〜0.5の範囲であり、YはFまたはCF3である)
を含むオイルである。
RfO(CF2−CF(CF3)O)m’(CFYO)n’R’’f
〔式中、RfおよびR’’fは、互いに等しいかまたは異なり、フッ素とは異なる1個以上のハロゲン原子または水素原子を任意に含んでいてもよい、1〜3個の炭素原子を有するフルオロ(ハロ)アルキル(例えば、CF3−、C2F5−、C3F6−、ClCF2CF(CF3)−、CF3CFClCF2−、ClCF2CF2−、ClCF2−)であり、m’およびn’は、PFPEオイルの数平均分子量が400〜3000、好ましくは600〜1500の範囲内となる整数であり;YはFまたはCF3である〕
のオイルである。
Rf§(X−)j(M+)j
〔式中、Rf§は、1個以上のカテナリーまたは非カテナリー酸素原子を任意に含んでいてよいC5〜C16の(パー)フルオロアルキル鎖、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン鎖であり、X−は−COO−、−PO3 −または−SO3 −であり、M+は、H+、NH4 +、アルカリ金属イオンから選択され、jは1または2であることができる〕
に従う。
− CF3(CF2)n1COOM’(式中、n1は4〜10、好ましくは5〜7の範囲の整数であり、より好ましくは6に等しく;M’は、H、NH4、Na、LiまたはK、好ましくはNH4を表す);
− T−(C3F6O)n0(CFXO)m0CF2COOM’’(式中、Tは、Clまたはkが1〜3の整数であり、F原子がCl原子で任意に置換されていてもよい、式CkF2k+1Oのパーフルオロアルコキシド基を表し;n0は1〜6の範囲の整数であり;m0は0〜6の範囲の整数であり;M’’は、H、NH4、Na、LiまたはKを表し;XはFまたはCF3を表す);
− F−(CF2−CF2)n2−CH2−CH2−RO3M’’’(式中、Rは、PまたはS、好ましくはSであり、M’’’は、H、NH4、Na、LiまたはK、好ましくはHを表し;n2は、2〜5の範囲の整数、好ましくはn2=3である);
− A−Rbf−Bの二官能性フッ素化界面活性剤(式中、AおよびBは、互いに等しいかまたは異なり、−(O)pCFX’’−COOM*であり;M*は、H、NH4、Na、LiまたはKを表し、好ましくはM*はNH4を表し;X’’=FまたはCF3であり;pは0または1に等しい整数であり;Rbfは、A−Rbf−Bの数平均分子量が300〜1,800の範囲となるような二価のパーフルオロアルキル鎖または(パー)フルオロポリエーテル鎖である);
− ならびにこれらの混合物
から選択される。
邪魔板、および550rpmで作動する攪拌機を備えた5リットルのAISI 316スチール垂直オートクレーブに、3.5Lの脱塩水を導入した。温度が120℃の設定点に達したとき、米国特許第7,122,608号明細書(SOLVAY SOLEXIS SPA(イタリア国))2006年10月17日に記載されている通りの35gのナトリウムベースのマイクロエマルジョンを、7.35絶対バールのVDFと一緒に反応器に導入した。次いで、VDF−TrFE(75/25モル%)のガス混合物を、30絶対バールの圧力に達するまで供給した。
実施例1と同じ手順を繰り返したが、下記を用いた:
− 初期VDF圧力は4.7絶対バールであった;
− VDF/TrFE混合物の組成は70/30モル/モルであった;
− 供給した混合物の総量は1200gであった。
実施例1と同じ手順を繰り返したが、下記を用いた:
− 30ccのDTBPを27ccの代わりに供給した;
− 1ccのCFC A123(連鎖移動剤)を、モノマー混合物の1%が消費された時点で供給した。
実施例1と同じ手順を繰り返したが、下記を用いた:
− 24ccのDTBPを27ccの代わりに供給した。
気相は、重合を開始させる前に、GC分析によって次の組成(モル%)を有することが分かった:82.5%のVDF、17.5%のTrFE。
実施例1と同じ手順を繰り返したが、下記を用いた:
− 32.5mlのマイクロエマルジョンを最初に導入した;
− 初期VDF圧力は10.6絶対バールであった;
− VDF/TrFE混合物の組成は83/17モル/モルであった;
− 反応を30mlのDTBPで開始させた;
− 8mlのCFCA 123を、混合物の1%が反応した時点で供給した;
− 供給した混合物の総量は1150gであった。
880rpmで作動する攪拌機を備えた4リットルのAISI 316スチール垂直オートクレーブに、1406gの脱塩水を導入した。温度が14℃に達したとき、664gのVDF、358gのTrFEを、713gのCa(OH)2溶液(40,25DN/Kg)、26.5gのBermocoll(登録商標)E230Gの溶液(20g/Kg)、3.11gのクロロギ酸エチルおよび8.3gのジエチレンカーボネートと組み合わせて導入した。次いで、温度を40℃にすると、80絶対バールの圧力に達した。反応を、圧力が44バールに低下するまで続行させた。反応器を55℃に冷却し;圧力が29絶対バールに低下したらすぐに、温度を60℃にした。圧力を8絶対バールに低下するに任せ、反応器を室温に冷却し、排出させた。920gのポリマーを含有するスラリーを得て、脱塩水で洗浄し、100℃で16時間乾燥させた。
比較例6と同じ手順を繰り返したが、
− 765gのVDFおよび255gのTrFEを最初に導入した。
実施例1に記載した手順と類似の手順を繰り返したが、32.5gのマイクロエマルジョン、7.35絶対バールのVDF、および33mlの酢酸エチルを供給する前に、温度を80℃に設定した。次いで、混合物VDF−TrFE(75/25モル/モル)を、50絶対バールの全圧になるまで供給した。
実施例1と同じ手順を繰り返したが、
− 初期VDF圧力は7バール(絶対)であり、初期圧力CTFEは0.4バール(絶対)であった;
− 連続的に供給するモノマー混合物VDF/TrFE/CTFEの組成は、71.4/21.6/7モル/モルであった;
− 反応を20mlのDTBPで開始させた;
− 温度を、最初は120℃に設定し、次に、モノマーの2%が反応した後、105℃に維持した。
実施例9を、
− 初期VDF圧力が6.8バール(絶対)であった;
− VDF−TrFE−CTFE70/23/7のモノマー混合物を、設定点圧力を維持するために使用した
ことを除いて繰り返した。
実施例9を、
− 初期VDF圧力が6.45バール(絶対)であり、初期CTFE圧力が0.45バール(絶対)であった;
− VDF−TrFE−CTFE67/25/8のモノマー混合物を、設定点圧力を維持するために使用した;
− 18mlのDTBPを、重合を開始させるために導入した
ことを除いて繰り返した。
実施例1、実施例2、比較例6、比較例8、実施例9、実施例10および実施例11のコポリマーを、220〜230℃の温度プロフィールで作動する二軸スクリュー押出機でペレット化した。
上述したとおりのペレットを、メチルエチルケトンに溶解させ、この溶液をガラス基材上にキャストし、引き続き溶剤を蒸発させることによってフィルムを形成させた。100℃で14時間乾燥させた後、約30μmの厚さを有するフィルムを得た。次いで、フィルムをキュリー温度より高い温度に加熱し、空気中、室温で急冷した。132〜133℃でのアニーリングを約1時間続行させた。機械的特性の結果を表4にまとめる。
上述したアニーリングしたフィルムを、圧電性キャラクタリゼーションにかけた。白金および金の電極を表面上にスパッタリングした。分極ヒステリシス測定を、圧電性回路を用いて実施した。
Claims (11)
- フッ化ビニリデン(VDF)およびトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位を含むポリマーであって、10〜50モル%のTrFEに由来する繰り返し単位を含み、前記ポリマーの主鎖が、式:−CF2Hおよび/または−CF2CH3の末端基で停止された短鎖分岐によって中断されており、前記ポリマーは、VDF繰り返し単位1kg当たり少なくとも60ミリモルの量で、式:−CF2Hおよび/または−CF2CH3の前記末端基を含む、ポリマー[ポリマー(F)]。
- 10〜40モル%のTrFEに由来する繰り返し単位を含む、請求項1に記載のポリマー。
- − 10〜50モル%のTrFEに由来する繰り返し単位と;
− 50〜90モル%のVDFに由来する繰り返し単位と
から本質的になる、請求項1に記載のポリマー。 - − 15〜40モル%のTrFEに由来する繰り返し単位と;
− 55〜76モル%のVDFに由来する繰り返し単位と;
− 5〜16モル%のクロロトリフルオロエチレン(CTFE)に由来する繰り返し単位と
から本質的になる、請求項2に記載のポリマー。 - VDF繰り返し単位1kg当たり少なくとも70ミリモルの、式:−CF2Hおよび/または−CF2CH3の前記末端基を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマー。
- 0.5〜500g/10分の、ASTM D 1238(230℃/5kg)に準拠して測定されるMFIを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマー。
- VDFと、TrFEと、場合により少なくとも1種のコモノマーとを、水性媒体中、ラジカル開始剤の存在下、かつ、非官能性末端基を有する少なくとも1種のパーフルオロポリエーテル(PFPE)オイルと少なくとも1種のフッ素化界面活性剤[界面活性剤(FS)]とのマイクロエマルジョンの存在下、15〜35バールの重合圧力かつ80〜120℃の温度で重合させる工程を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリマー(F)の製造方法。
- 前記PFPEオイルが、パーフルオロオキシアルキレン単位がランダムに分布した、一般式:
RfO(CF2−CF(CF3)O)m’(CFYO)n’R’’f
〔式中、RfおよびR’’fは、互いに等しいかまたは異なり、フッ素とは異なる1個以上のハロゲン原子または水素原子を任意に含んでいてもよい、1〜3個の炭素原子を有するフルオロ(ハロ)アルキルであり、m’およびn’は、PFPEオイルの数平均分子量が400〜3000の範囲内となるような整数であり;YはFまたはCF3である〕
のオイルから選択される、請求項7に記載の方法。 - 前記フッ素化界面活性剤[界面活性剤(FS)]が、
− CF3(CF2)n1COOM’(式中、n1は、4〜10の範囲の整数であり;M’は、H、NH4、Na、LiまたはKを表す);
− T−(C3F6O)n0(CFXO)m0CF2COOM’’(式中、Tは、Cl、または、kが1〜3の整数であり、F原子がCl原子で任意に置換されていてもよい、式:CkF2k+1Oのパーフルオロアルコキシド基を表し;n0は1〜6の範囲の整数であり;m0は0〜6の範囲の整数であり;M’’は、H、NH4、Na、LiまたはKを表し;XはFまたはCF3を表す);
− F−(CF2−CF2)n2−CH2−CH2−RO3M’’’(式中、Rは、PまたはSであり、M’’’は、H、NH4、Na、LiまたはKを表し;n2は、2〜5の範囲の整数である);
− A−Rbf−Bの二官能性フッ素化界面活性剤(式中、AおよびBは、互いに等しいかまたは異なり、−(O)pCFX’’−COOM*であり;M*は、H、NH4、Na、LiまたはKを表し;X’’=FまたはCF3であり;pは0または1に等しい整数であり;Rbfは、A−Rbf−Bの数平均分子量が300〜1,800の範囲となるような、二価のパーフルオロアルキル鎖または(パー)フルオロポリエーテル鎖である);
− ならびにこれらの混合物
から選択される、請求項7または8に記載の方法。 - 前記ラジカル開始剤が、下記:
アセチルシクロヘキサンスルホニルペルオキシド;ジアセチルペルオキシジカーボネート;ジアルキルペルオキシジカーボネート;過ネオデカン酸tert-ブチル;2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル;過ピバル酸tert-ブチル;ジオクタノイルペルオキシド;ジラウロイルペルオキシド;2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル);tert-ブチルアゾ−2−シアノブタン;シベンゾイルペルオキシド;過2−エチルヘキサン酸tert-ブチル;過マレイン酸tert-ブチル;2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル);ビス(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン;tert-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート;過酢酸tert-ブチル;2,2’−ビス(tert-ブチルペルオキシ)ブタン;ジクミルペルオキシド;ジ−tert-アミルペルオキシド;ジ−tert-ブチルペルオキシド;p−メンタンヒドロペルオキシド;ピナンヒドロペルオキシド;クメンヒドロペルオキシド;tert-ブチルヒドロペルオキシド;クロロカーボンベースのアシルペルオキシドおよびフルオロカーボンベースのアシルペルオキシド;パーフルオロアルキルアゾ化合物;及び安定なヒンダードパーフルオロアルカンラジカル、
から選択される、請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。 - 電気/電子デバイスにおける、強誘電性材料、圧電性材料、誘電性材料または焦電性材料としての、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリマーの使用。
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