JPH08333423A - Production of perfluorocarbon copolymer - Google Patents

Production of perfluorocarbon copolymer

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JPH08333423A
JPH08333423A JP14089595A JP14089595A JPH08333423A JP H08333423 A JPH08333423 A JP H08333423A JP 14089595 A JP14089595 A JP 14089595A JP 14089595 A JP14089595 A JP 14089595A JP H08333423 A JPH08333423 A JP H08333423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
functional group
sulfonic acid
acid type
perfluorocarbon
copolymer
Prior art date
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Pending
Application number
JP14089595A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshige Jitsukata
清成 實方
Takashi Saegi
孝志 三枝木
Haruhisa Miyake
晴久 三宅
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To produce a perfluorocarbon copolymer containing a large proportion of a perfluorocarbon monomer having a functional group of sulfonic acid type easily in high yields by using a medium less depletive to the ozonosphere. CONSTITUTION: A perfluorocarbon monomer having a functional group of sulfonic acid type and a perfluoroolefin are subjected to solution polymerization by using a medium being a fluoroalkane prepared by hydrogenating the double bond of a perfluoroalkene obtained by oligomerizing tetrafluoroethylene or hexafluoropropylerne.

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、スルホン酸型官能基を
有するパーフルオロカーボン共重合体の製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a perfluorocarbon copolymer having a sulfonic acid type functional group.

【0002】[0002]

【従来の技術】CF2 =CFOCF2 CF(CF3 )O
CF2 CF2 SO2 Fの如きスルホン酸型官能基を有す
るパーフルオロカーボンモノマーとC24 などのフル
オロオレフィンとの共重合は、イオン交換材料、分離膜
材料など種々の用途を有する。かかるスルホン酸型官能
基を有するパーフルオロカーボン重合体を製造する方法
としては、高分子量の重合体を与えることや重合速度な
どの点で、トリクロロトリフルオロエタンの如きフッ素
系溶剤を媒体とする溶液重合が採用されている。
2. Description of the Related Art CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) O
Copolymerization of a perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group such as CF 2 CF 2 SO 2 F and a fluoroolefin such as C 2 F 4 has various uses such as an ion exchange material and a separation membrane material. As a method for producing such a perfluorocarbon polymer having a sulfonic acid type functional group, solution polymerization using a fluorine-based solvent such as trichlorotrifluoroethane as a medium in terms of giving a high molecular weight polymer and the polymerization rate. Has been adopted.

【0003】しかしながら、従来の溶液重合で採用され
ていたトリクロロトリフルオロエタンの如き、特定のフ
ッ素系溶剤は大気中のオゾンを破壊する恐れから、その
使用が制限されることとなっており、それに代わる溶剤
の開発が要請されている。
However, the use of certain fluorine-containing solvents such as trichlorotrifluoroethane, which has been adopted in conventional solution polymerization, is restricted because of the fear of destroying ozone in the atmosphere. The development of alternative solvents is required.

【0004】トリクロロトリフルオロエタンの代替品と
しては、水素原子を含むハイドロフルオロカーボンが、
小さなオゾン破壊係数を有するため提案されている。し
かし、従来、C−H結合を有する物質は、フルオロオレ
フィンに対して連鎖移動性を示すことが知られており、
水素原子を含むハイドロクロロフルオロカーボンを、高
分子量のフルオロオレフィン系重合体の製造の際の重合
媒体として使用することは困難であると考えられてい
る。その他の重合媒体としての代替品として、t−ブタ
ノール(特公昭52−24073号公報)などが知られ
ているが、充分に高い分子量のものを得るためには、高
圧で重合する必要がある。
As an alternative to trichlorotrifluoroethane, hydrofluorocarbons containing hydrogen atoms are
It is proposed because it has a small ozone depletion potential. However, conventionally, it has been known that a substance having a C—H bond exhibits chain transfer property to a fluoroolefin,
It is considered difficult to use a hydrochlorofluorocarbon containing a hydrogen atom as a polymerization medium in the production of a high molecular weight fluoroolefin polymer. Although t-butanol (Japanese Patent Publication No. 52-24073) is known as a substitute for other polymerization media, it is necessary to polymerize at a high pressure in order to obtain a sufficiently high molecular weight.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記大気中
のオゾンを破壊する恐れが大きい溶剤を使用せずに、か
つ高イオン交換容量の重合体を製造する場合も重合速度
が大きく、かつ重合体の分子量を充分に大きくできるス
ルホン酸型官能基を有するパーフルオロカーボン共重合
体を容易にかつ高収率で製造できる方法を提供する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has a high polymerization rate even when a polymer having a high ion exchange capacity is produced without using the above-mentioned solvent which has a high risk of depleting ozone in the atmosphere. Provided is a method by which a perfluorocarbon copolymer having a sulfonic acid type functional group capable of sufficiently increasing the molecular weight of a polymer can be easily produced in a high yield.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、スルホン酸型官能基含
有パーフルオロカーボンモノマーとパーフルオロオレフ
ィンとを、テトラフルオロエチレン又はヘキサフルオロ
プロピレンをオリゴメル化して得られるパーフルオロア
ルケンの二重結合に水素付加したフルオロアルカンを媒
体として溶液重合することを特徴とするスルホン酸型官
能基を有するパーフルオロカーボン共重合体の製造方法
を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and comprises a sulfonic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer and a perfluoroolefin, and tetrafluoroethylene or hexafluoropropylene. Provided is a method for producing a perfluorocarbon copolymer having a sulfonic acid type functional group, which comprises solution-polymerizing a fluoroalkane hydrogenated to a double bond of a perfluoroalkene obtained by oligomerization as a medium. .

【0007】本発明について、以下に詳細に説明する
と、本発明で使用されるスルホン酸型官能基含有パーフ
ルオロカーボンモノマーとしては、広範囲なものが使用
され得る。好適なものとしては、化1で表されるフルオ
ロビニル化合物が例示される。なお化1において、pは
0〜3、mは0〜3、nは0〜12、qは0又は1であ
り、Xは−F又はCF3 であり、ZはF又は−CF3
あり、Aはスルホン酸型官能基であり、加水分解により
SO3 Hに転換する官能基である。
The present invention will be described in detail below. As the sulfonic acid type functional group-containing perfluorocarbon monomer used in the present invention, a wide range can be used. As a preferable example, a fluorovinyl compound represented by Chemical formula 1 is exemplified. In still of 1, p is 0 to 3, m is 0 to 3, n is 0 to 12, q is 0 or 1, X is -F or CF 3, Z is F or -CF 3 , A is a sulfonic acid type functional group, which is a functional group that is converted into SO 3 H by hydrolysis.

【0008】[0008]

【化1】CF2=CF-(OCF2CFX)p-(O)q-(CF2)n-(CF2CFZ)m-A[Chemical 1] CF 2 = CF- (OCF 2 CFX) p- (O) q- (CF 2 ) n- (CF 2 CFZ) m -A

【0009】通常は入手容易性などの点から、X及びZ
は−CF3 、pは0又は1、mは0、nは0〜8、qは
0又は1であり、またAは共重合反応性などから−SO
2 Fが好ましい。
Usually, from the viewpoint of easy availability, X and Z
-SO is -CF 3, p 0 or 1, m is 0, n is 0 to 8, q is 0 or 1, and A is the like copolymerization reactivity
2 F is preferred.

【0010】上記フルオロビニル化合物の好ましい代表
例としては、化2の化合物などが挙げられる。
As a preferable representative example of the above fluorovinyl compound, the compound of Chemical formula 2 and the like can be mentioned.

【0011】[0011]

【化2】CF2 =CFO(CF21-8 SO2 F CF2 =CFOCF2 CF(CF3 )O(CF21-8
SO2 F CF2 =CF(CF20-8 SO2 F CF2 =CF(OCF2 CF(CF3 ))1-5 SO2
Embedded image CF 2 ═CFO (CF 2 ) 1-8 SO 2 F CF 2 ═CFOCF 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 ) 1-8
SO 2 F CF 2 = CF ( CF 2) 0-8 SO 2 F CF 2 = CF (OCF 2 CF (CF 3)) 1-5 SO 2 F

【0012】本発明においては、上述の如きスルホン酸
型官能基を有するパーフルオロカーボンモノマーと共重
合されるパーフルオロオレフィンとしては、好ましくは
テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレ
ン、ヘキサフルオロプロピレンなどが例示される。本発
明では、上記パーフルオロオレフィンや、スルホン酸型
官能基を有するパーフルオロカーボンモノマーは、場合
によりいずれも二種以上使用できるだけでなく、これら
モノマーの他に、他の成分、例えばカルボン酸型官能基
を有するパーフルオロカーボンモノマー、CF2 =CF
ORf (Rf は炭素数1〜10のパーフルオロアルキル
基を示す)あるいはCF2 =CF−CF=CF2 、CF
2 =CFO(CF21-4 OCF=CF2 の如きジビニ
ルモノマーなどの一種又は二種以上を併用することもで
きる。
In the present invention, the perfluoroolefin copolymerized with the perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group as described above is preferably exemplified by tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, hexafluoropropylene and the like. It In the present invention, the above-mentioned perfluoroolefin and perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group may not only be used in combination of two or more, but in addition to these monomers, other components such as carboxylic acid type functional group may be used. With perfluorocarbon monomer, CF 2 = CF
OR f (R f represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms) or CF 2 ═CF—CF═CF 2 , CF
2 = CFO (CF 2 ) 1-4 OCF = CF 2 It is also possible to use one kind or two or more kinds of divinyl monomers.

【0013】本発明では、上記のように重合媒体として
テトラフルオロエチレン又はヘキサフルオロプロピレン
を好ましくはアニオン的にオリゴメル化して得られるパ
ーフルオロアルケンの二重結合に水素付加したフルオロ
アルカンを用いることが必要である。上記オリゴメル化
は、重合度が高すぎると溶媒の沸点が高くなり、生成し
た重合体と分離が困難となるので、好ましくは、得られ
るパーフルオロアルケンが2〜10量体、さらには2〜
5量体になるようにするのが好ましい。多くの場合に
は、2量体から4量体の混合物で使用される。また、パ
ーフルオロアルケンへの水素付加はその二重結合に対し
てほぼ完全に行うのが好ましい。水素付加されていない
二重結合を有するパーフルオロアルケンが存在すると、
重合速度が低下し重合の進行が妨げられる。従って水素
付加されていない二重結合を有するパーフルオロアルケ
ンは10ppm以下に、さらには5ppm以下にするこ
とが好ましい。
In the present invention, it is necessary to use a fluoroalkane in which hydrogen has been added to the double bond of perfluoroalkene obtained by preferably anionic oligomerization of tetrafluoroethylene or hexafluoropropylene as a polymerization medium as described above. Is. In the above-mentioned oligomerization, when the degree of polymerization is too high, the boiling point of the solvent becomes high and it becomes difficult to separate it from the produced polymer. Therefore, the obtained perfluoroalkene is preferably a 2-10-mer, more preferably a 2-mer.
It is preferable to be a pentamer. Often used in a mixture of dimers to tetramers. Further, it is preferable that the hydrogen addition to the perfluoroalkene be almost completely carried out with respect to the double bond. In the presence of a perfluoroalkene having a non-hydrogenated double bond,
The polymerization rate decreases and the progress of polymerization is hindered. Therefore, the perfluoroalkene having a non-hydrogenated double bond is preferably 10 ppm or less, more preferably 5 ppm or less.

【0014】本発明においては、上記フルオロアルカン
溶媒中の共重合によりスルホン酸型官能基を有するパー
フルオロカーボンモノマーが高割合で共重合したパーフ
ルオロカーボン重合体を製造することができ、なかでも
スルホン酸型官能基を有するパーフルオロカーボンモノ
マーの共重合割合が20重量%以上、特には25〜60
重量%のパーフルオロカーボン重合体を製造することが
できる。
In the present invention, a perfluorocarbon polymer having a high proportion of a perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group can be produced by copolymerization in the above-mentioned fluoroalkane solvent. The copolymerization ratio of the perfluorocarbon monomer having a functional group is 20% by weight or more, and particularly 25-60.
Weight percent of perfluorocarbon polymer can be produced.

【0015】本発明により得られるスルホン酸型官能基
を有するパーフルオロカーボン重合体をイオン交換膜と
して使用する場合には、上記のようにスルホン酸型官能
基を有するパーフルオロカーボンモノマーの共重合割合
が大きくできるので、イオン交換容量は、0.5〜2.
0ミリ当量/グラム乾燥樹脂という広い範囲を有する。
本発明では、このようなイオン交換容量を大きくして
も、生成重合体の分子量を高くでき、従ってイオン交換
膜として、優れた機械的性質や電気的化学性質を有する
ことができる。
When the perfluorocarbon polymer having a sulfonic acid type functional group obtained by the present invention is used as an ion exchange membrane, the copolymerization ratio of the perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group is large as described above. Therefore, the ion exchange capacity is 0.5 to 2.
It has a wide range of 0 meq / g dry resin.
In the present invention, even if such an ion exchange capacity is increased, the molecular weight of the produced polymer can be increased, and therefore, the ion exchange membrane can have excellent mechanical properties and electrochemical properties.

【0016】本発明で得られるスルホン酸型官能基を有
するパーフルオロカーボン重合体の分子量は、共重合体
としての機械的性質及び製膜性と関係するので重要であ
るが、TQの値で表示すると、150℃以上、好ましく
は170〜340℃、特に180〜280℃である。
The molecular weight of the perfluorocarbon polymer having a sulfonic acid type functional group obtained in the present invention is important because it is related to the mechanical properties and film-forming property of the copolymer, but it is expressed by the value of TQ. 150 ° C. or higher, preferably 170 to 340 ° C., particularly 180 to 280 ° C.

【0017】本発明において「TQ」なる言葉は、次の
ように定義されるものである。即ち、共重合体の分子量
に関係する容量流速100mm3 /秒を示す温度がTQ
と定義される。ここにおいて容量流速は、共重合体を3
0kg/cm2 加圧下、一定温度の径1mm、長さ2m
mのオリフィスから溶融流出せしめ、流出する共重合体
量をmm3 /秒の単位で示したものである。
In the present invention, the term "TQ" is defined as follows. That is, the temperature at which the volumetric flow rate related to the molecular weight of the copolymer is 100 mm 3 / sec is TQ.
Is defined as Here, the volume flow rate is 3
0 kg / cm 2 under pressure, diameter 1 mm at constant temperature, length 2 m
The amount of the copolymer melted and flowed out from the orifice of m is shown in the unit of mm 3 / sec.

【0018】また、「イオン交換容量」は、次のように
して求めた。即ち、SO3 H型の共重合体膜を、1Nの
HCl中で60℃、5時間放置し、完全にH型に転換
し、HClが残存しないように水で充分洗浄した。その
後、このH型の膜0.5gを、0.1NのNaOHを2
5ml加えてなる水溶液中に、室温で2日間放置した。
次いで膜をとり出して、溶液中のNaOHの量を0.1
NのHClで逆滴定することにより求めるものである。
The "ion exchange capacity" was determined as follows. That is, the SO 3 H type copolymer film was left in 1N HCl at 60 ° C. for 5 hours to be completely converted to H type, and washed sufficiently with water so that HCl did not remain. After that, 0.5 g of this H-type film was added with 2N of 0.1N NaOH.
The mixture was allowed to stand at room temperature for 2 days in an aqueous solution containing 5 ml.
The membrane is then removed and the amount of NaOH in the solution is adjusted to 0.1
It is obtained by back titration with N HCl.

【0019】本発明においては、スルホン酸型官能基を
有するフルオロカーボンモノマーとパーフルオロオレフ
ィンとの共重合反応は、重合溶媒たる上記フルオロアル
カンの使用量をフルオロアルカン/スルホン酸型官能基
を有するフルオロカーボンモノマーの重量比で20/1
以下にし、好ましくは10/1以下に制御して実施する
ことが好適であるフルオロアルカンの使用量が多すぎる
場合には、反応装置が大型化し、あるいは共重合体の分
離回収などの作業操作面で不利である。
In the present invention, in the copolymerization reaction of a fluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group with a perfluoroolefin, the amount of the fluoroalkane used as a polymerization solvent is changed to a fluoroalkane / a fluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group. 20/1 by weight ratio
If the amount of fluoroalkane used is too large, which is preferably controlled to 10/1 or less, the size of the reactor becomes large, or the operation and operation surface such as separation and recovery of the copolymer is performed. Is disadvantageous.

【0020】更に、本発明の重合において、反応圧力は
1kg/cm2 以上に制御することが好適である。反応
圧力が低すぎる場合には、重合の反応速度を実用上満足
し得る高さに維持することが困難であり、高分子量の共
重合体の形成に難点が認められる。また、反応圧力が低
すぎると、生成共重合体中のスルホン酸型官能基を有す
るフルオロカーボンモノマーの含有割合が高くなり、そ
の結果、生成共重合体の含水量増大などによる機械的強
度、イオン交換性能が低下することになる。
Further, in the polymerization of the present invention, the reaction pressure is preferably controlled to 1 kg / cm 2 or more. If the reaction pressure is too low, it is difficult to maintain the polymerization reaction rate at a level that is practically satisfactory, and it is difficult to form a high molecular weight copolymer. Further, if the reaction pressure is too low, the content ratio of the fluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group in the produced copolymer becomes high, and as a result, the mechanical strength and the ion exchange due to the increased water content of the produced copolymer are increased. Performance will be reduced.

【0021】また、反応圧力は、工業的実施における反
応装置上又は作業操作上などの点からして、50kg/
cm2 以下に制御するのが望ましい。かかる範囲よりも
高い反応圧力の採用は可能であるが、難点のほうが大き
くなる。かくして、本発明においては、反応圧力を好ま
しくは2〜50kg/cm2 、特に2〜30kg/cm
2 の範囲から選定するのが最適である。
Further, the reaction pressure is 50 kg / in terms of the reaction apparatus or the work operation in industrial practice.
It is desirable to control to below cm 2 . It is possible to employ a reaction pressure higher than this range, but the difficulty becomes greater. Thus, in the present invention, the reaction pressure is preferably 2 to 50 kg / cm 2 , particularly 2 to 30 kg / cm 2 .
It is best to select from the range of 2 .

【0022】本発明の共重合反応に際しては、前記反応
条件以外の条件や操作は、特に限定されることなく広い
範囲にわたって採用され得る。例えば、反応温度は、重
量開始源の種類や反応モル比などにより最適値が選定さ
れ得るが、通常は余りに高温度や低温度は工業的実施に
対して不利となるので、20〜90℃、好ましくは30
〜80℃程度が選定される。
In the copolymerization reaction of the present invention, conditions and operations other than the above reaction conditions are not particularly limited and can be adopted over a wide range. For example, as the reaction temperature, an optimum value may be selected depending on the kind of the weight initiation source, the reaction molar ratio, etc. However, usually, too high temperature or too low temperature is disadvantageous to industrial practice, and therefore 20 to 90 ° C. Preferably 30
Approximately 80 ° C is selected.

【0023】本発明において重合開始源としては、前記
の好適な反応温度において高い活性を示すものを選定す
るのが望ましい。例えば、室温以下でも高活性の電離性
放射線を採用することもできるが、通常はアゾ化合物や
パーオキシン化合物を採用するほうが工業的実施におい
て有利である。
In the present invention, it is desirable to select, as the polymerization initiation source, one which exhibits high activity at the above-mentioned suitable reaction temperature. For example, ionizing radiation that is highly active even at room temperature or lower can be adopted, but it is usually more advantageous in industrial practice to use an azo compound or a peroxin compound.

【0024】本発明で好適に採用される重合開始源は、
前記共重合反応条件下に高活性を示す、ジコハク酸パー
オキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパ
ーオキサイド、ジペンタフルオロプロピオニルパーオキ
サイドなどのジアシルパーオキサイド、2,2’−アゾ
ビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、4,4’−アゾ
ビス(4−シアノワレリアン酸)、アゾビスイソブチニ
トリルなどのアゾ化合物、t−ブチルパーオキシイソブ
チレート、t−ブチルパーオキシピバレートなどのパー
オキシエステル類、ジイソプロピルパーオキシジカーボ
ネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネ
ートなどのパーオキシジカーボネート、ジイソプロピル
ベンゼンハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオ
キサイド類である。
The polymerization initiation source preferably adopted in the present invention is
Diacyl peroxides such as disuccinic acid peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and dipentafluoropropionyl peroxide, which show high activity under the copolymerization reaction conditions, 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloric acid Salts, azo compounds such as 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) and azobisisobutynitrile, peroxyesters such as t-butylperoxyisobutyrate and t-butylperoxypivalate, Peroxydicarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate and di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, and hydroperoxides such as diisopropylbenzene hydroperoxide.

【0025】本発明においては、重合開始源濃度は、全
モノマーに対して好ましくは、0.0001〜3重量
%、特に0.0001〜2.0重量%程度である。開始
源濃度を下げることによって、生成共重合体の分子量を
高めることが可能であり、高イオン交換容量の生成共重
合体を製造することが可能である。開始源濃度を余りに
高くすると、分子量の低下傾向が増し、不利になる。そ
の他通常の溶液重合において用いられる分子量調整剤等
を添加することもできる。また、本発明における共重合
反応を阻害しないもので、連鎖移動の少ないものであれ
ば、不活性有機溶剤を併用することもできる。
In the present invention, the concentration of the polymerization initiation source is preferably 0.0001 to 3% by weight, and more preferably 0.0001 to 2.0% by weight, based on all the monomers. By decreasing the concentration of the starting source, it is possible to increase the molecular weight of the produced copolymer, and it is possible to produce a produced copolymer having a high ion exchange capacity. If the starting source concentration is too high, the tendency of decreasing the molecular weight increases, which is disadvantageous. In addition, a molecular weight modifier or the like used in ordinary solution polymerization may be added. Further, an inert organic solvent can be used in combination as long as it does not inhibit the copolymerization reaction in the present invention and has little chain transfer.

【0026】しかして、本発明においては、生成する共
重合体濃度を40重量%以下、好ましくは30重量%以
下に制御して実施するのが好適である。余りに高濃度に
すると、共重合体組成の不均一性の増大、重合トルクの
増大などによる撹拌の停止などの難点がある。
Therefore, in the present invention, it is preferable to control the concentration of the produced copolymer to 40% by weight or less, preferably 30% by weight or less. If the concentration is too high, there are problems such as an increase in the nonuniformity of the copolymer composition and an increase in the polymerization torque, which causes the suspension of stirring.

【0027】本発明では、重合終了時において、好まし
くはCCl2 FCH3 (AK−141b)等のハイドロ
クロロフルオロカーボン、メタノール、ヘキサン等のハ
イドロカーボン、更にはメチレンクロライド、クロロホ
ルム等のクロロハイドロカーボン等が添加され、生成共
重合体が凝集分離される。
In the present invention, at the end of the polymerization, hydrochlorofluorocarbons such as CCl 2 FCH 3 (AK-141b), hydrocarbons such as methanol and hexane, and chlorohydrocarbons such as methylene chloride and chloroform are preferably used. The resulting copolymer is added and coagulated and separated.

【0028】本発明で製造されるスルホン酸型官能基を
有するパーフルオロカーボン共重合体は、種々の分野で
使用されるが、例えばイオン交換膜として好適に使用さ
れる。イオン交換膜に使用する場合、スルホン酸型パー
フルオロカーボン共重合体は、適宜の手段にて製膜され
得る。例えば、必要により官能基を加水分解でスルホン
酸基に転換するが、かかる加水分解処理は製膜前でも製
膜後でも可能である。通常は製膜後に加水分解処理する
ほうが好ましい。製膜手段には種々のものが採用可能で
あり、例えば加熱熔融成形、ラテックス成形、適当な溶
液に溶解させての注型成形など公知乃至周知の方法を適
宜採用し得る。更に、異なるイオン交換容量を有する膜
あるいはカルボン酸基等の異なる官能基を有する膜と2
層以上に積層することも可能である。また、クロス、繊
維、不織布等による補強を加えることもできる。
The perfluorocarbon copolymer having a sulfonic acid type functional group produced by the present invention is used in various fields, and is preferably used as, for example, an ion exchange membrane. When used for an ion exchange membrane, the sulfonic acid type perfluorocarbon copolymer can be formed into a membrane by an appropriate means. For example, if necessary, the functional group is hydrolyzed to be converted into a sulfonic acid group, and such a hydrolysis treatment can be performed before or after film formation. Usually, it is preferable to carry out hydrolysis treatment after film formation. Various kinds of film forming means can be adopted, and for example, known or well-known methods such as hot melt molding, latex molding, and cast molding by dissolving in a suitable solution can be appropriately adopted. Furthermore, a membrane having a different ion exchange capacity or a membrane having a different functional group such as a carboxylic acid group is used.
It is also possible to stack more layers. Further, reinforcement with cloth, fibers, non-woven fabric or the like can be added.

【0029】本発明で製造されるスルホン酸型官能基を
有するパーフルオロカーボン共重合体からのイオン交換
膜は、種々の優れた性能を有するために、各種分野、目
的、用途などに広範囲に採用され得る。例えば、拡散透
析、オゾン発生電解、電解還元、燃料電池の隔膜などと
して、特に耐触性が要求される分野で好適に使用され
る。なかでも、アルカリ電解用の陽イオン交換膜として
使う場合には、特にカルボン酸型膜との積層膜などにお
いて高い性能を発揮し得るものである。
The ion-exchange membrane produced from the perfluorocarbon copolymer having a sulfonic acid type functional group, which is produced by the present invention, has various excellent performances and is therefore widely used in various fields, purposes and applications. obtain. For example, it is preferably used as a diffusion dialysis, an ozone generating electrolysis, an electrolytic reduction, a diaphragm of a fuel cell, and the like, particularly in a field requiring touch resistance. In particular, when it is used as a cation exchange membrane for alkaline electrolysis, it can exhibit high performance especially in a laminated membrane with a carboxylic acid type membrane.

【0030】[0030]

【実施例】次に、本発明の実施例について、更に具体的
に説明するが、かかる説明によって本発明が限定される
ものでないことは勿論である。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described in more detail, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0031】[実施例1]フッ化カリウム−ジメチルホ
ルムアミド系媒体中に、常温常圧下でヘキサフルオロプ
ロピレンガスを吹き込み、2量体、3量体の混合物を得
た。この混合物にラネーニッケルを触媒量加え、常温に
おいて水素を吹き込むことにより水素付加体を得た。こ
の水素付加体は(CF32 CFCFHCFHCF3
CF3 CFHCH(CF(CF322 :(CF3
2 CHCH(CF2 CF3 )CF(CF32 ≒2:
1:1の混合物であった。上記水素付加体の混合物から
なる溶媒68.5g、アソビスイソブチロニトリル0.
08g及びCF2 =CFOCF2 CF(CF3 )OCF
2 CF2 SO2 F92.0gを内容積0.2リットルの
ステンレス製オートクレーブに仕込み液体窒素で充分脱
気した後、70℃とし、テトラフルオロエチレンを1
0.6kg/cm2 まで仕込み重合を開始させた。反応
中は系外よりテトラフルオロエチレンを導入し、圧力を
一定に保持させた。6時間後に未反応のテトラフルオロ
エチレンをパージして重合を終了させ、得られたポリマ
ー溶液を1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン(AK
−141b)で凝集し、洗浄乾燥を行って18.0gの
共重合体を得た。
[Example 1] Hexafluoropropylene gas was blown into a potassium fluoride-dimethylformamide medium at room temperature under normal pressure to obtain a mixture of a dimer and a trimer. Raney nickel was added to this mixture in a catalytic amount and hydrogen was blown into the mixture at room temperature to obtain a hydrogen adduct. This hydrogenated product is (CF 3 ) 2 CFCFHCFHCF 3 :
CF 3 CFHCH (CF (CF 3 ) 2) 2: (CF 3)
2 CHCH (CF 2 CF 3 ) CF (CF 3 ) 2 ≈2:
It was a 1: 1 mixture. 68.5 g of a solvent consisting of a mixture of the above hydrogen adducts, asobisisobutyronitrile 0.
08g and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) OCF
92.0 g of 2 CF 2 SO 2 F was charged into a stainless steel autoclave having an internal volume of 0.2 liter, sufficiently degassed with liquid nitrogen, and then heated to 70 ° C.
The charge polymerization was started up to 0.6 kg / cm 2 . During the reaction, tetrafluoroethylene was introduced from outside the system to keep the pressure constant. After 6 hours, unreacted tetrafluoroethylene was purged to terminate the polymerization, and the obtained polymer solution was mixed with 1,1-dichloro-1-fluoroethane (AK
-141b), agglomerated, washed and dried to obtain 18.0 g of a copolymer.

【0032】該共重合体のイオン交換容量は1.01ミ
リ当量/グラム乾燥樹脂、TQは236℃であった。該
共重合体を250℃でプレス製膜すると強靱なフィルム
が得られ、25%NaOH水溶液で加水分解するとスル
ホン酸型イオン交換膜が得られた。
The ion exchange capacity of the copolymer was 1.01 meq / g dry resin and TQ was 236 ° C. A tough film was obtained by press-forming the copolymer at 250 ° C., and a sulfonic acid type ion exchange membrane was obtained by hydrolysis with a 25% NaOH aqueous solution.

【0033】[実施例2]テトラフルオロエチレンを1
1.6kg/cm2 まで仕込み重合を開始させ、反応中
は系外よりテトラフルオロエチレンを導入し、圧力を一
定に保持する以外は実施例1と同様にして重合、後処理
を行ったところ、得られた共重合体のイオン交換容量は
0.96ミリ当量/グラム乾燥樹脂、TQは258℃で
あった。
Example 2 Tetrafluoroethylene was added to 1
Polymerization and post-treatment were carried out in the same manner as in Example 1 except that charging polymerization was started up to 1.6 kg / cm 2, tetrafluoroethylene was introduced from outside the system during the reaction, and the pressure was kept constant, The ion-exchange capacity of the obtained copolymer was 0.96 meq / g dry resin and TQ was 258 ° C.

【0034】[実施例3]重合終了時に得られたポリマ
ー溶液をメタノールで凝集する以外は実施例2と同様に
して重合、後処理を行ったところ、得られた共重合体の
イオン交換容量は0.96ミリ当量/グラム乾燥樹脂、
TQは258℃であった。
[Example 3] Polymerization and post-treatment were carried out in the same manner as in Example 2 except that the polymer solution obtained at the end of the polymerization was coagulated with methanol. The ion exchange capacity of the obtained copolymer was found to be 0.96 meq / g dry resin,
TQ was 258 ° C.

【0035】[0035]

【発明の効果】スルホン酸型官能基を有するパーフルオ
ロカーボンモノマーの含有割合の大きい共重合体が容易
にかつ、高収率で得られ、かつ特定フロンを使用しない
ため、オゾン破壊の恐れの小さい製造法が提供される。
EFFECT OF THE INVENTION A copolymer containing a large amount of a perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group can be easily obtained in a high yield, and since no specific CFC is used, the production is less likely to cause ozone destruction. Law is provided.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スルホン酸型官能基を有するパーフルオロ
カーボンモノマーとパーフルオロオレフィンとを、テト
ラフルオロエチレン又はヘキサフルオロプロピレンをオ
リゴメル化して得られるパーフルオロアルケンの二重結
合に水素付加したフルオロアルカンを媒体として溶液重
合することを特徴とするスルホン酸型官能基を有するパ
ーフルオロカーボン共重合体の製造方法。
1. A medium is a fluoroalkane obtained by hydrogenating a perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group and a perfluoroolefin to a double bond of a perfluoroalkene obtained by oligomerizing tetrafluoroethylene or hexafluoropropylene. A method for producing a perfluorocarbon copolymer having a sulfonic acid type functional group, which is characterized by performing solution polymerization as the above.
【請求項2】スルホン酸型官能基を有するパーフルオロ
カーボンモノマーが、CF2 =CFOCF2 CF(CF
3 )OCF2 CF2 SO2 Fであり、パーフルオロオレ
フィンがテトラフルオロエチレンである請求項1記載の
方法。
2. A perfluorocarbon monomer having a sulfonic acid type functional group is CF 2 ═CFOCF 2 CF (CF
3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F and the perfluoroolefin is tetrafluoroethylene.
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