JP5571787B2 - 架橋フルオロポリマー網目構造 - Google Patents
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Description
A)式CH2=CR’COO−(CH2)n−R−(CH2)n−OOCCR’=CH2(式中、R’は、Hまたは−CH3、nは、1〜4、Rは、1000〜25,000ダルトンの数平均分子量を有し、i)フッ化ビニリデンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、ii)フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合単位を含むオリゴマー、iii)テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、ならびにiv)テトラフルオロエチレンおよび炭化水素オレフィンの共重合単位を含むオリゴマーからなる群から選択されるオリゴマー)のテレケリックジアクリレートコポリマーを提供し、
B)前記ジアクリレートコポリマーを、光開始剤および有機過酸化物からなる群から選択されるフリーラジカル源と混合して、硬化性組成物を形成し、かつ
C)フリーラジカルを生成して、架橋フルオロポリマー網目構造を形成すること
を含む、架橋フルオロポリマー網目構造を製造する方法である。
A)式CH2=CR’COO−(CH2)n−R−(CH2)n−OOCCR’=CH2(式中、R’は、Hまたは−CH3、nは、1〜4、Rは、1000〜25,000ダルトンの数平均分子量を有し、i)フッ化ビニリデンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、ii)フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合単位を含むオリゴマー、iii)テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、ならびにiv)テトラフルオロエチレンおよび炭化水素オレフィンの共重合単位を含むオリゴマーからなる群から選択されるオリゴマー)のジアクリレートコポリマーを提供し、
B)前記ジアクリレートコポリマーを、光開始剤および有機過酸化物からなる群から選択されるフリーラジカル源と混合して、硬化性組成物を形成し、かつ
C)フリーラジカルを生成して、架橋フルオロポリマー網目構造を形成すること
を含む方法により製造された架橋フルオロポリマー網目構造である。
非架橋テレケリックフルオロポリマーの数平均分子量(Mn)は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により求めた。試料をTHFに溶解した。Polymer Laboratories製の2つのPLgel 5μm Mixed−Cカラムを備えたSpectra−PhysicsクロマトグラフおよびSpectra Physics SP8430屈折率(RI)およびUV検出器で分析を行った。テトラヒドロフラン(THF)を、溶離剤として、0.8mL分-1の流速で用いた。基準は、Polymer Laboratoriesまたは他の供給業者から購入した単分散ポリ(スチレン)(PS)またはポリ(メチルメタクリレート)であった。
FP1、CH2=CHCOO−(CH2)2−R−(CH2)2−OOCCH=CH2(式中、Rは、ポリ(フッ化ビニリデン−コ−パーフルオロ(メチルビニルエーテル)[すなわち、ポリ(VF2−コ−PMVE)]
入口および出口バルブ、マノメータおよび大気放出板を備えた160mLのHastelloy(HC−276)オートクレーブを脱気し、30バールの窒素で加圧して、漏れを確認した。次に、0.5mmHgの真空で、5分間操作した後、アルゴン雰囲気を適用した。オートクレーブ脱気のかかる手順を5回繰り返した。真空下、5.0g(2.87×10-2モル)のt−ブチルパーオキシピバレート(TBPPi)、50mLのt−ブタノールおよび100.0g(0.077モル)の上述したテレケリックジヨードオリゴマーをオートクレーブに移した。6.0gのエチレン(0.214モル)をオートクレーブに入れた。次に、オートクレーブを75℃まで徐々に加熱した。発熱を、約10℃、15バールから18バールへの圧力上昇、続いて、14バールまでの16時間にわたる圧力降下で観察した。反応後、オートクレーブを氷浴に、約60分間入れ、0.5gの未反応のエチレンを徐々に放出した。オートクレーブを開いた後、反応混合物を100mlのブタノンに溶解し、それぞれ分液漏斗において蒸留水(2×100ml)、Na2S2O5溶液(100ml)および塩水(100ml)で洗った。次に、有機相を、MgSO4で乾燥し、焼結ガラス(G4)を通してろ過した。有機溶媒を、ロータリ真空エバポレータにより、40℃で、10mmHgまで圧力を減じて除去した。得られた淡黄色の粘性液体を40℃で、0.01ミリバールの真空で一定重量になるまで乾燥した。反応収率は91%であった。生成物を、1H NMRおよび19F NMRスペクトル分析により分析した。末端−CF2I(約−39ppm)に対応するシグナルがないということは、テレケリックジヨードポリ(VF2−コ−PMVE)のエチレン化オリゴマーへの定量的変換を示していた。
還流冷却器およびマグネチックスターラーを備えた250mlの2口丸底フラスコに、61.6g(0.044モル)の上記したとおりに合成したエチレン化生成物および80.4g(1.1モル)のDMFを入れた。次に、混合物を窒素で20分間パージし、4.0gの水を、隔壁を通して加えた。反応物を120℃まで加熱し、一晩攪拌した。14時間後、粗生成物(反応混合物)を室温まで冷やし、メタノール(70g)中H2SO4(25g)の混合物を滴下して加えた。反応物を室温で24時間保った。次に、反応混合物を、蒸留水(3×100ml)および酢酸エチル(200ml)で分液漏斗において洗った。有機相を、MgSO4で乾燥し、焼結ガラス(G4)を通してろ過した。酢酸エチルおよび微量のDMFを、ロータリ真空エバポレータ(40℃/20mmHg)により除去した。得られた褐色の粘性液体を40℃で、0.01ミリバールで一定重量になるまで乾燥した。生成物(収率74%)を、1H NMRおよび19F NMRスペクトル分析により分析した。
還流冷却器およびマグネチックスターラーを備えた250mlの2口丸底フラスコに、100mlのTHF(乾燥)に溶解した25.0g(19.2ミリモル)の上記したとおりに合成したジオールおよび12gのポリ(ビニルピリジン)を入れた。反応混合物を窒素雰囲気下、0℃まで冷却し、20mg(0.18ミリモル)のヒドロキノンを加えた。塩化アクリロイルを、隔壁を通して、シリンジにより、6時間の間隔で、次の4回の投与量(それぞれ4g、4g、2g、4g)で加えた。追加の10gのポリ(ビニルピリジン)を反応混合物に添加した。1回目の投与量で塩化アクリロイルを添加後、反応温度を40℃で48時間の間にわたって保った。ポリ(ビニルピリジン)を、焼結ガラスG4を通してろ過することによって除去した。次に、ブタノン/水(1/1)混合物を加えてから、水で洗った。有機層を、MgSO4で乾燥してから、焼結ガラス(G4)を通してろ過した。溶媒および過剰の塩化アクリロイルを、ロータリ真空エバポレータ(40℃/20mmHg)を用いて除去した。得られた褐色の粘性液体を40℃で、0.01ミリバールの真空で一定重量になるまで乾燥した。生成物(収率81%)を、1Hおよび19F NMRスペクトル分析により分析した。
還流冷却器およびマグネチックスターラーを備えた100mlの2口丸底フラスコに、10.5g(6ミリモル)の上記したテレケリックI−(VF2−コ−PMVE)−I、2.05g(34.4ミリモル)のアリルアルコールおよび50mlのCH3CNを入れた。次に、フラスコを80℃まで加熱した。AIBN(2,2’アゾビスイソブチロニトリル)を、30分の添加間隔で、10回の投与量(それぞれ20mg)で加えた。窒素雰囲気下、80℃で21時間、反応を行った。室温(約25℃)まで冷やした後、反応混合物を、綿を通してろ過してから、溶媒および過剰のアリルアルコールを、ロータリ真空エバポレータ(40℃/20mmHg)で除去した。得られた黄みがかった粘性液体を一定重量になるまで乾燥した(40℃/0.01ミリバール)。生成物(収率93%)を、1Hおよび19F NMR、ならびにFT−IRスペクトル分析により分析した。
還流冷却器およびマグネチックスターラーを備えた250mlの3口丸底フラスコに、11.5g(6.6ミリモル)の上記したとおりに調製したテレケリックビス−ヨードヒドリン、4.8g(16.5ミリモル)のBu3SnHおよび50mlのCH3CNを入れた。次に、フラスコを70℃まで加熱した。AIBN(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル)を、60分の添加間隔で、10回の投与量(それぞれ55mg)で加えた。窒素雰囲気下、70℃で12時間、反応を行った。室温まで冷やした後、0.6gのKFを50mlのEt2Oと共に加えた。次に、反応物を約25℃で24時間攪拌した。反応混合物を、焼結ガラス(G5)を通してろ過し、Bu3SnK、Bu3SnFまたはBu3SnI等の白色固体を除去した。溶媒を、ロータリ真空エバポレータ(40℃/20mmHg)で除去した。粗生成物を50mlのブタノンに溶解し、水(2×50ml)で洗った。有機層をMgSO4で乾燥し、焼結ガラス(G4)を通してろ過した。ブタノンがロータリ真空エバポレータにより部分的に除去され、残渣はペンタンから沈殿した。12時間4℃で冷却した後、沈殿した生成物から、ペンタンをデカンテーションにより慎重に除去した。残渣溶媒を、ロータリ真空蒸発装置(40℃/20mmHg)により除去した。得られた淡黄色の粘性液体を一定重量になるまで乾燥した(40℃/0.01ミリバール)。生成物(全体収率91%)を、1Hおよび19F NMR、ならびにFT−IRスペクトル分析により分析した。デカンテーションしたペンタンもまた蒸発させて、低分子量分画の所望のポリマーを得た。
還流冷却器およびマグネチックスターラーを備えた100mlの3口丸底フラスコに、5.03g(3.33ミリモル)の上記したとおりに調製したテレケリックビス(プロピルアルコール)−ポリ(VF2−コ−PMVE)、25mlのTHF、4.5gのポリ(ビニルポリピロリドン)、5mg(0.045ミリモル)のヒドロキノンを入れ、0℃まで冷却した。次に、塩化アクリロイル(4.456g、4ml、50ミリモル)を、3回の投与量(2ml、1mlおよび1ml)で滴下して加えた。塩化アクリロイルの1回目の添加後、反応温度を40℃まで上げ、2回の続く添加は、5および22時間の経過時間後に完了した。次に、添加量のポリ(ビニルポリピロリドン)(4.5g)を反応混合物に加えた。窒素雰囲気下、40℃で48時間、反応を行った。室温まで冷やした後、反応混合物を、焼結ガラス(G4)を通してろ過し、ポリ(ビニルポリピロリドン)を除去した。ろ過したポリ(ビニルポリピロリドン)をTHFで洗った。溶媒がロータリ蒸発装置で部分的に除去され、残渣はペンタン中で沈殿した。4℃で12時間後、ペンタンを慎重にデカンテーションしたところ、沈殿生成物が残った。残渣溶媒を、ロータリ蒸発装置(40℃/20mmHg)により除去した。得られた淡黄色の粘性液体を一定重量になるまで乾燥した(40℃/0.01ミリバール)。生成物(全体収率91%)を、1Hおよび19F NMRにより分析した。デカンテーションしたペンタンもまた蒸発したところ、低収率(7%)の低分子量分画の所望のポリマーが戻った。
架橋フルオロポリマー網目構造を形成するためのジアクリル化フルオロポリマーFP1のUV硬化を、Applied Curing Technology Ltd.,UKより入手可能な「UV−系」を用いて行った。用いた条件は、コンベヤー速度10cm/分、UVランプHおよびD、コンベヤーからのランプ距離=10cm、λ=220〜320nm、パラボリックビーム、ビーム密度ρ=240W/cm2、1パス=2.2秒であった。
架橋フルオロポリマー網目構造を形成するためのジアクリル化フルオロポリマーFP2のUV硬化を、F300S/F300SQ UV機(Fusion UV Systems Inc.,USA)を用いて行った。用いた条件は、200〜600nmのUV範囲および700Wの出力、コンベヤーベルトを備えていた(1パス=1.1秒)。
Claims (12)
- A)式CH2=CR’COO−(CH2)n−R−(CH2)n−OOCCR’=CH2
(式中、R’は、Hまたは−CH3、nは、1〜4、Rは、1000〜25,000ダルトンの数平均分子量を有し、
i)フッ化ビニリデンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、
ii)フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合単位を含むオリゴマー、
iii)テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、ならびに
iv)テトラフルオロエチレンおよび炭化水素オレフィンの共重合単位を含むオリゴマー、からなる群から選択されるオリゴマー)のテレケリックジアクリレートコポリマーを提供し、
B)前記ジアクリレートコポリマーを、光開始剤および有機過酸化物からなる群から選択されるフリーラジカル源と混合して、硬化性組成物を形成し、
C)前記硬化性組成物から成形品を成形し、かつ、
D)フリーラジカルを生成して、架橋フルオロポリマー網目構造を形成すること、
を含み、
ただし、光開始剤としてDarocur(登録商標)1173を用いた場合は、前記成形品の最大厚さは0.25mm以内とする、
網目構造を有する架橋フルオロポリマーを製造する方法。 - nが、2または3である請求項1に記載の方法。
- 前記オリゴマーが、1200〜12,000ダルトンの数平均分子量を有する請求項1に記載の方法。
- 前記オリゴマーが、1500〜5000ダルトンの数平均分子量を有する請求項3に記載の方法。
- 前記オリゴマーが、
i)フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)、
ii)テトラフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)およびエチレン、
iii)フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレン、ならびに
iv)テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンおよびプロピレン、
からなる群から選択される共重合単位を含む請求項1に記載の方法。 - 前記フリーラジカル源が、光開始剤であり、フリーラジカルが、前記硬化性組成物をUV光に露光することにより生成される請求項1に記載の方法。
- 前記フリーラジカル源が、有機過酸化物であり、フリーラジカルが、前記硬化性組成物を加熱して、前記有機過酸化物を分解することにより生成される請求項1に記載の方法。
- A)式CH2=CR’COO−(CH2)n−R−(CH2)n−OOCCR’=CH2
(式中、R’は、Hまたは−CH3、nは、1〜4、Rは、1000〜25,000ダルトンの数平均分子量を有し、
i)フッ化ビニリデンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、
ii)フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合単位を含むオリゴマー、
iii)テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)の共重合単位を含むオリゴマー、ならびに
iv)テトラフルオロエチレンおよび炭化水素オレフィンの共重合単位を含むオリゴマーからなる群から選択されるオリゴマー)のジアクリレートコポリマーを提供し、
B)前記ジアクリレートコポリマーを、光開始剤および有機過酸化物からなる群から選択されるフリーラジカル源と混合して、硬化性組成物を形成し、
C)前記硬化性組成物から成形品を成形し、かつ、
D)フリーラジカルを生成して、架橋フルオロポリマー網目構造を形成すること、
を含む方法により製造され、
ただし、光開始剤としてDarocur(登録商標)1173を用いた場合は、前記成形品の最大厚さは0.25mm以内とする、
網目構造を有する架橋フルオロポリマー。 - nが、2または3である請求項8に記載の架橋フルオロポリマー。
- 前記オリゴマーが、1200〜12,000ダルトンの数平均分子量を有する請求項8に記載の架橋フルオロポリマー。
- 前記オリゴマーが、1500〜5000ダルトンの数平均分子量を有する請求項10に記載の架橋フルオロポリマー。
- 前記オリゴマーが、i)フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロ(メチルビニルエーテル)、ii)テトラフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)およびエチレン、iii)フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレン、ならびにiv)テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンおよびプロピレン、からなる群から選択される共重合単位を含む請求項8に記載の架橋フルオロポリマー。
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