JPH08283338A - Production of fluoropolymer - Google Patents

Production of fluoropolymer

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JPH08283338A
JPH08283338A JP7094901A JP9490195A JPH08283338A JP H08283338 A JPH08283338 A JP H08283338A JP 7094901 A JP7094901 A JP 7094901A JP 9490195 A JP9490195 A JP 9490195A JP H08283338 A JPH08283338 A JP H08283338A
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polymer
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fluorine gas
polymer particles
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Yuji Izeki
祐二 井関
Shinji Tokunaga
伸二 徳永
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/18Introducing halogen atoms or halogen-containing groups
    • C08F8/20Halogenation
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Abstract

PURPOSE: To fluorinate polymer particles by a gas-solid reaction in such a manner that the buildup of static electricity can be prevented and therefore troubles caused by static electricity can be eliminated in the production. CONSTITUTION: A process for producing a fluoropolymer by reacting polymer particles with a fluorine gas by a gas-solid reaction, which comprises performing the reaction in the state in which a liquid perfluorocompound is present on at least part of the surfaces of the polymer particles desirably in the state in which 0.5-30 pts.wt. liquid perfluorocompound is present per 100 pts.wt. polymer particles.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フッ素化重合体の製造
方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a fluorinated polymer.

【0002】[0002]

【従来の技術】分子内にフッ素原子を有する重合体(以
下、フッ素化重合体と称する)は、フッ素原子に由来す
る特異な物性を有しており、広い産業分野において使用
されている。
2. Description of the Related Art A polymer having a fluorine atom in its molecule (hereinafter referred to as a fluorinated polymer) has a unique physical property derived from a fluorine atom and is used in a wide industrial field.

【0003】フッ素化重合体の製造方法としては、一般
に目的とするフッ素化重合体の構造に対応する含フッ素
モノマーを用いる単独重合反応、或いは共重合反応によ
る方法がある。しかしながら、この製造方法による共重
合反応では、得られる共重合体の組成が、用いるモノマ
ーの共重合可能な組成比といった各モノマー固有の値に
支配されるために、場合によっては製造される共重合体
の組成が限定されるといった問題を生ずる。
As a method for producing a fluorinated polymer, there is generally a method by a homopolymerization reaction or a copolymerization reaction using a fluorinated monomer corresponding to the desired structure of the fluorinated polymer. However, in the copolymerization reaction by this production method, the composition of the obtained copolymer is governed by the value unique to each monomer, such as the composition ratio of the monomers used, and thus the copolymerization of the copolymer produced in some cases. The problem arises that the composition of the coalescence is limited.

【0004】上記問題を回避するための方法として、所
望するフッ素化重合体の原料となる、フッ素と置換し得
る基を有する重合体をフッ素ガス等のフッ素化試剤を用
いてフッ素化するといった製造方法が知られている。例
えば、特開平2−28206号公報には、テトラフルオ
ロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの
共重合体(以下PFAと称する)の製造方法として、一
旦、分子内に水素を有する含フッ素ビニルエーテルとテ
トラフルオロエチレンとの共重合をおこなった後に、フ
ッ素ガスによってフッ素化することが提案されている。
As a method for avoiding the above problems, the production of a desired fluorinated polymer by fluorinating a polymer having a group capable of substituting with fluorine by using a fluorinating agent such as fluorine gas. The method is known. For example, as a method for producing a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether (hereinafter referred to as PFA) in JP-A-2-28206, a fluorine-containing vinyl ether having hydrogen in the molecule and tetrafluoro It has been proposed to fluorinate with fluorine gas after performing copolymerization with ethylene.

【0005】また、PFAは、その耐薬品性、溶融成形
性といった特徴から半導体製造工程に多く用いられてい
るが、このものは通常、重合体末端に不安定基(−CO
F、−COOH、−COOCH3 、−CONH2等)を
有するため、これから発生するフッ素イオンによる半導
体の汚染が問題となっている。そのため、こうした問題
への対策として、例えば、特開平4−83号公報では、
PFAをフッ素ガスと反応させ不安定基を安定化する方
法が提案されている。
PFA is often used in the semiconductor manufacturing process because of its chemical resistance and melt moldability. However, it usually has an unstable group (--CO) at the polymer terminal.
F, -COOH, -COOCH 3, because it has -CONH 2, etc.), has become a semiconductor of pollution problems by fluorine ions generated therefrom. Therefore, as a measure against such a problem, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-83,
A method has been proposed in which PFA is reacted with fluorine gas to stabilize unstable groups.

【0006】また、耐薬品性、加熱性、表面物性等を改
良する目的で、ポリエチレン、ポリプロピレン等をフッ
素によりフッ素化する提案もなされている。さらには、
ポリテトラフルオロエチレンをフッ素と反応させ、末端
の不安定基をフッ素化して撥水性の改善したり、主鎖を
切断して潤滑用の低分子量のポリテトラフルオロエチレ
ンを製造すること等も提案されている。
Further, for the purpose of improving chemical resistance, heat resistance, surface properties, etc., it has been proposed to fluorinate polyethylene, polypropylene or the like with fluorine. Furthermore,
It has also been proposed to react polytetrafluoroethylene with fluorine to fluorinate the unstable group at the terminal to improve water repellency, or to cut the main chain to produce low-molecular weight polytetrafluoroethylene for lubrication. ing.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、重合
体をフッ素で処理すると有用な機能を発見でき、多くの
応用がなされている。ところが、一般にフッ素ガスと有
機化合物は、条件によってはかなり激しい反応を起こす
ことが知られている。このため、かかる反応をプロセス
の簡略化等の目的から、固体の重合体粒子とフッ素ガス
とを反応させる、いわゆる気固反応により実施する場合
には、攪拌等を十分に行い反応熱の蓄熱防止を図ること
が必要となってくる。
As described above, treatment of a polymer with fluorine makes it possible to discover a useful function, and many applications have been made. However, it is generally known that fluorine gas and an organic compound cause a considerably violent reaction depending on conditions. For this reason, when such a reaction is carried out by a so-called gas-solid reaction in which solid polymer particles are reacted with fluorine gas for the purpose of simplifying the process, stirring is sufficiently performed to prevent heat accumulation of reaction heat. It becomes necessary to plan.

【0008】しかしながら、このように攪拌等により重
合体粒子が移動する状態でフッ素化反応を進めると、重
合体粒子同士、或いは重合体粒子が反応器内壁や攪拌装
置と接触するために静電気が発生する。すると、帯電し
たフッ素化重合体が静電気の引力によって、反応器内壁
或いは攪拌装置に付着するといった問題が生じ、そのた
めに、除熱が不十分になるほかに、フッ素ガスの存在と
いった強い酸化性雰囲気下での発火性放電の危険性とい
った懸念も生じてくる。また、反応終了後においてフッ
素化重合体が静電気を帯びているために、金属器具への
付着、或いはフッ素化重合体同士の反発といった重合体
取扱い上の問題も生ずる。重合体粒子として粒子径の小
さな粒子を用いた場合、上述した静電気帯電による障害
は、非常に顕著となる。
However, when the fluorination reaction proceeds in a state where the polymer particles move by stirring or the like as described above, static electricity is generated because the polymer particles come into contact with each other or with the inner wall of the reactor or the stirring device. To do. Then, the problem that the charged fluorinated polymer adheres to the inner wall of the reactor or the stirrer due to the attractive force of static electricity arises, and the heat removal becomes insufficient, and in addition, there is a strong oxidizing atmosphere such as the presence of fluorine gas. There are also concerns about the danger of flammable discharges below. Further, since the fluorinated polymer is charged with static electricity after completion of the reaction, there arises a problem in handling the polymer such as adhesion to a metal device or repulsion between the fluorinated polymers. When particles having a small particle size are used as the polymer particles, the above-mentioned obstacle due to electrostatic charging becomes very remarkable.

【0009】一般に、重合体は電気絶縁性が高く、一旦
帯電した静電気を短時間で除去することは難しい。ま
た、一般的な樹脂の静電気除去方法には、加湿、帯電防
止剤の添加等いくつか方法が知られているが、フッ素ガ
スの存在といった極めて活性の高い状態においてはこれ
らの方法を用いることは出来ない。
Generally, a polymer has a high electric insulating property, and it is difficult to remove static electricity once charged. There are several known methods for removing static electricity from general resins, such as humidification and addition of an antistatic agent, but these methods cannot be used under extremely active conditions such as the presence of fluorine gas. Can not.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
重合体粒子とフッ素ガスとを気固反応によって反応する
方法において、発生する静電気量を極めて少なくするこ
とを目的として鋭意研究を重ねてきた。その結果、特定
の物性を有するパーフルオロ化合物を重合体粒子表面に
存在させることによって、静電気の発生が抑えられるこ
とを見いだし、本研究を完成するに至った。
Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
In the method of reacting polymer particles and fluorine gas by a gas-solid reaction, intensive studies have been conducted for the purpose of extremely reducing the amount of static electricity generated. As a result, they found that the presence of a perfluoro compound having specific physical properties on the surface of polymer particles can suppress the generation of static electricity, and completed this study.

【0011】即ち、本発明は、重合体粒子とフッ素ガス
とを気固反応により反応させフッ素化重合体を製造する
に際し、重合体粒子の表面の少なくとも一部に液状のパ
ーフルオロ化合物を存在させた状態で反応を行うことを
特徴とするフッ素化重合体の製造方法である。
That is, in the present invention, when a fluorinated polymer is produced by reacting polymer particles with a fluorine gas by a gas-solid reaction, a liquid perfluoro compound is present on at least a part of the surface of the polymer particles. The method for producing a fluorinated polymer is characterized in that the reaction is carried out in an open state.

【0012】本発明において、原料となる重合体は、フ
ッ素ガスと反応してフッ素化重合体が生成されるもので
あれば特に制限なく使用される。通常、分子内にフッ素
と置換し得る基を有し、フッ素ガスとの反応により、パ
ーフルオロ体や部分フッ素化体にフッ素化可能なものが
挙げられる。ここで、フッ素と置換し得る基としては、
水素原子や−COF、−COOH、−COOCH3 、−
CONH2 等が制限なく適用できる。また、本発明は、
ポリテトラフルオロエチレン等のパーフルオロ重合体に
フッ素ガスを反応させて、該重合体の主鎖をランダムに
切断し低分子量のフッ素化重合体を製造する反応にも適
用可能であり、こうした場合にはパーフルオロ重合体も
原料重合体として使用可能である。
In the present invention, the polymer used as a raw material is not particularly limited as long as it can react with fluorine gas to produce a fluorinated polymer. Usually, those having a group capable of substituting for fluorine in the molecule and capable of being fluorinated into a perfluoro body or a partially fluorinated body by a reaction with fluorine gas are mentioned. Here, as the group capable of substituting for fluorine,
Hydrogen atom or -COF, -COOH, -COOCH 3, -
CONH 2 etc. can be applied without limitation. Also, the present invention
It is also applicable to the reaction of reacting a perfluoropolymer such as polytetrafluoroethylene with fluorine gas to randomly cut the main chain of the polymer to produce a low molecular weight fluorinated polymer. A perfluoropolymer can also be used as a raw material polymer.

【0013】本発明において、対象となる原料重合体を
具体的に例示すると、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリ三フッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレ
ン、テトラフルオロエチレンと下記一般式(I) CF2=CFOCabc(2a+1-b-c) (I) (但し、Xは塩素原子または臭素原子であり、aは1以
上の整数であり、bは0〜2a+1の整数であり、cは
0又は1であり、且つ0≦b+c≦2a+1の関係を有
する。)で示されるフルオロアルキルビニルエーテルと
の共重合体、テトラフルオロエチレンと下記一般式(I
I) CF2=CFCab(2a+1-b) (II) (但し、Xは塩素原子または臭素原子であり、aは1以
上の整数であり、bは0〜2a+1の整数であり、且つ
0≦b≦2a+1の関係を有する。)で示されるフルオ
ロオレフィンとの共重合体、及びテトラフルオロエチレ
ンとエチレンとの共重合体等を挙げることができる。
In the present invention, specific examples of the target raw material polymer include polyethylene, polypropylene,
Polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl trifluoride, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene and the following general formula (I) CF 2 = CFOC a F b X c H (2a + 1-bc) (I) (wherein X is a chlorine atom or a bromine atom, a is an integer of 1 or more, b is an integer of 0 to 2a + 1, c is 0 or 1, and 0 ≦ b + c ≦ 2a + 1 And a fluoroalkyl vinyl ether copolymer represented by the following general formula (I
I) CF 2 ═CFC a F b H (2a + 1-b) (II) (wherein X is a chlorine atom or a bromine atom, a is an integer of 1 or more, and b is an integer of 0 to 2a + 1. And has a relationship of 0 ≦ b ≦ 2a + 1), a copolymer with a fluoroolefin, a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and the like.

【0014】上記一般式(I)で示されるフルオロアル
キルビニルエーテルを具体的に例示すると、
Specific examples of the fluoroalkyl vinyl ether represented by the above general formula (I) include:

【0015】[0015]

【化1】 Embedded image

【0016】等を挙げることができる。And the like.

【0017】また、上記テトラフルオロエチレンと一般
式(I)で示されるフルオロアルキルビニルエーテルと
の共重合体の組成は、本発明のフッ素ガスとの反応温度
において共重合体が溶融せず、実質的に形状を保つ範囲
にあれば良く、フルオロアルキルビニルエーテルに基づ
く単量体単位が0.5〜40モル%、好ましくは1〜2
0モル%であり、テトラフルオロエチレンに基づく単量
体単位が99.5〜60モル%、好ましくは99〜80
モル%である。
Further, the composition of the copolymer of tetrafluoroethylene and the fluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (I) is substantially such that the copolymer does not melt at the reaction temperature with the fluorine gas of the present invention. The shape of the monomer unit based on fluoroalkyl vinyl ether is 0.5 to 40 mol%, preferably 1 to 2
0 mol%, tetrafluoroethylene-based monomer units 99.5-60 mol%, preferably 99-80
Mol%.

【0018】上記一般式(II)で示されるフルオロオレ
フィンを具体的に例示すると、
Specific examples of the fluoroolefin represented by the general formula (II) are as follows:

【0019】[0019]

【化2】 Embedded image

【0020】等を挙げることができる。And the like.

【0021】また、上記テトラフルオロエチレンと一般
式(II)で示されるフルオロオレフィンとの共重合体の
組成は、本発明のフッ素ガスとの反応温度において共重
合体が溶融せず、実質的に形状を保つ範囲にあれば良
く、フルオロオレフィンに基づく単量体単位が0.5〜
40モル%、好ましくは1〜20モル%であり、テトラ
フルオロエチレンに基づく単量体単位が99.5〜60
モル%、好ましくは99〜80モル%である。
Further, the composition of the copolymer of tetrafluoroethylene and the fluoroolefin represented by the general formula (II) is such that the copolymer does not melt at the reaction temperature with the fluorine gas of the present invention, and As long as the shape is maintained, the fluoroolefin-based monomer unit is 0.5 to
40 mol%, preferably 1 to 20 mol%, the monomer unit based on tetrafluoroethylene is 99.5 to 60
It is mol%, preferably 99-80 mol%.

【0022】また、−COF、−COOH、−COOC
3 、−CONH2 等の不安定基を少なくとも一部に有
するPFAまたはテトラフルオロエチレンとヘキサフル
オロプロピレン(CF2=CFCF3)との共重合体等の
パーフルオロ重合体も、本発明に適用できる原料重合体
である。
Further, -COF, -COOH, -COOC
H 3, also perfluoropolymer and copolymers of PFA or tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene having at least a portion of the labile group -CONH 2 or the like (CF 2 = CFCF 3), applicable to the present invention It is a raw material polymer that can be obtained.

【0023】更に、本発明の実施を阻害しない範囲にお
いて上記の重合体に、他の単量体成分が含まれていても
何等問題は無い。
Further, there is no problem even if the above-mentioned polymer contains other monomer components as long as the practice of the present invention is not impaired.

【0024】こうした重合体からなる粒子の粒子径は、
特に制限されるものではないが、通常、3mm以下であ
る粒子が全体の90重量%以上であることが好適であ
る。こうした粒子径分布の場合において、最も帯電防止
の効果が顕著に発揮され、また、フッ素化反応自体も均
一に実施できる。
The particle size of particles made of such a polymer is
Although not particularly limited, it is generally preferable that the particles having a size of 3 mm or less account for 90% by weight or more of the whole particles. In the case of such a particle size distribution, the antistatic effect is most remarkably exhibited, and the fluorination reaction itself can be carried out uniformly.

【0025】本発明において用いるパーフルオロ化合物
は、本発明のフッ素ガスによるフッ素化反応の条件下に
おいて、その一部又は全部が液体として存在する化合物
であれば良い。こうしたパーフルオロ化合物は、公知の
ものが特に制限なく使用できるが、好適には、炭素数8
〜20、好ましくは炭素数10〜18であるパーフルオ
ロ化合物が好ましい。この場合、分子内に炭素原子、フ
ッ素原子以外に窒素原子、又は酸素原子を含んでいても
何等問題はない。
The perfluoro compound used in the present invention may be any compound which is partially or wholly present as a liquid under the conditions of the fluorination reaction with the fluorine gas of the present invention. As such a perfluoro compound, known compounds can be used without particular limitation, but preferably have 8 carbon atoms.
-20, preferably a perfluoro compound having 10 to 18 carbon atoms is preferable. In this case, there is no problem even if the molecule contains a nitrogen atom or an oxygen atom in addition to the carbon atom and the fluorine atom.

【0026】本発明に好適に用いることの出来るパーフ
ルオロ化合物を例示すれば、上記炭素数を有する一般式
n2n+2で表されるパーフルオロアルカン、一般式N
(Cn2n+13で表されるパーフルオロアミン、一般式
n2n+2O、(Cn2n+2O)m又はCn2nOで表され
る直鎖状、又は環状のパーフルオロエーテルが挙げられ
る。本発明においては上記パーフルオロ化合物を単独で
用いても良く、また、2種以上を用いても何等問題は無
い。こうしたパーフルオロ化合物は、かかるパーフルオ
ロ体の状態で重合体粒子の表面に存在させ、フッ素化反
応に供するのが一般的であるが、このフッ素化反応中に
フッ素化されて該パーフルオロ化合物となる前駆物質の
形で重合体粒子表面に存在させて供しても良い。
Examples of the perfluoro compound which can be preferably used in the present invention include the perfluoroalkane represented by the general formula C n F 2n + 2 and the general formula N having the above carbon number.
(C n F 2n + 1) perfluoro amine represented by 3, the general formula C n F 2n + 2 O, (C n F 2n + 2 O) m or C n F 2n O linear represented , Or cyclic perfluoroether. In the present invention, the above perfluoro compounds may be used alone or two or more of them may be used without any problem. Such a perfluoro compound is generally present on the surface of the polymer particles in the state of such a perfluoro body and is subjected to a fluorination reaction, and is fluorinated during the fluorination reaction to form the perfluoro compound. It may be provided by being present on the surface of polymer particles in the form of the precursor.

【0027】本発明では、前記重合体粒子の表面の少な
くとも一部に上記液状のパーフルオロ化合物を付着や吸
着させて存在させ、気固反応を実施する。その際、パー
フルオロ化合物の使用量は、気固反応が維持される量あ
れば何等制限はない。帯電防止の効果や造粒等されるこ
となく粒子の良好な流動性を維持する上では、重合体粒
子100重量部に対して0.5〜30重量部、好ましく
は1.5〜20重量部用いることが好ましい。
In the present invention, the gas-solid reaction is carried out by allowing the liquid perfluoro compound to adhere or be adsorbed on at least a part of the surface of the polymer particles. At that time, the amount of the perfluoro compound used is not limited as long as the gas-solid reaction is maintained. In order to maintain good fluidity of particles without antistatic effect or granulation, 0.5 to 30 parts by weight, preferably 1.5 to 20 parts by weight, relative to 100 parts by weight of polymer particles. It is preferable to use.

【0028】上記範囲でパーフルオロ化合物を用いた場
合、重合体粒子は外観は若干湿った感じにはなる。反応
器内で攪拌を行った場合、粉体としての流動性にはほと
んど差は感じられないにも拘らず、ほとんど帯電しなか
ったことは、外観からは予想されず、驚きに値する。
When the perfluoro compound is used in the above range, the appearance of the polymer particles is slightly moist. When stirring was performed in the reactor, although almost no difference was observed in the fluidity as powder, almost no electrostatic charge was expected from the appearance, which is surprising.

【0029】パーフルオロ化合物を重合体粒子表面へ存
在させる方法は、フッ素化反応に先だって、重合体粒子
とパーフルオロ化合物を混合することにより行えば良
い。また、反応条件によっては、反応途中から反応温度
を上げることがあり、既に、存在させたパーフルオロ化
合物の一部が気化する場合が考えられ、こういった場合
は反応途中にパーフルオロ化合物を添加し重合体粒子と
混合することも有効な方法である。この際、パーフルオ
ロ化合物は液体として導入しても良く、加熱することに
よりガス化して導入し反応器で冷却し液化しても何等問
題はない。また、フッ素ガスを連続的に供給する流通法
や、フッ素ガス入れ換えるバッチ法においては、パーフ
ルオロ化合物の一部が、廃ガスの流れに伴って反応器か
ら排出される事もある。こういった場合は、パーフルオ
ロ化合物を間欠的に追加導入したり、連続して導入する
ことも有効な方法である。
The perfluoro compound may be allowed to exist on the surface of the polymer particles by mixing the polymer particles and the perfluoro compound prior to the fluorination reaction. Also, depending on the reaction conditions, the reaction temperature may be raised during the reaction, and it is possible that a part of the perfluoro compound that was already present may vaporize.In such a case, the perfluoro compound is added during the reaction. Mixing with polymer particles is also an effective method. At this time, the perfluoro compound may be introduced as a liquid, and there is no problem even if it is gasified by heating and introduced and cooled in the reactor to be liquefied. Further, in the flow method in which fluorine gas is continuously supplied and the batch method in which fluorine gas is replaced, part of the perfluoro compound may be discharged from the reactor along with the flow of waste gas. In such a case, it is also effective to introduce the perfluoro compound intermittently or continuously.

【0030】フッ素ガスによるフッ素化方法は、必要に
より不活性ガスで希釈したフッ素で直接、重合体粒子を
フッ素化する気固反応が採用される。この場合、フッ素
ガスに対し耐蝕性を有する材質の反応器を用いるのが好
ましい。また、反応は、重合体粒子とフッ素ガスとの接
触を良くするとともに発生する反応熱の蓄熱防止のため
に、攪拌下或いは振動下等の重合体粒子が移動する状態
で行うのが好適である。その場合において、本発明の帯
電防止の効果は最も顕著に発揮される。反応方法の例と
しては、重合体粒子の存在する反応器にフッ素ガスを流
通させつつフッ素化を行う流通法、及び所定濃度のフッ
素ガスを封じ込めてフッ素化するバッチ法等を挙げるこ
とができる。
The fluorination method using fluorine gas employs a gas-solid reaction in which the polymer particles are directly fluorinated with fluorine diluted with an inert gas, if necessary. In this case, it is preferable to use a reactor made of a material having corrosion resistance to fluorine gas. In addition, the reaction is preferably carried out in a state where the polymer particles move under stirring or under vibration in order to improve the contact between the polymer particles and the fluorine gas and prevent the heat of reaction generated from being accumulated. . In that case, the antistatic effect of the present invention is most significantly exhibited. Examples of the reaction method include a flow method in which fluorine gas is circulated in a reactor containing polymer particles while fluorinating, and a batch method in which fluorine gas having a predetermined concentration is contained and fluorinated.

【0031】反応条件によっては、フッ素ガスと重合体
粒子とはかなり激しい反応を起こすことが知られてい
る。従って、最初に反応器にフッ素ガスを導入する場合
は、一旦反応器を冷却し、フッ素ガスを充填した後に反
応温度まで昇温することが好ましい。バッチ法の場合、
一回のフッ素ガス導入量が重合体粒子を目的とするフッ
素化度に変換するのに十分な量でない場合は、一定の反
応時間経過後、反応器内のガスを排出した後、新たにフ
ッ素ガスを導入してもよい。この場合も、一旦反応器を
冷却してフッ素ガスを導入することが好ましい。フッ素
ガスの導入温度は、重合体粒子の種類、あるいは反応形
式等によって若干異なるが、一般には室温以下であれば
良い。また、反応途中にフッ素ガスの入れ替えを行う場
合、反応の進行程度によっては、最初のフッ素ガス導入
より高い温度でフッ素ガスを導入しても良い。また、流
通法の場合は、フッ素ガス導入開始時に反応器を冷却す
ることの他に、導入フッ素ガスの濃度を低濃度から始
め、濃度を徐々に上げて行くことも反応を穏やかに行う
ためには有効である。
It is known that depending on the reaction conditions, the fluorine gas and the polymer particles cause a fairly vigorous reaction. Therefore, when fluorine gas is initially introduced into the reactor, it is preferable to once cool the reactor, fill it with fluorine gas, and then raise the temperature to the reaction temperature. In case of batch method,
If the amount of fluorine gas introduced at one time is not sufficient to convert the polymer particles to the desired degree of fluorination, after a certain reaction time has elapsed, the gas in the reactor is exhausted and a new fluorine gas is added. Gas may be introduced. Also in this case, it is preferable to once cool the reactor and introduce the fluorine gas. The introduction temperature of the fluorine gas is slightly different depending on the type of polymer particles, the reaction mode, etc., but is generally room temperature or lower. Further, when the fluorine gas is replaced during the reaction, the fluorine gas may be introduced at a higher temperature than the initial introduction of the fluorine gas, depending on the degree of progress of the reaction. Further, in the case of the flow method, in addition to cooling the reactor at the time of starting the introduction of fluorine gas, starting the concentration of the introduced fluorine gas from a low concentration and gradually increasing the concentration also in order to carry out the reaction gently. Is valid.

【0032】反応温度は、−100℃〜200℃、好ま
しくは−50℃〜180℃であることが好ましく、反応
を効率的に行うためには、上記温度範囲内で段階的、あ
るいは連続的に昇温することも有効である。導入するフ
ッ素ガスは窒素、二酸化炭素、或いはヘリウム等の不活
性ガスで5〜100%、好ましくは10〜50%に希釈
して用いる事が好ましい。また、フッ素ガスの圧力には
特に制限は無いが、反応の安全性の観点から0.1〜2
0kg/cm2、好ましくは0.5〜10kg/cm2
圧力下で反応を行うことが良い。更に反応時間に関して
は、反応条件によって一概には規定できないが、一般に
は1〜100時間、好ましくは5〜50時間フッ素化す
れば良い。
The reaction temperature is preferably −100 ° C. to 200 ° C., preferably −50 ° C. to 180 ° C. In order to carry out the reaction efficiently, stepwise or continuously within the above temperature range. It is also effective to raise the temperature. The fluorine gas to be introduced is preferably diluted with an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, or helium to 5 to 100%, preferably 10 to 50%. The pressure of the fluorine gas is not particularly limited, but is 0.1 to 2 from the viewpoint of reaction safety.
0 kg / cm 2, preferably it is better to carry out the reaction under a pressure of 0.5 to 10 / cm 2. Further, the reaction time cannot be unconditionally specified depending on the reaction conditions, but generally, the fluorination may be performed for 1 to 100 hours, preferably 5 to 50 hours.

【0033】反応後、フッ素化重合体に含まれるパーフ
ルオロ化合物は必要により加熱、洗浄により、容易にフ
ッ素化重合体から分離することができる。
After the reaction, the perfluoro compound contained in the fluorinated polymer can be easily separated from the fluorinated polymer by heating and washing, if necessary.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明により理解されるように、本
発明によれば、液状のパーフルオロ化合物が重合体粒子
表面に存在した状態で、該重合体粒子とフッ素ガスと反
応させてフッ素化させることにより、反応器内部の重合
体の静電気帯電量が大幅に低減するため、除熱を目的と
した十分な攪拌が可能となり、効果的にフッ素化反応を
行うことができる。
As can be understood from the above description, according to the present invention, a liquid perfluoro compound is present on the surface of polymer particles, and the polymer particles are reacted with fluorine gas for fluorination. By doing so, the amount of electrostatic charge of the polymer inside the reactor is significantly reduced, so sufficient stirring for the purpose of heat removal is possible, and the fluorination reaction can be effectively performed.

【0035】また、反応によって得られるフッ素化重合
体の帯電量が小さく、そのため、静電気による存在、反
発といった障害を避けることができるのみならず、微粉
を用いた場合においても粉塵の発生がほとんど無いとい
った効果をももたらす。
Further, the amount of charge of the fluorinated polymer obtained by the reaction is small, so that not only obstacles such as existence and repulsion due to static electricity can be avoided, but dust is hardly generated even when fine powder is used. Also brings the effect.

【0036】本発明においては、その反応条件によって
部分フッ素化体からパーフルオロ体までフッ素化の程度
を広く変化させることが出来、さらに、パーフルオロ体
の主鎖を切断する反応にも適用できる。また、本発明に
よって製造されるフッ素化重合体は表面特性、耐薬品
性、電気特性等のフッ素樹脂としての特性が要求される
産業分野において使用できる。
In the present invention, the degree of fluorination can be widely changed from the partially fluorinated form to the perfluoro form depending on the reaction conditions, and further, it can be applied to the reaction of cleaving the main chain of the perfluoro form. Further, the fluorinated polymer produced by the present invention can be used in the industrial field where the characteristics as a fluororesin such as surface characteristics, chemical resistance and electric characteristics are required.

【0037】[0037]

【実施例】本発明を更に詳細に説明するために以下に実
施例を示すが、本発明はこれら実施例によって何等制限
をうけるものではない。
EXAMPLES The following examples are given for illustrating the present invention further in detail, but the present invention is not limited to these examples.

【0038】なお、静電気帯電量はサンプルをファラデ
ーケージに投入し、指示された電圧、及び樹脂重量より
単位重量当たりの帯電量として求めた。
The electrostatic charge amount was obtained as a charge amount per unit weight from the indicated voltage and the resin weight by placing the sample in a Faraday cage.

【0039】実施例1 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を共重合
して得られた、6mol%の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に由来
する単量体単位を含む共重合体粉末(粒子径0.5〜1
mmの粉体)12g、およびパーフルオロペンチルアミ
ンの液体をモーターで回転できるようにした内容積12
0mLのニッケル製反応器に入れ、反応器内を十分脱気
した後、氷冷下で窒素で80容量%に希釈したフッ素ガ
スを3kg/cm2−Gまで導入した。次に、反応器を
10℃のオイルバスに入れ、回転しながらオイルバスの
温度を1℃/分の速度で150℃まで昇温した。150
℃で8時間反応を行った後、内部を窒素で十分置換し、
反応器をあけ、内容物をファラデーケージ中に投入し、
帯電量を測定した。この実験を繰り返し、パーフルオロ
ペンチルアミンの添加量と帯電量の関係を調べた。得ら
れた結果を表1に示す。
Example 1 6 mol% of 2,2,3,3,3-pentafluoro obtained by copolymerizing tetrafluoroethylene and 2,2,3,3,3-pentafluoropropyltrifluorovinyl ether Copolymer powder containing monomer units derived from propyltrifluorovinyl ether (particle size 0.5 to 1
(mm powder) 12 g, and an internal volume of a perfluoropentylamine liquid that can be rotated by a motor 12
The reactor was placed in a 0 mL nickel reactor, the inside of the reactor was thoroughly degassed, and then fluorine gas diluted with nitrogen to 80% by volume under ice cooling was introduced up to 3 kg / cm 2 -G. Next, the reactor was put in an oil bath of 10 ° C., and the temperature of the oil bath was raised to 150 ° C. at a rate of 1 ° C./minute while rotating. 150
After reacting at 8 ° C. for 8 hours, the inside was thoroughly replaced with nitrogen,
Open the reactor, put the contents into the Faraday cage,
The charge amount was measured. This experiment was repeated to examine the relationship between the amount of perfluoropentylamine added and the amount of charge. The results obtained are shown in Table 1.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】比較例1 パーフルオロトリペンチルアミンを添加しない他は実施
例1と同様な反応を行った。得られたフッ素化重合体の
帯電量は11.0〜12.3nC/kgであった。
Comparative Example 1 The same reaction as in Example 1 was carried out except that no perfluorotripentylamine was added. The charge amount of the obtained fluorinated polymer was 11.0 to 12.3 nC / kg.

【0042】実施例2 3mm以下の粒子径を有する、97mol%のテトラフ
ルオロエチレンと3mol%の2,2,3,3,4,
4,5,5,6,6,6−ウンデカフルオロヘキシルト
リフルオロビニルエーテルとの共重合体の粉20gに、
パーフルオロトリペンチルアミンの液体1.0gを混合
した後、モーターで回転できるようにした内容積120
mLのニッケル製反応器に入れ、反応器内を十分脱気し
た後、氷冷下窒素で希釈した75容量%のフッ素ガスを
2kg/cm2−Gまで導入した。次に反応器を10℃
のオイルバスに入れ、回転しながらオイルバスの温度を
1℃/分の速度で95℃まで昇温した。95℃で2時間
反応を行った後、内部を窒素を置換した。次に反応器を
氷冷した後、同様なフッ素ガス導入、昇温操作を繰り返
し、95℃で2時間、95℃で9時間、135℃で9時
間反応を行った。反応終了後、反応器内部を十分窒素置
換し、反応器をあけ、内容物をファラデーケージ中に投
入した。このとき反応器内壁への重合体粉の付着は無か
った。また帯電量は0.20nC/kgであった。
Example 2 97 mol% of tetrafluoroethylene and 3 mol% of 2,2,3,3,4, having a particle size of 3 mm or less.
20 g of powder of a copolymer with 4,5,5,6,6,6-undecafluorohexyl trifluorovinyl ether,
After mixing 1.0 g of liquid of perfluorotripentylamine, it was possible to rotate with a motor.
After being placed in a mL reactor made of nickel and thoroughly degassing the inside of the reactor, 75% by volume of fluorine gas diluted with nitrogen under ice cooling was introduced up to 2 kg / cm 2 -G. Then place the reactor at 10 ° C.
The temperature of the oil bath was raised to 95 ° C. at a rate of 1 ° C./min while rotating. After reacting at 95 ° C. for 2 hours, the inside was replaced with nitrogen. Next, after cooling the reactor with ice, the same fluorine gas introduction and temperature raising operations were repeated, and the reaction was carried out at 95 ° C. for 2 hours, 95 ° C. for 9 hours, and 135 ° C. for 9 hours. After completion of the reaction, the inside of the reactor was sufficiently replaced with nitrogen, the reactor was opened, and the contents were put into a Faraday cage. At this time, the polymer powder did not adhere to the inner wall of the reactor. The charge amount was 0.20 nC / kg.

【0043】比較例2 パーフルオロトリペンチルアミンを添加しない他は実施
例2と同様な反応を行った。反応終了後内容物をファラ
デーケージにあけたところ、反応器内壁へ重合体粉が付
着し全量をファラデーケージに移すことはできなかっ
た。ファラデーケージ内へ移ったフッ素化重合体の帯電
量は21.5nC/kgであった。
Comparative Example 2 The same reaction as in Example 2 was carried out except that no perfluorotripentylamine was added. After the completion of the reaction, when the contents were opened in a Faraday cage, the polymer powder adhered to the inner wall of the reactor and the whole amount could not be transferred to the Faraday cage. The charge amount of the fluorinated polymer transferred into the Faraday cage was 21.5 nC / kg.

【0044】実施例3 パーフルオロ化合物としてパーフルオロ−2−ブチル−
テトラヒドロフランの液体を6g用いた他は、実施例1
と同様な反応を行った。反応終了後のフッ素化重合体の
帯電量は0.31nC/kgであった。
Example 3 Perfluoro-2-butyl-as a perfluoro compound
Example 1 except that 6 g of tetrahydrofuran liquid was used
The same reaction was carried out. The charge amount of the fluorinated polymer after the reaction was 0.31 nC / kg.

【0045】実施例4 1mm以下の粒子径を有し、炭素原子100万個当たり
約30個の末端カルボン酸フロライド基および約120
個の末端メチルエステル基を有する、98mol%のテ
トラフルオロエチレンと2mol%のパーフルオロプロ
ピルビニルエーテルとの共重合体25gを、パーフルオ
ロトリペンチルアミンの液体1gと混合した後、モータ
ーで回転できるようにした内容積120mLのニッケル
製反応器に入れ、反応器内を十分脱気した後、氷冷下窒
素で希釈した25容量%のフッ素ガスを2kg/cm2
−Gまで導入した。次に、反応器を10℃のオイルバス
に入れ、回転しながらオイルバスの温度を1℃/分の速
度で150℃まで昇温した。150℃で8時間反応を行
った。反応終了後、反応器内部を十分窒素置換し、反応
器をあけ、内容物をファラデーケージ中に投入した。こ
のとき反応器内壁への重合体粉の付着は無かった。また
帯電圧は0.15nC/kgであった。得られたフッ素
化重合体を分析したところ、末端カルボン酸フロライド
基およびメチルエステル基は全く検出されなかった。
Example 4 Approximately 30 terminal carboxylic acid fluoride groups and about 120 per 1 million carbon atoms having a particle size of 1 mm or less.
25 g of a copolymer of 98 mol% tetrafluoroethylene and 2 mol% of perfluoropropyl vinyl ether having 1 terminal methyl ester group was mixed with 1 g of perfluorotripentylamine liquid, and then rotated by a motor. In a nickel reactor with an internal volume of 120 mL, the inside of the reactor was thoroughly degassed, and then 25% by volume of fluorine gas diluted with nitrogen under ice cooling was added at 2 kg / cm 2.
-G was introduced. Next, the reactor was put in an oil bath of 10 ° C., and the temperature of the oil bath was raised to 150 ° C. at a rate of 1 ° C./minute while rotating. The reaction was carried out at 150 ° C for 8 hours. After completion of the reaction, the inside of the reactor was sufficiently replaced with nitrogen, the reactor was opened, and the contents were put into a Faraday cage. At this time, the polymer powder did not adhere to the inner wall of the reactor. The charging voltage was 0.15 nC / kg. When the obtained fluorinated polymer was analyzed, terminal carboxylic acid fluoride groups and methyl ester groups were not detected at all.

【0046】比較例3 パーフルオロトリペンチルアミンを用いない他は実施例
4と同様な反応をおこなった。反応終了後の重合体の帯
電量は14.2nC/kgであった。
Comparative Example 3 The same reaction as in Example 4 was carried out except that perfluorotripentylamine was not used. The charge amount of the polymer after completion of the reaction was 14.2 nC / kg.

【0047】実施例5 1mm以下の粒子径を有するポリエチレン25.5gと
パーフルオロノナンの液体0.6gを混合した後、攪拌
機を有する内容積150mLのステンレス製反応器に入
れ、反応器の圧力を大気圧(1kg/cm2)に保持し
つつ、100mL/minで窒素を導入しながら反応器
内を−20℃に冷却した。反応器内部温度が−20℃に
なった後、フッ素ガスを反応器に10mL/minの速
度で導入した。10時間経過後、フッ素ガスの導入のみ
を停止し、窒素を導入しながら反応器を室温まで昇温し
た。窒素ガスを止めて、反応器を開け、内容物をファラ
デーケージ中に投入した。このとき反応器内壁への重合
体粉の付着は無かった。また、帯電量は0.32nC/
kgであった。
Example 5 25.5 g of polyethylene having a particle diameter of 1 mm or less and 0.6 g of a liquid of perfluorononane were mixed, and the mixture was placed in a stainless reactor having an inner volume of 150 mL equipped with a stirrer, and the pressure of the reactor was adjusted. While maintaining the atmospheric pressure (1 kg / cm 2 ), the inside of the reactor was cooled to −20 ° C. while introducing nitrogen at 100 mL / min. After the reactor internal temperature reached −20 ° C., fluorine gas was introduced into the reactor at a rate of 10 mL / min. After 10 hours, only the introduction of fluorine gas was stopped, and the reactor was heated to room temperature while introducing nitrogen. The nitrogen gas was stopped, the reactor was opened, and the contents were placed in a Faraday cage. At this time, the polymer powder did not adhere to the inner wall of the reactor. The charge amount is 0.32 nC /
It was kg.

【0048】比較例4 パーフルオロノナンを用いない他は実施例5と同様な反
応を行った。反応終了後の重合体の帯電量は12.5n
C/kgであった。
Comparative Example 4 The same reaction as in Example 5 was carried out except that perfluorononane was not used. The charge amount of the polymer after the reaction is 12.5n
It was C / kg.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重合体粒子とフッ素ガスとを気固反応によ
り反応させフッ素化重合体を製造するに際し、重合体粒
子の表面の少なくとも一部に液状のパーフルオロ化合物
を存在させた状態で反応を行うことを特徴とするフッ素
化重合体の製造方法。
1. When producing a fluorinated polymer by reacting polymer particles with a fluorine gas by a gas-solid reaction, the reaction is carried out in the state where a liquid perfluoro compound is present on at least a part of the surface of the polymer particles. A method for producing a fluorinated polymer, which comprises:
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