JPH0513961B2 - - Google Patents

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JPH0513961B2
JPH0513961B2 JP60065184A JP6518485A JPH0513961B2 JP H0513961 B2 JPH0513961 B2 JP H0513961B2 JP 60065184 A JP60065184 A JP 60065184A JP 6518485 A JP6518485 A JP 6518485A JP H0513961 B2 JPH0513961 B2 JP H0513961B2
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ocf
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フルオロエラストマーの乳化重合法
に関し、更に詳しくはパーフルオロビニルエーテ
ルとテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオ
ロエチレン、ビニリデンフルオライドおよびビニ
ルフルオライドから選ばれた少なくとも1種のフ
ルオロオレフイン(以下、単にフルオロオレフイ
ンという。)とを特定の乳化剤の存在下に乳化重
合するフルオロエラストマーの乳化重合法に関す
る。
パーフルオロビニルエーテルとフルオロオレフ
インとを溶液重合してフルオロエラストマーを製
造する方法は知られている(特開昭58−71906号
公報参照)。
一般に工業的にエラストマーを製造する場合、
乳化重合が好ましいとされており、パーフルオロ
ビニルエーテルとフルオロオレフインとの共重合
エラストマーにおいても、重合速度と高分子量の
エラストマーを得るという観点から乳化重合が好
ましいことは言うまでもない。
しかしながら、前記2種のモノマーを乳化重合
すると、水に対する溶解度がパーフルオロビニル
エーテルとフルオロオレフインとでは大きく相違
している、つまりフルオロオレフインに比べパー
フルオロビニルエーテルの方が水に溶解し難く、
その結果フルオロオレフイン含有量の多い樹脂状
の共重合体しか得られず、目的とするエラストマ
ー状の共重合体を得ることはできない。
本発明者らは、パーフルオロビニルエーテルと
フルオロオレフインとの乳化重合における前記欠
点を解消すべく、種々検討を重ねた結果、特定の
乳化剤を使用すれば目的が達成されることを見い
出し、本発明を完成するに至つた。
すなわち、本発明の要旨は、 一般式: CF2=CFO(―CF2CFXO)on−−Rf [式中、Rfは炭素数1〜6のパーフルオロアル
キル基、Xはフツ素またはトリフルオロメチル
基、mは1〜3の整数を表す。] で示されるパーフルオロビニルエーテルと テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロ
エチレン、ビニリデンフルオライドおよびビニル
フルオライドから選ばれた少なくとも1種のフル
オロオレフインとを、 一般式: RfO(―CFXCF2O)on−−nCFXCOOM [式中、RfおよびXは前記と同意義。Mは水素、
アンモニウムまたはアルカリ金属、nは0〜5の
整数を表す。] で示される乳化剤化合物を、使用する水に対して
0.5〜20重量%の範囲で存在させて乳化重合する
ことを特徴とするフルオロエラストマーの乳化重
合法に存する。
前記乳化剤化合物の具体例としては次の化合物
が挙げられる: C3F7OCF(CF3)COONH4 C3F7OCF(CF3)COONa C3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4 C3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONa C3F7O[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)COONH4 C3F7O[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)COONa C3F7O[CF(CF3)CF2O]3CF(CF3)COONH4 C3F7O[CF(CF3)CF2O]3CF(CF3)COONa C3F7OCF2CF2OCF(CF3)COONH4 C3F7OCF2CF2OCF(CF3)COONa C3F7OCF2CF2OCF2COONH4 C3F7O[CF2CF2O]2CF2COONH4 C3F7O[CF2CF2O]3CF2COONH40 乳化剤化合物の使用量は、水に対して0.5〜20
重量%が適当である。0.5重量%未満の時は、乳
化重合での共重合体が得られにくい。20重量%を
越えると、不経済であるばかりでなく、得られた
エマルジヨンを凝析してエラストマー状共重合体
を回収する際、乳化剤の除去が困難となる。
パーフルオロビニルエーテルとフルオロオレフ
インとの割合は、前者12〜50モル%および後者50
〜88モル%が適している。
本発明の乳化重合において用いられる重合開始
剤としては、無機または有機の過酸化物、もしく
は過酸化物と還元剤との組み合わせであるレドツ
クス開始剤、アゾ化合物などが挙げられる。高分
子量の共重合体を得るためには低温でレドツクス
開始剤を用いて重合を行なうのが好ましい。
分子量の調節は、共重合速度と開始剤量の関係
を調節して行なうことも可能であるが、容易には
連鎖移動剤の添加により行なうことができる。連
鎖移動剤としては、炭素数4〜6の炭化水素類、
アルコール、エーテル、エステル、ケトン、有機
ハロゲン化物(たとえばCCl4、CBrCl3
CF2BrCFBrCF3、CF2I2)などを有利に使用する
ことができる。フルオロカーボンよう化物(たと
えばCF2I2、I(CF24I、CF2=CFCF2CF2I)を連
鎖移動剤として使用する場合、よう素は分子端末
に結合してなおラジカル的に活性な状態であるた
め、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシ
アヌレートなどの多官能性不飽和化合物の存在下
にパーオキサイドをラジカル源とするパーオキサ
イド加硫が可能となる利点がある。
重合温度は、開始剤の分解温度により決定され
るが、高分子量の共重合体をえるという観点から
は、0〜100℃が望ましい。
重合圧力は、得ようとする共重合体中のパーフ
ルオロビニルエーテルの割合には依存するが、エ
ラストマー状共重合体を得るには、0〜10Kg/cm2
Gが望ましい。
本発明の乳化重合法においては、パーフルオロ
ビニルエーテルとフルオロオレフインとの共重合
のみに限られることなく、これら両モノマーに加
えて更に他の含フツ素モノマーの1種またはそれ
以上を共重合させて、目的とするエラストマーの
性質を改良する場合も含まれる。これら他の含フ
ツ素モノマーとしては、ヘキサフルオロプロピレ
ン、ペンタフルオロプロピレン、パーフルオロシ
クロブチレン、パーフルオロ(メチルシクロプロ
ピレン)、パーフルオロアレン、α,β,β−ト
リフルオロスチレン、パーフルオロスチレン、パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル[たとえば、
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)、パーフルオロ
(プロピルビニルエーテル)など]、ポリフルオロ
アクリル酸、ポリフルオロビニル酢酸、ポリフル
オロビニルエーテルスルホン酸、ポリフルオロジ
エン酸などが例示される。更に、式: ICH2CF2CF2−(OCH2CF2CF2)o−(OCFXCF2
)p−OCF=CF2 [式中、Xは前記と同意義。oおよびpはそれぞ
れ0〜2の整数を表す。] で示されるモノマーを共重合させることによつ
て、本発明のフルオロエラストマーの架橋反応性
を高めることもできる。
次に実施例および比較例を示し、本発明の製造
方法を具体的に説明する。
実施例 1 内容積50mlのガラス製オートクレーブに、純水
30ml、C3F7O[CF(CF3)CF2O]2CF−(CF3
COONH40.6g、CF2=CFOCF2−CF(CF3
OC3F75gを仕込み、系内を窒素ガスで充分置換
した後、撹拌を行ないながら80℃でテトラフルオ
ロエチレンを2.0Kg/cm2Gまで圧入した。次いで、
これに過硫酸アンモニウムの8.2g/水溶液1
mlをテトラフルオロエチレンガスで圧入し、重合
反応を開始させた。
反応の進行と共に圧力が降下するので、1.0
Kg/cm2Gまで低下したところでテトラフルオロエ
チレンで2.0Kg/cm2Gまで復圧し、1.0Kg/cm2Gと
2.0Kg/cm2Gとの間で昇圧、降圧を繰り返した。
反応開始から6時間31分後に重合槽を冷却し、
未反応モノマーを放出して反応を停止した。
生成物は、固形分含量18.5重量%の水性乳濁液
であつた。この水性乳濁液にアセトンを添加して
凝析を行ない、凝析物を水洗し、乾燥してゴム状
共重合体4.95gを得た。この共重合体の組成を
19F−NMRで調べたところ、上記パーフルオロ
ビニルエーテルの含有量は31モル%であつた。
比較例 1 C3F7O[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)−COONH4
の代わりにC7F15COONH40.61g(水に対して2
重量%)を用い、上記実施例1で用いたのと同じ
過硫酸アンモニウム水溶液2mlを使用し、反応時
間を7時間36分とした以外は実施例1と同様の手
順を繰り返して固形分含量15.4%の水性乳濁液を
得た。共重合体の収量は4.17gであり、そのビニ
ルエーテル含有量は10モル%で、樹脂状重合体で
あつた。
実施例 2 内容積50mlのガラス製オートクレーブに、純水
40ml、C3F7O[CF(CF3)CF2O]3CF−(CF3
COONH41.8g、CF2=CFO[CF2−CF(CF3)O]
2C3F74.5gを仕込み、系内を窒素ガスで充分置換
した後、撹拌を行ないながら50℃でテトラフルオ
ロエチレンを5.0Kg/cm2Gまで圧入した。次いで、
これに過硫酸アンモニウムの9.4g/水溶液1
mlをテトラフルオロエチレンガスで圧入し、重合
反応を開始させた。
反応の進行と共に圧力が降下するので、4.0
Kg/cm2Gまで低下したところでテトラフルオロエ
チレンで5.0Kg/cm2Gまで復圧し、4.0Kg/cm2Gと
5.0Kg/cm2Gとの間で昇圧、降圧を繰り返した。
反応開始から5時間50分後に重合槽を冷却し、
未反応モノマーを放出して反応を停止した。
生成物は、固形分含量11.0重量%の水性乳濁液
であつた。この水性乳濁液にアセトンを添加して
凝析を行ない、凝析物を水洗し、乾燥してゴム状
重合体3.98gを得た。この共重合体の組成を19F
−NMRで調べたところ、上記パーフルオロビニ
ルエーテルの含有量は25モル%であつた。
実施例 3 内容積1のガラス製オートクレーブに、純水
500ml、Na2HPO4・12H2O5g、C3F7−OCF
(CF3)CF2OCF(CF3)COONH450g、CF2
CFO[CF2(CF3)O]2CFC3F7200gを仕込み、系
内を窒素ガスで充分置換した後、撹拌を行いなが
ら30℃でテトラフルオロエチレンを3.0Kg/cm2
まで圧入した。次いで、これに亜硫酸ナトリウム
の5.2g/水溶液1mlと過硫酸アンモニウムの
9.4g/水溶液1mlをテトラフルオロエチレン
ガスで圧入し、重合反応を開始させた。
反応の進行と共に圧力が降下するので、2.0
Kg/cm2Gまで低下したところでテトラフルオロエ
チレンで3.0Kg/cm2Gまで復圧し、2.0Kg/cm2Gと
3.0Kg/cm2Gとの間で昇圧、降圧を繰り返した。
反応開始から2時間15分後に重合槽を冷却し、
未反応モノマーを放出して反応を停止した。
生成物は、固形分含量21.8重量%の水製乳濁液
であつた。この水性乳濁液にアセトンを添加して
凝析を行ない、凝析物を水洗し、乾燥してゴム状
共重合体120gを得た。この共重合体の組成を19F
−NMRで調べたところ、上記パーフルオロビニ
ルエーテルの含有量は27モル%であつた。
比較例 2 乳化剤としてC3F7OCF(CF3)CF2OCF−
(CF3)COONH4の代わりにF7F15COO−NH450
gを用い、上記実施例3で用いたのと同じ亜硫酸
ナトリウム水溶液および過硫酸アンモニウム水溶
液の添加量をそれぞれ2mlとし、反応時間を2時
間39分とする以外は実施例3と同様の手順を繰り
返して固形分含量18.5重量%の水性乳濁液を得
た。アセトン凝析を行なつて得た共重合体のビニ
ルエーテル含量を調べたところ6モル%であり、
共重合体は樹脂状であつた。
実施例 4 内容積1のガラス製オートクレーブに、純水
500ml、Na2HPO4・12H2O5g、C3F7−OCF
(CF3)CF2OCF(CF3)COONH450g、CF2
CFO[CF2CF(CF3)O]3−C3F7200gおよびI
(CF24I1.5gを仕込み、系内を窒素ガスで充分置
換した後、撹拌を行ないながら5℃でテトラフル
オロエチレンを2.0Kg/cm2Gまで圧入した。次い
で、これに亜硫酸ナトリウムの6.5g/水溶液
1ml、過硫酸アンモニウムの11.7g/水溶液1
mlおよび硫酸第2鉄の17.5g/水溶液1mlをテ
トラフルオロエチレンガスで圧入し、重合反応を
開始させた。
反応の進行と共に圧力が降下するので、1.0
Kg/cm2Gまで低下したところテトラフルオロエチ
レンで2.0Kg/cm2Gまで復圧し、1.0Kg/cm2Gと2.0
Kg/cm2Gとの間で昇圧、降圧を繰り返した。
反応開始から30時間48分後に重合槽を冷却し、
未反応モノマーを放出して反応を停止した。
得られた水性乳濁液にアセトンを添加して凝析
を行ない、凝析物を水洗し、乾燥してゴム状共重
合体169gを得た。この共重合体の組成を19F−
NMRで調べたところ、上記パーフルオロオロビ
ニルエーテルの含有量は28モル%であつた。
実施例 5 内容積300mlの重合槽に、純水100mlおよび乳化
剤としてC3F7OCF(CF3)CF2OCF−(CF3
COONH410g、リン酸水素二ナトリウム12水和
物1gおよびパーフルオロビニルエーテルCF2
CFO(CF2−CF(CF3)O)2C3F720gを仕込み、系
内を窒素ガスで充分に置換した後、真空にし、15
℃にてヘキサフルオロプロピレン(HFP)を内
圧0Kg/cm2(ゲージ圧)まで圧入し、さらにビニ
リデンフルオライド(VdF)/HFP(モル比92/
8)モノマー混合物で7.0Kg/cm2に昇圧した。
次いで、亜硫酸ナトリウム5.3mgの純水1ml溶
液および過硫酸アンモニウム2mgの純水1ml溶液
をVdF/HFP混合ガスと共に順次圧入して反応
を開始した。重合反応の進行に伴つて圧力が低下
するので、6.5Kg/cm2Gまで低下した時点で
VdF/HFP混合ガスで7.0Kg/cm2Gまで再加圧
し、降圧と昇圧を繰り返しつつ、重合を継続し、
重合開始から3時間47分後、未反応モノマーを放
出して水平乳濁液を得た。
この水性乳濁液を凍結により凝析し、凝析物を
水洗、真空乾燥してゴム状重合体6.8gを得た。
この重合体の組成は、VdF:HFP:CF2=CFO
(CF2−CF(CF3)O)2C3F7=61:7:32(モル
比)、ガラス転移温度は−36℃で、ビニルエーテ
ル単位を多く含む耐低温に優れたゴム状重合体が
得られた。
比較例 3 C3F7O[CF(CF3)CF2O]2CF−(CF2
COONH4を0.6gの代わりに0.03g(0.5重量%以
下である0.1重量%に相当)用い、実施例1で用
いたのと同じ濃度の過硫酸アンモニウム水溶液2
mlを使用し、反応時間を2時間51分とした以外は
実施例1と同様の手順を繰り返して固形分含量23
%の水性乳濁液を得た。これを実施例1と同様に
凝析、水洗、乾燥したところ、共重合体2.3gを
得たが、樹脂状重合体であつた。この共重合体の
赤外線吸収スペクトルを測定した結果、そのビニ
ルエーテル含有量は1モル%以下と少ないことが
分かつた。
実施例 6 次に示す加硫組成物を常法によりオープンロー
ルで均一に配合し、下記条件で加硫し、加硫ゴム
の物性値を求めた。成 分 重量部 実施例4で得た共重合体 100 ミデイアムサーマルカーボン 20 パーオキサイド(パーヘキサ2.5B) 1.5 トリアリルイソシアヌレート 4.0加硫条件 プレス加硫 160℃×10分 オーブン加硫 200℃×4時間 物性値は次の通りであつた。
100%モジユラス 56Kg/cm2 引張り強さ 96Kg/cm2 伸 び 187% JIS硬さ 77 なおこれらの物性値はJIS K 6301に準じて測
定した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式: CF2=CFO(―CF2CFXO)on−−Rf [式中、Rfは炭素数1〜6のパーフルオロアル
    キル基、Xはフツ素またはトリフルオロメチル
    基、mは1〜3の整数を表す。] で示されるパーフルオロビニルエーテルと、 テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロ
    エチレン、ビニリデンフルオライドおよびビニル
    フルオライドから選ばれた少なくとも1種のフル
    オロオレフインとを、 一般式: RfO(―CFXCF2O)on−−CFXCOOM [式中、RfおよびXは前記と同意義。Mは水素、
    アンモニウムまたはアルカリ金属、nは0〜5の
    整数を表す。] で示される乳化剤化合物を、使用する水に対して
    0.5〜20重量%の範囲で存在させて乳化重合を行
    うことを特徴とするフルオロエラストマーの乳化
    重合方法。 2 フルオロオレフインが、テトラフルオロエチ
    レンである特許請求の範囲第1項記載の重合法。
JP6518485A 1985-03-28 1985-03-28 フルオロエラストマ−の乳化重合法 Granted JPS61223007A (ja)

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