JP5663839B2 - エチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
従来、ETFEは、塩素原子を含有する重合媒体、塩素原子を含有する連載移動剤、及び塩素原子を含有する重合開始剤のいずれか少なくとも1種を用い、エチレン、テトラフルオロエチレン等のモノマーを重合する方法で、効率よく製造されていた。
また、半導体製造プロセスにおいては、塩素原子が混入することで製品に不良が発生する場合があり、塩素原子を極力含まないプロセス構成材料が望まれていた。
[1]重合媒体としての塩素原子を含まない有機溶媒中で、塩素原子を含まない連鎖移動剤及び塩素原子を含まない重合開始剤の存在下で、かつ反応系に炭素−塩素原子結合を有する連鎖移動可能な化合物の実質的に非存在下で、エチレン、テトラフルオロエチレン及び共重合可能な他のモノマーであるCH2=CX3(CF2)qX4(式中、X3、X4は、互いに独立に水素原子又はフッ素原子であり、qは2〜10の整数である。)を重合させて、塩素原子の含有量が70ppm以下であり、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位/エチレンに基づく重合単位の共重合割合(モル比)が40/60〜70/30の範囲であり、共重合可能な他のモノマーであるCH2=CX3(CF2)qX4(式中、X3、X4は、互いに独立に水素原子又はフッ素原子であり、qは2〜10の整数である。)に基づく重合単位を、全重合単位に対して0.3〜8モル%含有し、融点が150〜280℃であり、容量流速が0.01〜1000mm3/秒であることを特徴とするエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体を製造することを特徴とするエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
[2]前記重合媒体としての塩素原子を含まない有機溶媒がCF3(CF2)5Hであり、塩素原子を含まない連鎖移動剤がメタノールである前記[1]に記載のETFEの製造方法。
[4]前記エチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体が、前記CH 2 =CX 3 (CF 2 ) q X 4 に基づく重合単位を、全重合単位に対して0.5〜5モル%含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
[5]前記エチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の融点が230〜270℃である、請求項1〜4のいずれかに記載のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
CH2=CX3(CF2)qX4としては、CH2=CH(CF2)2F、CH2=CH(CF2)3F、CH2=CH(CF2)4F、CH2=CF(CF2)3H、CH2=CF(CF2)4H等が挙げられる。好ましくは、CH2=CH(CF2)2F、CH2=CH(CF2)4Fである。
また、特定の共重合可能な他のモノマーであるCH 2 =CX 3 (CF 2 ) q X 4 (式中、X 3 、X 4 は、互いに独立に水素原子又はフッ素原子であり、qは2〜10の整数である。)に基づく重合単位は、全重合単位に対して0.3〜8モル%であり、0.5〜5モル%が最も好ましい。
また、共重合可能な他のモノマーに基づく重合単位は、全重合単位に対して0.1〜10モル%が好ましく、0.3〜8モル%がより好ましく、0.5〜5モル%が最も好ましい。
本発明のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体は、実質的に塩素原子を含まず、エチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の質量に対して、塩素原子の含有量が70ppm以下であり、60ppm以下が好ましく、55ppm以下がより好ましく、50ppm以下が最も好ましい。
塩素原子を含有しない連鎖移動剤の使用量は、重合溶媒と連鎖移動剤の合計重量に対して0.01〜50質量%が好ましく、0.02〜40質量%がより好ましく、0.05〜20質量%が最も好ましい。
本発明のETFEの融点は、150〜280℃であり、180〜275℃がより好ましく、230〜270℃が最も好ましい。
本発明における重合条件は特に限定されず、重合温度は0〜100℃が好ましく、20〜90℃がより好ましい。重合圧力は0.1〜10MPaが好ましく、0.5〜3MPaがより好ましい。重合時間は1〜30時間が好ましく、2〜20時間がより好ましい。
本発明のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体は、電線に成形加工した場合等、高温下で屈曲による応力を加えられてもクラックが発生しない(以下、高温下における応力割れのことをストレスクラックともいう。)。
[ETFEの共重合組成]FT−IRにより測定した。
[容量流速:Q値(mm3/秒)]島津製作所社製フロ−テスタを用いて、297℃で、荷重7kg下に直径2.1mm、長さ8mmのオリフィスからETFEを押出すときの押出し速度で示す。
[塩素原子含有量(ppm)]自動燃焼ガス捕集装置AQF−100(ダイアインスツルメンツ社製)を使用し、1000℃で50mgのETFEを燃焼させ、25mLの捕集液に分解ガスを捕集した。次に、分解ガスを捕集した捕集液を、イオンクロマトグラフィーDX−500(Dionex社製、検出器:電導度検出器、カラム:Ionpac AG11H+AS11H)で分析し、塩素原子を定量した。
[耐ストレスクラック性試験]直径1.8mmの芯線に0.5mmの厚さでETFEを被覆して得た被覆電線を、その電線自身に8回転以上巻きつけた状態で固定し、232℃に加熱したオーブンに入れ、経時的にクラックの発生状況を確認した。各ロット毎に、5本の電線を評価した。500時間以上経過後に該電線の被覆部にクラックが発生しない場合、耐ストレスクラック性が著しく優れることを示す。
真空引きした430リットルのステンレス製オートクレーブに、CF3(CF2)5Hの418.2kg、(パーフルオロブチル)エチレンの2.12kg、メタノールの3.4kgを仕込み、攪拌しながら66℃まで昇温し、テトラフルオロエチレン/エチレン=84/16(モル%)の混合ガスを1.5MPaGになるまで導入し、50wt%tert−ブチルペルオキシピバレートのCF3(CF2)5H溶液の26gとCF3(CF2)5Hの4974gを混合した溶液を注入し、重合を開始した。重合中は、圧力が1.5MPaGとなるようにテトラフルオロエチレン/エチレン=54/46(モル%)の混合ガス及び前記混合ガスに対して1.4モル%に相当する量の(パーフルオロブチル)エチレンを連続的に添加し、テトラフルオロエチレン/エチレン混合ガスを34kg仕込んだ後にオートクレーブを冷却し、残留ガスをパージし、重合を終了させた。
得られたETFE1の組成はテトラフルオロエチレンに基づく重合単位/エチレンに基づく重合単位/(パーフルオロブチル)エチレンに基づく重合単位=54.2/44.1/1.7モル%であり、塩素原子含有量は49ppmであり、Q値は44mm3/秒であり、融点は255℃であった。
このETFE1を単軸押出機を用いてペレット状に成形し、得られたペレットを溶融押出成形によって直径1.8mmの芯線に0.5mmの厚さでETFE1を被覆した電線を成形した。こうして得られた電線の耐ストレスクラック性を試験したところ、528時間経過しても5本のサンプルにクラックは発生しなかった。
CF3(CF2)5Hの使用量を255.3kgにし、(パーフルオロブチル)エチレンの使用量を2.08kgにし、メタノールに代えて1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパンを158kg使用し、50wt%tert−ブチルペルオキシピバレートのCF3(CF2)5H溶液の26gとCF3(CF2)5Hの4974gを混合した溶液に代えて50wt%tert−ブチルペルオキシピバレートの1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン溶液の32gとCF3(CF2)5Hの4968gを混合した溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、ETFEを製造したところ、粒状のETFE2が37kg得られた。
そして、実施例1と同様にETFE2を被覆した電線を成形し、耐ストレスクラック性を試験したところ、96時間経過した時点で5本全ての電線の被覆部にクラックの発生が確認された。
なお、2006年12月8日に出願された日本特許出願2006−332642号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (5)
- 重合媒体としての塩素原子を含まない有機溶媒中で、塩素原子を含まない連鎖移動剤及び塩素原子を含まない重合開始剤の存在下で、かつ反応系に炭素−塩素原子結合を有する連鎖移動可能な化合物の実質的に非存在下で、エチレン、テトラフルオロエチレン及び共重合可能な他のモノマーであるCH2=CX3(CF2)qX4(式中、X3、X4は、互いに独立に水素原子又はフッ素原子であり、qは2〜10の整数である。)を重合させて、塩素原子の含有量が70ppm以下であり、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位/エチレンに基づく重合単位の共重合割合(モル比)が40/60〜70/30の範囲であり、共重合可能な他のモノマーであるCH2=CX3(CF2)qX4(式中、X3、X4は、互いに独立に水素原子又はフッ素原子であり、qは2〜10の整数である。)に基づく重合単位を、全重合単位に対して0.3〜8モル%含有し、融点が150〜280℃であり、容量流速が0.01〜1000mm3/秒であることを特徴とするエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体を製造することを特徴とするエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
- 前記重合媒体としての塩素原子を含まない有機溶媒がCF3(CF2)5Hであり、塩素原子を含まない連鎖移動剤がメタノールである請求項1に記載のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
- 前記塩素原子を含まない重合開始剤が、10時間半減期温度が20〜60℃の有機過酸化物である請求項1又は2に記載のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
- 前記エチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体が、前記CH 2 =CX 3 (CF 2 ) q X 4 に基づく重合単位を、全重合単位に対して0.5〜5モル%含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
- 前記エチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の融点が230〜270℃である、請求項1〜4のいずれかに記載のエチレン/テトラフルオロエチレン系共重合体の製造方法。
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