JP7817643B2 - フルオロポリマーの製造方法および水性分散液 - Google Patents
フルオロポリマーの製造方法および水性分散液Info
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Description
本開示は、重合開始剤、テロゲン性を有する化合物および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを得るフルオロポリマーの製造方法に関する。
本開示の製造方法においては、疎水性の一次ラジカルを発生させる重合開始剤を用いる。
一般式:R1・
(式中、R1は直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。)
で表されるラジカル、
一般式:R1-O-R2・
(式中、R1およびR2は、独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。)
で表されるラジカル、または、
一般式:R1-O-R2-O-R3・
(式中、R1、R2およびR3は、独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。)
で表されるラジカル、
が挙げられる。
非パーフルオロアルキルラジカルおよびパーフルオロアルキルラジカルのアルキル基の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、さらに好ましくは1である。
一般式:R111・
(式中、R111は直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。R111の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、さらに好ましくは1である。)
で表されるラジカル、
一般式:R112-O-R113・
(式中、R112およびR113は、独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。R112およびR113の炭素数の合計は、2~7であり、好ましくは2~5であり、より好ましくは2~3であり、さらに好ましくは2である。)
で表されるラジカル、または、
一般式:R114-O-R115-O-R116・
(式中、R114、R115およびR116は、独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。R114、R115およびR116の炭素数の合計は、3~7であり、好ましくは3~5であり、より好ましくは3である。)
で表されるラジカル
である。
一般式:R111・
(式中、R111は直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。R111の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、さらに好ましくは1である。)
で表されるラジカルである。
一般式:R111・
(式中、R111は直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7のパーフルオロアルキル基を表し、・は不対電子を表す。R111の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、さらに好ましくは1である。)
で表されるラジカルである。
一般式:CF3-(CF2)n・
(式中、nは0~6の整数を表し、・は不対電子を表す。)
で表されるラジカルが挙げられる。
一般式:R111-SO2M
(式中、R111は直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7のパーフルオロアルキル基を表し、Mはカチオンを表す。R111の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、さらに好ましくは1である。)
で表される化合物、
一般式:R112-O-R113-SO2M
(式中、R112およびR113は、独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~6のパーフルオロアルキル基を表し、Mはカチオンを表す。R112およびR113の炭素数の合計は、2~7であり、好ましくは2~5であり、より好ましくは2~3であり、さらに好ましくは2である。)
で表される化合物、または、
一般式:R114-O-R115-O-R116-SO2M
(式中、R114、R115およびR116は、独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~5の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表し、Mはカチオンを表す。R114、R115およびR116の炭素数の合計は、3~7であり、好ましくは3~5であり、より好ましくは3である。)
で表される化合物
である。
一般式:R111-SO2M
(式中、R111は直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7の非パーフルオロアルキル基または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7のパーフルオロアルキル基を表し、Mはカチオンを表す。R111の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、さらに好ましくは1である。)
で表される化合物である。
一般式:R111-SO2M
(式中、R111は直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1~7のパーフルオロアルキル基を表し、Mはカチオンを表す。R111の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、さらに好ましくは1である。)
で表される化合物である。
一般式:CF3-(CF2)n-SO2M
(式中、nは0~6の整数を表し、Mはカチオンを表す。)
で表される化合物が挙げられる。カチオンとしては、H+、アンモニウムイオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンなどが挙げられる。
一般式:R111-(CF2-CF2)n1・
(式中、R111は上記のとおり、n1は1~3の整数を表し、・は不対電子を表す。)
で表されるラジカルなどが生じるものと推測される。
本開示の製造方法においては、テロゲン性を有する化合物の存在下に重合を行う。テロゲン性を有する化合物としては、連鎖移動剤および炭化水素系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
連鎖移動剤としては、たとえば、炭素数1~6の炭化水素化合物が用いられる。
界面活性剤は、含フッ素界面活性剤および炭化水素系界面活性剤のいずれであってもよい。本開示の製造方法においては、炭化水素系界面活性剤を用いることができる。炭化水素系界面活性剤はテロゲン性を示すが、本開示の製造方法を用いることにより、親水性化合物の副生を抑制できる。
炭化水素系乳化剤はフッ素を含まない非フッ素炭化水素系乳化剤である。炭化水素系界面活性剤としては、例えば、特表2013-542308号公報、特表2013-542309号公報、特表2013-542310号公報に記載されているもの等を使用することができる。
アニオン性炭化水素系界面活性剤は、通常、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸、スルホン酸塩、硫酸、硫酸塩などの親水性部分と、アルキルなどの長鎖炭化水素部分である疎水性部分とを有する。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、グリセロールエステル、それらの誘導体。
一般式(X):RZ-(L-M)x
(式中、RZは、1個以上の炭素原子を含有する疎水性炭化水素部分を表し、Lは、各出現において同じであっても異なっていてもよく、イオン性親水性部分を表し、Mは、各出現において同じであっても異なっていてもよく、イオン性親水性部分の1つ以上の対イオンを表す。xは、Rzに結合する-L-Mで示される基の数を表し、1~3の整数である。)によって表されるアニオン性界面活性剤が挙げられる。
Lとしては、-ArSO3 -、-ArSO4 -、-SO3 -、-SO4-、-PO3 -又は-COO-が好ましい。-ArSO3 -は、アリールスルホン酸塩である。-ArSO4 -は、アリール硫酸塩である。
Mとしては、H、金属原子、NR5Z 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムが好ましい。R5Zは、H又は有機基(好ましくは炭素数1~3のアルキル基)が好ましい。
より詳細には、以下に記載するアニオン性炭化水素系界面活性剤が挙げられる。
具体的には、ラウリル酸、ラウリル硫酸(ドデシル硫酸)などに代表されるようなCH3-(CH2)n-L-M(式中、nが、6~17の整数である。LおよびMが、上記と同じ)によって表されるものが挙げられる。
RZが、置換基を有してもよい炭素数1以上の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は、置換基を有してもよい炭素数3以上の環状のアルキル基であってもよい。RZのアルキル基の炭素数が3以上の場合は1価又は2価の複素環を含んでもよいし、環を形成してもよい
RZが、12~16個の炭素原子を有するアルキル基であり、L-Mが、硫酸塩であるものの混合物も使用できる。
その他の界面活性能を有する化合物としては、R6Z(-L-M)2(式中、R6Zが、1個以上の炭素原子を含有する1価の有機基である。Lが、-ArSO3 -、-SO3 -、-SO4-、-PO3 -又は-COO-であり、Mが、H、金属原子、NR5Z 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R5Zは、H又は有機基、-ArSO3 -は、アリールスルホン酸塩である。)によって表されるアニオン性界面活性剤も挙げられる。
R6Zが、置換基を有してもよい炭素数1以上の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は、置換基を有してもよい炭素数3以上の環状のアルキレン基であってもよい。R6Zのアルキレン基の炭素数が3以上の場合は1価又は2価の複素環を含んでもよいし、環を形成してもよい。
上記炭化水素系界面活性剤としては、R7Z(-L-M)3(式中、R7Zが、1個以上の炭素原子を含有する1価の有機基である。Lが、-ArSO3 -、-SO3 -、-SO4-、-PO3 -又は-COO-であり、Mが、H、金属原子、NR5Z 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R5ZはH又は有機基である。-ArSO3 -は、アリールスルホン酸塩である。)によって表されるアニオン性界面活性剤も挙げられる。
R7Zが、置換基を有してもよい炭素数1以上の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキリジン基、又は、置換基を有してもよい炭素数3以上の環状のアルキリジン基であってもよい。R7Zのアルキリジン基の炭素数が3以上の場合は1価又は2価の複素環を含んでもよいし、環を形成してもよい。
上記R5zはH又はアルキル基が好ましく、H又は炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、H又は炭素数1~4のアルキル基が更に好ましい。
本開示中、特に断りのない限り、「置換基」は、置換可能な基を意味する。当該「置換基」の例は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、脂肪族オキシ基、芳香族オキシ基、ヘテロ環オキシ基、脂肪族オキシカルボニル基、芳香族オキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、脂肪族スルホニル基、芳香族スルホニル基、ヘテロ環スルホニル基、脂肪族スルホニルオキシ基、芳香族スルホニルオキシ基、ヘテロ環スルホニルオキシ基、スルファモイル基、脂肪族スルホンアミド基、芳香族スルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基、アミノ基、脂肪族アミノ基、芳香族アミノ基、ヘテロ環アミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基、芳香族オキシカルボニルアミノ基、ヘテロ環オキシカルボニルアミノ基、脂肪族スルフィニル基、芳香族スルフィニル基、脂肪族チオ基、芳香族チオ基、ヒドロキシ基、シアノ基、スルホ基、カルボキシ基、脂肪族オキシアミノ基、芳香族オキシアミノ基、カルバモイルアミノ基、スルファモイルアミノ基、ハロゲン原子、スルファモイルカルバモイル基、カルバモイルスルファモイル基、ジ脂肪族オキシホスフィニル基、又は、ジ芳香族オキシホスフィニル基を包含する。
スルホサクシネート界面活性剤としては、スルホコハク酸ジイソデシルNa塩、(ClariantのEmulsogen(登録商標)SB10)、スルホコハク酸ジイソトリデシルNa塩(Cesapinia ChemicalsのPolirol(登録商標)TR/LNA)等が挙げられる。
また、Xは、各出現において同一又は異なって、2価の連結基、又は、結合手;
Aは、各出現において同一又は異なって、-COOM、-SO3M又は-OSO3M(Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基);
Yは、各出現において同一又は異なって、-S(=O)2-、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR8-及び-NR8CO-からなる群より選択される2価の連結基、又は、結合手、R8はH又は有機基;
R6は、各出現において同一又は異なって、カルボニル基、エステル基、アミド基及びスルホニル基からなる群より選択される少なくとも1種を炭素-炭素原子間に含んでもよい炭素数1以上のアルキル基;
を表す。
R1~R5のうち、いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)で示される界面活性剤(以下、界面活性剤(1)ともいう)が好ましく例示される。
上記アルキル基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
上記アルキル基は、如何なる置換基も有していないことが好ましい。
R6がカルボニル基、エステル基、アミド基及びスルホニル基のいずれをも含まない場合は、Xはカルボニル基、エステル基、アミド基及びスルホニル基からなる群より選択される少なくとも1種を含む2価の連結基であることが好ましい。
上記金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、Na、K又はLiが好ましい。
一般式:-R10-CO-R11で示される基、
一般式:-R10-COO-R11で示される基、
一般式:-R11で示される基、
一般式:-R10-NR8CO-R11で示される基、又は、
一般式:-R10-CONR8-R11で示される基、
(式中、R8はH又は有機基を表す。R10はアルキレン基、R11は置換基を有してもよいアルキル基)が好ましい。
R6としては、一般式:-R10-CO-R11で示される基がより好ましい。
XAは、各出現において同一又は異なって、2価の炭化水素基、又は、結合手;
Aは、各出現において同一又は異なって、-COOM(Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基);
R1A~R5Aのうち、いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)で示される界面活性剤(1-0A)等も挙げられる。
式中、XAにおいて、2価の炭化水素基の炭素数は1~50であることが好ましく、5~20であることがより好ましい。上記2価の炭化水素基としては、アルキレン基、アルカンジイル基等が挙げられ、アルキレン基が好ましい。
また、一般式(1-0A)で表される脂肪族型のカルボン酸型炭化水素系界面活性剤は2鎖2親水基型合成界面活性剤であってもよく、例えば、ジェミニ型界面活性剤として、ジェミニサ-フ(中京油脂株式会社)、Gemsurf α142(炭素数12 ラウリル基)、Gemsurf α102(炭素数10)、Gemsurf α182(炭素数14)等が挙げられる。
また、上記カルボニル基(但し、カルボキシル基中のカルボニル基を除く)を1つ以上有する炭化水素系界面活性剤にラジカル処理又は酸化処理を行った炭化水素系界面活性剤も使用できる。
上記ラジカル処理とは、カルボニル基(但し、カルボキシル基中のカルボニル基を除く)を1つ以上有する炭化水素系界面活性剤にラジカルを発生させる処理であればよく、例えば、反応器に、脱イオン水、炭化水素系界面活性剤を加え、反応器を密閉し、系内を窒素で置換し、反応器を昇温・昇圧した後、重合開始剤を仕込み、一定時間撹拌した後、反応器を大気圧になるまで脱圧を行い、冷却を行う処理である。上記酸化処理とは、カルボニル基(但し、カルボキシル基中のカルボニル基を除く)を1つ以上有する炭化水素系界面活性剤に酸化剤を添加させる処理である。酸化剤としては、例えば、酸素、オゾン、過酸化水素水、酸化マンガン(IV)、過マンガン酸カリウム、二クロム酸カリウム、硝酸、二酸化硫黄などが挙げられる。ラジカル処理または酸化処理を促進するために、ラジカル処理または酸化処理をpHが調整された水溶液中で行ってもよい。ラジカル処理または酸化処理を行うための水溶液のpHは7未満であることが好ましく、硫酸、硝酸、塩酸などを用いて、水溶液のpHを調整できる。
上記炭化水素系界面活性剤としては、下記式(a):
上記アルキル基は、炭素数が3以上の場合、2つの炭素原子間にカルボニル基(-C(=O)-)を含んでもよい。また、上記アルキル基は、炭素数が2以上の場合、上記アルキル基の末端に上記カルボニル基を含むこともできる。すなわち、CH3-C(=O)-で示されるアセチル基等のアシル基も、上記アルキル基に含まれる。
また、上記アルキル基は、炭素数が3以上の場合は1価又は2価の複素環を含むこともできるし、環を形成することもできる。上記複素環としては、不飽和複素環が好ましく、含酸素不飽和複素環がより好ましく、例えば、フラン環等が挙げられる。R1aにおいて、2価の複素環が2つの炭素原子間に挿入されていてもよいし、2価の複素環が末端に位置して-C(=O)-と結合してもよいし、1価の複素環が上記アルキル基の末端に位置してもよい。
上記エステル結合を含む1価の有機基としては、式:-O-C(=O)-R101a(式中、R101aはアルキル基)で示される基が挙げられる。
上記アルキル基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
R2a及びR3aは、独立に、単結合又は炭素数1以上の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基又は炭素数3以上の環状のアルキレン基であることが好ましい。
R2a及びR3aを構成する上記アルキレン基は、カルボニル基を含まないことが好ましい。
上記エステル結合を含む1価の有機基としては、式:-O-C(=O)-R102a(式中、R102aはアルキル基)で示される基が挙げられる。
上記アルキレン基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキレン基であることが好ましい。
R1a、R2a及びR3aは、いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。
Xaとしては、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR4a 4が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH4がより好ましく、水に更に溶解しやすいことから、Na、K又はNH4が更に好ましく、Na又はNH4が特に好ましく、除去が容易であることから、NH4が最も好ましい。XaがNH4であると、上記界面活性剤の水性媒体への溶解性が優れるとともに、ポリマー中又は最終製品中に金属成分が残留しにくい。
上記アルキル基は、炭素数が3以上の場合は1価又は2価の複素環を含むこともできるし、環を形成することもできる。上記複素環としては、不飽和複素環が好ましく、含酸素不飽和複素環がより好ましく、例えば、フラン環等が挙げられる。R1bにおいて、2価の複素環が2つの炭素原子間に挿入されていてもよいし、2価の複素環が末端に位置して-C(=O)-と結合してもよいし、1価の複素環が上記アルキル基の末端に位置してもよい。
上記アルキル基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
上記アルキル基は、如何なる置換基も有していないことが好ましい。
上記アルキル基は、如何なる置換基も有していないことが好ましい。
上記アルキレン基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
上記アルキレン基は、如何なる置換基も有していないことが好ましい。
Xbとしては、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR5b 4が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH4がより好ましく、水に更に溶解しやすいことから、Na、K又はNH4が更に好ましく、Na又はNH4が特に好ましく、除去が容易であることから、NH4が最も好ましい。XbがNH4であると、上記界面活性剤の水性媒体への溶解性が優れるとともに、ポリマー中又は最終製品中に金属成分が残留しにくい。
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
(CH3)3CC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
(CH3)2CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
(CH2)5CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OCH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)NHCH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NHC(O)CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)OCH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OC(O)CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3H、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Li、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3K、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3NH4、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH(CH3)2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
(CH3)3CC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
(CH3)2CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
(CH2)5CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OCH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)NHCH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NHC(O)CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)OCH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OC(O)CH2CH2OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)OSO3Na、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3H、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Li、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3K、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3NH4、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3Na等が挙げられる。
上記アルキル基は、炭素数が3以上の場合、2つの炭素原子間にカルボニル基(-C(=O)-)を含んでもよい。また、上記アルキル基は、炭素数が2以上の場合、上記アルキル基の末端に上記カルボニル基を含むこともできる。すなわち、CH3-C(=O)-で示されるアセチル基等のアシル基も、上記アルキル基に含まれる。
また、上記アルキル基は、炭素数が3以上の場合は1価又は2価の複素環を含むこともできるし、環を形成することもできる。上記複素環としては、不飽和複素環が好ましく、含酸素不飽和複素環がより好ましく、例えば、フラン環等が挙げられる。R1cにおいて、2価の複素環が2つの炭素原子間に挿入されていてもよいし、2価の複素環が末端に位置して-C(=O)-と結合してもよいし、1価の複素環が上記アルキル基の末端に位置してもよい。
上記エステル結合を含む1価の有機基としては、式:-O-C(=O)-R101c(式中、R101cはアルキル基)で示される基が挙げられる。
上記アルキル基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
R2c及びR3cは、独立に、単結合又は炭素数1以上の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基又は炭素数3以上の環状のアルキレン基であることが好ましい。
R2c及びR3cを構成する上記アルキレン基は、カルボニル基を含まないことが好ましい。
上記エステル結合を含む1価の有機基としては、式:-O-C(=O)-R102c(式中、R102cはアルキル基)で示される基が挙げられる。
上記アルキレン基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキレン基であることが好ましい。
R1c、R2c及びR3cは、いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。
Xcとしては、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR4c 4が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH4がより好ましく、水に更に溶解しやすいことから、Na、K又はNH4が更に好ましく、Na又はNH4が特に好ましく、除去が容易であることから、NH4が最も好ましい。XcがNH4であると、上記界面活性剤の水性媒体への溶解性が優れるとともに、ポリマー中又は最終製品中に金属成分が残留しにくい。
上記アルキル基は、炭素数が3以上の場合は1価又は2価の複素環を含むこともできるし、環を形成することもできる。上記複素環としては、不飽和複素環が好ましく、含酸素不飽和複素環がより好ましく、例えば、フラン環等が挙げられる。R1dにおいて、2価の複素環が2つの炭素原子間に挿入されていてもよいし、2価の複素環が末端に位置して-C(=O)-と結合してもよいし、1価の複素環が上記アルキル基の末端に位置してもよい。
上記アルキル基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
上記アルキル基は、如何なる置換基も有していないことが好ましい。
上記アルキル基は、如何なる置換基も有していないことが好ましい。
上記アルキレン基は、炭素原子に結合した水素原子の75%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、50%以下がハロゲン原子により置換されていてもよく、25%以下がハロゲン原子により置換されていてもよいが、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を含まない非ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
上記アルキレン基は、如何なる置換基も有していないことが好ましい。
Xdとしては、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR5d 4が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH4がより好ましく、水に更に溶解しやすいことから、Na、K又はNH4が更に好ましく、Na又はNH4が特に好ましく、除去が容易であることから、NH4が最も好ましい。XdがNH4であると、上記界面活性剤の水性媒体への溶解性が優れるとともに、ポリマー中又は最終製品中に金属成分が残留しにくい。
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOK、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
(CH3)3CC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
(CH3)2CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
(CH2)5CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2CH2COONa、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2CH2COONa、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2CH2COONa、
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OCH2CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)NHCH2COOK、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NHC(O)CH2COOK、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)OCH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OC(O)CH2COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)COOH、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)COOLi、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)COONH4、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)COONa、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(CH3)2COOK、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
(CH3)3CC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
(CH3)2CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
(CH2)5CHC(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OCH2CH2CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)NHCH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NHC(O)CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(O)OCH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OC(O)CH2SO3Na、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3H、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3K、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3Li、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2SO3NH4、
CH3C(O)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C(CH3)2SO3Na
等が挙げられる。
R-(XZ)n (I)
(式中、Rは、1つ以上の飽和又は不飽和、非環式又は環式の脂肪族基を含む疎水性炭化水素部分である。1つ以上の脂肪族基中のCH3、CH2及びCH基の合計に対するCH3基の合計の百分率は少なくとも約70%であり、疎水性部分はシロキサン単位を含まない。各Xは、同じであっても異なっていてもよく、イオン性親水性部分を表す。各Zは、同じであっても異なっていてもよく、イオン性親水性部分の1つ以上の対イオンを表す。nは、1~3である。)で示される化合物Iも挙げられる。
特定の炭化水素系界面活性剤は、上述したカルボニル基(但し、カルボキシル基中のカルボニル基を除く)を1つ以上有する炭化水素系界面活性剤、又は、カルボニル基(但し、カルボキシル基中のカルボニル基を除く)を1つ以上有する炭化水素系界面活性剤にラジカル処理または酸化処理を行った炭化水素系界面活性剤であることも好ましい。
ラジカル処理または酸化処理を行った特定の炭化水素系界面活性剤を用いることによって、平均一次粒子径およびアスペクト比が小さい一次粒子が容易に得られ、それによって、水性媒体中でのモノマーの重合が円滑に進行し、ポリマーを容易に製造することができる。
すなわち、本開示の製造方法は、炭化水素系界面活性剤がカルボン酸型炭化水素系界面活性剤である場合に特に好適である。
上記カルボン酸型炭化水素系界面活性剤としては、通常、カルボン酸塩の親水性部分と、アルキルなどの長鎖炭化水素部分である疎水性部分とを有するアニオン性の炭化水素系界面活性剤である。具体的には、カルボキシル基(-COOH)又はカルボキシル基の水素原子が無機陽イオン(例えば、金属原子、アンモニウム等)で置換された基を有するものであれば限定されず、例えば、上述した炭化水素系界面活性剤の中から、カルボキシル基又はカルボキシル基の水素原子が無機陽イオンに置換された基を有する炭化水素系界面活性剤を使用することができる。
なお、本開示では、「脂肪族型のカルボン酸型炭化水素系界面活性剤」とは、カルボニル基(但し、カルボキシル基及びエステル基中のカルボニル基を除く)を含まないカルボン酸型の炭化水素系界面活性剤を意味する。
なお、上記エステル基は、-COO-又は-OCO-で示される基を意味する。
本開示の製造方法においては、炭化水素系界面活性剤に代えて、または、炭化水素系界面活性剤に加えて、含フッ素界面活性剤を用いることができる。含フッ素界面活性剤としては、アニオン性含フッ素界面活性剤等が挙げられる。上記アニオン性含フッ素界面活性剤は、例えば、アニオン性基を除く部分の総炭素数が20以下のフッ素原子を含む界面活性剤であってよい。
なお、上記「アニオン性部分」は、上記含フッ素界面活性剤のカチオンを除く部分を意味する。例えば、後述する式(I)で表されるF(CF2)n1COOMの場合には、「F(CF2)n1COO」の部分である。
Xn0-Rfn0-Y0 (N0)
(式中、Xn0は、H、Cl又は及びFである。Rfn0は、炭素数3~20で、鎖状、分枝鎖状または環状で、一部または全てのHがFにより置換されたアルキレン基であり、該アルキレン基は1つ以上のエーテル結合を含んでもよく、一部のHがClにより置換されていてもよい。Y0はアニオン性基である。)で表される化合物が挙げられる。
Y0のアニオン性基は、-COOM、-SO2M、又は、-SO3Mであってよく、-COOM、又は、-SO3Mであってよい。
Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、H又は有機基である。
上記金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、例えば、Na、K又はLiである。
R7としては、H又はC1-10の有機基であってよく、H又はC1-4の有機基であってよく、H又はC1-4のアルキル基であってよい。
Mは、H、金属原子又はNR7 4であってよく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR7 4であってよく、H、Na、K、Li又はNH4であってよい。
上記Rfn0は、Hの50%以上がフッ素に置換されているものであってよい。
下記一般式(N1):
Xn0-(CF2)m1-Y0 (N1)
(式中、Xn0は、H、Cl及びFであり、m1は3~15の整数であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N2):
Rfn1-O-(CF(CF3)CF2O)m2CFXn1-Y0 (N2)
(式中、Rfn1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、m2は、0~3の整数であり、Xn1は、F又はCF3であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N3):
Rfn2(CH2)m3-(Rfn3)q-Y0 (N3)
(式中、Rfn2は、炭素数1~13のエーテル結合を含み得る、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、m3は、1~3の整数であり、Rfn3は、直鎖状又は分岐状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基であり、qは0又は1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N4):
Rfn4-O-(CYn1Yn2)pCF2-Y0 (N4)
(式中、Rfn4は、炭素数1~12のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Yn1及びYn2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、pは0又は1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、及び、一般式(N5):
F(CF2)n1COOM (I)
(式中、n1は、3~14の整数であり、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、H又は有機基である。)で表されるものである。
H(CF2)n2COOM (II)
(式中、n2は、4~15の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf1-O-(CF(CF3)CF2O)n3CF(CF3)COOM (III)
(式中、Rf1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、n3は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf2(CH2)n4Rf3COOM (IV)
(式中、Rf2は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、Rf3は、直鎖状又は分岐状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基、n4は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf4-O-CY1Y2CF2-COOM (V)
(式中、Rf4は、炭素数1~12のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1及びY2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
F(CF2)n5SO3M (VI)
(式中、n5は、3~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
H(CF2)n6SO3M (VII)
(式中、n6は、4~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf5(CH2)n7SO3M (VIII)
(式中、Rf5は、炭素数1~13のパーフルオロアルキル基であり、n7は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf6(CH2)n8COOM (IX)
(式中、Rf6は、炭素数1~13のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、n8は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf7-O-Rf8-O-CF2-COOM (X)
(式中、Rf7は、炭素数1~6のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Rf8は、炭素数1~6の直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf9-O-CY1Y2CF2-SO3M (XI)
(式中、Rf9は、炭素数1~12のエーテル結合を含み得る直鎖状または分枝鎖状であって、塩素を含んでもよい、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1及びY2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Y0は、-COOM、-SO2M、又は、-SO3Mであってよく、-SO3M、又は、COOMであってよい(式中、Mは上記定義したものである。)。
Lとしては、例えば、単結合、炭素数1~10のエーテル結合を含みうる部分又は完全フッ素化されたアルキレン基が挙げられる。
Rf11-O-(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COOM (XIII)
(式中、Rf11は、塩素を含む炭素数1~5のフルオロアルキル基であり、n9は、0~3の整数であり、n10は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。化合物(XIII)としては、CF2ClO(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COONH4(平均分子量750の混合物、式中、n9およびn10は上記定義したものである。)が挙げられる。
水性媒体は、重合を行わせる反応媒体であって、水を含む液体を意味する。上記水性媒体は、水を含むものであれば特に限定されず、水と、たとえば、エーテル、ケトン等のフッ素非含有有機溶媒、及び/又は、沸点が40℃以下であるフッ素含有有機溶媒とを含むものであってもよい。
上記重合において、添加剤を使用することができる。上記添加剤としては、緩衝剤、pH調整剤、安定化助剤、分散安定剤などが挙げられる。
フルオロモノマーとしては、二重結合を少なくとも1つ有するものが好ましい。上記フルオロモノマーとしては、テトラフルオロエチレン[TFE]、ヘキサフルオロプロピレン[HFP]、クロロトリフルオロエチレン[CTFE]、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン[VDF]、トリフルオロエチレン、フルオロアルキルビニルエーテル、フルオロアルキルエチレン、フルオロアルキルアリルエーテル、トリフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロブテン、テトラフルオロイソブテン、ヘキサフルオロイソブテン、一般式(100):CHX101=CX102Rf101(式中、X101およびX102は、一方がHであり、他方がFであり、Rf101は炭素数1~12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)で表されるフルオロモノマー、フッ素化ビニルヘテロ環状体、及び、架橋部位を与えるモノマーからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
一般式(110):CF2=CF-ORf111
(式中、Rf111は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるフルオロモノマー、
一般式(120):CF2=CF-OCH2-Rf121
(式中、Rf121は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基)で表されるフルオロモノマー、
一般式(130):CF2=CFOCF2ORf131
(式中、Rf131は炭素数1~6の直鎖又は分岐状パーフルオロアルキル基、炭素数5~6の環式パーフルオロアルキル基、1~3個の酸素原子を含む炭素数2~6の直鎖又は分岐状パーフルオロオキシアルキル基である。)で表されるフルオロモノマー、
一般式(140):CF2=CFO(CF2CF(Y141)O)m(CF2)nF
(式中、Y141はフッ素原子又はトリフルオロメチル基を表す。mは1~4の整数である。nは1~4の整数である。)で表されるフルオロモノマー、及び、
一般式(150):CF2=CF-O-(CF2CFY151-O)n-(CFY152)m-A151
(式中、Y151は、フッ素原子、塩素原子、-SO2F基又はパーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアルキル基は、エーテル性の酸素及び-SO2F基を含んでもよい。nは、0~3の整数を表す。n個のY151は、同一であってもよいし異なっていてもよい。Y152は、フッ素原子、塩素原子又は-SO2F基を表す。mは、1~5の整数を表す。m個のY152は、同一であってもよいし異なっていてもよい。A151は、-SO2X151、-COZ151又は-POZ152Z153を表す。X151は、F、Cl、Br、I、-OR151又は-NR152R153を表す。Z151、Z152及びZ153は、同一又は異なって、-NR154R155又は-OR156を表す。R151、R152、R153、R154、R155及びR156は、同一又は異なって、H、アンモニウム、アルカリ金属、フッ素原子を含んでも良いアルキル基、アリール基、若しくはスルホニル含有基を表す。)で表されるフルオロモノマー
からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
一般式(110)で表されるフルオロモノマーとしては、更に、上記一般式(110)において、Rf111が炭素数4~9のパーフルオロ(アルコキシアルキル)基であるもの、Rf111が下記式:
(式中、nは、1~4の整数を表す。)で表される基であるもの等が挙げられる。
一般式(160):CF2=CF-ORf161
(式中、Rf161は、炭素数1~10のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるフルオロモノマーが好ましい。Rf161は、炭素数が1~5のパーフルオロアルキル基であることが好ましい。
一般式(170):CH2=CH-(CF2)n-X171
(式中、X171はH又はFであり、nは3~10の整数である。)で表されるフルオロアルキルエチレンが好ましく、CH2=CH-C4F9、及び、CH2=CH-C6F13からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
一般式(180):CF2=CF-CF2-ORf111
(式中、Rf111は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるフルオロモノマーが挙げられる。
また、フルオロモノマーの重合の一実施形態において、親水基を有するモノマーを用いない。親水基としては、親水基を有する含フッ素化合物が有する親水基として後述するものが挙げられる。
上記重合により、フルオロポリマーを含む水性分散液を得ることができる。上記フルオロポリマーは、通常、上記重合を行うことにより得られる水性分散液の8~50質量%の濃度である。上記水性分散液中において、フルオロポリマーの濃度の好ましい下限は10質量%、より好ましい下限は15質量%、好ましい上限は40質量%、より好ましい上限は35質量%である。
TFEの重合が終了した時点で、固形分濃度が1.0~50質量%、平均一次粒子径が50~500nmの重合分散液を得ることができる。
上記固形分濃度の下限は5質量%が好ましく、8質量%がより好ましい。上限は特に限定されないが40質量%であってもよく、35質量%であってもよい。
上記平均一次粒子径の下限は100nmが好ましく、150nmがより好ましい。上限は400nmが好ましく、350nmがより好ましい。
フッ素置換率(%)=(フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合するフッ素原子の個数)/((フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合する水素原子の個数)+(フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合するフッ素原子及び塩素原子の個数))×100
コア:TFE単独重合体 シェル:TFE単独重合体
コア:変性PTFE シェル:TFE単独重合体
コア:変性PTFE シェル:変性PTFE
コア:TFE単独重合体 シェル:変性PTFE
コア:低分子量PTFE シェル:高分子量PTFE
コア:高分子量PTFE シェル:低分子量PTFE
CH2=CRQ1-LRQ2
(式中、RQ1は、水素原子またはアルキル基を表す。Lは、単結合、-CO-O-*、-O-CO-*または-O-を表す。*はRQ2との結合位置を表す。RQ2は、水素原子、アルキル基またはニトリル基を表す。)で表されるモノマーが挙げられる。
より好ましくは、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、(パーフルオロブチル)エチレン、(パーフルオロヘキシル)エチレン、及び、(パーフルオロオクチル)エチレンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことである。
さらに好ましくは、ヘキサフルオロプロピレンを含むことである。
本開示において、高分子量PTFEとは、非溶融加工性及びフィブリル化性を有するPTFEを意味する。他方、低分子量PTFEとは、溶融加工性を有し、フィブリル化性を有しないPTFEを意味する。
PTFEが高分子量PTFEである場合のPTFEの融点の上限は、347℃以下、346℃以下、345℃以下、344℃以下、343℃以下、342℃以下、341℃以下、340℃以下であってよい。
PTFEが高分子量PTFEである場合のPTFEの融点の下限は、333℃以上、335℃以上であってよい。
PTFEが低分子量PTFEである場合のPTFEの融点の上限は、333℃以下、332℃以下であってよい。
PTFEが低分子量PTFEである場合のPTFEの融点の下限は、322℃以上、324℃以上であってよい。
FEPの好ましい単量体組成(質量%)は、TFE:HFP=(60~95):(5~40)、より好ましくは(85~92):(8~15)である。
TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体の好ましい単量体組成(モル%)は、TFE:パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)=(90~99.7):(0.3~10)、より好ましくは(97~99):(1~3)である。上記パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)としては、式:CF2=CFORf4(式中、Rf4は炭素数1~6のパーフルオロアルキル基)で表されるものを使用することが好ましい。
本開示は、PTFE粒子および水性媒体を含有する水性分散液であって、PTFE粒子の平均一次粒子径が、100~500nmであり、親水基を有する含フッ素化合物の含有量が少ない水性分散液にも関する。本開示の水性分散液は、本開示の製造方法を用いることにより、製造することができる。
本開示の製造方法を用いることにより、親水基を有する含フッ素化合物の含有量が少ない水性分散液が得られる。
一般式(1):[X-Rf-A-]iMi+
(式中、Xは、H、Cl、Br、FまたはI、Rfは、直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、または、少なくとも1個の酸素原子により中断された直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、A-は酸基、Mi+は価数iを有するカチオン、iは1~3の整数を表す)
一般式(2):[Cn-1F2n-1COO-]M+
(式中、nは9~14の整数、M+はカチオンを表す。)
一般式(3):[R1-O-L-CO2 -]M+
(式中、R1は、直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、または、少なくとも1個の酸素原子により中断された直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、Lは、直鎖若しくは分枝鎖の非フッ素化、部分フッ素化または完全フッ素化アルキレン基、M+はカチオンを表す。)
一般式(4):[H-(CF2)m-1CO2 -]M+
(式中、mは4~20の整数、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a3):[H-(CF2)3CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a4):[H-(CF2)4CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a5):[H-(CF2)5CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a6):[H-(CF2)6CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CF2)8CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a9):[H-(CF2)9CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a10):[H-(CF2)10CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a11):[H-(CF2)11CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF2)13CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a14):[H-(CF2)14CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a15):[H-(CF2)15CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a16):[H-(CF2)16CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a17):[H-(CF2)17CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a18):[H-(CF2)18CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a19):[H-(CF2)19CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CF2)8CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CF2)8CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF2)13CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CF2)8CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF2)13CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF2)13CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF2)13CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CF2)8CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a3)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a3)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a4)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a4)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a5)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a5)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a6)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a6)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a7)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a8)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a9)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a9)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a10)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a10)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a11)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a11)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a12)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a13)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a14)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a14)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a15)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a15)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a16)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a16)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a17)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a17)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a18)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a18)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4-a19)で表わされる化合物を含有する。一般式(4-a19)で表わされる化合物の含有量は、0質量ppb超であってよい。
まず、水性分散液にメタノールを加え、抽出を行ない、得られた抽出液をLC/MS分析する。更に抽出効率を高めるために、ソックスレー抽出、超音波処理等による処理を行ってもよい。
得られた抽出液を適宜窒素パージで濃縮し、濃縮後の抽出液中の親水基を有する含フッ素化合物をLC/MS測定する。
得られたLC/MSスペクトルから、分子量情報を抜出し、候補となる親水基を有する含フッ素化合物の構造式との一致を確認する。
その後、確認された親水基を有する含フッ素化合物の5水準以上の含有量の水溶液を作製し、それぞれの含有量の水溶液のLC/MS分析を行ない、含有量と、その含有量に対するエリア面積と関係をプロットし、検量線を描く。
そして、検量線を用いて、抽出液中の親水基を有する含フッ素化合物のLC/MSクロマトグラムのエリア面積を、親水基を有する含フッ素化合物の含有量に換算することができる。
なお、得られた抽出液を窒素パージすることで濃縮できることから、測定方法の定量下限を下げることが出来る。
重合開始剤、テロゲン性を有する化合物および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを得るフルオロポリマーの製造方法であって、
前記重合開始剤が、疎水性の一次ラジカルを発生させる重合開始剤である製造方法が提供される。
<2> 本開示の第2の観点によれば、
前記重合開始剤が、水溶性である第1の観点による製造方法が提供される。
<3> 本開示の第3の観点によれば、
前記重合開始剤が、レドックス開始剤である第1または第2の観点による製造方法が提供される。
<4> 本開示の第4の観点によれば、
前記一次ラジカルが、非パーフルオロアルキルラジカルまたはパーフルオロアルキルラジカルである第1~第3のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<5> 本開示の第5の観点によれば、
前記一次ラジカルが、パーフルオロアルキルラジカルである第1~第4のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<6> 本開示の第6の観点によれば、
前記一次ラジカルが、炭素数が1~7の一次ラジカルである第1~第5のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<7> 本開示の第7の観点によれば、
前記レドックス開始剤が、含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩、および、前記含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩を酸化することができる酸化剤から構成される第3の観点による製造方法が提供される。
<8> 本開示の第8の観点によれば、
前記フルオロモノマーが、テトラフルオロエチレンである第1~第7のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<9> 本開示の第9の観点によれば、
前記フルオロモノマーが、テトラフルオロエチレン、または、テトラフルオロエチレンおよびテトラフルオロエチレン以外のフルオロモノマーである第1~第8のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<10> 本開示の第10の観点によれば、
前記フルオロポリマーがフッ素樹脂である第1~第9のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<11> 本開示の第11の観点によれば、
前記テロゲン性を有する化合物が、連鎖移動剤である第1~第10のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<12> 本開示の第12の観点によれば、
前記テロゲン性を有する化合物が、炭化水素系界面活性剤である第1~第11のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<13> 本開示の第13の観点によれば、
前記重合開始剤が、レドックス開始剤であり、
前記レドックス開始剤を構成する還元剤が、炭素数が1~7の含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩であり、
前記レドックス開始剤を構成する酸化剤が、過硫酸塩であり、
前記テロゲン性を有する化合物が、連鎖移動剤および炭化水素系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記連鎖移動剤が、エタンおよびプロパンからなる群より選択される少なくとも1種あり、
前記炭化水素系界面活性剤が、ドデシル硫酸であり、
前記フルオロモノマーが、テトラフルオロエチレン、または、テトラフルオロエチレンおよびテトラフルオロエチレン以外のフルオロモノマーであり、
前記フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレンである
第1~第11のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<14> 本開示の第14の観点によれば、
ポリテトラフルオロエチレン粒子および水性媒体を含有する水性分散液であって、
前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の平均一次粒子径が、100~500nmであり、
下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、450質量ppb以下である
水性分散液が提供される。
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
<15> 本開示の第15の観点によれば、
下記一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、500質量ppb以下である第14の観点による水性分散液が提供される。
一般式(4-a8):[H-(CF2)8CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
<16> 本開示の第16の観点によれば、
ポリテトラフルオロエチレン粒子および水性媒体を含有する水性分散液であって、
前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の平均一次粒子径が、100~500nmであり、
下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、500質量ppb以下である
水性分散液が提供される。
一般式(4-a13):[H-(CF2)13CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
<17> 本開示の第17の観点によれば、
下記一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、500質量ppb以下である第16の観点による水性分散液が提供される。
一般式(4-a12):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。)
<18> 本開示の第18の観点によれば、
前記ポリテトラフルオロエチレン粒子が、低分子量ポリテトラフルオロエチレンの粒子である第14~第17のいずれかの観点による水性分散液が提供される。
<19> 本開示の第19の観点によれば、
含フッ素界面活性剤を実質的に含有しない第14~第18のいずれかの観点による水性分散液が提供される。
<20> 本開示の第20の観点によれば、
非イオン性界面活性剤を実質的に含有しない第14~第19のいずれかの観点による水性分散液が提供される。
水性分散液に含まれる親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、水性分散液から抽出される親水基を有する含フッ素化合物の含有量として求めた。
50mLポリプロピレン製遠沈管に、固形分で2g相当の水性分散液とメタノールを20g加え、密閉した状態で振とうすることにより、フルオロポリマーを凝析させた。ポリプロピレン製遠沈管内の凝析したポリマーと上澄をソックスレー抽出器内の円筒濾紙に入れた。さらに50mLポリプロピレン製遠沈管内を130gのメタノールで洗い、50mLポリプロピレン製遠沈管内に残った液とポリマーと合わせてソックスレー抽出器内の円筒濾紙に入れた。その後、ソックスレー抽出により抽出を20回繰り返すことにより、抽出液を得た。得られた抽出液の質量me(g)と20℃における比重de(g/mL)から、下記関係式(1)より抽出液の体積Ve(mL)を得た。
Ve=me/de (1)
一般式(4)で表される化合物の含有量は、パーフルオロオクタン酸に換算することにより求めた。
濃度既知のパーフルオロオクタン酸のメタノール標準溶液をそれぞれ5水準調製し、液体クロマトグラフ質量分析計(Agilent,6470B トリプル四重極LC-MS)を用いてDynamic MRM法により測定を行った。それぞれの濃度範囲において、メタノール標準溶液濃度とパーフルオロオクタン酸のピーク面積から一次近似を用い、関係式(2)により、a、bを求めた。
A=a×X+b (2)
A:パーフルオロオクタン酸のピーク面積
X:パーフルオロオクタン酸の濃度(ng/mL)
液体クロマトグラフ質量分析計を用い、Dynamic MRM法により、抽出液に含まれる炭素数mの一般式(4)で表される化合物のピーク面積を測定した。
XCm=((ACm-b)/a)×((50×m-5)/413) (3)
XCm:抽出液中の炭素数mの一般式(4)で示される化合物の含有量(ng/mL)
ACm:抽出液中の炭素数mの一般式(4)で示される化合物のピーク面積
水性分散液に含まれる炭素数mの一般式(4)で示される化合物の含有量は関係式(4)により求めた。
YCm=XCm×Ve/2 (4)
YCm:水性分散液に含まれる炭素数mの一般式(4)で示される化合物の含有量(質量ppb/フルオロポリマー)
測定法1での水性分散液に含まれる炭素数mの一般式(4)で表される化合物の含有量の定量下限はそれぞれ5質量ppb/フルオロポリマーである。
炭素数mが8の一般式(4)で表される化合物は以下の方法により求めてもよい。
1.炭素数mが8の一般式(4)で表される化合物の検量線
濃度既知の炭素数mが8の一般式(4)で表される化合物のメタノール標準溶液をそれぞれ5水準調製し、液体クロマトグラフ質量分析計(Agilent,6470B トリプル四重極LC-MS)を用いてDynamic MRM法により測定を行った。それぞれの濃度範囲において、メタノール標準溶液濃度と素数mが8の一般式(4)で表される化合物のピーク面積から一次近似を用い、関係式(2’)により、a’、b’を求めた。
A’=a’×X’+b’ (2’)
A’:炭素数mが8の一般式(4)で表される化合物のピーク面積
X’:炭素数mが8の一般式(4)で表される化合物の濃度(ng/mL)
XCm’=((Cm’-b’)/a’) (3’)
XCm’:抽出液中の炭素数mが8の一般式(4)で示される化合物の含有量(ng/mL)
ACm’:抽出液中の炭素数mが8の一般式(4)で示される化合物のピーク面積
水性分散液に含まれる炭素数mが8の一般式(4)で示される化合物の含有量は関係式(4’)により求めた。
YCm’=XCm’×Ve/2 (4’)
YCm’:水性分散液に含まれる炭素数が8の一般式(4)で示される化合物の含有量(質量ppb/フルオロポリマー)
測定法2での水性分散液に含まれる炭素数が8の一般式(4)で表される化合物の含有量の定量下限は5質量ppb/フルオロポリマーである。
試料約1g(Xg)を直径5cmのアルミカップにとり、110℃、30分で加熱し、更に300℃、30分加熱した加熱残分(Zg)に基づき、式:P=Z/X×100(質量%)にて決定した。
ASTM D 1238に準拠し、フローテスター(島津製作所社製)及び2φ-8Lのダイを用い、予め測定温度(380℃)で5分間加熱しておいた2gの試料を0.7MPaの荷重にて上記温度に保って測定を行った。
動的光散乱法により測定した。フルオロポリマー固形分濃度1.0質量%に調整したフルオロポリマー水性分散液を作成し、ELSZ-1000S(大塚電子株式会社製)を使用して25℃、積算70回にて測定した。溶媒(水)の屈折率は1.3328、溶媒(水)の粘度は0.8878mPa・sとした。
連鎖移動剤としてエタンを480mg、重合開始剤として過硫酸アンモニウム[APS]330mgを加え、槽内温度を70±1℃に調節する以外は国際公開第2009/020187号の実施例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は20.7質量%、平均一次粒子径は187nm、低分子量PTFEの溶融粘度は9800Pa・sであった。
重合開始剤として、順番にトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム250mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は21.0質量%、平均一次粒子径は210nm、低分子量PTFEの溶融粘度は9500Pa・sであった。
重合開始剤として、順番にトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム660mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は20.7質量%、平均一次粒子径は209nm、低分子量PTFEの溶融粘度は10900Pa・sであった。
重合開始剤として、順番にトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム2640mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は21.7質量%、平均一次粒子径は221nm、低分子量PTFEの溶融粘度は10000Pa・sであった。
重合開始剤として、順番にビス(ジフルオロメチルスルホニル)亜鉛660mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は21.5質量%、平均一次粒子径は298nm、低分子量PTFEの溶融粘度は11000Pa・sであった。水性分散液に含まれる炭素数が8の一般式(4)で表される化合物の測定(測定法2)で求めた炭素数が8の一般式(4)で表される化合物の含有量は190質量ppb/フルオロポリマーであった。
重合開始剤として、順番に硝酸銀(I)26mgとトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム250mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は21.7質量%、平均一次粒子径は212nm、低分子量PTFEの溶融粘度は9000Pa・sであった。
重合開始剤として、順番に硝酸銀(I)264mgとトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム660mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は21.1質量%、平均一次粒子径は199nm、低分子量PTFEの溶融粘度は11000Pa・sであった。
重合開始剤として、順番に硝酸銀(I)264mgとトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム1320mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は21.8質量%、平均一次粒子径は213nm、低分子量PTFEの溶融粘度は8000Pa・sであった。
重合開始剤として、順番に硫酸鉄(II)7水和物43mgとトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム250mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、低分子量PTFEの水性分散液、および低分子量PTFEの粉末を得た。得られた低分子量PTFEの水性分散液の固形分濃度は21.3質量%、平均一次粒子径は193nm、低分子量PTFEの溶融粘度は112000Pa・sであった。
連鎖移動剤の代わりに、炭化水素系界面活性剤として、ドデシル硫酸ナトリウム33mg、重合開始剤として、順番にトリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム250mgとAPS330mgを加える以外は、比較例1に記載の方法を用いて、PTFEの水性分散液、およびPTFEの粉末を得た。得られたPTFEの水性分散液の固形分濃度は23.8質量%、平均一次粒子径は234nm、得られたPTFEの溶融粘度は測定できなかったため、得られたPTFEは高分子量PTFEであり、融点は333.9℃であった。
Claims (21)
- 重合開始剤、テロゲン性を有する化合物および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを得るフルオロポリマーの製造方法であって、
前記重合開始剤が、疎水性の一次ラジカルを発生させる重合開始剤であり、前記疎水性の一次ラジカルが、炭素数1~3のラジカルである製造方法。 - 前記重合開始剤が、水溶性である請求項1に記載の製造方法。
- 前記重合開始剤が、レドックス開始剤である請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記一次ラジカルが、アルキルラジカルであり、かつ、前記アルキルラジカルが、非パーフルオロアルキルラジカルまたはパーフルオロアルキルラジカルである請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記一次ラジカルが、パーフルオロアルキルラジカルである請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記レドックス開始剤が、含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩、および、前記含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩を酸化することができる酸化剤から構成される請求項3に記載の製造方法。
- 前記フルオロモノマーが、テトラフルオロエチレンである請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記フルオロモノマーが、テトラフルオロエチレン、または、テトラフルオロエチレンおよびテトラフルオロエチレン以外のフルオロモノマーである請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記フルオロポリマーが、フッ素樹脂であり、前記フッ素樹脂は、部分結晶性フルオロポリマーである請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記テロゲン性を有する化合物が、連鎖移動剤である請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記テロゲン性を有する化合物が、炭化水素系界面活性剤である請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記重合開始剤が、レドックス開始剤であり、
前記レドックス開始剤を構成する還元剤が、炭素数が1~7の含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩であり、
前記レドックス開始剤を構成する酸化剤が、過硫酸塩であり、
前記テロゲン性を有する化合物が、連鎖移動剤および炭化水素系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記連鎖移動剤が、エタンおよびプロパンからなる群より選択される少なくとも1種あり、
前記炭化水素系界面活性剤が、ドデシル硫酸またはその塩であり、
前記フルオロモノマーが、テトラフルオロエチレン、または、テトラフルオロエチレンおよびテトラフルオロエチレン以外のフルオロモノマーであり、
前記フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレンである
請求項1または2に記載の製造方法。 - 下記式により算出される、フルオロポリマーのフッ素置換率が、55%以上である請求項1または2に記載の製造方法。
フッ素置換率(%)=(フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合するフッ素原子の個数)/((フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合する水素原子の個数)+(フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合するフッ素原子及び塩素原子の個数))×100 - フルオロポリマーのフッ素置換率が、60%以上である請求項13に記載の製造方法。
- ポリテトラフルオロエチレン粒子および水性媒体を含有する水性分散液であって、
前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の平均一次粒子径が、100~500nmであり、
下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、450質量ppb以下である
水性分散液。
一般式(4-a7):[H-(CF2)7CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。) - 下記一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、500質量ppb以下である請求項15に記載の水性分散液。
一般式(4-a8):[H-(CF2)8CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。) - ポリテトラフルオロエチレン粒子および水性媒体を含有する水性分散液であって、
前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の平均一次粒子径が、100~500nmであり、
下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、500質量ppb以下である
水性分散液。
一般式(4-a13):[H-(CF2)13CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。) - 下記一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、500質量ppb以下である請求項17に記載の水性分散液。
一般式(4-a12):[H-(CF2)12CO2 -]M+
(式中、M+はカチオンを表す。) - 前記ポリテトラフルオロエチレン粒子が、低分子量ポリテトラフルオロエチレンの粒子であり、前記低分子量ポリテトラフルオロエチレンは、380℃における溶融粘度が1×102~7×105Pa・sである請求項15または17に記載の水性分散液。
- 水性分散液中の含フッ素界面活性剤の含有量が、10質量ppm以下である請求項15または17に記載の水性分散液。
- 水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量が、ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して、1.0質量%未満である請求項15または17に記載の水性分散液。
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