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

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Description

本開示は、フルオロポリマーの製造方法および水性分散液に関する。
特許文献1には、過フッ素化モノマー、フルオロアルキル基中に1~3の炭素原子を有するフルオロアルキルスルフィン酸またはその塩、および、フルオロ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を含む水性混合物を調製し、フリーラジカル条件下で過フッ素化モノマーを重合させて、フルオロポリマーの水性分散液を調製するフルオロポリマーを製造するプロセスであって、重合上がりのフルオロポリマーの水性分散液中のパーフルオロオクタン酸またはその塩の量が、フルオロポリマー1グラム当たり25ナノグラム以下であるプロセスが記載されている。
国際公開第2022/180547号
本開示では、親水基を有する含フッ素化合物の含有量が少ないフルオロポリマーの製造方法を提供することを目的とする。
本開示によれば、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。
本開示によれば、親水基を有する含フッ素化合物の含有量が少ないフルオロポリマーの製造方法を提供することができる。
本開示を具体的に説明する前に、本開示で使用するいくつかの用語を定義または説明する。
本開示において、フッ素樹脂とは、部分結晶性フルオロポリマーであり、フルオロプラスチックスである。フッ素樹脂は、融点を有し、熱可塑性を有するが、溶融加工性であっても、非溶融加工性であってもよい。
本開示において、溶融加工性とは、押出機及び射出成形機等の従来の加工機器を用いて、ポリマーを溶融して加工することが可能であることを意味する。従って、溶融加工性のフッ素樹脂は、後述する測定方法により測定されるメルトフローレートが0.01~500g/10分であることが通常である。
本開示において、フッ素ゴムとは、非晶質フルオロポリマーである。「非晶質」とは、フルオロポリマーの示差走査熱量測定〔DSC〕(昇温速度10℃/分)あるいは示差熱分析〔DTA〕(昇温速度10℃/分)において現われた融解ピーク(ΔH)の大きさが4.5J/g以下であることをいう。フッ素ゴムは、架橋することにより、エラストマー特性を示す。エラストマー特性とは、ポリマーを延伸することができ、ポリマーを延伸するのに必要とされる力がもはや適用されなくなったときに、その元の長さを保持できる特性を意味する。
本開示において、ポリテトラフルオロエチレン〔PTFE〕は、全重合単位に対するテトラフルオロエチレン単位の含有量が99モル%以上であるフルオロポリマーであることが好ましい。
本開示において、フッ素樹脂(但し、ポリテトラフルオロエチレンを除く)及びフッ素ゴムは、いずれも、全重合単位に対するテトラフルオロエチレンの含有量が99モル%未満であるフルオロポリマーであることが好ましい。
本開示において、フルオロポリマーを構成する各モノマーの含有量は、NMR、FT-IR、元素分析、蛍光X線分析をモノマーの種類によって適宜組み合わせることで算出できる。
本開示において、「有機基」は、1個以上の炭素原子を含有する基、または有機化合物から1個の水素原子を除去して形成される基を意味する。上記有機基としては、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
本開示において、端点によって表わされる範囲には、その範囲内に含まれるすべての数値が含まれる(たとえば、1~10には、1.4、1.9、2.33、5.75、9.98などが含まれる)。
本開示において、「少なくとも1」の記載には、1以上の全ての数値が含まれる(たとえば、少なくとも2、少なくとも4、少なくとも6、少なくとも8、少なくとも10、少なくとも25、少なくとも50、少なくとも100など)。
以下、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。
1.製造方法
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。
(重合開始剤)
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。
本開示において、一次ラジカルとは、重合開始剤(重合開始剤がレドックス開始剤である場合は酸化剤および還元剤)から直接発生するラジカルを意味する。一次ラジカルには、重合開始剤が開裂することにより直接生じたラジカル、および、重合開始剤がレドックス開始剤である場合には、レドックス開始剤を構成する酸化剤が開裂して発生するラジカル(過硫酸アンモニウムが開裂して発生する硫酸ラジカルなど)と、還元剤(トリフルオロメタンスルフィン酸ナトリウムなど)と、が反応することにより生じるラジカル(CFSOラジカル、CFラジカルなど)が含まれる。他方、重合開始剤から直接発生するラジカルが、連鎖移動剤、フルオロモノマーなどの重合開始剤以外の化合物と反応して生じるラジカルは、一次ラジカルには含まれない。
一次ラジカルは、通常、重合条件下で発生する。したがって、一次ラジカルには、重合開始時に発生する一次ラジカル、および、重合の途中に発生する一次ラジカルが含まれる。
ラジカルについて、疎水性とは、水との親和性が低い性質をいう。疎水性ラジカルの一例は、他の化合物(たとえば、連鎖移動剤や炭化水素系界面活性剤などテロゲン性を有する化合物)から引き抜かれた水素原子と結合することにより、20℃における水への溶解度が1.0質量%未満の化合物を与えるラジカルである。疎水性ラジカルの他の一例は、親水基を持たないラジカルである。親水基とは、水との親和力が大きい有極性の原子団であり、その一例は-SOM、-OSOM、-COOM、-POM、-OPOM、-NR、-OH、-NRX等である(式中、Mはカチオン、RはHまたは有機基、Xはアニオンである)。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。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。
疎水性の一次ラジカルの発生の有無は、たとえば、重合により得られるフルオロポリマーの19F-固体NMR分析により確認することができる。たとえば、重合開始剤として、トリフルオロメタンスルフィン酸ナトリウムおよび過硫酸アンモニウムから構成されるレドックス開始剤を用い、連鎖移動剤としてエタンを用いて、テトラフルオロエチレンを重合した場合、重合により得られるフルオロポリマーのNMRスペクトルに、-CF基および-CFH基に由来するピークが観察される。-CF基は、重合開始剤から発生したラジカルとテトラフルオロエチレンとの反応により形成され、-CFH基は、成長ラジカルがエタンから引き抜かれた水素原子と結合することにより形成されたと推定することができる。したがって、重合開始剤として、トリフルオロメタンスルフィン酸ナトリウムおよび過硫酸アンモニウムから構成されるレドックス開始剤を用いた場合には、重合開始剤からCFラジカルが発生したことが分かる。トリフルオロメタンスルフィン酸ナトリウムを用いず、重合開始剤として、過硫酸アンモニウムのみを用いた以外は上記の重合と同様にした場合、重合により得られるフルオロポリマーのNMRスペクトルに、-CF基のピークは観察されない。したがって、重合開始剤として、過硫酸アンモニウムのみを用いると、CFラジカルなどの疎水性の一次ラジカルが発生しないことが分かる。疎水性の一次ラジカルの発生の有無は水性分散液やフルオロポリマーに含まれるオリゴマーをGC-MSで分析することでも確認できる。たとえば、上記の例では、一般式:CF-(CF-H(式中、nは0以上の整数)で表される化合物が検出される。
疎水性の一次ラジカルとしては、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が好ましく、パーフルオロアルキルラジカルがより好ましい。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が2以上の場合、これらのラジカルは2つの炭素原子間に酸素原子を有してもよい。「非パーフルオロアルキル」には、「フッ素非含有アルキル」および「部分フッ素化アルキル」が含まれる。
また、疎水性の一次ラジカルとしては、炭素原子を含有するラジカルが好ましく、炭素数1~19のラジカルがより好ましく、炭素数1~19の非パーフルオロアルキルラジカル、2つの炭素原子間に酸素原子を有する炭素数が2~19の非パーフルオロアルキルラジカル、炭素数1~19のパーフルオロアルキルラジカルまたは2つの炭素原子間に酸素原子を有する炭素数が2~19のパーフルオロアルキルラジカルがさらに好ましく、炭素数1~19のパーフルオロアルキルラジカルが尚さらに好ましい。
疎水性の一次ラジカルとしては、たとえば、
一般式:R
(式中、R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:R-O-R
(式中、RおよびR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:R-O-R-O-R
(式中、R、RおよびR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。
また、疎水性の一次ラジカルとしては、炭素原子を含有するラジカルが好ましく、炭素数が1~7のラジカルがより好ましく、炭素数が1~7の非パーフルオロアルキルラジカルまたは炭素数が1~7のパーフルオロアルキルラジカルがさらに好ましく、炭素数が1~7のパーフルオロアルキルラジカルが尚さらに好ましい。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が2以上の場合、これらのラジカルは2つの炭素原子間に酸素原子を有してもよい。
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。
一実施形態において、疎水性の一次ラジカルは、
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。
一実施形態において、疎水性の一次ラジカルは、
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。
一実施形態において、疎水性の一次ラジカルは、
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。
また、疎水性の一次ラジカルとしては、たとえば、
一般式:CF-(CF
(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。
重合開始剤としては、疎水性の重合開始剤であってもよく、水溶性の重合開始剤であってもよい。重合開始剤としては、水溶性の重合開始剤が好ましい。水溶性の重合開始剤とは、例えば20℃における水への溶解度が1.0質量%以上の重合開始剤をいう。水溶性の重合開始剤を用いて、疎水性の一次ラジカルを発生させて、フルオロモノマーの重合を行うことによって、円滑に重合反応が進行するとともに、親水性化合物の副生を一層抑制することができる。または、水溶性の重合開始剤とは、反応工程が実施される条件で、少なくとも0.1質量%または少なくとも0.01質量%の溶液が得られることを意味する。水に不溶な開始剤を用いると、重合反応中に凝集物が発生する原因となり、良好な水性分散液が得られない。
重合開始剤としては、レドックス開始剤が好ましい。レドックス開始剤としては、酸化剤と還元剤とから構成される開始剤であれば特に限定されないが、水溶性のレドックス開始剤が好ましい。水溶性のレドックス開始剤とは、水溶性を有する酸化剤と、水溶性を有する還元剤とから構成される開始剤をいう。水に不溶なレドックス開始剤を用いると、重合反応中に凝集物が発生する原因となり、良好な水性分散液が得られない。
レドックス開始剤を構成する還元剤としては、スルフィン酸塩、カルボン酸塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、ジイミン、シュウ酸等が挙げられる。好ましくは、スルフィン酸塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、ジイミン、シュウ酸等が挙げられる。
一実施形態において、レドックス開始剤を構成する還元剤は、
一般式:R111-SO
(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-SO
(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-SO
(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。
一実施形態において、レドックス開始剤を構成する還元剤は、
一般式:R111-SO
(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。
一実施形態において、レドックス開始剤を構成する還元剤は、
一般式:R111-SO
(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。
レドックス開始剤を構成する還元剤の一般式において、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、亜鉛イオンなどの金属イオン;などが挙げられる。
レドックス開始剤を構成する還元剤としては、含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩が好ましく、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がより好ましい。
また、含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩としては、たとえば、
一般式:CF-(CF-SO
(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。
含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩としては、トリフルオロメタンスルフィン酸、トリフルオロメタンスルフィン酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルフィン酸アンモニウム、トリフルオロメタンスルフィン酸カリウム、ペンタフルオロエタンスルフィン酸、ペンタフルオロエタンスルフィン酸ナトリウム、ペンタフルオロエタンスルフィン酸アンモニウム、ペンタフルオロエタンスルフィン酸カリウム、パーフルオロ-n-プロパンスルフィン酸、パーフルオロ-n-プロパンスルフィン酸ナトリウム、パーフルオロ-n-プロパンスルフィン酸アンモニウム、パーフルオロ-n-プロパンスルフィン酸カリウム、パーフルオロイソプロパンスルフィン酸、パーフルオロ-イソプロパンスルフィン酸ナトリウム、パーフルオロイソプロパンスルフィン酸アンモニウム、パーフルオロイソプロパンスルフィン酸カリウム、1,1-ジフルオロメタンスルフィン酸、1,1-ジフルオロメタンスルフィン酸亜鉛(ビス(ジフルオロメチルスルホニル)亜鉛)、1,1,2,2-テトラフルオロエタンスルフィン酸、1,1,2,2,3,3-ヘキサフルオロペンタンスルフィン酸などが挙げられる。
レドックス開始剤を構成する酸化剤としては、過硫酸塩、有機過酸化物、過マンガン酸塩、三酢酸マンガン、セリウム(IV)塩、銀(II)塩、銅(II)塩、鉄(III)塩、臭素酸塩、塩素酸塩、次亜塩素酸塩、過リン酸塩、過ホウ酸塩などが挙げられる。
レドックス開始剤を構成する酸化剤としては、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が好ましく、過硫酸塩、セリウム(IV)塩、銀(II)塩、臭素酸塩、塩素酸塩、次亜塩素酸塩、過リン酸塩、過ホウ酸塩、過炭酸塩がより好ましく、過硫酸塩がさらに好ましく、過硫酸アンモニウムまたは過硫酸カリウムが特に好ましい。
開始剤の分解速度を上げるため、レドックス開始剤の組み合わせには、銅塩、鉄塩、銀塩などの金属塩を加えることも好ましい。銅塩としては、硫酸銅(I)、鉄塩としては硫酸鉄(II)、銀塩としては硝酸銀(I)等が挙げられる。
たとえば、還元剤として、一般式:R111-SOM(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。)で表される化合物を用い、酸化剤として過硫酸アンモニウムを用いて、テトラフルオロエチレン(CF=CF)を重合した場合には、
一般式:R111-(CF-CFn1
(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。
このようにして生じたラジカルは、疎水性を有していることから、他の化合物(たとえば、連鎖移動剤や炭化水素系界面活性剤などテロゲン性を有する化合物)と反応した場合でも、親水性化合物が生成しない。したがって、本開示の製造方法は、テロゲン性を有する化合物の存在下にフルオロモノマーの重合を行うにも関わらず、疎水性の一次ラジカルを発生させる重合開始剤を用いてフルオロモノマーを重合するものであることから、重合中に親水性化合物が副生しにくい。
重合開始剤の添加量は、モノマーの種類、目的とするフルオロポリマーの分子量、反応速度によって適宜決定される。重合開始剤の添加量は、水性媒体に対して、好ましくは0.00001~10質量%であり、より好ましくは0.0001質量%以上であり、さらに好ましくは0.001質量%以上であり、特に好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは2質量%以下である。
重合開始剤としてレドックス開始剤を用いる場合には、還元剤の添加量は、水性媒体に対して、好ましくは0.00001~10質量%であり、より好ましくは0.0001質量%以上であり、さらに好ましくは0.001質量%以上であり、特に好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは2質量%以下である。酸化剤の添加量は、還元剤の添加量に応じて調整される。
重合開始剤は、重合開始時に一括して添加してもよいし、重合を開始させるために添加した後、重合中にさらに添加してもよい。重合開始剤として、レドックス開始剤を用いる場合は、酸化剤または還元剤のいずれかをあらかじめ重合槽に仕込み、ついでもう一方を連続的又は断続的に加えて重合を開始させてもよい。例えば、還元剤として、含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩を用い、酸化剤として、過硫酸塩を用いる場合には、重合系に含フッ素アルキルスルフィン酸またはその塩を添加し、そこへ過硫酸塩を連続的に添加することができる。
(テロゲン性を有する化合物)
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。
従来のフルオロポリマーの製造方法において、テロゲン性を有する化合物の存在下にフルオロモノマーの重合を行うと、親水基を有する含フッ素化合物が含まれることが今や判明した。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て、テロゲン性を有する化合物の存在下にフルオロモノマーの重合を行うことから、親水基を有する含フッ素化合物の副生を抑制することができ、高い純度を有するフルオロポリマーを製造することができる。これにより、親水基を有する含フッ素化合物の含有量を低減するための追加の手法を用いる必要がない。これは、重合開始剤から水溶性ラジカルが発生することにより親水基を有する含フッ素化合物が生成していると推定している。
(連鎖移動剤)
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。
連鎖移動剤としては、たとえばマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、コハク酸ジメチルなどのエステル類のほか、イソペンタン、メタン、エタン、プロパン、メタノール、イソプロパノール、アセトン、各種メルカプタン、四塩化炭素などの各種ハロゲン化炭化水素、シクロヘキサンなどがあげられる。
連鎖移動剤としては、なかでも、炭素数2~4の非ハロゲン化アルカンが好ましい。具体的には、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよびイソブタンからなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、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種がさらに好ましい。
上記連鎖移動剤の使用量は、通常、供給されるフルオロモノマー全量に対して、好ましくは1~50,000質量ppmであり、より好ましくは1~20,000質量ppmであり、さらに好ましくは1~10,000質量ppmであり、尚さらに好ましくは1~5,000質量ppmである。
上記連鎖移動剤は、重合開始前に一括して反応容器中に添加してもよいし、重合開始後に一括して添加してもよいし、重合中に複数回に分割して添加してもよいし、また、重合中に連続的に添加してもよい。
(界面活性剤)
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。
(炭化水素系界面活性剤)
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。
上記炭化水素系界面活性剤は、同じ分子上に親水性部分及び疎水性部分を有する界面活性剤であってよい。これらは、カチオン性、非イオン性またはアニオン性であってよい。
カチオン性炭化水素系界面活性剤は、通常、アルキル化臭化アンモニウムなどのアルキル化ハロゲン化アンモニウムなどの正に帯電した親水性部分と、長鎖脂肪酸などの疎水性部分を有する。
アニオン性炭化水素系界面活性剤としては、カルボン酸又はその塩、スルホン酸又はその塩、硫酸又はその塩などが挙げられる。
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。
非イオン性炭化水素系界面活性剤は、通常、帯電した基を含まず、長鎖炭化水素である疎水性部分を有する。非イオン性界面活性剤の親水性部分は、エチレンオキシドとの重合から誘導されるエチレンエーテルの鎖などの水溶性官能基を含む。
非イオン性炭化水素系界面活性剤の例
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。
ポリオキシエチレンアルキルエーテルの具体例:ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル等。
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの具体例:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等。
ポリオキシエチレンアルキルエステルの具体例:ポリエチレングリコールモノラウリレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリエチレングリコールモノステアレート等。
ソルビタンアルキルエステルの具体例:ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等。
ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルの具体例:ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等。
グリセロールエステルの具体例:モノミリスチン酸グリセロール、モノステアリン酸グリセロール、モノオレイン酸グリセロール等。
上記誘導体の具体例:ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルフェニル-ホルムアルデヒド凝縮物、ポリオキシエチレンアルキルエーテルホスフェート等。
上記エーテル及びエステルは、10~18のHLB値を有してよい。
非イオン性炭化水素系界面活性剤としては、ダウ・ケミカル社製のTriton(登録商標)Xシリーズ(X15、X45、X100等)、Tergitol(登録商標)15-Sシリーズ、Tergitol(登録商標)TMNシリーズ(TMN-6、TMN-10、TMN-100等)、Tergitol(登録商標)Lシリーズ、BASF製のPluronic(登録商標)Rシリーズ(31R1、17R2、10R5、25R4(m~22、n~23)、Iconol(登録商標)TDAシリーズ(TDA-6、TDA-9、TDA-10)等が挙げられる。
アニオン性炭化水素系界面活性剤としては、Resolution Performance ProductsのVersatic(登録商標)10、BASF製のAvanel Sシリーズ(S-70、S-74等)等が挙げられる。
アニオン性炭化水素系界面活性剤としては、フッ素原子を有しないアニオン性界面活性剤であれば特に限定されないが、
一般式(X):R-(L-M)
(式中、R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。
としては、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1~100の炭化水素基が好ましい。ヘテロ原子は、炭素原子と炭素原子との間に挿入されていてもよいし、炭素原子に結合する置換基に含まれていてもよい。
Lとしては、-ArSO 、-ArSO 、-SO 、-SO-、-PO 又は-COOが好ましい。-ArSO は、アリールスルホン酸塩である。-ArSO は、アリール硫酸塩である。
Mとしては、H、金属原子、NR5Z 、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。
上記炭化水素系界面活性剤としては、R-L-M(式中、R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、-ArSO 、-SO 、-SO-、-PO 又は-COOであり、Mが、H、金属原子、NR5Z 、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、-ArSO 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。
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CH-(CH-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。
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。R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
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)(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、-ArSO 、-SO 、-SO-、-PO 又は-COOであり、Mが、H、金属原子、NR5Z 、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、-ArSO 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。
6Z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)(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、-ArSO 、-SO 、-SO-、-PO 又は-COOであり、Mが、H、金属原子、NR5Z 、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。-ArSO 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。
7Z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。
上記炭化水素系界面活性剤としては、シロキサン炭化水素系界面活性剤も挙げられる。シロキサン炭化水素系界面活性剤については、米国特許第6,841,616号明細書にも開示されている。
アニオン性炭化水素系界面活性剤としては、Akzo Nobel Surface Chemistry LLCのスルホサクシネート界面活性剤Lankropol(登録商標)K8300等も挙げられる。
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。
上記炭化水素系界面活性剤としては、Omnova Solutions,Inc.のPolyFox(登録商標)界面活性剤(PolyFoxTMPF-156A、PolyFoxTMPF-136A等)も挙げられる。
上記炭化水素系界面活性剤としては、アニオン性炭化水素系界面活性剤であることが好ましい。アニオン性炭化水素系界面活性剤としては上述したものを採用できるが、例えば、下記のアニオン性炭化水素系界面活性剤を好適に採用できる。
上記炭化水素系界面活性剤としては、一般式(1):
(式中、R~RはH又は一価の置換基を表し、但し、R及びRのうち、少なくとも1つは、一般式:-Y-Rで示される基、R及びRのうち、少なくとも1つは、一般式:-X-Aで示される基、又は、一般式:-Y-Rで示される基を表す。
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、-SOM又は-OSOM(Mは、H、金属原子、NR 、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、R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)-、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR-及び-NRCO-からなる群より選択される2価の連結基、又は、結合手、RはH又は有機基;
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。
~R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。
界面活性剤(1)について説明する。
式中、R~RはH又は一価の置換基を表し、但し、R及びRのうち、少なくとも1つは、一般式:-Y-Rで示される基、R及びRのうち、少なくとも1つは、一般式:-X-Aで示される基、又は、一般式:-Y-Rで示される基を表す。R~R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。
としての上記アルキル基が有してもよい上記置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数3~10の環状のアルキル基、ヒドロキシ基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
としての上記アルキル基は、カルボニル基を含まないことが好ましい。
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。
としては、置換基を有してもよい炭素数1~10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3~10の環状のアルキル基が好ましく、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボニル基を含まない炭素数3~10の環状のアルキル基がより好ましく、置換基を有さない炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更に好ましく、置換基を有さない炭素数1~3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更により好ましく、メチル基(-CH)又はエチル基(-C)が特に好ましく、メチル基(-CH)が最も好ましい。
一価の置換基としては、一般式:-Y-Rで示される基、一般式:-X-Aで示される基、-H、置換基を有していてもよいC1-20のアルキル基、-NH、-NHR(Rは有機基)、-OH、-COOR(Rは有機基)又は-OR(Rは有機基)が好ましい。上記アルキル基の炭素数は1~10が好ましい。
としては、C1-10のアルキル基又はC1-10のアルキルカルボニル基が好ましく、C1-4のアルキル基又はC1-4のアルキルカルボニル基がより好ましい。
式中、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、結合手を表す。
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。
Xとしては、-CO-、-S(=O)-、-O-、-COO-、-OCO-、-S(=O)-O-、-O-S(=O)-、-CONR-及び-NRCO-からなる群より選択される少なくとも1種の結合を含む2価の連結基、C1-10のアルキレン基、又は、結合手が好ましい。RはH又は有機基を表す。
における有機基としてはアルキル基が好ましい。Rとしては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましく、Hが更により好ましい。
式中、Aは、各出現において同一又は異なって、-COOM、-SOM又は-OSOM(Mは、H、金属原子、NR 、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、RはH又は有機基である。4つのRは、同一でも異なっていてもよい。)を表す。一般式(1)において、Aは-COOMであることが好適な態様の一つである。
における有機基としてはアルキル基が好ましい。Rとしては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましい。
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。
Mとしては、H、金属原子又はNR が好ましく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR がより好ましく、H、Na、K、Li又はNHが更に好ましく、Na、K又はNHが更により好ましく、Na又はNHが特に好ましく、NHが最も好ましい。
式中、Yは、各出現において同一又は異なって、-S(=O)-、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR-及び-NRCO-からなる群より選択される2価の連結基、又は、結合手、RはH又は有機基を表す。
Yとしては、結合手、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR-及び-NRCO-からなる群より選択される2価の連結基が好ましく、結合手、-COO-及び-OCO-からなる群より選択される2価の連結基がより好ましい。
における有機基としてはアルキル基が好ましい。Rとしては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましく、Hが更により好ましい。
式中、R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。上記Rの有機基の炭素数は、2以上が好ましく、20以下が好ましく、2~20がより好ましく、2~10がさらに好ましい。
のアルキル基は、炭素数が2以上である場合、炭素-炭素原子間にカルボニル基、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1又は2以上含むことができるが、上記アルキル基の両末端にこれらの基を含まない。上記Rのアルキル基は、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。
としては、
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-NRCO-R11で示される基、又は、
一般式:-R10-CONR-R11で示される基、
(式中、R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。
としては、一般式:-R10-CO-R11で示される基がより好ましい。
における有機基としてはアルキル基が好ましい。Rとしては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましく、Hが更により好ましい。
10のアルキレン基の炭素数は、1以上が好ましく、3以上がより好ましく、20以下が好ましく、12以下がより好ましく、10以下が更に好ましく、8以下が特に好ましい。また、R10のアルキレン基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、3~10が更に好ましい。
11のアルキル基の炭素数は、1~20であってよく、1~15が好ましく、1~12がより好ましく、1~10が更に好ましく、1~8が更により好ましく、1~6が殊更好ましく、1~3が尚更に好ましく、1又は2が特に好ましく、1が最も好ましい。また、上記R11のアルキル基は、1級炭素、2級炭素、3級炭素のみで構成されていることが好ましく、1級炭素、2級炭素のみで構成されるのが特に好ましい。すなわち、R11としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基が好ましく、特にメチル基が最も好ましい。
一般式(1)において、R及びRのうち、少なくとも1つは、一般式:-X-Aで示される基であり、該Aは-COOMであることも好適な態様の一つである。
上記炭化水素系界面活性剤としては、下記式(1-0A):
(式中、R1A~R5Aは、H、炭素-炭素原子間にエステル基を含んでもよい1価の炭化水素基、又は、一般式:-X-Aで示される基である。但し、R2A及びR5Aの少なくとも1つは、一般式:-X-Aで示される基を表す。
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、NR 、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、Rは、H又は有機基);
1A~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。
一般式(1-0A)中、R1A~R5Aにおいて、炭素-炭素原子間にエステル基を含んでもよい1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。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。上記炭素-炭素原子間にエステル基を含んでもよい1価の炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。
式中、X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。
一般式(1-0A)中、R2A及びR5Aのいずれか1つが、上記一般式:-X-Aで示される基であることが好ましく、R2Aが上記一般式:-X-Aで示される基であることがより好ましい。
一般式(1-0A)中、好適な態様としては、R2Aが、一般式:-X-Aで示される基であり、R1A、R3A、R4A及びR5AがHである態様である。この場合、Xは結合手又は炭素数1~5のアルキレン基であることが好ましい。
一般式(1-0A)中、好適な態様としてはまた、R2Aが、一般式:-X-Aで示される基であり、R1A及びR3Aが-Y-Rで示される基であり、Yは、各出現において同一又は異なって、-COO-、-OCO-、又は、結合手であり、Rは各出現において同一又は異なって、炭素数1以上のアルキル基である態様である。この場合、R4A及びR5AがHであることが好ましい。
一般式(1-0A)で表される炭化水素系界面活性剤としては、例えば、グルタル酸又はその塩、アジピン酸又はその塩、ピメリン酸又はその塩、スベリン酸又はその塩、アゼライン酸又はその塩、セバシン酸又はその塩等が挙げられる。
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。
上記炭化水素系界面活性剤としては、また、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も挙げられる。
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としては、式:R-X(式中、R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つ以上有する炭素数1~2000のフッ素非含有有機基であり、Xは、-OSOX1、-COOXX1又は-SOX1(XX1は、H、金属原子、NRX1 、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、RX1はH又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。))で示される界面活性剤が好ましい。Rは、炭素数が500以下であることが好ましく、100以下であることがより好ましく、50以下であることが更に好ましく、30以下であることが更により好ましい。RX1の有機基としてはアルキル基が好ましい。RX1としてはH又は炭素数1~10の有機基が好ましく、H又は炭素数1~4の有機基がより好ましく、H又は炭素数1~4のアルキル基が更に好ましい。
上記炭化水素系界面活性剤としては、下記式(a):
(式中、R1aは、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炭素数3以上の環状のアルキル基であり、炭素原子に結合した水素原子がヒドロキシ基又はエステル結合を含む1価の有機基により置換されていてもよく、炭素数が2以上の場合はカルボニル基を含んでもよく、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環を形成していてもよい。R2a及びR3aは、独立に、単結合又は2価の連結基である。R1a、R2a及びR3aは、炭素数が合計で6以上である。Xは、H、金属原子、NR4a 、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、R4aはH又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。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。)で示される界面活性剤(a)、下記式(b):
(式中、R1bは、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り、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環を形成していてもよい。R2b及びR4bは、独立に、H又は置換基である。R3bは、置換基を有してもよい炭素数1~10のアルキレン基である。nは、1以上の整数である。p及びqは、独立に、0以上の整数である。Xは、H、金属原子、NR5b 、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、R5bはH又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。R1b、R2b、R3b及びR4b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。Lは、単結合、-CO-B-*、-OCO-B-*、-CONR6b-B-*、-NR6bCO-B-*、又は、-CO-(但し、-CO-B-、-OCO-B-、-CONR6b-B-、-NRCO-B-に含まれるカルボニル基を除く。)であり、Bは単結合もしくは置換基を有してもよい炭素数1から10のアルキレン基であり、R6bは、H又は置換基を有していてもよい、炭素数1~4のアルキル基である。*は、式中の-OSOに結合する側を指す。)で示される界面活性剤(b)、下記式(c):
(式中、R1cは、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炭素数3以上の環状のアルキル基であり、炭素原子に結合した水素原子がヒドロキシ基又はエステル結合を含む1価の有機基により置換されていてもよく、炭素数が2以上の場合はカルボニル基を含んでもよく、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環を形成していてもよい。R2c及びR3cは、独立に、単結合又は2価の連結基である。R1c、R2c及びR3cは、炭素数が合計で5以上である。Aは、-COOX又は-SO(Xは、H、金属原子、NR4c 、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、R4cはH又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。)である。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。)で示される界面活性剤(c)、及び、下記式(d):
(式中、R1dは、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り、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環を形成していてもよい。R2d及びR4dは、独立に、H又は置換基である。R3dは、置換基を有してもよい炭素数1~10のアルキレン基である。nは、1以上の整数である。p及びqは、独立に、0以上の整数である。Aは、-SO又は-COOX(Xは、H、金属原子、NR5d 、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、R5dはH又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。)である。R1d、R2d、R3d及びR4d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。Lは、単結合、-CO-B-*、-OCO-B-*、-CONR6d-B-*、-NR6dCO-B-*、又は、-CO-(但し、-CO-B-、-OCO-B-、-CONR6d-B-、-NR6dCO-B-に含まれるカルボニル基を除く。)であり、Bは単結合もしくは置換基を有してもよい炭素数1から10のアルキレン基であり、R6dは、H又は置換基を有していてもよい、炭素数1~4のアルキル基である。*は、式中のAに結合する側を指す。)で示される界面活性剤(d)からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。
界面活性剤(a)について説明する。
式(a)中、R1aは、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炭素数3以上の環状のアルキル基である。
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、CH-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。
なお、本開示において、上記アルキル基の「炭素数」には、カルボニル基を構成する炭素原子の数及び上記複素環を構成する炭素原子の数も含めるものとする。例えば、CH-C(=O)-CH-で示される基は炭素数が3であり、CH-C(=O)-C-C(=O)-C-で示される基は炭素数が7であり、CH-C(=O)-で示される基は炭素数が2である。
上記アルキル基は、炭素原子に結合した水素原子が官能基により置換されていてもよく、例えば、ヒドロキシ基(-OH)又はエステル結合を含む1価の有機基により置換されていてもよいが、如何なる官能基によっても置換されてい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)-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。
式中、R2a及びR3aは、独立に、単結合又は2価の連結基である。
2a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。
2a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。
上記アルキレン基は、炭素原子に結合した水素原子が官能基により置換されていてもよく、例えば、ヒドロキシ基(-OH)又はエステル結合を含む1価の有機基により置換されていてもよいが、如何なる官能基によっても置換されてい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。
1a、R2a及びR3aは、炭素数が合計で6以上である。合計の炭素数としては、8以上が好ましく、9以上がより好ましく、10以上が更に好ましく、20以下が好ましく、18以下がより好ましく、15以下が更に好ましい。
1a、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。
式(a)中、Xは、H、金属原子、NR4a 、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、R4aはH又は有機基である。4つのR4aは、同一でも異なっていてもよい。R4aにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。R4aとしては、H又は炭素数1~10の有機基が好ましく、H又は炭素数1~4の有機基がより好ましく、H又は炭素数1~4のアルキル基が更に好ましい上記金属原子としては、1、2価の金属原子が挙げられ、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。
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 が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH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NHが更に好ましく、Na又はNHが特に好ましく、除去が容易であることから、NHが最も好ましい。XがNH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。
界面活性剤(a)としては、次の界面活性剤が例示できる。各式中、Xは上述のとおりである。
次に界面活性剤(b)について説明する。
式(b)中、R1bは、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る。
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。
なお、本開示において、上記アルキル基の「炭素数」には、上記複素環を構成する炭素原子の数も含めるものとする。
1bとしての上記アルキル基が有してもよい上記置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数3~10の環状のアルキル基、ヒドロキシ基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
1bとしての上記アルキル基は、カルボニル基を含まないことが好ましい。
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。
1bとしては、置換基を有してもよい炭素数1~10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3~10の環状のアルキル基が好ましく、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボニル基を含まない炭素数3~10の環状のアルキル基がより好ましく、置換基を有さない炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更に好ましく、置換基を有さない炭素数1~3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更により好ましく、メチル基(-CH)又はエチル基(-C)が特に好ましく、メチル基(-CH)が最も好ましい。
式(b)中、R2b及びR4bは、独立に、H又は置換基である。複数個のR2b及びR4bは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
2b及びR4bとしての上記置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数3~10の環状のアルキル基、ヒドロキシ基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
2b及びR4bとしての上記アルキル基は、カルボニル基を含まないことが好ましい。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。
2b及びR4bとしての上記アルキル基としては、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボニル基を含まない炭素数3~10の環状のアルキル基が好ましく、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、置換基を有さない炭素数1~3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更に好ましく、メチル基(-CH)又はエチル基(-C)が特に好ましい。
2b及びR4bとしては、独立に、H又はカルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が好ましく、H又は置換基を有さない炭素数1~3の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、H、メチル基(-CH)又はエチル基(-C)が更により好ましく、Hが特に好ましい。
式(b)中、R3bは、置換基を有してもよい炭素数1~10のアルキレン基である。R3bは、複数個存在する場合、同一でも異なっていてもよい。
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。
上記アルキレン基としては、置換基を有してもよい炭素数1~10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3~10の環状のアルキレン基が好ましく、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基又はカルボニル基を含まない炭素数3~10の環状のアルキレン基が好ましく、置換基を有さない炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基がより好ましく、メチレン基(-CH-)、エチレン基(-C-)、イソプロピレン基(-CH(CH)CH-)又はプロピレン基(-C-)が更に好ましい。
1b、R2b、R3b及びR4b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が、環を形成していないことが好ましい。
式(b)中、nは、1以上の整数である。nとしては、1~40の整数が好ましく、1~30の整数がより好ましく、5~25の整数が更に好ましく、5~9、11~25の整数が特に好ましい。
式(b)中、p及びqは、独立に、0以上の整数である。pとしては、0~10の整数が好ましく、0又は1がより好ましい。qとしては、0~10の整数が好ましく、0~5の整数がより好ましい。
n、p及びqは、合計が5以上の整数であることが好ましい。n、p及びqの合計は8以上の整数であることがより好ましい。n、p及びqの合計はまた、60以下の整数であることが好ましく、50以下の整数であることがより好ましく、40以下の整数であることが更に好ましい。
式(b)中、Xは、H、金属原子、NR5b 、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、R5bはH又は有機基である。4つのR5bは、同一でも異なっていてもよい。R5bにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。R5bとしては、H又は炭素数1~10の有機基が好ましく、H又は炭素数1~4の有機基がより好ましく、H又は炭素数1~4のアルキル基が更に好ましい。上記金属原子としては、1、2価の金属原子が挙げられ、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。Xは金属原子又はNR5b (R5bは上記のとおり)であってよい。
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 が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH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NHが更に好ましく、Na又はNHが特に好ましく、除去が容易であることから、NHが最も好ましい。XがNH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。
式(b)中、Lは、単結合、-CO-B-*、-OCO-B-*、-CONR6b-B-*、-NR6bCO-B-*、又は、-CO-(但し、-CO-B-、-OCO-B-、-CONR6b-B-、-NRCO-B-に含まれるカルボニル基を除く。)であり、Bは単結合もしくは置換基を有してもよい炭素数1~10のアルキレン基であり、R6bは、H又は置換基を有していてもよい、炭素数1~4のアルキル基である。上記アルキレン基は、炭素数が1~5であることがより好ましい。また、上記Rは、H又はメチル基であることがより好ましい。*は、式中の-OSOに結合する側を指す。
Lは単結合であることが好ましい。
界面活性剤(b)としては、例えば、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHOSONa、
(CHCC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHC(O)CHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHCHCHC(O)CHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)CHCHOSONa、
CHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)CHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)NHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHNHC(O)CHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)OSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)OCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOC(O)CHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSOH、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSOLi、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSOK、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONH
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCH(CHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
(CHCC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHOSONa、
CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOCHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)NHCHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHNHC(O)CHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)OCHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOC(O)CHCHOSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)OSONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSOH、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSOLi、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSOK、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONH
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHOSONa等が挙げられる。
界面活性剤(c)について説明する。
式(c)中、R1cは、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炭素数3以上の環状のアルキル基である。
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、CH-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。
なお、本開示において、上記アルキル基の「炭素数」には、カルボニル基を構成する炭素原子の数及び上記複素環を構成する炭素原子の数も含めるものとする。例えば、CH-C(=O)-CH-で示される基は炭素数が3であり、CH-C(=O)-C-C(=O)-C-で示される基は炭素数が7であり、CH-C(=O)-で示される基は炭素数が2である。
上記アルキル基は、炭素原子に結合した水素原子が官能基により置換されていてもよく、例えば、ヒドロキシ基(-OH)又はエステル結合を含む1価の有機基により置換されていてもよいが、如何なる官能基によっても置換されてい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)-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。
式(c)中、R2c及びR3cは、独立に、単結合又は2価の連結基である。
2c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。
2c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。
上記アルキレン基は、炭素原子に結合した水素原子が官能基により置換されていてもよく、例えば、ヒドロキシ基(-OH)又はエステル結合を含む1価の有機基により置換されていてもよいが、如何なる官能基によっても置換されてい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。
1c、R2c及びR3cは、炭素数が合計で5以上である。合計の炭素数としては、7以上が好ましく、9以上がより好ましく、20以下が好ましく、18以下がより好ましく、15以下が更に好ましい。
1c、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。
式(c)中、式中、Aは、-COOX又は-SO(Xは、H、金属原子、NR4c 、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、R4cはH又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。)である。R4cにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。R4cとしては、H又は炭素数1~10の有機基が好ましく、H又は炭素数1~4の有機基がより好ましく、H又は炭素数1~4のアルキル基が更に好ましい。上記金属原子としては、1、2価の金属原子が挙げられ、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。
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 が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH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NHが更に好ましく、Na又はNHが特に好ましく、除去が容易であることから、NHが最も好ましい。XがNH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。
上記界面活性剤(c)としては、次の界面活性剤が例示できる。各式中、Aは上述のとおりである。
界面活性剤(d)について説明する。
式(d)中、R1dは、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る。
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。
なお、本開示において、上記アルキル基の「炭素数」には、上記複素環を構成する炭素原子の数も含めるものとする。
1dとしての上記アルキル基が有してもよい上記置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数3~10の環状のアルキル基、ヒドロキシ基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
1dとしての上記アルキル基は、カルボニル基を含まないことが好ましい。
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。
1dとしては、置換基を有してもよい炭素数1~10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3~10の環状のアルキル基が好ましく、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボニル基を含まない炭素数3~10の環状のアルキル基がより好ましく、置換基を有さない炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更に好ましく、置換基を有さない炭素数1~3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更により好ましく、メチル基(-CH)又はエチル基(-C)が特に好ましく、メチル基(-CH)が最も好ましい。
式(d)中、R2d及びR4dは、独立に、H又は置換基である。複数個のR2d及びR4dは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
2d及びR4dとしての上記置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数3~10の環状のアルキル基、ヒドロキシ基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
2d及びR4dとしての上記アルキル基は、カルボニル基を含まないことが好ましい。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。
2d及びR4dとしての上記アルキル基としては、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はカルボニル基を含まない炭素数3~10の環状のアルキル基が好ましく、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、置換基を有さない炭素数1~3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が更に好ましく、メチル基(-CH)又はエチル基(-C)が特に好ましい。
2d及びR4dとしては、独立に、H又はカルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が好ましく、H又は置換基を有さない炭素数1~3の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、H、メチル基(-CH)又はエチル基(-C)が更により好ましく、Hが特に好ましい。
式(d)中、R3dは、置換基を有してもよい炭素数1~10のアルキレン基である。R3dは、複数個存在する場合、同一でも異なっていてもよい。
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。
上記アルキレン基としては、置換基を有してもよい炭素数1~10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3~10の環状のアルキレン基が好ましく、カルボニル基を含まない炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基又はカルボニル基を含まない炭素数3~10の環状のアルキレン基が好ましく、置換基を有さない炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基がより好ましく、メチレン基(-CH-)、エチレン基(-C-)、イソプロピレン基(-CH(CH)CH-)又はプロピレン基(-C-)が更に好ましい。
1d、R2d、R3d及びR4d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。
式(d)中、nは、1以上の整数である。nとしては、1~40の整数が好ましく、1~30の整数がより好ましく、5~25の整数が更に好ましい。
式(d)中、p及びqは、独立に、0以上の整数である。pとしては、0~10の整数が好ましく、0又は1がより好ましい。qとしては、0~10の整数が好ましく、0~5の整数がより好ましい。
n、p及びqは、合計が6以上の整数であることが好ましい。n、p及びqの合計は8以上の整数であることがより好ましい。n、p及びqの合計はまた、60以下の整数であることが好ましく、50以下の整数であることがより好ましく、40以下の整数であることが更に好ましい。
式(d)中、Aは、-SO又は-COOX(Xは、H、金属原子、NR5d 、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、R5dはH又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。)である。R5dにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。R5dとしては、H又は炭素数1~10の有機基が好ましく、H又は炭素数1~4の有機基がより好ましく、H又は炭素数1~4のアルキル基が更に好ましい。 上記金属原子としては、1、2価の金属原子が挙げられ、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。Xは金属原子又はNR5d (R5dは上記のとおり)であってよい。
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 が好ましく、水に溶解しやすいことから、H、Na、K、Li又はNH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NHが更に好ましく、Na又はNHが特に好ましく、除去が容易であることから、NHが最も好ましい。XがNH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。
式(d)中、Lは、単結合、-CO-B-*、-OCO-B-*、-CONR6d-B-*、-NR6dCO-B-*、又は、-CO-(但し、-CO-B-、-OCO-B-、-CONR6d-B-、-NR6dCO-B-に含まれるカルボニル基を除く。)であり、Bは単結合もしくは置換基を有してもよい炭素数1~10のアルキレン基であり、R6dは、H又は置換基を有していてもよい、炭素数1~4のアルキル基である。上記アルキレン基は、炭素数が1~5であることがより好ましい。また、上記R6dは、H又はメチル基であることがより好ましい。*は、式中のAに結合する側を指す。
Lは単結合であることが好ましい。
上記界面活性剤(d)としては、例えば、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCOOK、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCOONa、
(CHCC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCOONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCOONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCOONa、
CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCOONa、
CHCHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCOONa、
CHCHCHCHC(O)CHCHCHCHCHCOONa、
CHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCHCOONa、
CHCHCHCHCHCHC(O)CHCHCHCOONa、
CHCHCHCHCHCHCHC(O)CHCHCOONa、
CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)CHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHOCHCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)NHCHCOOK、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHNHC(O)CHCOOK、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)OCHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHOC(O)CHCOONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)COONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)COOH、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)COOLi、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)COONH
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(O)COONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHC(CHCOOK、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
(CHCC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
(CHCHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHSONa、
CHC(O)CHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOCHCHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)NHCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHNHC(O)CHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)SONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHC(O)OCHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHOC(O)CHSONa、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSOH、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSOK、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSOLi、
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHCHSONH
CHC(O)CHCHCHCHCHCHCHCHC(CHSONa
等が挙げられる。
上記炭化水素系界面活性剤としては、下記式I:
R-(XZ) (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CH、CH及びCH基の合計に対するCH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。
化合物Iは、フルオロモノマーの重合において重合開始剤及び/又は成長するフルオロポリマーラジカルとの低い反応性を示す。
化合物Iは、次式:
(式中、Yは、水素、アンモニウム、四級アンモニウム、窒素複素環、アルカリ金属、又はアルカリ土類である。)で示される置換部分を含むことが好ましい。
化合物Iは、下記式II:
(式中、R2’及びR2’’は、同じであるか又は異なり、4~16個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、非環式又は環式の脂肪族基であり、R2’及びR2’’基中のCH、CH及びCH基の合計に対するCH基の合計の百分率は少なくとも約70%であるか、又はR2’及びR2’’は、一緒に結合して、エーテル又はエステル結合を含有し得る飽和又は不飽和脂肪族環を形成し得る。ただし、環中のCH、CH及びCH基の合計に対するCH基の合計の百分率は少なくとも約70%である。Rは、水素、メトキシ、エトキシ又はフェノキシである。Yは、水素、アンモニウム、四級アンモニウム、窒素複素環、アルカリ金属、又はアルカリ土類である。)で示される化合物IIであることが好ましい。
化合物IIとしては、例えば、以下の化合物が好ましい。
上記式中のYは、水素、アンモニウム、又はアルカリ金属であってよい。
化合物Iは、下記式III:
(式中、R、R4’、及びR4’’は、同じであるか又は異なり、水素あるいは4~16個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、非環式又は環式の脂肪族基であり、R、R4’、及びR4’’基におけるCH、CH及びCH基の合計に関してCHの合計の百分率が少なくとも約70%である。ただし、R、R4’、及びR4’’のうちの少なくとも1つは水素ではなく、R4’及びR4’’が水素である場合、Rは水素ではなく、Rが水素である場合、R4’及びR4’’は水素ではない。Yは、水素、アンモニウム、四級アンモニウム、窒素複素環、アルカリ金属、又はアルカリ土類である。)で示される化合物IIIであることも好ましい。
化合物IIIとしては、例えば、以下の化合物が好ましい。
上記式中のYは、水素、アンモニウム、又はアルカリ金属であってよい。
本開示の製造方法においては、上記炭化水素系界面活性剤を2種以上同時に用いてもよい。
また、炭化水素系界面活性剤としては、例えば、上述した界面活性剤(1)、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特定の炭化水素系界面活性剤もあげられる。
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。
ラジカル処理とは、炭化水素系界面活性剤にラジカルを作用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、カルボン酸型炭化水素系界面活性剤に酸化剤を作用させる処理である。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。
上記特定の炭化水素系界面活性剤としては、上記一般式(1)で示される界面活性剤(1)、上記式(a)で表される界面活性剤(a)、上記式(b)で示される界面活性剤(b)、上記式(c)で示される界面活性剤(c)、上記式(d)で示される界面活性剤(d)、及び、これらの界面活性剤(a)~(d)にラジカル処理または酸化処理を行った界面活性剤、からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、上記式(a)で表される界面活性剤(a)、上記式(b)で示される界面活性剤(b)、上記式(c)で示される界面活性剤(c)、上記式(d)で示される界面活性剤(d)、及び、これらの界面活性剤(a)~(d)にラジカル処理または酸化処理を行った界面活性剤、からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。
本開示の製造方法において用いる炭化水素系界面活性剤は、カルボン酸型炭化水素系界面活性剤であることも好ましい。カルボン酸型炭化水素系界面活性剤は、硫酸エステル系の界面活性剤と比較すると凝析完了時間が短くなる傾向にある。しかし、本開示の製造方法によれば、カルボン酸型炭化水素系界面活性剤を使用する場合であっても、長い凝析完了時間を有する水性分散液を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。
カルボン酸型炭化水素系界面活性剤としては、脂肪族型のカルボン酸型炭化水素系界面活性剤であってもよいし、脂肪族型以外のカルボン酸型炭化水素系であってもよい。
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。
カルボン酸型炭化水素系界面活性剤としては、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。
カルボン酸型炭化水素系界面活性剤としては、界面活性剤(1)、上述した式:R6z(-L-M)によって表されるアニオン性界面活性剤、及び、上述した式:R7z(-L-M)によって表されるアニオン性界面活性剤のうち、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、界面活性剤(1-0A)、並びに、これらの界面活性剤にラジカル処理または酸化処理を行ったもの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。上記カルボン酸型の炭化水素系界面活性剤は、1種で用いてもよいし、2種以上の混合物であってもよい。
カルボン酸型炭化水素系界面活性剤としては、特に、ラウリン酸、カプリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、及び、これらの塩、並びに、これらの化合物にラジカル処理または酸化処理を行ったものからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、ラウリン酸及びその塩、並びに、これらの化合物にラジカル処理または酸化処理を行ったものからなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、ラウリン酸の塩及びこれにラジカル処理または酸化処理を行ったものからなる群より選択される少なくとも1種がさらに好ましく、ラウリン酸ナトリウム及びこれにラジカル処理または酸化処理を行ったものからなる群より選択される少なくとも1種がさらに好ましい。上記塩としては、カルボキシル基の水素が上述した式Mの金属原子、NR101 、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るものが挙げられるが特に限定されない。
(含フッ素界面活性剤)
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。
上記含フッ素界面活性剤としてはまた、アニオン性部分の分子量が1000以下のフッ素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(CFn1COOMの場合には、「F(CFn1COO」の部分である。
上記含フッ素界面活性剤として具体的には、米国特許出願公開第2007/0015864号明細書、米国特許出願公開第2007/0015865号明細書、米国特許出願公開第2007/0015866号明細書、米国特許出願公開第2007/0276103号明細書、米国特許出願公開第2007/0117914号明細書、米国特許出願公開第2007/142541号明細書、米国特許出願公開第2008/0015319号明細書、米国特許第3250808号明細書、米国特許第3271341号明細書、特開2003-119204号公報、国際公開第2005/042593号、国際公開第2008/060461号、国際公開第2007/046377号、特開2007-119526号公報、国際公開第2007/046482号、国際公開第2007/046345号、米国特許出願公開第2014/0228531号、国際公開第2013/189824号、国際公開第2013/189826号に記載されたもの等が挙げられる。
上記アニオン性含フッ素界面活性剤としては、下記一般式(N):
n0-Rfn0-Y (N
(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。Yはアニオン性基である。)で表される化合物が挙げられる。
のアニオン性基は、-COOM、-SOM、又は、-SOMであってよく、-COOM、又は、-SOMであってよい。
Mは、H、金属原子、NR 、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、R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。
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NR 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NR であってよく、H、Na、K、Li又はNH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。
上記一般式(N)で表される化合物としては、
下記一般式(N):
n0-(CFm1-Y (N
(式中、Xn0は、H、Cl及びFであり、m1は3~15の整数であり、Y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(N):
Rfn1-O-(CF(CF)CFO)m2CFXn1-Y (N
(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CFであり、Y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(N):
Rfn2(CHm3-(Rfn3-Y (N
(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、Y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(N):
Rfn4-O-(CYn1n2CF-Y (N
(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、Y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(N):
(式中、Xn2、Xn3及びXn4は、同一若しくは異なってもよく、H、F、又は、炭素数1~6のエーテル結合を含んでよい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る。Rfn5は、炭素数1~3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レン基であり、Lは連結基であり、Yは、上記定義したものである。但し、Xn2、Xn3、Xn4及びRfn5の合計炭素数は18以下である。)で表される化合物が挙げられる。
上記一般式(N)で表される化合物としてより具体的には、下記一般式(I)で表されるパーフルオロカルボン酸(I)、下記一般式(II)で表されるω-Hパーフルオロカルボン酸(II)、下記一般式(III)で表されるパーフルオロエーテルカルボン酸(III)、下記一般式(IV)で表されるパーフルオロアルキルアルキレンカルボン酸(IV)、下記一般式(V)で表されるパーフルオロアルコキシフルオロカルボン酸(V)、下記一般式(VI)で表されるパーフルオロアルキルスルホン酸(VI)、下記一般式(VII)で表されるω-Hパーフルオロスルホン酸(VII)、下記一般式(VIII)で表されるパーフルオロアルキルアルキレンスルホン酸(VIII)、下記一般式(IX)で表されるアルキルアルキレンカルボン酸(IX)、下記一般式(X)で表されるフルオロカルボン酸(X)、下記一般式(XI)で表されるアルコキシフルオロスルホン酸(XI)、下記一般式(XII)で表される化合物(XII)、下記一般式(XIII)で表される化合物(XIII)などが挙げられる。
上記パーフルオロカルボン酸(I)は、下記一般式(I)
F(CFn1COOM (I)
(式中、n1は、3~14の整数であり、Mは、H、金属原子、NR 、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、Rは、H又は有機基である。)で表されるものである。
上記ω-Hパーフルオロカルボン酸(II)は、下記一般式(II)
H(CFn2COOM (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。
上記パーフルオロエーテルカルボン酸(III)は、下記一般式(III)
Rf-O-(CF(CF)CFO)n3CF(CF)COOM (III)
(式中、Rf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。
上記パーフルオロアルキルアルキレンカルボン酸(IV)は、下記一般式(IV)
Rf(CHn4RfCOOM (IV)
(式中、Rfは、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、Rf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。
上記アルコキシフルオロカルボン酸(V)は、下記一般式(V)
Rf-O-CYCF-COOM (V)
(式中、Rf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、Y及びY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。
上記パーフルオロアルキルスルホン酸(VI)は、下記一般式(VI)
F(CFn5SOM (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。
上記ω-Hパーフルオロスルホン酸(VII)は、下記一般式(VII)
H(CFn6SOM (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。
上記パーフルオロアルキルアルキレンスルホン酸(VIII)は、下記一般式(VIII)
Rf(CHn7SOM (VIII)
(式中、Rf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。
上記アルキルアルキレンカルボン酸(IX)は、下記一般式(IX)
Rf(CHn8COOM (IX)
(式中、Rf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。
上記フルオロカルボン酸(X)は、下記一般式(X)
Rf-O-Rf-O-CF-COOM (X)
(式中、Rf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、Rf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。
上記アルコキシフルオロスルホン酸(XI)は、下記一般式(XI)
Rf-O-CYCF-SOM (XI)
(式中、Rf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、Y及びY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。
上記化合物(XII)は、下記一般式(XII):
(式中、X、X及びXは、同一若しくは異なってもよく、H、F及び炭素数1~6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、Rf10は、炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基であり、Lは連結基であり、Yはアニオン性基である。)で表されるものである。
は、-COOM、-SOM、又は、-SOMであってよく、-SOM、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。
上記化合物(XIII)は、下記一般式(XIII):
Rf11-O-(CFCF(CF)O)n9(CFO)n10CFCOOM (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、CFClO(CFCF(CF)O)n9(CFO)n10CFCOONH(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。
上述したように上記アニオン性含フッ素界面活性剤としては、カルボン酸系界面活性剤、スルホン酸系界面活性剤等が挙げられる。
含フッ素界面活性剤は、1種の含フッ素界面活性剤であってもよいし、2種以上の含フッ素界面活性剤を含有する混合物であってもよい。
(水性媒体)
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。
水性媒体としては、重合を円滑に進めることができることから、水のみを含有する水性媒体、または、水およびフッ素非含有有機溶媒のみを含有する水性媒体が好ましく、水のみを含有する水性媒体がより好ましい。
水性媒体中の水の含有量は、重合を円滑に進めることができることから、水性媒体の質量に対して、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは99.0%以上であり、尚さらに好ましくは99.5%以上であり、特に好ましくは99.9%以上であり、100%であってよい。
(添加剤)
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。
安定化助剤としては、パラフィンワックス、フッ素系オイル、フッ素系溶剤、シリコーンオイルなどが好ましい。安定化助剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。安定化助剤としては、パラフィンワックスがより好ましい。パラフィンワックスとしては、室温で液体でも、半固体でも、固体であってもよいが、炭素数12以上の飽和炭化水素が好ましい。パラフィンワックスの融点は、通常40~65℃が好ましく、50~65℃がより好ましい。
安定化助剤の使用量は、使用する水性媒体の質量基準で0.1~12質量%が好ましく、0.1~8質量%がより好ましい。安定化助剤は十分に疎水的で、重合後に水性分散液と完全に分離されて、コンタミ成分とならないことが望ましい。
一実施形態において、上記重合は、重合反応器に、水性媒体、モノマー、テロゲン性を有する化合物および添加剤を仕込み、反応器の内容物を撹拌し、そして反応器を所定の重合温度に保持し、次に重合開始剤を加え、重合反応を開始することにより行う。重合反応開始後に、目的に応じて、モノマー、重合開始剤、テロゲン性を有する化合物等を追加添加してもよい。
通常、重合温度は、5~120℃であり、重合圧力は、0.05~10MPaGである。重合温度、重合圧力は、使用するモノマーの種類、目的とするフルオロポリマーの分子量、反応速度によって適宜決定される。
(フルオロモノマー)
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。
上記フルオロアルキルビニルエーテルとしては、例えば、
一般式(110):CF=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):CF=CF-OCH-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):CF=CFOCFORf131
(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):CF=CFO(CFCF(Y141)O)(CF
(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):CF=CF-O-(CFCFY151-O)-(CFY152-A151
(式中、Y151は、フッ素原子、塩素原子、-SOF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-SOF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-SOF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、-SO151、-COZ151又は-POZ152153を表す。X151は、F、Cl、Br、I、-OR151又は-NR152153を表す。Z151、Z152及びZ153は、同一又は異なって、-NR154155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。
本開示において、上記「パーフルオロ有機基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる有機基を意味する。上記パーフルオロ有機基は、エーテル酸素を有していてもよい。
一般式(110)で表されるフルオロモノマーとしては、Rf111が炭素数1~10のパーフルオロアルキル基であるフルオロモノマーが挙げられる。上記パーフルオロアルキル基の炭素数は、好ましくは1~5である。
一般式(110)におけるパーフルオロ有機基としては、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。
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、mは、0又は1~4の整数を表す。)で表される基であるもの、Rfが下記式:
CFCFCF-(O-CF(CF)-CF
(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(110)で表されるフルオロモノマーとしては、なかでも、
一般式(160):CF=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。
フルオロアルキルビニルエーテルとしては、一般式(160)、(130)及び(140)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(160)で表されるフルオロモノマーとしては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、及び、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、及び、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。
一般式(130)で表されるフルオロモノマーとしては、CF=CFOCFOCF、CF=CFOCFOCFCF、及び、CF=CFOCFOCFCFOCF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(140)で表されるフルオロモノマーとしては、CF=CFOCFCF(CF)O(CFF、CF=CFO(CFCF(CF)O)(CFF、及び、CF=CFO(CFCF(CF)O)(CFF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(150)で表されるフルオロモノマーとしては、CF=CFOCFCFSOF、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFSOF、CF=CFOCFCF(CFCFSOF)OCFCFSOF及びCF=CFOCFCF(SOF)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
一般式(100)で表されるフルオロモノマーとしては、Rf101が直鎖のフルオロアルキル基であるフルオロモノマーが好ましく、Rf101が直鎖のパーフルオロアルキル基であるフルオロモノマーがより好ましい。Rf101の炭素数は1~6であることが好ましい。一般式(100)で表されるフルオロモノマーとしては、CH=CFCF、CH=CFCFCF、CH=CFCFCFCF、CH=CFCFCFCFH、CH=CFCFCFCFCF、CHF=CHCF(E体)、CHF=CHCF(Z体)などが挙げられ、なかでも、CH=CFCFで示される2,3,3,3-テトラフルオロプロピレンが好ましい。
フルオロアルキルエチレンとしては、
一般式(170):CH=CH-(CF-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、CH=CH-C、及び、CH=CH-C13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。
上記フルオロアルキルアリルエーテルとしては、例えば、
一般式(180):CF=CF-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が挙げられる。
一般式(180)のRf111は、一般式(110)のRf111と同じである。Rf111としては、炭素数1~10のパーフルオロアルキル基または炭素数1~10のパーフルオロアルコキシアルキル基が好ましい。一般式(180)で表されるフルオロアルキルアリルエーテルとしては、CF=CF-CF-O-CF、CF=CF-CF-O-C、CF=CF-CF-O-C、及び、CF=CF-CF-O-Cからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、CF=CF-CF-O-C、CF=CF-CF-O-C、及び、CF=CF-CF-O-Cからなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、CF=CF-CF-O-CFCFCFがさらに好ましい。
上記フッ素化ビニルヘテロ環状体としては、一般式(230):
(式中、X231及びX232は、独立に、F、Cl、メトキシ基又はフッ素化メトキシ基であり、Y231は式Y232又は式Y233である。
(式中、Z231及びZ232は、独立に、F又は炭素数1~3のフッ素化アルキル基である。))で表されるフッ素化ビニルヘテロ環状体が挙げられる。
架橋部位を与えるモノマーとしては、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCN、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCOOH、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCHI、CF=CFOCFCFCHI、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CN、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)COOH、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CHOH、CH=CHCFCFI、CH=CH(CFCH=CH、CH=CH(CFCH=CH、及び、CF=CFO(CFCN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く、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCN及びCF=CFOCFCFCHI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。
上記重合において、上記フルオロモノマーとフッ素非含有モノマーとを重合してもよい。上記フッ素非含有モノマーとしては、上記フルオロモノマーと反応性を有する炭化水素系モノマー等が挙げられる。
上記炭化水素系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のアルケン類;エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、n-酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、吉草酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、パラ-t-ブチル安息香酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、モノクロル酢酸ビニル、アジピン酸ビニル、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、ソルビン酸ビニル、桂皮酸ビニル、ウンデシレン酸ビニル、ヒドロキシ酢酸ビニル、ヒドロキシプロピオイン酸ビニル、ヒドロキシ酪酸ビニル、ヒドロキシ吉草酸ビニル、ヒドロキシイソ酪酸ビニル、ヒドロキシシクロヘキサンカルボン酸ビニル等のビニルエステル類;エチルアリルエーテル、プロピルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、イソブチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル等のアルキルアリルエーテル類;エチルアリルエステル、プロピルアリルエステル、ブチルアリルエステル、イソブチルアリルエステル、シクロヘキシルアリルエステル等のアルキルアリルエステル;メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ビニルメタクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類等が挙げられる。
上記フッ素非含有モノマーとしては、また、官能基含有炭化水素系モノマー(但し、架橋部位を与えるモノマーを除く)であってもよい。上記官能基含有炭化水素系モノマーとしては、例えば、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシプロピルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ヒドロキシイソブチルビニルエーテル、ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル等のヒドロキシアルキルビニルエーテル類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、コハク酸、無水コハク酸、フマル酸、無水フマル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、パーフルオロブテン酸等のカルボキシル基を有するフッ素非含有モノマー;ビニルスルホン酸などのスルホ基を有するフッ素非含有単量体;グリシジルビニルエーテル、グリシジルアリルエーテル等のグリシジル基を有するフッ素非含有モノマー;アミノアルキルビニルエーテル、アミノアルキルアリルエーテル等のアミノ基を有するフッ素非含有モノマー;(メタ)アクリルアミド、メチロールアクリルアミド等のアミド基を有するフッ素非含有モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基を有するフッ素非含有単量体等が挙げられる。
本開示の製造方法においては、フルオロモノマーとして、少なくともTFEを用いることが好ましい。一実施形態において、フルオロモノマーとして、TFEのみ、または、TFEとTFE以外のフルオロモノマーとの組み合わせを用いる。TFE以外のフルオロモノマーとしては、上述したフルオロモノマーのうち、TFE以外のフルオロモノマーが挙げられ、たとえば、HFP、CTFE、フルオロアルキルエチレンおよびフルオロアルキルアリルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種を好適に用い得る。TFE以外のフルオロモノマーとしては、なかでも、HFPが好ましい。一実施形態において、重合に供するモノマーとして、フッ素非含有モノマーを用いない。一実施形態において、フルオロモノマーとして、TFEのみ、または、TFEとTFE以外のフルオロモノマーとの組み合わせを用い、重合に供するモノマーとして、フッ素非含有モノマーを用いない。
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。
上記重合において、上記フルオロモノマーの1種又は2種以上を重合することにより、所望のフルオロポリマーを得ることができる。
(フルオロポリマー)
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。
水性分散液中のフルオロポリマーの含有量(固形分濃度)(P質量%)は、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%)にて決定することができる。
製造方法の一実施形態においては、フルオロモノマーとして、少なくともTFEを用いて、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を製造する。
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。
また、水性分散液中のフルオロポリマーを凝析させ、乾燥させることにより、フルオロポリマー粉末を得ることができる。また、凝析物を乾燥させる前に、凝析物を洗浄してもよい。
本開示の製造方法により、フルオロポリマーを得ることができる。フルオロポリマーとしては、ポリマーにおけるモノマーのモル分率が最も多いモノマー(以下、「最多単量体」)がTFEであるTFE重合体、最多単量体がVDFであるVDF重合体、最多単量体がCTFEであるCTFE重合体等が挙げられる。
上記フルオロポリマーは、53より高いイオン交換率(IXR)を有することが好ましい。好ましいフルオロポリマーは、イオン性基を全く有さないか、または約100より高いイオン交換率をもたらす限られた数のイオン性基を有する。好ましいフルオロポリマーのイオン交換率は、1000以上が好ましく、2000以上がより好ましく、5000以上が更に好ましい。
TFE重合体としては、好適には、TFE単独重合体であってもよいし、(1)TFE、(2)炭素原子2~8個を有する1つ又は2つ以上のTFE以外のフッ素含有モノマー、特にHFP若しくはCTFE、及び、(3)その他のモノマーからなる共重合体であってもよい。上記(3)その他のモノマーとしては、例えば、炭素原子1~5個、特に炭素原子1~3個を有するアルキル基を持つパーフルオロアルキルエチレン;ω-ヒドロパーフルオロオレフィン等が挙げられる。
TFE重合体としては、また、TFEと、1つ又は2つ以上のフッ素非含有モノマーとの共重合体であってもよい。上記フッ素非含有モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン等のアルケン類;ビニルエステル類;ビニルエーテル類が挙げられる。TFE重合体としては、また、TFEと、炭素原子2~8個を有する1つ又は2つ以上のフッ素含有モノマーと、1つ又は2つ以上のフッ素非含有モノマーとの共重合体であってもよい。
上記フルオロポリマーは、ガラス状、可塑性又はエラストマー性であり得る。これらのものは非晶性又は部分的に結晶性であり、圧縮焼成加工、溶融加工又は非溶融加工に供することができる。
本開示の製造方法では、例えば、(I)非溶融加工性フッ素樹脂として、テトラフルオロエチレン重合体[TFE重合体(PTFE)]が、(II)溶融加工性フッ素樹脂として、エチレン/TFE共重合体[ETFE]、TFE/HFP共重合体[FEP]、TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体[PFA、MFA等]、TFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体、TFE/VDF共重合体、電解質ポリマー前駆体が、(III)フッ素ゴムとして、TFE/プロピレン共重合体、TFE/プロピレン/第3モノマー共重合体(上記第3モノマーは、VDF、HFP、CTFE、フルオロアルキルビニルエーテル類等)、TFEとフルオロアルキルビニルエーテル類とからなる共重合体;HFP/エチレン共重合体、HFP/エチレン/TFE共重合体;VDF/HFP共重合体、HFP/エチレン共重合体、VDF/TFE/HFP共重合体;及び、特公昭61-49327号公報に記載の含フッ素セグメント化ポリマー等が好適に製造されうる。
フルオロポリマーの下記式により算出されるフッ素置換率は、好ましくは50%以上であり、より好ましくは55%以上であり、さらに好ましくは60%以上であり、尚さらに好ましくは75%以上であり、特に好ましくは80%以上である。フルオロポリマーのフッ素置換率は、90~100%であることが最も好ましい。
上記フルオロポリマーとしては、フッ素樹脂が好ましく、なかでも下記式により算出されるフッ素置換率が50%以上のフッ素樹脂がより好ましく、上記フッ素置換率が50%を超えるフッ素樹脂が更に好ましく、上記フッ素置換率が55%以上のフッ素樹脂が更により好ましく、上記フッ素置換率が60%以上のフッ素樹脂が更により好ましく、上記フッ素置換率が75%以上のフッ素樹脂が更により好ましく、上記フッ素置換率が80%以上のフッ素樹脂が特に好ましく、上記フッ素置換率が90~100%のフッ素樹脂、すなわちパーフルオロ樹脂が最も好ましい。
(式)
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
上記パーフルオロ樹脂としては、上記フッ素置換率が95~100%のフッ素樹脂がより好ましく、PTFE又はFEPがさらに好ましく、PTFEが尚さらに好ましく、低分子量PTFEが特に好ましい。
上記フルオロポリマーは、コアシェル構造を有していてもよい。コアシェル構造を有するフルオロポリマーとしては、例えば、粒子中に高分子量のPTFEのコアと、より低分子量のPTFE又は変性のPTFEシェルとを含む変性PTFEが挙げられる。このような変性PTFEとしては、例えば、特表2005-527652号公報に記載されるPTFEが挙げられる。
上記コアシェル構造としては、次の構造をとり得る。
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
上記コアシェル構造を有するフルオロポリマーにおいて、コアの比率の下限は、好ましくは0.5質量%、より好ましくは1.0質量%、更に好ましくは2.0質量%、尚更に好ましくは3.0質量%、特に好ましくは5.0質量%、最も好ましくは10.0質量%である。コアの比率の上限は、好ましくは99.5質量%、より好ましくは99.0質量%、更に好ましくは98.0質量%、更により好ましくは97.0質量%、特に好ましくは95.0質量%、最も好ましくは90.0質量%である。
上記コアシェル構造を有するフルオロポリマーにおいて、シェルの比率の下限は、好ましくは0.5質量%、より好ましくは1.0質量%、更に好ましくは2.0質量%、尚更に好ましくは3.0質量%、特に好ましくは5.0質量%、最も好ましくは10.0質量%である。シェルの比率の上限は、好ましくは99.5質量%、より好ましくは99.0質量%、更に好ましくは98.0質量%、更により好ましくは97.0質量%、特に好ましくは95.0質量%、最も好ましくは90.0質量%である。
PTFEは、フルオロモノマーとして、少なくともTFEを重合することにより、製造することができる。PTFEの製造において、知られている各種変性モノマーを併用することもできる。本開示において、PTFEは、TFE単独重合体のみならず、TFEと変性モノマーとの共重合体(以下、「変性PTFE」という。)をも含む概念である。
上記変性モノマーとしては、TFEとの共重合が可能なものであれば特に限定されず、フルオロモノマーおよび非フルオロモノマーが挙げられる。また、用いる変性モノマーは1種であってもよいし、複数種であってもよい。
非フルオロモノマーとしては、特に限定されず、一般式:
CH=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。
非フルオロモノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレートブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ビニルメタクリレート、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどが挙げられる。非フルオロモノマーとしては、なかでも、ブチルメタクリレート、酢酸ビニル、アクリル酸が好ましい。
フルオロモノマーとして、例えば、ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕等のパーフルオロオレフィン;トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン〔VDF〕等の水素含有フルオロオレフィン;クロロトリフルオロエチレン等のパーハロオレフィン;パーフルオロビニルエーテル;(パーフルオロアルキル)エチレン;パーフルオロアリルエーテル等が挙げられる。
上記変性モノマーは、TFEとの反応性の観点からは、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)及び(パーフルオロアルキル)エチレンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
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。
上記TFE重合体の製造において、更に、反応系の分散安定剤として、実質的に反応に不活性であって、上記反応条件で液状となる炭素数が12以上の飽和炭化水素を、水性媒体100質量部に対して2~10質量部で使用することもできる。また、反応中のpHを調整するための緩衝剤として、炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等を添加してもよい。
TFE重合体の水性分散液を凝析することによりファインパウダーを製造できる。上記TFE重合体の水性分散液は、凝析、洗浄、乾燥を経てファインパウダーとして各種用途に使用することができる。上記TFE重合体の水性分散液に対して凝析を行う場合、通常、ポリマーラテックス等の重合により得た水性分散液を、水を用いて5~20質量%のポリマー濃度になるように希釈し、場合によっては、pHを中性又はアルカリ性に調整した後、撹拌機付きの容器中で反応中の撹拌よりも激しく撹拌して行う。上記凝析は、メタノール、アセトン等の水溶性有機化合物、硝酸カリウム、炭酸アンモニウム等の無機塩や、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸等を凝析剤として添加しながら撹拌を行ってもよい。上記凝析は、また、インラインミキサー等を使用して連続的に行ってもよい。
上記凝集により生じる排水中の未凝集の上記TFE重合体濃度は、生産性の観点から低いことが好ましく、0.4質量%未満がより好ましく、0.3質量%未満が特に好ましい。
本開示の製造方法により、PTFEとして、低分子量PTFEを製造することもできる。
分子量60万以下の低分子量PTFE(PTFEマイクロパウダーとも呼ばれる)は、化学的安定性に優れ、表面エネルギーが極めて低いことに加え、フィブリル化が生じにくいので、滑り性や塗膜表面の質感を向上させること等を目的とした添加剤として、プラスチック、インク、化粧品、塗料、グリース、オフィスオートメーション機器部材、トナー等の製造に好適である(例えば、特開平10-147617号公報参照。)。
上記重合により得られる低分子量PTFEを粉末として用いる場合、上記水性分散液を凝析させることで粉末粒子とすることができる。
本開示の製造方法により、PTFEとして、高分子量PTFEを製造することもできる。
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。
上記非溶融加工性とは、ASTM D 1238及びD 2116に準拠して、結晶化融点より高い温度でメルトフローレートを測定できない性質を意味する。
フィブリル化性の有無は、TFEの重合体から作られた粉末である「高分子量PTFE粉末」を成形する代表的な方法である「ペースト押出し」で判断できる。通常、ペースト押出しが可能であるのは、高分子量のPTFEがフィブリル化性を有するからである。ペースト押出しで得られた未焼成の成形物に実質的な強度や伸びがない場合、例えば伸びが0%で引っ張ると切れるような場合はフィブリル化性がないとみなすことができる。
上記高分子量PTFEは、標準比重(SSG)が2.130~2.280であることが好ましい。上記標準比重は、ASTM D4895-89に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定する。本開示において、「高分子量」とは、上記標準比重が上記の範囲内にあることを意味する。
上記低分子量PTFEは、380℃における溶融粘度が1×10~7×10Pa・sである。本開示において、「低分子量」とは、上記溶融粘度が上記の範囲内にあることを意味する。溶融粘度は、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する値である。
上記高分子量PTFEは、上記低分子量PTFEよりも溶融粘度が極めて高く、その正確な溶融粘度を測定することは困難である。他方、上記低分子量PTFEの溶融粘度は測定可能であるが、上記低分子量PTFEからは、標準比重の測定に使用可能な成形品を得ることが難しく、その正確な標準比重を測定することが困難である。従って、本開示では、上記高分子量PTFEの分子量の指標として、標準比重を採用し、上記低分子量PTFEの分子量の指標として、溶融粘度を採用する。なお、上記高分子量PTFE及び上記低分子量PTFEのいずれについても、直接に分子量を特定できる測定方法は知られていない。
上記高分子量PTFEは、融点が333~347℃であることが好ましく、335~345℃であることがより好ましい。上記低分子量PTFEは、融点が322~333℃であることが好ましく、324~332℃であることがより好ましい。融点は、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の示差走査熱量測定機RDC220(DSC)を用い、事前に標準サンプルとして、インジウム、鉛を用いて温度校正した上で、PTFE粉末約3mgをアルミ製パン(クリンプ容器)に入れ、200ml/分のエアー気流下で、250~380℃の温度領域を10℃/分で昇温させて行い、上記領域における融解熱量の極小点として、特定できる。
PTFEの融点は、322~347℃であってよい。
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。
低分子量PTFEの一次粒子の平均一次粒子径は、好ましくは10~350nmであり、より好ましくは100nm以上であり、さらに好ましくは150nm以上であり、より好ましくは400nm以下であり、さらに好ましくは350nm以下である。
上記高分子量PTFEは、300℃以上の温度に加熱した履歴がないPTFEについて示差走査熱量計〔DSC〕を用いて10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線において、333~347℃の範囲に少なくとも1つ以上の吸熱ピークが現れ、上記融解熱曲線から算出される290~350℃の融解熱量が52mJ/mg以上であることが好ましい。PTFEの融解熱量は、より好ましくは55mJ/mg以上であり、さらに好ましくは58mJ/mg以上である。
本開示の製造方法により、TFE/HFP共重合体(FEP)を製造することもできる。
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およびHFPに加えて、これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合することにより、FEPとして、TFE、HFPおよび他の単量体の共重合体を得てもよい。他の単量体としては、上述した含フッ素単量体(ただし、TFEおよびHFPを除く)およびフッ素非含有単量体が挙げられる。他の単量体として、1種または複数種を用いることができる。他の単量体としては、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)が好ましい。FEPにおける他の単量体単位の含有量は、全単量体単位に対して、0.1~2質量%であってよい。
本開示の製造方法によりTFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(PFA)を製造することもできる。
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:CF=CFORf(式中、Rf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。
TFEおよびパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)に加えて、これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合することにより、TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体として、TFE、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)および他の単量体の共重合体を得てもよい。他の単量体としては、上述した含フッ素単量体(ただし、TFEおよびパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)を除く)およびフッ素非含有単量体が挙げられる。他の単量体として、1種または複数種を用いることができる。TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体における他の単量体単位の含有量は、全単量体単位に対して、0.1~2質量%であってよい。
2.水性分散液
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。
水性分散液中のPTFE粒子を形成するPTFEは、本開示の製造方法により得られるPTFEと同様の構成を有し得る。したがって、PTFEとしては、高分子量PTFEであってもよいし、低分子量PTFEであってもよい。
PTFEの平均一次粒子径は、500nm以下であり、好ましくは450nm以下であり、より好ましくは400nm以下であり、さらに好ましくは350nm以下であり、尚さらに好ましくは300nm以下であり、特に好ましくは250nm以下であり、好ましくは10nm以上であり、より好ましくは100nm以上であり、さらに好ましくは150nm以上である。
フルオロモノマーの重合を、上述した界面活性剤の存在下で行うことによって、PTFEの平均一次粒子径を、上記した範囲に容易に調整することができる。
平均一次粒子径とは、水性分散液中に分散した一次粒子の平均粒子径であり、一次粒子が凝集して形成される二次粒子(粉末)の平均粒子径とは異なる。平均一次粒子径は、動的光散乱法により測定することができる。まず、ポリマー固形分濃度を約1.0質量%に調整した低分子量PTFE水性分散液を作製し、動的光散乱法を使用して、測定温度を25℃、溶媒(水)の屈折率を1.3328、溶媒(水)の粘度を0.8878mPa・s、積算回数を70回として、測定できる。動的光散乱法においては、たとえば、ELSZ-1000S(大塚電子社製)が使用できる。
また、上記平均一次粒子径は、次の方法によっても測定できる。分散液を水で固形分濃度が0.15質量%になるまで希釈し、得られた希釈ラテックスの単位長さに対する550nmの投射光の透過率と、透過型電子顕微鏡写真により定方向径を測定して決定した数基準長さ平均粒子径とを測定して、検量線を作成する。この検量線を用いて、各試料の550nmの投射光の実測透過率から平均粒子径を求めることができる。
(親水基を有する含フッ素化合物)
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。
水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、500質量ppb以下であってよく、0質量ppb超であってよい。水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、20質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満、3質量ppb以下または1質量ppb以下であってよい。親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
親水基は、アニオン性基であってよく、酸基または酸塩基であってよい。親水基としては、例えば、-NH、-POM、-OPOM、-SOM、-OSOM、-COOM(各式において、Mは、H、金属原子、NR7y 、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、R7yは、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)が挙げられる。上記親水基としては、なかでも、-POM、-OPOM、-SOM、-OSOM又は-COOMが好ましく、-SOM又は-COOMがより好ましく、-COOMがさらに好ましい。R7yにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。R7yとしては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましい。
上記金属原子としては、1、2価の金属原子が挙げられ、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。
親水基を有する含フッ素化合物としては、含フッ素界面活性剤として上述したものが挙げられる。含フッ素界面活性剤として、典型的な化合物は、分子量1000g/mol以下、好ましくは800g/mol以下の含フッ素界面活性剤である。
水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(1)で表される化合物を実質的に含有しない。
一般式(1):[X-Rf-Ai+
(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)
水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(2)で表される化合物を実質的に含有しない。
一般式(2):[Cn-12n-1COO]M
(式中、nは9~14の整数、Mはカチオンを表す。)
一般式(2)で表される化合物(パーフルオロアルカン酸)は、パーフルオロアルキルビニルエーテルなどを変性モノマーとして用いた場合に、重合中に形成されることが知られている(国際公開第2019/161153号参照)。
水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(3)で表される化合物を実質的に含有しない。
一般式(3):[R-O-L-CO ]M
(式中、R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。)
水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、一般式(4)で示される化合物を実質的に含有しない。
一般式(4):[H-(CFm-1CO ]M
(式中、mは4~20の整数、Mはカチオンを表す。)
本開示において、一般式(1)~(4)で表される化合物のいずれかを実質的に含有しないとは、水性分散液中の一般式(1)~(4)で表される化合物のいずれかの含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb以下であることを意味する。フルオロポリマー中の一般式(1)~(4)で表される化合物のいずれかの含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、450質量ppb以下、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
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。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a3)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a3):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a3)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a4)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a4):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a4)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a5)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a5):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a5)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a6)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a6):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a6)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して450質量ppb以下である。
一般式(4-a7):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a8):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a9)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a9):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a9)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a10)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a10):[H-(CF10CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a10)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a11)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a11):[H-(CF11CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a11)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a12):[H-(CF12CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a13):[H-(CF13CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a14)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a14):[H-(CF14CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a14)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a15)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a15):[H-(CF15CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a15)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a16)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a16):[H-(CF16CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a16)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a17)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a17):[H-(CF17CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a17)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a18)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a18):[H-(CF18CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a18)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a19)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a19):[H-(CF19CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a19)で表わされる化合物の含有量は、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して450質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a7):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一実施形態において、一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して450質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a7):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF13CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一実施形態において、一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して450質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a7):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a13):[H-(CF13CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF12CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一実施形態において、一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a13):[H-(CF13CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF12CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一実施形態において、一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a13):[H-(CF13CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF12CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一実施形態において、一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、450質量ppb以下、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液中の下記一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下であり、なおかつ、水性分散液中の下記一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して500質量ppb以下である。
一般式(4-a13):[H-(CF12CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a12):[H-(CF12CO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a7):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一般式(4-a8):[H-(CFCO ]M
(式中、Mはカチオンを表す。)
一実施形態において、一般式(4-a13)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a12)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a7)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、450質量ppb以下、400質量ppb以下、300質量ppb以下、200質量ppb以下、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であって、なおかつ、一般式(4-a8)で表わされる化合物の含有量が、PTFE粒子に対して、500質量ppb未満、100質量ppb以下、50質量ppb以下、25質量ppb以下、10質量ppb以下、5質量ppb未満または1質量ppb以下であってよい。上記の含有量は、最も好ましくは、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定で、定量下限未満である。
一実施形態において、水性分散液は、一般式(4)で表わされる化合物を含有する。一般式(4)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-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。
本開示の水性分散液の一実施形態においては、含フッ素界面活性剤を実質的に含有しない。
本開示において、「含フッ素界面活性剤を実質的に含有しない」とは、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以下であることを意味し、好ましくは1質量ppm以下であり、より好ましくは100質量ppb以下であり、更に好ましくは10質量ppb以下であり、更により好ましくは1質量ppb以下であり、特に好ましくは、液体クロマトグラフィー-質量分析法(LC/MS)による測定による、含フッ素界面活性剤が定量下限未満である。
水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、公知な方法で定量できる。例えば、LC/MS分析にて定量することができる。
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。
本開示の水性分散液の一実施形態においては、非イオン性界面活性剤を実質的に含有しない。
本開示において、「非イオン性界面活性剤を実質的に含有しない」とは、水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量が、PTFE粒子に対して、1.0質量%未満であることを意味し、好ましくは0.5質量%以下であり、より好ましくは0.1質量以下である。
水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量は、水性分散液1gを、110℃にて30分で加熱した加熱残分(Yg)、更に、得られた加熱残分(Yg)を300℃にて30分加熱した加熱残分(Zg)より、式:N=[(Y-Z)/Z]×100(質量%)から算出することにより得られる値である。
本開示の水性分散液は、上述した用途に好適に利用することができる。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
<1> 本開示の第1の観点によれば、
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-(CFCO ]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-(CFCO ]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-(CF13CO ]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-(CF12CO ]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。
つぎに本開示の実施形態について実施例をあげて説明するが、本開示はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例の各数値は以下の方法により測定した。
<親水基を有する含フッ素化合物の測定>
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。
0.水性分散液からの親水基を有する含フッ素化合物の抽出
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m(g)と20℃における比重d(g/mL)から、下記関係式(1)より抽出液の体積V(mL)を得た。
=m/d (1)
<一般式(4)で表される化合物の測定(測定法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。
1.パーフルオロオクタン酸の検量線
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)
測定機器構成とLC-MS測定条件
MRM測定パラメータ
2.水性分散液に含まれる一般式(4)で表される化合物の含有量
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。
MRM測定パラメータ
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は関係式(3)を用いて算出した。関係式(3)のa、bは関係式(2)より求めた。
Cm=((ACm-b)/a)×((50×m-5)/413) (3)
Cm: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)
Cm: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
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。
Cm=XCm×V/2 (4)
Cm: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。
<炭素数が8の一般式(4)で表される化合物の測定(測定法2)>
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)
測定機器構成とLC-MS測定条件は表1に記載のものを用いた。
MRMパラメータは表3に記載のものを用いた。
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は関係式(3’)を用いて算出した。関係式(3’)のa’、b’は式(2’)より求めた。
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
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。
<固形分濃度>
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。
<溶融粘度>
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。
平均一次粒子径
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。
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の示差走査熱量測定機RDC220(DSC)を用い、事前に標準サンプルとして、インジウム、鉛を用いて温度校正した上で、PTFE粉末約3mgをアルミ製パン(クリンプ容器)に入れ、200ml/分のエアー気流下で、250~380℃の温度領域を10℃/分で昇温させて行い、上記領域における融解熱量の極小点を融点とした。
比較例1
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。
実験例1
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。
実験例2
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。
実験例3
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。
実験例4
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。
実験例5
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。
実験例6
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。
実験例7
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。
実験例8
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。
実験例9
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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
  14. 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。
  15. 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-(CFCO ]M
    (式中、Mはカチオンを表す。)
  16. 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-(CFCO ]M
    (式中、Mはカチオンを表す。)
  17. 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-(CF13CO ]M
    (式中、Mはカチオンを表す。)
  18. 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-(CF12CO ]M
    (式中、Mはカチオンを表す。)
  19. 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1×10~7×10Pa・sである請求項15または17に記載の水性分散液。
  20. 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。
  21. 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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