JPH08253535A - 含フッ素ランダム共重合体 - Google Patents

含フッ素ランダム共重合体

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JPH08253535A
JPH08253535A JP153796A JP153796A JPH08253535A JP H08253535 A JPH08253535 A JP H08253535A JP 153796 A JP153796 A JP 153796A JP 153796 A JP153796 A JP 153796A JP H08253535 A JPH08253535 A JP H08253535A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 モノマーの利用率が高く、耐薬品性、機械的
強度、耐熱性等の特徴を有した新規含フッ素共重合体を
提供する。 【構成】 (A)一般式[I] 【化1】 で示される単量体単位90〜99.5モル%、及び (B)一般式[II] 【化2】 (但し、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、nは1
以上の整数である。)で示される単量体単位10〜0.
5モル%よりなり、350℃で測定した溶融粘度が10
2〜107ポアズであり、融点が290〜325℃である
含フッ素ランダム共重合体、また、(A)一般式[I]
で示される単量体単位60モル%以上90モル%未満、
及び(B)一般式[II]で示される単量体単位10モ
ル%を超え40モル%以下よりなり、200℃で測定し
た溶融粘度が102〜107ポアズであり、ガラス転移温
度−10℃以下である含フッ素ランダム共重合体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規な含フッ素ランダム
共重合体に関する。
【0002】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、耐
薬品性、耐熱性、溶融成形性及び電気的特性の優れた含
フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン(以下、単に
TFEと省略する。)とパーフルオロプロピルビニルエ
ーテル(以下、単にPPVEと省略する。)の共重合体
(以下、PFAと省略する。)が製造されており、その
数々の優れた特性から広い産業分野で利用されている。
【0003】しかしながら、該共重合体は次のような問
題点を持っている。まずコモノマーであるPPVEは、
現在ヘキサフルオロプロペンオキシドの二量体をアルカ
リ金属塩と反応させた後、熱分解して製造されている
が、製造工程が多く又収率が低い工程もあるため、PP
VEの全収率が低いものとなっている。さらにPPVE
はTFEとの重合性が悪いため、PPVEの利用率、即
ち、重合時に仕込んだPPVE量の割合が極めて低い。
例えば、特公昭48−2223号公報によればPPVE
の利用率はわずかに数〜30%に過ぎない。このため高
価なPPVEを回収する方法や工程が必要になる。さら
にこの工程でのPPVEの損失もあり、該共重合体を高
価なものとしている。
【0004】一方、英国特許第812116号明細書に
は、CF2=CF−OR(但し、Rはアルキルラジカル
又はフッ素化アルキルラジカル)で示されるモノマーの
単独重合体及びTFEとの共重合体が示されている。し
かしながら、この英国特許に記載されている上記CF2
=CF−ORとTFEとの共重合方法は、水を媒体とす
る乳化重合方法である。発明者らが確認したところによ
ると、CF=CF−ORとTFEとの共重合を乳化重
合で行なった場合、得られた共重合体は、CF2=CF
−ORに基づく単量体単位が約6モル%導入されている
にもかかわらず、TFEの単独重合体と同じ融点(32
7℃)を示し、しかもこの共重合体から得られたシート
の引張強度は200Kg/cm2 という低いものであっ
た。
【0005】そこで、本発明の目的は、モノマーの利用
率が高く、耐薬品性、機械的強度、耐熱性等の特徴を有
した新規含フッ素共重合体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題点に鑑み、含フッ素オレフィン、とくにTFEと広い
組成において共重合性が良好で、且つ、利用率の高いよ
うな含フッ素ビニルエーテル化合物を探索するため多く
の化合物を合成し、共重合実験を繰返した結果、特定構
造の含フッ素ビニルエーテルがTFEと共重合性が良
く、短時間に且つ一回の重合でほとんどの含フッ素ビニ
ルエーテルが共重合することを見出した。そして得られ
た共重合体が耐薬品性、機械的強度及び耐熱性に優れ、
また、溶融成形性にも優れたものであることを見出し、
本発明を完成させるに至った。
【0007】即ち、本発明は、 (1)(A)一般式[I]
【0008】
【化5】
【0009】で示される単量体単位90〜99.5モル
%、及び (B)一般式[II]
【0010】
【化6】
【0011】(但し、Xは水素原子又はハロゲン原子で
あり、nは1以上の整数である。)で示される単量体単
位10〜0.5モル%よりなり、350℃で測定した溶
融粘度が102〜107ポアズであり、融点が290〜3
25℃であることを特徴とする含フッ素ランダム共重合
体であり、また、 (2)(A)一般式[I]
【0012】
【化7】
【0013】で示される単量体単位60モル%以上90
モル%未満、及び (B)一般式[II]
【0014】
【化8】
【0015】(但し、Xは水素原子又はハロゲン原子で
あり、nは1以上の整数である。)で示される単量体単
位10モル%を越え40モル%以下よりなり、200℃
で測定した溶融粘度が102〜107ポアズであり、ガラ
ス転移温度が−10℃以下であることを特徴とする含フ
ッ素ランダム共重合体である。
【0016】前記一般式[II]で示される単量体単位
中、Xは水素原子又はハロゲン原子であれば良く、フッ
素、塩素、臭素及びヨウ素の各ハロゲン原子が採用され
る。また、nは1以上の整数であれば良いが、本発明の
含フッ素ランダム共重合体の製造のしやすさ、即ち、重
合の容易さ等の理由から、nは1〜12、さらに1〜8
の範囲であることが好ましい。
【0017】前記一般式[I]及び[II]で示される
各単量体単位の組成は、前記一般式[I]で示される単
量体単位が60〜99.5モル%であるが、得られる含
フッ素ランダム共重合体の溶融成形性を良好にするため
には好ましくは70〜99モル%であり、前記一般式
[II]で示される単量体単位が0.5〜40モル%、
好ましくは1〜30モル%である。前記一般式[II]
で示される単量体単位が0.5モル%未満のときは、溶
融成形性が悪く、一方、40モル%を越えるときは、固
体の共重合体は得られずオイル状となるために好ましく
ない。
【0018】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、前
記した一般式[I]及び[II]で示される各単量体単
位がランダムに配列している。
【0019】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、各
種溶媒に不溶であるために通常の手段では分子量を求め
ることができない。しかし、本発明の含フッ素ランダム
共重合体の溶融粘度は、前記一般式[II]で示される
単量体単位の含量及び分子量に左右されるため、溶融粘
度によって分子量を推定することができる。
【0020】本発明の含フッ素ランダム共重合体の溶融
粘度は、前記一般式[I]及び[II]で示される各単
量体単位の組成によって異なる。例えば、前記一般式
[II]で示される単量体単位が0.5モル%以上10
モル%以下の範囲のときには、350℃で測定した溶融
粘度が102〜107ポアズの範囲となり、上記の単量体
単位が10モル%を越え40モル%以下の範囲のときに
は、200℃で測定した溶融粘度が102〜107ポアズ
の範囲となる。
【0021】また、本発明の含フッ素ランダム共重合体
は、一般式[II]で示される単量体単位が0.5モル
%以上10モル%以下の範囲のものは、融点が290〜
325℃、好ましくは290〜320℃の範囲にある。
また、上記組成の本発明の含フッ素ランダム共重合体
は、熱分解温度が370〜410℃の範囲である。
【0022】一般式[II]で示される単量体単位が1
0モル%を越え40モル%以下の範囲のものは明確な融
点を示さないが、ガラス転移温度が−10℃以下、一般
には−10〜−100℃の範囲である。また、上記組成
の本発明の含フッ素ランダム共重合体は、可視〜紫外光
の透過性が良く、一般に250nmの光の吸光度は0.
4以下である。
【0023】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、赤
外線吸収スペクトル(以下、IRとよぶ。)において2
990cm-1付近に−CH2−基、900cm-1付近に
−CH2OCF2−基、及び1200cm-1付近に−CF
2−基に基づく吸収帯を有しており、これ等の吸収帯を
確認、定量することにより、本発明の含フッ素ランダム
共重合体であること及び前記一般式[II]で示される
含フッ素ビニルエーテルに基づく単量体単位の含量を求
めることができる。
【0024】図3に実施例1で得られた含フッ素ランダ
ム共重合体のフイルム(厚み50μm)のIRを示し
た。
【0025】また、熱分解ガスクロマトグラフィー質量
分析法(以下、Py−GC/MSとよぶ)から側鎖の分
解により生成したフラグメントから側鎖の構造を確認す
ることができる。例えば、実施例1で得られた含フッ素
ランダム共重合体に関しては、Py−GC/MSからペ
ンタフルオロプロピル基に起因するフラグメントを検出
することができる。
【0026】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、ど
のような方法で製造されてもよいが、特に次に述べる方
法により好適に製造される。
【0027】即ち、テトラフルオロエチレンと一般式
[III] CF2=CFOCH2(CF2nX [III] (但し、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、nは1
以上の整数である。)で示される含フッ素ビニルエーテ
ルとを有機溶媒に溶解してラジカル重合開始剤の存在下
に共重合する方法である。
【0028】本発明の共重合体を得るために用いられる
上記一般式[III]で示される含フッ素ビニルエーテ
ルを具体的に例示すると次のとおりである。
【0029】CF2=CFOCH2CF3,CF2=CFO
CH2CF2CF3,CF2=CFOCH2CF2CF2H,
CF2=CFOCH2(CF22CF3,CF2=CFOC
2(CF23CF3,CF2=CFOCH2(CF24
3,CF2=CFOCH2(CF25CF3,CF2=C
FOCH2(CF26CF3,CF2=CFOCH2(CF
27CF3,CF2=CFOCH2CF2Cl,CF2=C
FOCH2CF2Br,CF2=CFOCH2CF2CF2
r,CF2=CFOCH2CF2CF2Cl,CF2=CF
OCH2(CF22CF2Br,CF2=CFOCH2(C
22CF2Cl,CF2=CFOCH2(CF23CF2
Br,CF2=CFOCH2(CF23CF2Cl等であ
る。
【0030】次に、上記の含フッ素ビニルエーテルとT
FEとの共重合が行なわれる。共重合の方法としては、
上記した2種のモノマーを有機溶媒に溶解して行なう溶
液重合が採用される。
【0031】この方法において、モノマー組成をほぼ一
定にコントロールすることによって、得られる共重合体
中の各モノマーユニットの組成をモノマー組成とほぼ同
じにすることができる。重合中のモノマー組成をほぼ一
定にする方法としては、重合中にモノマーの供給を行な
わず、重合前に仕込んだモノマー組成で重合を行なう方
法、或いは、重合前に仕込んだモノマー組成と同じ組成
のモノマーを重合中に供給する方法が採用される。
【0032】重合において、重合熱の除去のために各モ
ノマーを溶解した溶液に該溶液中の有機溶媒の0.3〜
10倍重量、好ましくは1〜5倍重量の水を共存させて
重合を行なうこともできる。勿論、TFEは通常気体で
あるから、重合時、重合反応器の気相部に加圧,供給す
るのが好ましい。
【0033】重合に使用される有機溶媒は、特に限定さ
れないが、一般にはクロロフルオロカーボン、パーフル
オロ化合物が好適に用いられる。例えば、トリクロロト
リフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン、ト
リクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、
パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロシクロブタ
ン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリ
アミルアミン、パーフルオロポリエーテル類等のフッ素
系溶媒が好ましい。重合方法を具体的に例示すると、撹
拌機及び温度計を備えた圧力容器に脱酸素した有機溶
媒、及び含フッ素ビニルエーテルを加える。これ等の添
加の割合は重合の進行に伴ない粘度が上昇して撹拌が困
難となったり又撹拌が不充分なため重合熱が除去できず
重合の維持が難しくならないような範囲で選択される。
通常は、有機溶媒100重量部に対して含フッ素ビニル
エーテルを0.1〜30重量部、好ましくは1〜10重
量部の範囲から選択することが好ましい。さらに重合熱
の除去、撹拌を容易にするため水を共存させることもで
きる。
【0034】次に、反応容器内の脱酸素を行うため、例
えば、反応容器内容物を冷却固化後、脱気する操作を繰
返す。その後、反応容器気相部にTFEを加える。重合
開始剤としてラジカル発生剤を有機溶媒に溶解して加
え、次にTFEを所定の圧力に昇圧し、温度を重合温度
に保ちつつ重合を行う。
【0035】TFEの圧力、ラジカル発生剤の添加量等
によって重合時間は変化するが、数十分〜十数時間もあ
れば充分共重合体は生成する。
【0036】本方法で用いる重合開始剤として、例え
ば、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイ
ド、パーオキシジカーボネート及びアゾ系のものがあ
る。一般に得られる共重合体の耐熱性等を考慮すると、
含フッ素系好ましくはパーフルオロ系のラジカル発生剤
が用いられる。例えば、下記式で示される含フッ素系の
ジアシルパーオキサイドが好適に用いられる。
【0037】
【化9】
【0038】(但し、Zは−H,−F又は−Clであ
り、yは1〜5の整数である。)
【0039】
【化10】
【0040】(但し、Z及びyは上記式と同様であり、
qは0〜3の整数である。) 重合に際して好適に使用し得るラジカル発生剤を例示す
ると次のとおりである。
【0041】
【化11】
【0042】上記のラジカル発生剤の使用量は、用いる
溶媒、重合条件、特に重合温度によって一概には決定で
きないが、通常重合に用いる含フッ素ビニルエーテルに
対し、0.5〜20モル%、好ましくは1〜10モル%
に相当するラジカル発生剤を仕込み時又は間歇的に添加
すればよい。又条件によっては重合が進み難い場合があ
るが、このような場合は重合の途中に再度ラジカル発生
剤を追加することは有効な手段である。
【0043】TFEの圧力は1Kg/cm2G〜30K
g/cm2Gの範囲であれば充分に重合反応は進行する
が、好ましい圧力は1Kg/cm2G〜10Kg/cm2
Gである。TFEの圧力が低い場合には一般的にTFE
の含量が低い共重合体が得られるし、逆に圧力が高いと
TFEの含量が高くなり、共重合体の生成速度も大とな
る。勿論、圧力の下限値、上限値を超えても重合は進行
するが、あまりに高圧の場合装置的にかなり高価となる
欠点が生じてくる。重合時の温度は用いるラジカル発生
剤の分解速度を一つの目安として決められるが、通常0
℃〜100℃程度、好ましくは5℃〜80℃程度であ
る。特に低温においても分解速度が大きい含フッ素系又
はパーフルオロ系のジアシルパーオキサイドにおいて
は、5℃〜60℃位が好ましい。
【0044】重合に際しては、連鎖移動剤の存在下に共
重合を行なうことにより、得られる含フッ素ランダム共
重合体の引張強度が向上し、又溶融粘度が低下する。こ
の傾向は、前記一般式[II]で示される単量体単位が
0.5モル%以上10モル%以下の範囲である場合に著
しい。
【0045】連鎖移動剤は、例えばメタノール、エタノ
ール等のアルコール類;ジメチルエーテル、メチルエチ
ルエーテル、ジエチルエーテル等のエーテル類;メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン等のアルカン類が用いら
れるが、これ等のうち重合溶媒への溶解性、生成した共
重合体の安全性等の理由からアルコール類及びアルカン
類が好ましい。連鎖移動剤が気体であれば重合の溶媒へ
の必要な溶解量を維持できる圧力で圧入すればよい。
又、液体であれば必要量を予じめ又間歇的に加えればよ
い。連鎖移動剤の使用量は種類、重合条件によって若干
の範囲で変動するが、通常、加えた全モノマーの量に対
し0.05〜10モル%、好ましくは0.1〜5モル%
が好ましい。連鎖移動剤の使用量がこの範囲より少いと
引張強度の向上効果が得られず又は得られたとしても溶
融粘度低下が少い。逆に多すぎた場合には引張強度が却
って低下する。
【0046】さらにまた、得られる共重合体の性質を改
質するためにTFEにヘキサフルオロプロピレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等のフルオ
ロオレフィンを加えても良い。これらは一般にTFEに
対して5モル%以下用いるのが好ましい。
【0047】生成した共重合体は、重合混合物から有機
溶媒(及び水)を分離して回収される。この場合、水は
ロ過で簡単に共重合体から分離できるが、有機溶媒は共
重合体を高濃度に分散しておりロ過で回収できない場合
がある。このような時は遠心分離器を用いるとか、又は
減圧下に共重合体を溶媒から分離させることによって共
重合体を回収することができる。
【0048】本発明の共重合体の製造で用いる含フッ素
ビニルエーテルは、TFEとよく共重合し、TFEの重
合時の圧力が1Kg/cm2以上もあれば短時間に殆ど
共重合し、転化率を100%とすることもでき、このよ
うな場合、重合に使用した有機溶媒中には含フッ素ビニ
ルエーテルは殆んど検出されない。従って、含フッ素ビ
ニルエーテルの回収工程は不要となる。従来のPPVE
はTFEと共重合を行った場合、共重合性が悪く、回収
工程が必要であることは既に述べたが、これに較べたと
き、このことは上記の製造方法の大きな利点の一つであ
る。
【0049】
【発明の効果】本発明の含フッ素ランダム共重合体は
0.5〜40モル%の一般式[II]で示される含フッ
素ビニルエーテルに基づく単量体単位を含む。該共重合
体は分子内に水素原子を含んでいるため耐薬品性が劣る
懸念があったが実際には耐薬品性が意外にも極めて良好
で、PPVEとTFEの共重合体で市販されているPF
A及びその他のパーフルオロ樹脂に匹敵する。このため
耐薬品性を必要とする産業分野でフイルム、チューブ、
パッキン材、ライニング材、その他成形品として使用す
ることができる。又電気的特性も優れ、電気、エレクト
ロニクス分野でもコネクター、基板材料、絶縁材料その
他に使用することができる。
【0050】一般式[II]で示される含フッ素ビニル
エーテルに基づく単量体単位の含量の低いもの、即ち、
0.5〜10モル%を含む共重合体は、従来のPPVE
とTFEとの共重合体であるPFAより引張強度等の機
械的性質において優れた成形材料であり、成形品として
広い分野で用いることができる。
【0051】一方、一般式[II]で示される含フッ素
ビニルエーテルに基づく単量体単位を10〜40モル%
含む共重合体は低含量のものと比較した時、軟質の共重
合体となる。この共重合体は耐薬品性が良好であるた
め、耐薬品性を必要とするフイルム、チューブ材料とし
て用いることができ、さらに光の透過性が可視から紫外
部まで良好なため耐薬品性を必要とする光学材料、従来
の耐薬品性の余り良くない光学材料の耐薬品性向上のた
めの表面コーティング材として用いることができる。
【0052】又、軟質の共重合体のフイルム、チューブ
状等の成形品は、熱収縮性を有しており、熱収縮性チュ
ーブ、フイルムとして用いることもできる。さらに架橋
を導入することにより高度にフッ素化されたフッ素ゴム
として有用である。
【0053】又本発明の含フッ素ランダム共重合体をフ
ッ素化剤、例えばF2でフッ素化することにより従来の
炭化水素重合体のフッ素化で認められる主鎖の切断をお
こすことなく、高収率でフッ素化することができる。従
って、本発明の共重合体は、パーフルオロ共重合体の原
料としても有用である。
【0054】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
【0055】なお測定値は次のようにして求めた。
【0056】1.機械的性質 (i)降伏強度、引張り強度及び伸びの測定 JIS K7113に準拠 (ii)テストサンプルの作成 本発明の含フッ素共重合体粉末及び比較のため市販され
ているPFA粉末及びペレットを350℃の温度下で加
圧し、1〜2mm厚みのシートを作成し、上記試験法に
必要な試験片を作成した。
【0057】2.熱的性質 (i)ガラス転移温度 DSC−20(セイコー電子工業(株)製)を用いて測
定した。
【0058】(ii)熱分解温度、融点 サーモフレックス(R−TG−DTA:理学電機(株)
製)を用いて昇温速度を5℃/min、窒素気流下で測
定した。
【0059】3.溶融粘度の測定 高化式溶融粘度測定装置を用いた。
【0060】ダイスとして直径0.5mm、長さ5mm
を用い50Kg/cm2の荷重をかけて測定した。
【0061】4.光学的性質 本発明の含フッ素ランダム共重合体粉末を上記1−(i
i)のテストサンプルの作成で説明した方法と同様の方
法により厚さ100μmのフイルムを作成し、このフイ
ルムの250nmの光に対する吸光度を測定した。
【0062】実施例1 攪拌機を有した3Lのステンレス製オートクレーブに予
め蒸留により精製した1,1,2−トリクロル−1,
2,2−トリフルオロエタン1L、CF2=CFOCH2
CF2CF3 10g、重合開始剤として(CF3CF2
CO2−)2を1g含む1,1,2−トリクロル−1,
2,2−トリフルオロエタン10ccを添加した。オー
トクレーブを液体酸素で冷却し、内容物を固化した後、
真空ポンプで脱気した。さらに窒素を3Kg/cm2
圧力まで導入し、圧力を維持しつつ内容物が溶解するま
で昇温(約−5℃)した。この操作を3回繰返し、オー
トクレーブ内の酸素を除去した。再度、液体酸素で冷却
固化して真空ポンプで脱気した後、昇温し、約15℃に
到達した時にTFEを3Kg/cm2Gの圧力で導入
し、TFEを飽和溶解させた後、TFEの導入バルブを
閉じた。オートクレーブの温度を20℃まであげ重合を
開始した。5時間重合を続けたところオートクレーブの
圧力はほぼトリクロルトリフルオロエタンの蒸気圧程度
まで低下したので重合を停止した。その後、オートクレ
ーブに溶媒及び未重合のCF2=CFOCH2CF2CF3
を冷却捕集するトラップを介して真空ポンプにつなぎ、
オートクレーブ内を撹拌しつつ減圧し、用いた溶媒及び
未重合の含フッ素ビニルエーテルをトラップ内に回収し
た。溶媒を完全除去した後、オートクレーブを開けてみ
たところ白色粉状の共重合体が生成していた。得られた
共重合体を150℃で10時間減圧乾燥を行ったところ
約150gの共重合体が得られた。
【0063】又、回収した溶媒をガスクロマトグラフで
分析を行ったところ未重合のCF2=CFOCH2CF2
CF3は検出されず、仕込んだCF2=CFOCH2CF2
CF3がほぼ100%の転化率で重合していることが判
った。TFEの転化率を圧力変化から計算したところ約
97%であった。熱分解ガスクロマトグラフィー質量分
析法(以下、Py−GC/MSと略する)により400
℃での分解生成物を分析した結果、フラグメントとして
CF3CF2CH及びCF3CF2CH3が検出されたこと
から側鎖の構造は−OCH2CF2CF3であることが確
認できた。
【0064】この結果とIRの測定結果より、3.1モ
ル%の
【0065】
【化12】
【0066】で示される単量体単位が共重合体中に含ま
れており、仕込み時の組成3.0モル%に一致している
ことが判った。
【0067】実施例2〜4 実施例1の重合装置及び方法を用いて組成の異なる含フ
ッ素共重合体を合成した。表1に実施例1と変えた条
件、モノマーの転化率及び得られた共重合体の分析値を
示した。
【0068】
【表1】
【0069】実施例5 300mlのオートクレーブにCF2=CFOCH2(C
22CF3 4.1g、及び溶媒として、1,1,2
−トリクロル−1,2,2−トリフルオロエタン150
mlを加え実施例1と同じ脱酸素の操作を行った。その
後TFEを6Kg/cm2Gの圧力で導入し、TFEが
飽和溶解した後TFEの供給バルブを閉じた。オートク
レーブの温度を20℃とした後、重合開始剤として(C
3CF2CF2CO2−)2 0.15gを含むトリクロ
ルトリフルオロエタン溶液を5ml圧入した。
【0070】5時間重合を継続したところ、オートクレ
ーブ内の圧力がほぼ溶媒の蒸気圧程度まで低下した。実
施例1の操作に従い溶媒を減圧下に留去したところ、白
色の粉状の共重合体が得られた。
【0071】回収された溶媒をガスクロマトグラフで分
析したところCF2=CFOCH2(CF22CF3は殆
んど検出されず、ほぼ100%の転化率であった。又T
FEも圧力変化からほぼ100%の転化率であることが
判った。
【0072】一方、得られた共重合体を150℃で10
時間減圧乾燥したものをPy−GC/MS及びIRで分
析したところ、1.4モル%の
【0073】
【化13】
【0074】で示される単量体単位が含まれており、仕
込時のモノマー組成1.45モル%に一致した。
【0075】実施例6 300mlのオートクレーブにCF2=CFOCH2CF
2CF2Cl 1.6g、溶媒として1,1,2−トリク
ロル−1,2,2−トリフルオロエタン150ml、重
合開始剤として(CF3CF2CO2−)2 0.5gを加
え、実施例1で用いた操作で脱酸素を行い、TFEを
3.0Kg/cm2Gで導入し、飽和溶解させた後、T
FEの供給を停止し20℃で5時間重合を行った。
【0076】得られた白色粉末の共重合体は、Py−G
C/MSおよびIRの分析により2.7モル%の
【0077】
【化14】
【0078】で示される単量体単位を含んでいることが
判った。これは仕込み時の単量体組成にほぼ一致した。
【0079】又、モノマーの転化率を測定したところ、
TFE、含フッ素ビニルエーテル共ほぼ98%であっ
た。
【0080】実施例7 CF2=CFOCH2CF3を7.8g用いた以外は実施
例1と同様にして重合を行った。4時間重合を行ったと
ころ殆んど重合は完了した。実施例1と同様含フッ素ア
ルキルビニルエーテル及びTFEの転化率を求めたとこ
ろ、いづれもほぼ98%であった。得られた共重合体を
減圧乾燥したところ約145gであった。
【0081】得られた共重合体の分析を行ったところ
3.0モル%の
【0082】
【化15】
【0083】の単量体単位を含んでおり、ほぼ仕込み組
成と一致した。
【0084】実施例8 実施例1〜7で得られた含フッ素ランダム共重合体の熱
分解温度、300℃で測定した溶融粘度、融点を測定
し、その結果を表2に示した。また、各含フッ素ランダ
ム共重合体の降伏強度、引張強度及び伸びを測定し、そ
の結果も表2に示した。
【0085】
【表2】
【0086】実施例9 表3に示した各種の含フッ素ビニルエーテルを用い、テ
トラフルオロエチレンに対する含フッ素ビニルエーテル
の仕込比を大きくして実施例1と同様にして含フッ素ラ
ンダム共重合体を製造した。得られた含フッ素ランダム
共重合体の物性を表3に示した。
【0087】
【表3】
【0088】実施例10 実施例1〜7及び実施例9で得られた各含フッ素ランダ
ム共重合体の耐薬品性のテストを行なった。その結果を
表4に示した。
【0089】
【表4】
【0090】実施例11 実施例1の装置を用い、重合開始剤、含フッ素ビニルエ
ーテル及び連鎖移動剤を変えて共重合を行った。得られ
た共重合体の引張強度、融点、溶融粘度及び熱分解温度
を表5に示した。尚、共重合体中の含フッ素ビニルエー
テル単位の含量は、いずれの場合も約3モル%であっ
た。
【0091】
【表5】
【0092】実施例12 連鎖移動剤としてメタノールを添加したこと及び重合の
転化率を85%とした以外は、実施例1の装置方法等を
用いて共重合体を合成し、得られた共重合体の引張強
度、溶融粘度及び融点を測定した。得られた結果を表6
に示した。尚、共重合体中の含フッ素ビニルエーテル単
位の含量はいずれも約3モル%であった。
【0093】
【表6】
【0094】実施例13 実施例12においてメタノールの代りに連鎖移動剤とし
てエタンを用いた共重合を行い、得られた共重合体の引
張強度及び溶融粘度を測定した。得られた結果を表7に
示した。共重合体中の含フッ素ビニルエーテル単位の含
量はいずれも約3モル%であった。
【0095】
【表7】
【0096】実施例14 共重合組成曲線を求めるため、テトラフルオロエチレン
と2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルトリフ
ルオロビニルエーテルの共重合を行った。フロン113
を溶媒とし、重合開始剤として(C25・COO−)2
を用いた。重合開始剤濃度0.3〜1モル%(全モノマ
ーに対し)、テトラフルオロエチレンの圧力1〜3Kg
/cm2G、重合温度20℃、モノマーの転化率5〜2
0モル%で重合実験を行った。ファインマン−ロス(Fi
neman-Ross)法に従い共重合組成曲線を求めた。得られ
た結果を図1に示した。又、比較のためにパーフルオロ
プロピルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンの共
重合組成曲線を「ズルナール・プリクラド・ヒーミヤ,
1984,57(5),1126−8」に記載の共重合
性比を用いて計算した。その結果を図2に示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロ
ピルトリフルオロビニルエーテルとテトラフルオロオチ
レンの共重合における共重合組成曲線である。
【図2】 パーフルオロプロピルビニルエーテルとテ
トラフルオロエチレンの共重合組成曲線である。
【図3】 実施例1で得られた含フッ素ランダム共重
合体の赤外吸収スペクトルである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年2月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 含フッ素ランダム共重合体
【特許請求の範囲】
【化1】 で示される単量体単位90〜99.5モル%、及び (B)一般式
【化2】 (但し、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、nは1
以上の整数である。)で示される単量体単位10〜0.
5モル%よりなり、350℃で測定した溶融粘度が10
2〜107ポアズであり、融点が290〜325℃である
ことを特徴とする含フッ素ランダム共重合体。
【化3】 で示される単量体単位60モル%以上90モル%未満、
及び (B)一般式
【化4】 (但し、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、nは1
以上の整数である。)で示される単量体単位10モル%
を越え40モル%以下よりなり、200℃で測定した溶
融粘度が102〜107ポアズであり、ガラス転移温度が
−10℃以下であることを特徴とする含フッ素ランダム
共重合体。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規な含フッ素ランダム
共重合体に関する。
【0002】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、耐
薬品性、耐熱性、溶融成形性及び電気的特性の優れた含
フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン(以下、単に
TFEと省略する。)とパーフルオロプロピルビニルエ
ーテル(以下、単にPPVEと省略する。)の共重合体
(以下、PFAと省略する。)が製造されており、その
数々の優れた特性から広い産業分野で利用されている。
【0003】しかしながら、該共重合体は次のような問
題点を持っている。まずコモノマーであるPPVEは、
現在ヘキサフルオロプロペンオキシドの二量体をアルカ
リ金属塩と反応させた後、熱分解して製造されている
が、製造工程が多く又収率が低い工程もあるため、PP
VEの全収率が低いものとなっている。さらにPPVE
はTFEとの重合性が悪いため、PPVEの利用率、即
ち、重合時に仕込んだPPVE量の割合が極めて低い。
例えば、特公昭48−2223号公報によればPPVE
の利用率はわずかに数〜30%に過ぎない。このため高
価なPPVEを回収する方法や工程が必要になる。さら
にこの工程でのPPVEの損失もあり、該共重合体を高
価なものとしている。
【0004】一方、英国特許第812116号明細書に
は、CF2=CF−OR(但し、Rはアルキルラジカル
又はフッ素化アルキルラジカル)で示されるモノマーの
単独重合体及びTFEとの共重合体が示されている。し
かしながら、この英国特許に記載されている上記CF2
=CF−ORとTFEとの共重合方法は、水を媒体とす
る乳化重合方法である。発明者らが確認したところによ
ると、CF=CF−ORとTFEとの共重合を乳化重
合で行なった場合、得られた共重合体は、CF2=CF
−ORに基づく単量体単位が約6モル%導入されている
にもかかわらず、TFEの単独重合体と同じ融点(32
7℃)を示し、しかもこの共重合体から得られたシート
の引張強度は200Kg/cm2 という低いものであっ
た。
【0005】そこで、本発明の目的は、モノマーの利用
率が高く、耐薬品性、機械的強度、耐熱性等の特徴を有
した新規含フッ素共重合体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題点に鑑み、含フッ素オレフィン、とくにTFEと広い
組成において共重合性が良好で、且つ、利用率の高いよ
うな含フッ素ビニルエーテル化合物を探索するため多く
の化合物を合成し、共重合実験を繰返した結果、特定構
造の含フッ素ビニルエーテルがTFEと共重合性が良
く、短時間に且つ一回の重合でほとんどの含フッ素ビニ
ルエーテルが共重合することを見出した。そして得られ
た共重合体が耐薬品性、機械的強度及び耐熱性に優れ、
また、溶融成形性にも優れたものであることを見出し、
本発明を完成させるに至った。
【0007】即ち、本発明は、 (1)(A)一般式[I]
【0008】
【化5】
【0009】で示される単量体単位90〜99.5モル
%、及び (B)一般式[II]
【0010】
【化6】
【0011】(但し、Xは水素原子又はハロゲン原子で
あり、nは1以上の整数である。)で示される単量体単
位10〜0.5モル%よりなり、350℃で測定した溶
融粘度が102〜107ポアズであり、融点が290〜3
25℃であることを特徴とする含フッ素ランダム共重合
体であり、また、 (2)(A)一般式[I]
【0012】
【化7】
【0013】で示される単量体単位60モル%以上90
モル%未満、及び (B)一般式[II]
【0014】
【化8】
【0015】(但し、Xは水素原子又はハロゲン原子で
あり、nは1以上の整数である。)で示される単量体単
位10モル%を越え40モル%以下よりなり、200℃
で測定した溶融粘度が102〜107ポアズであり、ガラ
ス転移温度が−10℃以下であることを特徴とする含フ
ッ素ランダム共重合体である。
【0016】前記一般式[II]で示される単量体単位
中、Xは水素原子又はハロゲン原子であれば良く、フッ
素、塩素、臭素及びヨウ素の各ハロゲン原子が採用され
る。また、nは1以上の整数であれば良いが、本発明の
含フッ素ランダム共重合体の製造のしやすさ、即ち、重
合の容易さ等の理由から、nは1〜12、さらに1〜8
の範囲であることが好ましい。
【0017】前記一般式[I]及び[II]で示される
各単量体単位の組成は、前記一般式[I]で示される単
量体単位が60〜99.5モル%であるが、得られる含
フッ素ランダム共重合体の溶融成形性を良好にするため
には好ましくは70〜99モル%であり、前記一般式
[II]で示される単量体単位が0.5〜40モル%、
好ましくは1〜30モル%である。前記一般式[II]
で示される単量体単位が0.5モル%未満のときは、溶
融成形性が悪く、一方、40モル%を越えるときは、固
体の共重合体は得られずオイル状となるために好ましく
ない。
【0018】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、前
記した一般式[I]及び[II]で示される各単量体単
位がランダムに配列している。
【0019】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、各
種溶媒に不溶であるために通常の手段では分子量を求め
ることができない。しかし、本発明の含フッ素ランダム
共重合体の溶融粘度は、前記一般式[II]で示される
単量体単位の含量及び分子量に左右されるため、溶融粘
度によって分子量を推定することができる。
【0020】本発明の含フッ素ランダム共重合体の溶融
粘度は、前記一般式[I]及び[II]で示される各単
量体単位の組成によって異なる。例えば、前記一般式
[II]で示される単量体単位が0.5モル%以上10
モル%以下の範囲のときには、350℃で測定した溶融
粘度が102〜107ポアズの範囲となり、上記の単量体
単位が10モル%を越え40モル%以下の範囲のときに
は、200℃で測定した溶融粘度が102〜107ポアズ
の範囲となる。
【0021】また、本発明の含フッ素ランダム共重合体
は、一般式[II]で示される単量体単位が0.5モル
%以上10モル%以下の範囲のものは、融点が290〜
325℃、好ましくは290〜320℃の範囲にある。
また、上記組成の本発明の含フッ素ランダム共重合体
は、熱分解温度が370〜410℃の範囲である。
【0022】一般式[II]で示される単量体単位が1
0モル%を越え40モル%以下の範囲のものは明確な融
点を示さないが、ガラス転移温度が−10℃以下、一般
には−10〜−100℃の範囲である。また、上記組成
の本発明の含フッ素ランダム共重合体は、可視〜紫外光
の透過性が良く、一般に250nmの光の吸光度は0.
4以下である。
【0023】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、赤
外線吸収スペクトル(以下、IRとよぶ。)において2
990cm-1付近に−CH2−基、900cm-1付近に
−CH2OCF2−基、及び1200cm-1付近に−CF
2−基に基づく吸収帯を有しており、これ等の吸収帯を
確認、定量することにより、本発明の含フッ素ランダム
共重合体であること及び前記一般式[II]で示される
含フッ素ビニルエーテルに基づく単量体単位の含量を求
めることができる。
【0024】図3に実施例1で得られた含フッ素ランダ
ム共重合体のフイルム(厚み50μm)のIRを示し
た。
【0025】また、熱分解ガスクロマトグラフィー質量
分析法(以下、Py−GC/MSとよぶ)から側鎖の分
解により生成したフラグメントから側鎖の構造を確認す
ることができる。例えば、実施例1で得られた含フッ素
ランダム共重合体に関しては、Py−GC/MSからペ
ンタフルオロプロピル基に起因するフラグメントを検出
することができる。
【0026】本発明の含フッ素ランダム共重合体は、ど
のような方法で製造されてもよいが、特に次に述べる方
法により好適に製造される。
【0027】即ち、テトラフルオロエチレンと一般式
[III] CF2=CFOCH2(CF2nX [III] (但し、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、nは1
以上の整数である。)で示される含フッ素ビニルエーテ
ルとを有機溶媒に溶解してラジカル重合開始剤の存在下
に共重合する方法である。
【0028】本発明の共重合体を得るために用いられる
上記一般式[III]で示される含フッ素ビニルエーテ
ルを具体的に例示すると次のとおりである。
【0029】CF2=CFOCH2CF3,CF2=CFO
CH2CF2CF3,CF2=CFOCH2CF2CF2H,
CF2=CFOCH2(CF22CF3,CF2=CFOC
2(CF23CF3,CF2=CFOCH2(CF24
3,CF2=CFOCH2(CF25CF3,CF2=C
FOCH2(CF26CF3,CF2=CFOCH2(CF
27CF3,CF2=CFOCH2CF2Cl,CF2=C
FOCH2CF2Br,CF2=CFOCH2CF2CF2
r,CF2=CFOCH2CF2CF2Cl,CF2=CF
OCH2(CF22CF2Br,CF2=CFOCH2(C
22CF2Cl,CF2=CFOCH2(CF23CF2
Br,CF2=CFOCH2(CF23CF2Cl等であ
る。
【0030】次に、上記の含フッ素ビニルエーテルとT
FEとの共重合が行なわれる。共重合の方法としては、
上記した2種のモノマーを有機溶媒に溶解して行なう溶
液重合が採用される。
【0031】この方法において、モノマー組成をほぼ一
定にコントロールすることによって、得られる共重合体
中の各モノマーユニットの組成をモノマー組成とほぼ同
じにすることができる。重合中のモノマー組成をほぼ一
定にする方法としては、重合中にモノマーの供給を行な
わず、重合前に仕込んだモノマー組成で重合を行なう方
法、或いは、重合前に仕込んだモノマー組成と同じ組成
のモノマーを重合中に供給する方法が採用される。
【0032】重合において、重合熱の除去のために各モ
ノマーを溶解した溶液に該溶液中の有機溶媒の0.3〜
10倍重量、好ましくは1〜5倍重量の水を共存させて
重合を行なうこともできる。勿論、TFEは通常気体で
あるから、重合時、重合反応器の気相部に加圧,供給す
るのが好ましい。
【0033】重合に使用される有機溶媒は、特に限定さ
れないが、一般にはクロロフルオロカーボン、パーフル
オロ化合物が好適に用いられる。例えば、トリクロロト
リフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン、ト
リクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、
パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロシクロブタ
ン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリ
アミルアミン、パーフルオロポリエーテル類等のフッ素
系溶媒が好ましい。重合方法を具体的に例示すると、撹
拌機及び温度計を備えた圧力容器に脱酸素した有機溶
媒、及び含フッ素ビニルエーテルを加える。これ等の添
加の割合は重合の進行に伴ない粘度が上昇して撹拌が困
難となったり又撹拌が不充分なため重合熱が除去できず
重合の維持が難しくならないような範囲で選択される。
通常は、有機溶媒100重量部に対して含フッ素ビニル
エーテルを0.1〜30重量部、好ましくは1〜10重
量部の範囲から選択することが好ましい。さらに重合熱
の除去、撹拌を容易にするため水を共存させることもで
きる。
【0034】次に、反応容器内の脱酸素を行うため、例
えば、反応容器内容物を冷却固化後、脱気する操作を繰
返す。その後、反応容器気相部にTFEを加える。重合
開始剤としてラジカル発生剤を有機溶媒に溶解して加
え、次にTFEを所定の圧力に昇圧し、温度を重合温度
に保ちつつ重合を行う。
【0035】TFEの圧力、ラジカル発生剤の添加量等
によって重合時間は変化するが、数十分〜十数時間もあ
れば充分共重合体は生成する。
【0036】本方法で用いる重合開始剤として、例え
ば、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイ
ド、パーオキシジカーボネート及びアゾ系のものがあ
る。一般に得られる共重合体の耐熱性等を考慮すると、
含フッ素系好ましくはパーフルオロ系のラジカル発生剤
が用いられる。例えば、下記式で示される含フッ素系の
ジアシルパーオキサイドが好適に用いられる。
【0037】
【化9】
【0038】(但し、Zは−H,−F又は−Clであ
り、yは1〜5の整数である。)
【0039】
【化10】
【0040】(但し、Z及びyは上記式と同様であり、
qは0〜3の整数である。) 重合に際して好適に使用し得るラジカル発生剤を例示す
ると次のとおりである。
【0041】
【化11】
【0042】上記のラジカル発生剤の使用量は、用いる
溶媒、重合条件、特に重合温度によって一概には決定で
きないが、通常重合に用いる含フッ素ビニルエーテルに
対し、0.5〜20モル%、好ましくは1〜10モル%
に相当するラジカル発生剤を仕込み時又は間歇的に添加
すればよい。又条件によっては重合が進み難い場合があ
るが、このような場合は重合の途中に再度ラジカル発生
剤を追加することは有効な手段である。
【0043】TFEの圧力は1Kg/cm2G〜30K
g/cm2Gの範囲であれば充分に重合反応は進行する
が、好ましい圧力は1Kg/cm2G〜10Kg/cm2
Gである。TFEの圧力が低い場合には一般的にTFE
の含量が低い共重合体が得られるし、逆に圧力が高いと
TFEの含量が高くなり、共重合体の生成速度も大とな
る。勿論、圧力の下限値、上限値を超えても重合は進行
するが、あまりに高圧の場合装置的にかなり高価となる
欠点が生じてくる。重合時の温度は用いるラジカル発生
剤の分解速度を一つの目安として決められるが、通常0
℃〜100℃程度、好ましくは5℃〜80℃程度であ
る。特に低温においても分解速度が大きい含フッ素系又
はパーフルオロ系のジアシルパーオキサイドにおいて
は、5℃〜60℃位が好ましい。
【0044】重合に際しては、連鎖移動剤の存在下に共
重合を行なうことにより、得られる含フッ素ランダム共
重合体の引張強度が向上し、又溶融粘度が低下する。こ
の傾向は、前記一般式[II]で示される単量体単位が
0.5モル%以上10モル%以下の範囲である場合に著
しい。
【0045】連鎖移動剤は、例えばメタノール、エタノ
ール等のアルコール類;ジメチルエーテル、メチルエチ
ルエーテル、ジエチルエーテル等のエーテル類;メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン等のアルカン類が用いら
れるが、これ等のうち重合溶媒への溶解性、生成した共
重合体の安全性等の理由からアルコール類及びアルカン
類が好ましい。連鎖移動剤が気体であれば重合の溶媒へ
の必要な溶解量を維持できる圧力で圧入すればよい。
又、液体であれば必要量を予じめ又間歇的に加えればよ
い。連鎖移動剤の使用量は種類、重合条件によって若干
の範囲で変動するが、通常、加えた全モノマーの量に対
し0.05〜10モル%、好ましくは0.1〜5モル%
が好ましい。連鎖移動剤の使用量がこの範囲より少いと
引張強度の向上効果が得られず又は得られたとしても溶
融粘度低下が少い。逆に多すぎた場合には引張強度が却
って低下する。
【0046】さらにまた、得られる共重合体の性質を改
質するためにTFEにヘキサフルオロプロピレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等のフルオ
ロオレフィンを加えても良い。これらは一般にTFEに
対して5モル%以下用いるのが好ましい。
【0047】生成した共重合体は、重合混合物から有機
溶媒(及び水)を分離して回収される。この場合、水は
ロ過で簡単に共重合体から分離できるが、有機溶媒は共
重合体を高濃度に分散しておりロ過で回収できない場合
がある。このような時は遠心分離器を用いるとか、又は
減圧下に共重合体を溶媒から分離させることによって共
重合体を回収することができる。
【0048】本発明の共重合体の製造で用いる含フッ素
ビニルエーテルは、TFEとよく共重合し、TFEの重
合時の圧力が1Kg/cm2以上もあれば短時間に殆ど
共重合し、転化率を100%とすることもでき、このよ
うな場合、重合に使用した有機溶媒中には含フッ素ビニ
ルエーテルは殆んど検出されない。従って、含フッ素ビ
ニルエーテルの回収工程は不要となる。従来のPPVE
はTFEと共重合を行った場合、共重合性が悪く、回収
工程が必要であることは既に述べたが、これに較べたと
き、このことは上記の製造方法の大きな利点の一つであ
る。
【0049】
【発明の効果】本発明の含フッ素ランダム共重合体は
0.5〜40モル%の一般式[II]で示される含フッ
素ビニルエーテルに基づく単量体単位を含む。該共重合
体は分子内に水素原子を含んでいるため耐薬品性が劣る
懸念があったが実際には耐薬品性が意外にも極めて良好
で、PPVEとTFEの共重合体で市販されているPF
A及びその他のパーフルオロ樹脂に匹敵する。このため
耐薬品性を必要とする産業分野でフイルム、チューブ、
パッキン材、ライニング材、その他成形品として使用す
ることができる。又電気的特性も優れ、電気、エレクト
ロニクス分野でもコネクター、基板材料、絶縁材料その
他に使用することができる。
【0050】一般式[II]で示される含フッ素ビニル
エーテルに基づく単量体単位の含量の低いもの、即ち、
0.5〜10モル%を含む共重合体は、従来のPPVE
とTFEとの共重合体であるPFAより引張強度等の機
械的性質において優れた成形材料であり、成形品として
広い分野で用いることができる。
【0051】一方、一般式[II]で示される含フッ素
ビニルエーテルに基づく単量体単位を10〜40モル%
含む共重合体は低含量のものと比較した時、軟質の共重
合体となる。この共重合体は耐薬品性が良好であるた
め、耐薬品性を必要とするフイルム、チューブ材料とし
て用いることができ、さらに光の透過性が可視から紫外
部まで良好なため耐薬品性を必要とする光学材料、従来
の耐薬品性の余り良くない光学材料の耐薬品性向上のた
めの表面コーティング材として用いることができる。
【0052】又、軟質の共重合体のフイルム、チューブ
状等の成形品は、熱収縮性を有しており、熱収縮性チュ
ーブ、フイルムとして用いることもできる。さらに架橋
を導入することにより高度にフッ素化されたフッ素ゴム
として有用である。
【0053】又本発明の含フッ素ランダム共重合体をフ
ッ素化剤、例えばF2でフッ素化することにより従来の
炭化水素重合体のフッ素化で認められる主鎖の切断をお
こすことなく、高収率でフッ素化することができる。従
って、本発明の共重合体は、パーフルオロ共重合体の原
料としても有用である。
【0054】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
【0055】なお測定値は次のようにして求めた。
【0056】1.機械的性質 (i)降伏強度、引張り強度及び伸びの測定 JIS K7113に準拠 (ii)テストサンプルの作成 本発明の含フッ素共重合体粉末及び比較のため市販され
ているPFA粉末及びペレットを350℃の温度下で加
圧し、1〜2mm厚みのシートを作成し、上記試験法に
必要な試験片を作成した。
【0057】2.熱的性質 (i)ガラス転移温度 DSC−20(セイコー電子工業(株)製)を用いて測
定した。
【0058】(ii)熱分解温度、融点 サーモフレックス(R−TG−DTA:理学電機(株)
製)を用いて昇温速度を5℃/min、窒素気流下で測
定した。
【0059】3.溶融粘度の測定 高化式溶融粘度測定装置を用いた。
【0060】ダイスとして直径0.5mm、長さ5mm
を用い50Kg/cm2の荷重をかけて測定した。
【0061】4.光学的性質 本発明の含フッ素ランダム共重合体粉末を上記1−(i
i)のテストサンプルの作成で説明した方法と同様の方
法により厚さ100μmのフイルムを作成し、このフイ
ルムの250nmの光に対する吸光度を測定した。
【0062】実施例1 攪拌機を有した3Lのステンレス製オートクレーブに予
め蒸留により精製した1,1,2−トリクロル−1,
2,2−トリフルオロエタン1L、CF2=CFOCH2
CF2CF3 10g、重合開始剤として(CF3CF2
CO2−)2を1g含む1,1,2−トリクロル−1,
2,2−トリフルオロエタン10ccを添加した。オー
トクレーブを液体酸素で冷却し、内容物を固化した後、
真空ポンプで脱気した。さらに窒素を3Kg/cm2
圧力まで導入し、圧力を維持しつつ内容物が溶解するま
で昇温(約−5℃)した。この操作を3回繰返し、オー
トクレーブ内の酸素を除去した。再度、液体酸素で冷却
固化して真空ポンプで脱気した後、昇温し、約15℃に
到達した時にTFEを3Kg/cm2Gの圧力で導入
し、TFEを飽和溶解させた後、TFEの導入バルブを
閉じた。オートクレーブの温度を20℃まであげ重合を
開始した。5時間重合を続けたところオートクレーブの
圧力はほぼトリクロルトリフルオロエタンの蒸気圧程度
まで低下したので重合を停止した。その後、オートクレ
ーブに溶媒及び未重合のCF2=CFOCH2CF2CF3
を冷却捕集するトラップを介して真空ポンプにつなぎ、
オートクレーブ内を撹拌しつつ減圧し、用いた溶媒及び
未重合の含フッ素ビニルエーテルをトラップ内に回収し
た。溶媒を完全除去した後、オートクレーブを開けてみ
たところ白色粉状の共重合体が生成していた。得られた
共重合体を150℃で10時間減圧乾燥を行ったところ
約150gの共重合体が得られた。
【0063】又、回収した溶媒をガスクロマトグラフで
分析を行ったところ未重合のCF2=CFOCH2CF2
CF3は検出されず、仕込んだCF2=CFOCH2CF2
CF3がほぼ100%の転化率で重合していることが判
った。TFEの転化率を圧力変化から計算したところ約
97%であった。熱分解ガスクロマトグラフィー質量分
析法(以下、Py−GC/MSと略する)により400
℃での分解生成物を分析した結果、フラグメントとして
CF3CF2CH及びCF3CF2CH3が検出されたこと
から側鎖の構造は−OCH2CF2CF3であることが確
認できた。
【0064】この結果とIRの測定結果より、3.1モ
ル%の
【0065】
【化12】
【0066】で示される単量体単位が共重合体中に含ま
れており、仕込み時の組成3.0モル%に一致している
ことが判った。
【0067】実施例2〜4 実施例1の重合装置及び方法を用いて組成の異なる含フ
ッ素共重合体を合成した。表1に実施例1と変えた条
件、モノマーの転化率及び得られた共重合体の分析値を
示した。
【0068】
【表1】
【0069】実施例5 300mlのオートクレーブにCF2=CFOCH2(C
22CF3 4.1g、及び溶媒として、1,1,2
−トリクロル−1,2,2−トリフルオロエタン150
mlを加え実施例1と同じ脱酸素の操作を行った。その
後TFEを6Kg/cm2Gの圧力で導入し、TFEが
飽和溶解した後TFEの供給バルブを閉じた。オートク
レーブの温度を20℃とした後、重合開始剤として(C
3CF2CF2CO2−)2 0.15gを含むトリクロ
ルトリフルオロエタン溶液を5ml圧入した。
【0070】5時間重合を継続したところ、オートクレ
ーブ内の圧力がほぼ溶媒の蒸気圧程度まで低下した。実
施例1の操作に従い溶媒を減圧下に留去したところ、白
色の粉状の共重合体が得られた。
【0071】回収された溶媒をガスクロマトグラフで分
析したところCF2=CFOCH2(CF22CF3は殆
んど検出されず、ほぼ100%の転化率であった。又T
FEも圧力変化からほぼ100%の転化率であることが
判った。
【0072】一方、得られた共重合体を150℃で10
時間減圧乾燥したものをPy−GC/MS及びIRで分
析したところ、1.4モル%の
【0073】
【化13】
【0074】で示される単量体単位が含まれており、仕
込時のモノマー組成1.45モル%に一致した。
【0075】実施例6 300mlのオートクレーブにCF2=CFOCH2CF
2CF2Cl 1.6g、溶媒として1,1,2−トリク
ロル−1,2,2−トリフルオロエタン150ml、重
合開始剤として(CF3CF2CO2−)2 0.5gを加
え、実施例1で用いた操作で脱酸素を行い、TFEを
3.0Kg/cm2Gで導入し、飽和溶解させた後、T
FEの供給を停止し20℃で5時間重合を行った。
【0076】得られた白色粉末の共重合体は、Py−G
C/MSおよびIRの分析により2.7モル%の
【0077】
【化14】
【0078】で示される単量体単位を含んでいることが
判った。これは仕込み時の単量体組成にほぼ一致した。
【0079】又、モノマーの転化率を測定したところ、
TFE、含フッ素ビニルエーテル共ほぼ98%であっ
た。
【0080】実施例7 CF2=CFOCH2CF3を7.8g用いた以外は実施
例1と同様にして重合を行った。4時間重合を行ったと
ころ殆んど重合は完了した。実施例1と同様含フッ素ア
ルキルビニルエーテル及びTFEの転化率を求めたとこ
ろ、いづれもほぼ98%であった。得られた共重合体を
減圧乾燥したところ約145gであった。
【0081】得られた共重合体の分析を行ったところ
3.0モル%の
【0082】
【化15】
【0083】の単量体単位を含んでおり、ほぼ仕込み組
成と一致した。
【0084】実施例8 実施例1〜7で得られた含フッ素ランダム共重合体の熱
分解温度、300℃で測定した溶融粘度、融点を測定
し、その結果を表2に示した。また、各含フッ素ランダ
ム共重合体の降伏強度、引張強度及び伸びを測定し、そ
の結果も表2に示した。
【0085】
【表2】
【0086】実施例9 表3に示した各種の含フッ素ビニルエーテルを用い、テ
トラフルオロエチレンに対する含フッ素ビニルエーテル
の仕込比を大きくして実施例1と同様にして含フッ素ラ
ンダム共重合体を製造した。得られた含フッ素ランダム
共重合体の物性を表3に示した。
【0087】
【表3】
【0088】実施例10 実施例1〜7及び実施例9で得られた各含フッ素ランダ
ム共重合体の耐薬品性のテストを行なった。その結果を
表4に示した。
【0089】
【表4】
【0090】実施例11 実施例1の装置を用い、重合開始剤、含フッ素ビニルエ
ーテル及び連鎖移動剤を変えて共重合を行った。得られ
た共重合体の引張強度、融点、溶融粘度及び熱分解温度
を表5に示した。尚、共重合体中の含フッ素ビニルエー
テル単位の含量は、いずれの場合も約3モル%であっ
た。
【0091】
【表5】
【0092】実施例12 連鎖移動剤としてメタノールを添加したこと及び重合の
転化率を85%とした以外は、実施例1の装置方法等を
用いて共重合体を合成し、得られた共重合体の引張強
度、溶融粘度及び融点を測定した。得られた結果を表6
に示した。尚、共重合体中の含フッ素ビニルエーテル単
位の含量はいずれも約3モル%であった。
【0093】
【表6】
【0094】実施例13 実施例12においてメタノールの代りに連鎖移動剤とし
てエタンを用いた共重合を行い、得られた共重合体の引
張強度及び溶融粘度を測定した。得られた結果を表7に
示した。共重合体中の含フッ素ビニルエーテル単位の含
量はいずれも約3モル%であった。
【0095】
【表7】
【0096】比較例1 実施例1と同様にして、表8に示した含フッ素ビニルエ
ーテルを用い、組成の異なるフッ素樹脂共重合体を合成
した。得られた共重合体中の含フッ素ビニルエーテルの
含量及び引張強度を表8に併せて示した。
【0097】
【表8】
【0098】比較例2 実施例1と同様にして、表9に示した含フッ素ビニルエ
ーテルを用い、組成の異なるフッ素樹脂共重合体を合成
した。得られた共重合体中の含フッ素ビニルエーテルの
含量及び厚さ100μmのフィルムの波長250nmの
光に対する吸光度を表9に併せて示した。
【0099】
【表9】
【0100】実施例14 共重合組成曲線を求めるため、テトラフルオロエチレン
と2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルトリフ
ルオロビニルエーテルの共重合を行った。フロン113
を溶媒とし、重合開始剤として(C25・COO−)2
を用いた。重合開始剤濃度0.3〜1モル%(全モノマ
ーに対し)、テトラフルオロエチレンの圧力1〜3Kg
/cm2G、重合温度20℃、モノマーの転化率5〜2
0モル%で重合実験を行った。ファインマン−ロス(Fi
neman-Ross)法に従い共重合組成曲線を求めた。得られ
た結果を図1に示した。又、比較のためにパーフルオロ
プロピルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンの共
重合組成曲線を「ズルナール・プリクラド・ヒーミヤ,
1984,57(5),1126−8」に記載の共重合
性比を用いて計算した。その結果を図2に示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロ
ピルトリフルオロビニルエーテルとテトラフルオロオチ
レンの共重合における共重合組成曲線である。
【図2】 パーフルオロプロピルビニルエーテルとテ
トラフルオロエチレンの共重合組成曲線である。
【図3】 実施例1で得られた含フッ素ランダム共重
合体の赤外吸収スペクトルである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)一般式 【化1】 で示される単量体単位90〜99.5モル%、及び (B)一般式 【化2】 (但し、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、nは1
    以上の整数である。)で示される単量体単位10〜0.
    5モル%よりなり、350℃で測定した溶融粘度が10
    2〜107ポアズであり、融点が290〜325℃である
    ことを特徴とする含フッ素ランダム共重合体。
  2. 【請求項2】 (A)一般式 【化3】 で示される単量体単位60モル%以上90モル%未満、
    及び (B)一般式 【化4】 (但し、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、nは1
    以上の整数である。)で示される単量体単位10モル%
    を越え40モル%以下よりなり、200℃で測定した溶
    融粘度が102〜107ポアズであり、ガラス転移温度が
    −10℃以下であることを特徴とする含フッ素ランダム
    共重合体。
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