JP6377633B2 - 親水性フルオロポリマー - Google Patents
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Description
(A)ヒドロキシル基およびカルボン酸基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を含む少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]、
(B)式(I):
RB−(CH2−O)x−(CH2CHRAO)n−(CH2−O)x’−RC(I)
(式中、RBおよびRCの少なくとも1つは、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、もしあれば、残りは、zが0または1である、−[O]z−CH3アルキル基であり、RAは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
の少なくとも1つのポリオキシアルキレン(POA)を、
(C)任意選択的に、少なくとも1つの触媒の存在下で、かつ
(D)任意選択的に、少なくとも1つの有機溶媒(S)の存在下で
反応させる工程を含む。
− 少なくとも1つのフッ素化骨格と、
− 1つもしくは2つの官能基によってポリマー(Fg)の1つもしくは2つのフッ素化骨格に連結された少なくとも1つのペンダント側鎖であって、前記ペンダント側鎖が、式:
−[X]y−(CH2O)x−(CH2CHRAO)n’−(CH2O)x’−[X’]y’−
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む橋架け基であり、RAは、水素またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、互いに等しいかもしくは異なる、yおよびy’は独立して、0または1であり、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
を有するペンダント側鎖と
を含む。
(1)上で定義されたような少なくとも1つのポリマー(Fg)を含む組成物(F)を提供する工程と、
(2)前記組成物(F)を加工し、それによってフルオロポリマーフィルムを提供する工程と、
(3)工程(2)で提供されたフルオロポリマーフィルムを加工し、それによって多孔質膜を提供する工程と
を含む、好ましくはそれらからなる。
(i)上で定義されたような少なくとも1つのポリマー(Fg)と、
(iii)任意選択的に、残りの量の上で定義されたような少なくとも1つのポリマー(F)と、
(iv)任意選択的に、残りの量の上で定義されたような式(I)の少なくとも1つのポリオキシアルキレン(POA)と
を含む。
(式中:
− 互いに等しいかもしくは異なる、R1、R2およびR3は独立して、水素原子およびC1〜C3炭化水素基から選択され、
− RXは水素原子または少なくとも1個のヒドロキシル基を含むC1〜C5炭化水素基である)
の(メタ)アクリルモノマー[モノマー(MA)]である。
(式中:
− R’1、R’2およびR’3は水素原子であり、
− R’Xは、水素原子または少なくとも1個のヒドロキシル基を含むC1〜C5炭化水素基である)
に従う。
− 式:
のヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、
− 式:
のいずれかの2−ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)、
− 式:
のアクリル酸(AA)、
− およびそれらの混合物
から選択される。
− テトラフルオロエチレン、およびヘキサフルオロプロペンなどの、C3〜C8パーフルオロオレフィン;
− フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、1,2−ジフルオロエチレンおよびトリフルオロエチレンなどの、C2〜C8含水素フルオロオレフィン;
− 式CH2=CH−Rf0(式中、Rf0は、C1〜C6パーフルオロアルキルである)に従うパーフルオロアルキルエチレン;
− クロロトリフルオロエチレンのような、クロロ−および/またはブロモ−および/またはヨード−C2〜C6フルオロオレフィン;
− 式CF2=CFORf1(式中、Rf1は、C1〜C6のフルオロ−またはパーフルオロアルキル、例えばCF3、C2F5、C3F7である)に従う(パー)フルオロアルキルビニルエーテル;
− CF2=CFOX0(パー)フルオロ−オキシアルキルビニルエーテル(式中、X0は、C1〜C12アルキル、またはC1〜C12オキシアルキル、またはパーフルオロ−2−プロポキシ−プロピルのような、1つもしくは複数のエーテル基を有するC1〜C12(パー)フルオロオキシアルキルである);
− 式CF2=CFOCF2ORf2(式中、Rf2は、C1〜C6フルオロ−もしくはパーフルオロアルキル基、例えばCF3、C2F5、C3F7または−C2F5−O−CF3のような、1つもしくは複数のエーテル基を有するC1〜C6(パー)フルオロオキシアルキル基である)に従う(パー)フルオロアルキルビニルエーテル;
− 式CF2=CFOY0(式中、Y0は、C1〜C12アルキルもしくは(パー)フルオロアルキル、またはC1〜C12オキシアルキル、または1つもしくは複数のエーテル基を有するC1〜C12(パー)フルオロオキシアルキルであり、Y0は、その酸、酸ハライドもしくは塩の形態での、カルボン酸もしくはスルホン酸を含む)に従う官能性(パー)フルオロ−オキシアルキルビニルエーテル;
− フルオロジオキソール、特にパーフルオロジオキソール
が挙げられる。
− フッ化ビニリデン(VDF)に、上で定義されたような式(II)の少なくとも1つのモノマー(MA)におよび、任意選択的に、VDFとは異なる1つもしくは複数のフッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含むフルオロポリマー[ポリマー(F1)]と、
− エチレン、プロピレンおよびイソブチレンから選択される少なくとも1つの含水素モノマーに、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)およびそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマーに、ならびに上で定義されたような式(II)の少なくとも1つのモノマー(MA)に由来する繰り返し単位を含むフルオロポリマー[ポリマー(F2)]と
からなる群から選択される。
(a’)少なくとも60モル%、好ましくは少なくとも75モル%、より好ましくは少なくとも85モル%のフッ化ビニリデン(VDF)と;
(b’)任意選択的に、0.1モル%〜15モル%、好ましくは0.1モル%〜12モル%、より好ましくは0.1モル%〜10モル%のフッ化ビニル(VF1)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロペン(HFP)、テトラフルオロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrFE)、パーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)およびそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマーと;
(c’)0.01モル%〜20モル%、好ましくは0.05モル%〜18モル%、より好ましくは0.1モル%〜10モル%の上で定義されたような式(II)の少なくとも1つモノマー(MA)と
を含む。
(a)35モル%〜65モル%、好ましくは45モル%〜55モル%、より好ましくは48モル%〜52モル%のエチレン(E);
(b)65モル%〜35モル%、好ましくは55モル%〜45モル%、より好ましくは52モル%〜48モル%のクロロトリフルオロエチレン(CTFE)、テトラフルオロエチレン(TFE)およびそれらの混合物から選択される少なくとも1つのフッ素化モノマー;
(c)0.01モル%〜20モル%、好ましくは0.05モル%〜18モル%、より好ましくは0.1モル%〜10モル%の上で定義されたような式(II)の少なくとも1つのモノマー(MA)
を含む。
− 式(I−A):
RB−(CH2−O)x−(CH2CHRAO)n−(CH2−O)x’−CH3(I−A)
(式中、RBは、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、RAは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
の一官能性POAと、
− 式(I−B):
RB−(CH2−O)x−(CH2CHRAO)n−(CH2−O)x’−RC(I−B)
(式中、RBおよびRCは両方とも、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、RAは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
の二官能性POAと
からなる群から選択される。
RB−(CH2−O)x−(CH2CH2O)n−(CH2−O)x’−RC(I’)
(式中、RBおよびRCの少なくとも1つは、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、もしあれば、残りは、zが0または1である、−[O]z−CH3アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
に従うポリオキシエチレン(POE)である。
− 式−[O]z−SO2R(式中、Rは、1つもしくは複数の芳香環を任意選択的に含むC1〜C8フッ素化または含水素基であり、zは、0または1である)、好ましくは−[O]z−SO2C4F9または−[O]z−SO2−C6H4−CH3のスルホン酸エステル基、
− カルボン酸基、
− エポキシド官能基、ならびに
− 式:
(式中、Eは、1つもしくは複数の芳香族もしくは脂環式基および/または1つもしくは複数の官能基を任意選択的に含む、線状もしくは分岐の、二価の炭化水素基であり、zは、0または1である)
の少なくとも1つのイソシアネート官能基を含む炭化水素基
からなる群から選択される。
およびそれらの混合物
[式中:
− nHは、1〜12の整数であり、好ましくは6に等しく;
− Jは、次のもの:単結合;メチレン基(−CH2−);酸素原子(−O−);−C(CH3)2−基;−C(CF3)2−基;−SO2−基;−C(O)−基;1つもしくは複数の官能基を含んでもよい炭化水素基から選択される二価の橋架け基であり;
− 出現ごとに等しいかもしくは異なる、RA、RB、RC、RDのそれぞれは独立して、ハロゲン原子(例えば、Cl、Br、F)、C1〜C6炭化水素基(例えば、メチル、エチル)、とりわけ−ORH、−NRH’RH’’、−C(O)−RH’’’(ここで、互いに等しいかもしくは異なる、RH、RH’ 、RH’’、RH’’’は出現ごとに独立して、水素原子またはC1〜C6炭化水素基である)のような置換基であり;
− nA、nB、ndは独立して、0〜4の整数であり;
− ncは、0〜10の整数である]
から選択されてもよい。
(a)500g/モル〜2500g/モルに含まれる平均分子量を有する、RSO2O−(CH2CH2O)n−CH3(式中、Rは、1つもしくは複数の芳香環を任意選択的に含むC1〜C8フッ素化もしくは含水素基、好ましくは−OSO2C4F9または−OSO2−C6H4−CH3であり、nは典型的には、10〜60に含まれる);
(b)500g/モル〜5000g/モルの、好ましくは564g/モル、764g/モル、2014g/モルまたは5000g/モルの平均分子量を有する、CH3O−(CH2CH2O)n−CH2COOH(式中、nは典型的には10〜120に含まれる);
(c)500g/モル〜3000g/モルに含まれる、好ましくは616g/モルまたは2100g/モルの平均分子量を有する、
(式中、nは典型的には、10〜70に含まれる);
(d)400g/モル〜5000g/モルに含まれる、好ましくは526g/モルの平均分子量を有する、
(式中、nは典型的には、5〜120に含まれる);
(e)600g/モル〜4700g/モルに含まれる、好ましくは2451g/モルの平均分子量を有する、
(式中、nは典型的には、10〜110に含まれる)
が挙げられる。
(A)フルオロポリマー[ポリマー(F1)]に由来する繰り返し単位を含むフッ素化骨格であって、前記フッ素化骨格が、フッ化ビニリデン(VDF)に、少なくとも1つの含水素モノマーにおよび、任意選択的に、VDFとは異なる1つもしくは複数のフッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位がフッ素化骨格に沿ってランダムに分布しているフッ素化骨格と、
(B)フルオロポリマー[ポリマー(F2)]に由来する繰り返し単位を含むフッ素化骨格であって、前記フッ素化骨格が、エチレン、プロピレンおよびイソブチレンから選択される少なくとも1つの含水素モノマーに、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)およびそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマーに、ならびに少なくとも1つの含水素モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位がフッ素化骨格に沿ってランダムに分布しているフッ素化骨格と
からなる群から選択される。
− 少なくとも1つのフッ素化骨格と、
− 1つもしくは2つの−C(O)−O−官能基(エステル官能基)によってポリマー(Fg)の1つもしくは2つのフッ素化骨格に連結された少なくとも1つのペンダント側鎖であって、前記ペンダント側鎖が、式:
−[X]y−(CH2O)x−(CH2CH2O)n’−(CH2O)x’−[X’]y’−
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む橋架け基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、互いに等しいかもしくは異なる、yおよびy’は独立して、0または1であり、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
を有するペンダント側鎖と
を含む。
−[X]y−(CH2O)x−(CH2CH2O)n’−(CH2O)x’−[X’]y’−
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む橋架け基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、互いに等しいかもしくは異なる、yおよびy’は独立して、0または1であり、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
を有する。
(1)−CH2CH2−OC(O)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(2)−CH2CH2O−(CH2CH2O)n’−
(3)−CH2CH2O−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(4)−CH2CH2O−CH2−CH(OH)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(5)−CH2−CH(OH)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(6)−CH2CH2O−OC(O)NH−E−NHC(O)O−(CH2CH2O)n’−
のいずれかを有し、ここで、式(1)〜(6)中、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数であり、式(6)中、Eは、1つもしくは複数の芳香族もしくは脂環式基および/または1つもしくは複数の官能基を任意選択的に含む、線状もしくは分岐の、二価の炭化水素基である。
− 少なくとも1つのフッ素化骨格であって、
(A)フルオロポリマー[ポリマー(F1)]に由来する繰り返し単位を含むフッ素化骨格であって、前記フッ素化骨格が、フッ化ビニリデン(VDF)に、少なくとも1つの含水素モノマーにおよび、任意選択的に、VDFとは異なる1つもしくは複数のフッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位がフッ素化骨格に沿ってランダムに分布しているフッ素化骨格と、
(B)フルオロポリマー[ポリマー(F2)]に由来する繰り返し単位を含むフッ素化骨格であって、前記フッ素化骨格が、エチレン、プロピレンおよびイソブチレンから選択される少なくとも1つの含水素モノマーに、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)およびそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマーに、ならびに少なくとも1つの含水素モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位がフッ素化骨格に沿ってランダムに分布しているフッ素化骨格と
からなる群から選択される少なくとも1つのフッ素化骨格と、
− 1つもしくは2つのエステル官能基によってポリマー(Fg)の1つもしくは2つのフッ素化骨格に連結された少なくとも1つのペンダント側鎖であって、前記ペンダント側鎖が、式:
(1)−CH2CH2−OC(O)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(2)−CH2CH2O−(CH2CH2O)n’−
(3)−CH2CH2O−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(4)−CH2CH2O−CH2−CH(OH)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(5)−CH2−CH(OH)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(6)−CH2CH2O−OC(O)NH−E−NHC(O)O−(CH2CH2O)n’−
のいずれかを有し、式(1)〜(6)中、Eは、1つもしくは複数の芳香族もしくは脂環式基および/または1つもしくは複数の官能基を任意選択的に含む、線状もしくは分岐の、二価の炭化水素基であり、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数であるペンダント側鎖と
を好ましくは含む、より好ましくはそれらからなる。
Z−O−(CH2CHRA’O)n’−(CH2−O)w−H(III)
(式中、Zは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、RA’は、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、wは、0または1であり、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
の少なくとも1つのポリオキシアルキレン(POA)の存在下でさらに実施されてもよい。
− 式(III−A):
Z−O−(CH2CHRA’O)n’−(CH2−O)w−H(III−A)
(式中、Zは、C1〜C5アルキル基、好ましくは−CH3アルキル基であり、RA’は、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、wは、0または1であり、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
の一官能性POAと、
− 式(III−B):
HO−(CH2CHRA’O)n’−(CH2−O)w−H(III−B)
(式中、RA’は、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、wは、0または1であり、n’は、2〜1000、好ましくは5〜200に含まれる整数である)
の二官能性POAと
からなる群から選択される。
− 脂肪族、脂環式もしくは芳香族エーテルオキシド、より具体的には、ジエチルオキシド、ジプロピルオキシド、ジイソプロピルオキシド、ジブチルオキシド、メチル第三ブチルエーテル、ジペンチルオキシド、ジイソペンチルオキシド、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル ベンジルオキシド;ジオキサン、テトラヒドロフラン、
− エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルなどのグリコールエーテル、
− エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテルエステル、
− メチルアルコール、エチルアルコール、ジアセトンアルコールなどのアルコール、
− アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン、ならびに
− イソプロピルアセテート、n−ブチルアセテート、メチルアセトアセテート、ジメチルフタレート、g−ブチロラクトンなどの線状もしくは環状エステル;
− N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドおよびN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの線状もしくは環状アミド
が挙げられる。
(A)少なくとも1個のヒドロキシル基を含む少なくとも1つのポリマー(F)、
(B)上で定義されたような式(I−A)[式中、RBは、式式−OSO2R(ここで、Rは、1つもしくは複数の芳香環を任意選択的に含むC1〜C8フッ素化または含水素基である)のスルホン酸エステル基、カルボン酸基、エポキシド官能基およびイソシアネート官能基から選択される少なくとも1つの官能基を含む反応基である]の少なくとも1つの単官能性ポリオキシアルキレン(POA)を、
(C)任意選択的に、少なくとも1つの触媒の存在下で、かつ
(D)任意選択的に、少なくとも1つの有機溶媒(S)の存在下で
反応させる工程を含む。
(A)少なくとも1個のカルボン酸基を含む少なくとも1つのポリマー(F)、
(B)上で定義されたような式(I)(式中、RBおよびRCの少なくとも1つは、少なくとも1個のエポキシド官能基を含む反応基であり、もしあれば、残りは、zが0または1である、−[O]z−CH3アルキル基である)の少なくとも1つのポリオキシアルキレン(POA)を、
(C)任意選択的に、少なくとも1つの触媒の存在下で、かつ
(D)任意選択的に、少なくとも1つの有機溶媒(S)の存在下で
反応させる工程を含む。
ポリマー(F−A):9259g/当量の当量を有するVDF−HEAコポリマー(HEA:0.7モル%)
ポリマー(F−B):7184g/当量の当量を有するVDF−AAコポリマー(AA:0.9モル%)
POE−1:526g/モルの平均分子量を有する
POE−2a:616g/モルの平均分子量を有する
POE−2b:2100g/モルの平均分子量を有する
POE−3a:2000g/モルの平均分子量を有するHO−(CH2CH2O)−CH3
POE−3b:550g/モルの平均分子量を有するHO−(CH2CH2O)−CH3
POE−4:2282g/モルの平均分子量を有するC4F9SO2O−(CH2CH2O)−CH3
POE−5:2451g/モルの平均分子量を有する
グラフト化フルオロポリマー中のオキシアルキレン繰り返し単位の重量百分率の測定は、1H−NMR技術を用いて実施した。約20mgのポリマーを0.7mlのヘキサデュウテロジメチルスルホキシドに溶解させた。1H−NMRスペクトルは、ポリマーのフッ素化骨格の−CH2−部分(約2.5および3ppmでの)に近い約3.5〜3.6ppmに−CH2CHRAO−繰り返し単位に関係するシグナルを明らかにした。グラフト化フルオロポリマーの総重量に対するオキシアルキレン繰り返し単位の平均重量百分率は、次式によって求めた:
ここで、
%w/w=(I×MW)(オキシアルキレン単位)/[(I×MW)(オキシアルキレン単位)+(I×MW)(ポリマー骨格単位)]×100
− Iは、繰り返し単位の積分の、1個の水素に標準化された、強度であり;
− MWは、繰り返し単位の分子量である。
膜の気孔率は、膜の総容積による細孔の容量の割合である。気孔率は、とりわけSMOLDERS,K.ら Terminology for Membrane Distillation. Desalination. 1989、vol.72、p.249−262に記載されている手順に従って湿潤流体としてイソプロピルアルコールを使用して測定した。
水透過性は、1バールの大気圧をかけるデッドエンドのステンレス鋼装置で測定した。膜の表面積は、約11cm2であった。水透過性値は、ポリマーの親水特性の尺度である。水透過性値が増加するにつれて、ポリマーの親水特性は増加する。
水に対する接触角は、ASTM D 5725−99に従って、Dataphysics OCA−20装置を用いることによって25℃で評価した。測定値は、2μLの容積を有する滴を使用してフラットな(緻密な)表面および多孔質膜上で取った。水に対する接触角値は、ポリマーの親水特性の尺度である。材料は、その表面上での水滴の接触角が90°超である場合に疎水性であると考えられる。水に対する接触角が低下するにつれて、ポリマーの親水特性は増加する。
60gのポリマー(F−A)および4gのPOE−1を30分間ロールミル中で混合し、次にBrabender 50 EHTミキサーに供給した。試験条件は次のものであった:温度=240℃、混合時間=7分、回転速度=40ppm。
実施例1の下で詳述されたのと同じ手順に従ったが、220℃の温度および20分の混合時間をセットした。式−CH2CH2O−のオキシエチレン繰り返し単位の重量は、グラフト化フルオロポリマーの総重量に対して、1.4重量%であった。
55gのポリマー(F−A)および10gのPOE−2aを30分間ロールミル中で混合し、次にBrabender 50 EHTミキサーに供給した。試験条件は次のものであった:温度=230℃、混合時間=20分、回転速度=40ppm。
還流冷却器、滴下漏斗、温度計および磁気攪拌機を備えた乾燥した3つ口丸底フラスコ中で、5.00g(2.5ミリ当量)のPOE−3aを不活性雰囲気下に40mlのジクロロメタンに溶解させた。混合物を40℃に加熱し、10mlのジクロロメタン中の0.38g(3.75ミリ当量)のEt3N、2.27g(7.5ミリ当量)のC4F9SO2Fの混合物を、15分の間に滴下し、反応混合物を5時間1000rpmおよび60℃で攪拌した。粗反応混合物を先ず、1,1,2−トリクロロトリフルオロエタンで3回洗浄し、次にその溶媒ならびに未反応Et3NおよびC4F9SO2Fを取り除いた。POE−4を、85モル%の収率ならびに、19F−NMRおよび1H−NMR技術によって測定されるように、99モル%の純度で固体として回収した。
5gのポリマー(F−A)を、60℃で30mlのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させた。この均一溶液を先ず室温まで冷却し、次に14当量のPOE−4および14当量の無水Et3Nを添加した。反応混合物を60℃で10時間攪拌した。そのようにして得られた均一な反応混合物を80℃に加熱し、10時間攪拌した。グラフト化フルオロポリマーを、600mlの蒸留水でNMPからそれを沈澱させることによって単離し、追加の600mlの蒸留水で、Buchner濾過漏斗上で洗浄した。機能性フルオロポリマーを次に、5時間60℃および10mmHgの残圧でのオーブン中で乾燥させた。
還流冷却器、滴下漏斗、温度計および磁気攪拌機を備えた乾燥した3つ口丸底フラスコ中で、5.00g(2.5ミリ当量)のPOE−3aを不活性雰囲気下に40mlの無水メチルエチルケトン(MEK)に溶解させた。混合物を50℃に加熱し、触媒量(POE−3aに対して0.1モル%)の第一スズt−ブチルラウレート触媒をそれに添加した。2.78g(12.5ミリ当量)のイソホロンジイソシアネートを15分の間に滴下し、反応混合物を2時間1000rpmおよび60℃で攪拌した。粗反応混合物をその溶媒から取り除き、1,1,2−トリクロロトリフルオロエタンで3回洗浄した。POE−5を、75モル%の収率および1H−NMRによって測定されるように、96モル%の純度で微細な白色粉末として回収した。
2.0グラムのポリマー(F−A)を、80℃で16mlのMEKに溶解させ、還流冷却器、滴下漏斗、温度計および磁気攪拌機を備えた前もって乾燥させた3つ口丸底フラスコに入れた。1.20gのPOE−5(0.49ミリモル)および、10mlのMEKに前もって溶解させた触媒量(POE−5に対して0.1モル%)の第一スズt−ブチルラウレート触媒を15分の間に滴下した。無色透明の均一溶液が得られ、それを10時間75℃および800rpmで攪拌した。粗混合物を次に、MEKおよび未反応POE−5を排除するために500mlの生ぬるい(30℃)蒸留水で洗浄した。結果として生じたポリマーを、8時間50℃および0.02残留ミリバールでの加熱オーブン中で乾燥させ、こうして2.5gのフィラメント状の白色ポリマー固体を得た。転化率は、内部標準として−CH2−および−CH3伸縮バンドを用いる残存−NCO伸縮バンドに関するFT−IR定量的計算に基づいて、100モル%であった。
60gのポリマー(F−B)および4gのPOE−2bを30分間ロールミル中で混合し、次にBrabender 50 EHTミキサーに供給した。試験条件は次のものであった:温度=230℃、混合時間=20分、回転速度=40ppm。
60gのポリマー(F−B)、2gのPOE−1および6gのPOE−3bを30分間ロールミル中で混合し、次にBrabender 50 EHTミキサーに供給した。試験条件は次のものであった:温度=230℃、混合時間=20分、回転速度=40ppm。式−CH2CH2O−のオキシエチレン繰り返し単位の重量は、グラフト化フルオロポリマーの総重量に対して、1.45重量%であった。
実施例3の下で詳述されたのと同じ手順に従ったが、90°の水に対する接触角を有する60gのポリマー(F−A)のみを使用した。
60gのポリマー(F−A)および4gのPOE−1を30分間ロールミル中で混合した。そのようにして得られたブレンドをBrabender 50 EHTミキサーに供給した。
実施例3の下で詳述されたのと同じ手順に従ったが、90°の水に対する接触角を有する60gのポリマー(F−B)のみを使用した。
フラットシート膜を、次の通り位相反転法を用いて製造した:ドープ溶液を、室温で1日間フルオロポリマー組成物(18重量%)をNMP(82重量%)に溶解させることによって調製した。膜キャスティングの前に、溶液を30分間超音波処理して気泡を排除した。適切な量のドープをガラス板上にキャストし(ゲート開度=250mm)、直ちに浴中に浸漬して相分離を誘発した。この凝固浴は、実施例1〜5ならびに比較例1および2については脱イオン水からなった。凝固浴は、実施例6および7ならびに比較例3については脱イオン水とイソプロパノールとの重量で70:30の混合物からなった。凝固浴を25℃に保った。膜が完全に固化したとき、それらを取り出し、残った溶媒を除去するために数回脱イオン水中でリンスした。
フルオロポリマー組成物を未反応化学種(および分析測定を邪魔し得る残留する微量溶媒)からきれいにするために、以下の手順を採用した:
1.10重量%濃度のNMP中の溶液の調製。
2.前記溶液のキャスティング(ゲート厚さ=200ミクロン)および相分離を誘発するための純水中への即時浸漬。
3.一晩、頻繁にリフレッシュした別の脱イオン水浴中へのフラットシート膜の移動および貯蔵。
4.D=47mmアイテムの切断および透過性ホルダーにてそれらのそれぞれ上に0.5リットル容積の純水を流すこと。
5.脱イオン水浴中でのもう一晩のこれらアイテムの貯蔵および数時間35℃での真空オーブン中での逐次乾燥。
Claims (16)
- グラフト化フルオロポリマー[ポリマー(Fg)]の製造方法であって、前記方法が、
(A)ヒドロキシル基およびカルボン酸基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を含む少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]、
(B)式(I):
RB−(CH2−O)x−(CH2CHRAO)n−(CH2−O)x’−RC(I)
(式中、RBおよびRCの少なくとも1つは、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、もしあれば、残りは、zが0または1である、−[O]z−CH3アルキル基であり、RAは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000に含まれる整数である)
の少なくとも1つのポリオキシアルキレン(POA)を、
(C)任意選択的に、少なくとも1つの触媒の存在下で、かつ
(D)任意選択的に、少なくとも1つの有機溶媒(S)の存在下で
反応させる工程を含む方法。 - 前記ポリマー(F)が、少なくとも1つのフッ素化モノマーにならびにヒドロキシル基およびカルボン酸基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を含む少なくとも1つの含水素モノマー[モノマー(H)]に由来する繰り返し単位を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記モノマー(H)がアクリル酸(AA)またはヒドロキシエチルアクリレート(HEA)である、請求項2または3に記載の方法。
- 前記ポリマー(F)が、
− フッ化ビニリデン(VDF)に、式(II)の少なくとも1つのモノマー(MA)におよび、任意選択的に、VDFとは異なる1つもしくは複数のフッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含むフルオロポリマー[ポリマー(F1)]、および
− エチレン、プロピレンおよびイソブチレンから選択される少なくとも1つの含水素モノマーに、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)およびそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマーに、ならびに式(II)の少なくとも1つのモノマー(MA)に由来する繰り返し単位を含むフルオロポリマー[ポリマー(F2)
からなる群から選択される、請求項3または4に記載の方法。 - 前記ポリマー(F)が、
(a’)少なくとも60モル%のフッ化ビニリデン(VDF);
(b’)任意選択的に、0.1モル%〜15モル%の、フッ化ビニル(VF1)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロペン(HFP)、テトラフルオロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrFE)、パーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)およびそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマー;および
(c’)0.01モル%〜20モル%の式(II)の少なくとも1つのモノマー(MA)
を含むポリマー(F1)である、請求項3〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 式(I)の前記ポリオキシアルキレン(POA)が、
− 式(I−A):
RB−(CH2−O)x−(CH2CHRAO)n−(CH2−O)x’−CH3(I−A)
(式中、RBは、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、RAは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000に含まれる整数である)
の一官能性POA、および
− 式(I−B):
RB−(CH2−O)x−(CH2CHRAO)n−(CH2−O)x’−RC(I−B)
(式中、RBおよびRCは両方とも、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、RAは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000に含まれる整数である)
の二官能性POA
からなる群から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 - 式(I)の前記ポリオキシアルキレン(POA)が、式(I’):
RB−(CH2−O)x−(CH2CH2O)n−(CH2−O)x’−RC(I’)
(式中、RBおよびRCの少なくとも1つは、ヒドロキシル基とは異なる酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む反応基であり、もしあれば、残りは、zが0または1である、−[O]z−CH3アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、nは、2〜1000に含まれる整数である)
に従うポリオキシエチレン(POE)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 式(I)の前記ポリオキシアルキレン(POA)対前記ポリマー(F)の当量比が、1.0〜10.0に含まれる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法であって、前記方法がさらに、式(III):
Z−O−(CH2CHRA’O)n’−(CH2−O)w−H(III)
(式中、Zは、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、RA’は、水素原子またはC1〜C5アルキル基であり、wは、0または1であり、n’は、2〜1000に含まれる整数である)
の少なくとも1つのポリオキシアルキレン(POA)の存在下で実施される方法。 - 前記方法が、1つもしくは複数の有機溶媒(S)の存在下に液相で実施される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、溶融相で実施される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つのグラフト化フルオロポリマー[ポリマー(Fg)]を含むフルオロポリマー組成物[組成物(F)]であって、前記ポリマー(Fg)が、
− 少なくとも1つのフッ素化骨格であって、
(A)フルオロポリマー[ポリマー(F1)]に由来する繰り返し単位を含むフッ素化骨格であって、前記フッ素化骨格が、フッ化ビニリデン(VDF)に、少なくとも1つの含水素モノマーにおよび、任意選択的に、VDFとは異なる1つもしくは複数のフッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位が前記フッ素化骨格に沿ってランダムに分布しているフッ素化骨格、および
(B)フルオロポリマー[ポリマー(F2)]に由来する繰り返し単位を含むフッ素化骨格であって、前記フッ素化骨格が、エチレン、プロピレンおよびイソブチレンから選択される少なくとも1つの含水素モノマーに、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)およびそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマーに、ならびに少なくとも1つの含水素モノマーに由来する繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位が前記フッ素化骨格に沿ってランダムに分布しているフッ素化骨格
からなる群から選択される少なくとも1つのフッ素化骨格、および、
− 1つもしくは2つの官能基によって前記ポリマー(Fg)の1つもしくは2つのフッ素化骨格に連結された少なくとも1つのペンダント側鎖であって、前記ペンダント側鎖が、式:
−[X]y−(CH2O)x−(CH2CHRAO)n’−(CH2O)x’−[X’]y’−
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、酸素および窒素から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む橋架け基であり、RAは、水素またはC1〜C5アルキル基であり、互いに等しいかもしくは異なる、xおよびx’は独立して、0または1であり、互いに等しいかもしくは異なる、yおよびy’は独立して、0または1であり、n’は、2〜1000に含まれる整数である)
を有するペンダント側鎖
を含む組成物。 - 前記ポリマー(Fg)の少なくとも1つのペンダント側鎖が、1つもしくは2つのエステル官能基によって前記ポリマー(Fg)の1つもしくは2つのフッ素化骨格に連結されている、請求項14に記載のフルオロポリマー組成物であって、前記ペンダント側鎖が、式:
(1)−CH2CH2−OC(O)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(2)−CH2CH2O−(CH2CH2O)n’−
(3)−CH2CH2O−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(4)−CH2CH2O−CH2−CH(OH)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(5)−CH2−CH(OH)−(CH2O)−(CH2CH2O)n’−
(6)−CH2CH2O−OC(O)NH−E−NHC(O)O−(CH2CH2O)n’−
のいずれかを有し、式(1)〜(6)中、n’は、2〜1000に含まれる整数であり、式(6)中、Eは、1つもしくは複数の芳香族もしくは脂環式基および/または1つもしくは複数の官能基を任意選択的に含む、線状もしくは分岐の、二価の炭化水素基である組成物。 - 多孔質膜の製造方法であって、前記方法が、以下の工程:
(1)請求項14または15に記載のフルオロポリマー組成物[組成物(F)]を提供する工程、
(2)前記組成物(F)を加工し、それによってフルオロポリマーフィルムを提供する工程、および
(3)工程(2)で提供されるフルオロポリマーフィルムを加工し、それによって多孔質膜を提供する工程
を含む方法。
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