JPH085958B2 - 中性官能末端基を有する分子量調節されたペルフルオロポリエ−テルの製造方法 - Google Patents

中性官能末端基を有する分子量調節されたペルフルオロポリエ−テルの製造方法

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JPH085958B2
JPH085958B2 JP61273064A JP27306486A JPH085958B2 JP H085958 B2 JPH085958 B2 JP H085958B2 JP 61273064 A JP61273064 A JP 61273064A JP 27306486 A JP27306486 A JP 27306486A JP H085958 B2 JPH085958 B2 JP H085958B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 I.発明の分野 本発明は、ペルフルオロオレフインの光化学酸化から
取得され或いはそのエポキシドのアニオン重合により得
られる高分子量ペルフルオロポリエーテルの解離によつ
て低分子量ペルフルオロポリエーテルを製造することに
関する。
II.従来技術 ペルフルオロポリペルオキシドから、周囲温度で安定
なペルフルオロポリエーテルを製造する方法が、例えば
英国特許第1,226,566号および同第1,104,482号に記載の
如く知られている。
ペルフルオロプロペンを出発物質として用いることに
より、ペルオキシ先駆物質の熱若しくは光化学還元後、
一般式 を有ししかも単量体単位n、mおよびrが鎖に沿いラン
ダムに分布した化合物を得ることができる。ここで、A
は−CF3、−C2F5又は−C3F7タイプの中性末端基であ
り、Zは酸基 若しくは−CF2COF又はこれらの誘導体或いは−CO−CF3
基であり、そしてm、nおよびrは、光酸化反応パラメ
ーターに依り0〜200範囲で変動し且つそれらの和にお
いて常に0より高い。
該化合物を、100〜200℃範囲の温度で気体弗素により
処理し中和することによつて、ZがA′基(Aと同じ意
味を有する)に転化した対応する中性化合物を得る。
テトラフルオロエチレンを出発物質として用いること
により、ペルオキシ先駆物質の熱若しくは光化学還元
後、一般式 Z′−O(CF2CF2O)p−(CF2O)q−Z (II) を有ししかも単量体単位pおよびqが鎖に沿いランダム
に分布したペルフルオロポリエーテルを得る。ここで、
ZおよびZ′は酸基 若しくは−CF2COF又はこれらの誘導体或いは−CF3若し
くは−C2F5であり、そしてpおよびqは、q/p比を0.5〜
2範囲とする如き値にして、光酸化反応をパラメーター
に依り変動する。
式(I)の化合物に関して既述した如く、弗素による
中和によつて、対応する中性化合物(ここでZ′および
Zは互いに同じか又は別異にして−CF3又は−C2F5であ
る)を得る。
更に、アニオン触媒の存在でペルフルオロプロペンエ
ポキシドを重合させることによりペルフルオロポリエー
テルが製せられることは、例えば米国特許第3,250,808
号より知られている。かかる化合物に帰せられる一般式
(ここでYはアシル弗化物基 であり、sは0より高い整数である) である。
弗素による中和によつて、Y=−C2F5の中和化合物が
得られる。
かかるペルフルオロポリエーテルの製造方法では、分
子量分布が、高分子量傾向を示す、実用化困難な生成物
が生ずる。
本出願人の特願昭60−108489は、Al、Ti、V、Coない
しNiの弗化物若しくはオキシ弗化物を存在させ150℃〜3
80℃範囲で行なう高分子量ペルフルオロポリエーテルの
解離方法を開示している。
かかる方法は、制御された、より低い分子量を有する
ペルフルオロポリエーテルの取得を可能にし、而してそ
れは実際上きわめて利用しやすい化合物である。この低
分子量化合物は電子装置の作動流体および試験流体とし
て用いられることはよく知られている。中間分子量化合
物は真空セクターで作動流体として利用される。
本発明 然るに、驚くべきことに、上記特許出願に示されたも
のとは異なる触媒の使用により叙上の解離を実施しうる
ことを見出した。
かくして、本発明の目的は、中性末端基を有する前記
式I,IIおよびIIIのペルフルオロポリエーテルを、 −CR,Mn,Fe,Cu,Mo,Sn,Sb,ZrないしZn金属の酸化物又は −Cr,Mn,Fe,Cu,Mo,Sn,Sb,ZrないしZn金属の弗化物若し
くはオキシ弗化物 よりなる触媒0.1〜10重量%(ペルフルオロポリエーテ
ルを基準とする)の存在下150〜380℃範囲の温度で解離
させる方法を提供することである。
弗化物又はオキシ弗化物は、該弗化物とは別異のハロ
ゲン化物を弗素の存在で反応させることにより現場形成
することもできる。
温度、時間、触媒の種類および量を変えることによつ
て、出発物質よりも低い所望の分子量を有するペルフル
オロエーテルを得ることができる。
上述の如く、出発ペルフルオロエーテルとして、中性
末端基を有する式(I)、(II)および(III)の化合
物を用いることが好ましいが、酸および(又は)ケトン
末端基を有する式(I)、(II)および(III)のペル
フルオロポリエーテルを用いることもできる。
この場合は、より高い触媒量を用いるべきであり、好
ましくは、ペルフルオロポリエーテルが既に処理温度に
達しているときに触媒を加え、そしてより長時間にわた
つて反応を実施する。
上記触媒の混合物も亦有用である。
ペルフルオロポリエーテル鎖の解離は、上記触媒の存
在で、該鎖に存在する単量体の配列順序とは無関係に生
じ、而して出発ペルフルオロポリエーテルがC3F6より来
ているときは (X=−F、−CF3又はC2F5)タイプの末端基を有す
る、より短い鎖を形成する。また、ペルフルオロポリエ
ーテルがC2F4より来ているとき、得られる末端基は −OCF3、 −O−COF −OCF2CF3、 −CF2COF タイプのものである。
本発明の特に有利な具体化は、この化学的な切断処理
に分別処理例えば、解離物の蒸留、フラツシユ分離若し
くは分子蒸留を組合せることにある。かかる分別処理は
解離直後又は解離と同時に行なわれる。
前者の場合、解離工程での作動条件は、分子量を低す
ぎる化合物を有意量形成させないために解離度があまり
高くならないよう制御される。次いで、解離物は、液体
又は蒸気として、例えば蒸留若しくは上記手段による分
別工程に付され、その際所望の平均分子量を有する化合
物が分離される。一方、まだ分子量の高すぎる化合物よ
りなる終留は解離反応器に戻される。このプロセスは好
ましくは連続的に実施され、それによつて所望の各平均
分子量に対し低い分散指数を有する化合物が得られる。
後者の場合、反応器内を、反応混合物が沸とうし続け
るような温度および圧力に調整し、留出物を塔内蒸留に
付して塔頂から所定値を越えない、十分に低い分子量の
化合物を得、また分子量の高すぎる化合物は解離反応器
に連続態様で戻す。
このようにして、軽質化合物を反応混合物から直ちに
取除き、かくして該化合物が更に解離し取得すべきもの
より分子量が低くなり或いは低沸点のものとなつて減損
をきたさぬようにする。
いずれの場合も、高分子量化合物の高い解離度を達成
すると同時に、既に所望の分子量を有する化合物の解離
を最低限に抑えながら、所望の平均分子量および狭い分
子量分布を有する留分を高い収率を以て得るのに適して
いる。
化学的切断処理のあいだ、十分に低い分子量の化合物
を反応混合物から連続的に分離するこの特定プロセス
は、前記特願昭60−108489に記載の化学的切断処理にも
有利に適用されうるとわかつた。いくつかの例で、該特
願昭60−108489に記載の解離用触媒を用いた特定プロセ
スを例示する。
しかしながら、同じ有利さは、本発明の解離用触媒を
用いても達成される。
下記例は本発明を非制限的に例示する。
例1 C2F4を光酸化させたのち、ペルオキシ含分の熱還元お
よび元素状弗素による中和に付すことにより調製した平
均分子量(MW)10,250のペルフルオロポリエーテル(PF
PE)500gを、攪拌機、還流冷却器、CO2トラツプを備え
た1200cc反応器に導入し、電気加熱した。TiO210gを加
えたのち、温度を200℃にし、全体を30分間反応させ
た。反応終了後過した結果、分子量3550、酸度0.3meq
KOH/gのPFPE401gを得た。
例2 例1と同じ装置を用い、そして例1に記載の如くC2F4
の光酸化後還元および弗素化により得た分子量15,000の
ペルフルオロポリエーテル500gを加えた。
反応を220℃で40分間例1の如く実施して、分子量350
0のペルフルオロポリエーテル202gを得た。分子量1500
のペルフルオロポリエーテル200gはCO2トラツプ内に収
集された。
例3 攪拌機、発熱体およびバブラーを備えたニツケル製反
応器に、C2F4より得た分子量10,250のペルオキシ不含中
性PFPE1000gをFeCl2、CoCl2およびCrCl3の3:1:1の比混
合物10gと一緒に導入した。
反応器をN2(10l/hr)でフラツシしたのち、温度を180
℃にし、次いでN2を気体弗素(10l/hr)で置き換えた。
5時間の反応後、8,500の分子量を有する部分的に酸
(0.02meq KOH/g)のPFPE900gを得た。このようにして
取得せる化合物を過後、ガラス製反応器内での弗素流
れ(10l/hr)による処理に200℃で5時間付すことによ
り中和させた。得られた生成物は完全に中性であり、8,
500の平均分子量を有した。
例4 0.3重量%濃度のAlF3を入れた4l容量反応器に、20℃
で325cStの動粘度を有するペルフルオロポリエーテル
〔Fomblin Y(モンテデイソン社の商標)〕を供給し
た。反応器内の温度を約280℃に保ち、これを大気圧で
作動させる。流出溝よりなる分離部向け供給物を反応器
から液相で抜取つた。流出溝での圧力および温度を夫々
1ミリバールおよび285℃に保つた。
蒸留流れは凝縮後93cStの粘度を有した。留分の収率は8
8%であつた。残留物は連続的に反応器へと再循環さ
せ、その速度は約10kg/hrであつた。而して、供給流れ
/再循環流れ比は約20であつた。蒸留副生物として、凝
縮し得ない気体と低沸点化合物を得た。
次いで、蒸留物を不連続蒸留に付し、表1に掲載せる留
分を得た。
粘度自然対数の分布の標準偏差は1.19であつた。
例5(比較試験) 平均濃度0.3重量%のAlF3を入れた0.9l容量反応器で
断続的にテストを行なつた。この反応器に装入した化合
物は例4で用いたと同じであつた。反応器内の条件は大
気圧下280℃の温度とした。
テストは、粘度93cStの化合物を得るのに十分な時間実
施した。
収率は93%で、残部は、凝縮し得ない低沸点ガスよりな
つた。
次いで、取得せる化合物を、例4と同じ装置を用いた不
連続蒸留とそれに続く例4と同様の手順に付した。
その結果、六つの留分が得られた。
かかる留分の収率および粘度を表1に掲載する。粘度の
自然対数分布の標準偏差は1.65であつた。例4と例5の
比較から、本発明に従つて高分子量化合物を連続的に処
理し且つ再循環させるとき分子量分布の狭いことがわか
る。
例6 約4,500の平均分子量を有する、モンテデイソン社製E
mblin Yタイプのペルフルオロポリエーテル1,000gを、
ガラス製蒸留塔(理論段数8)を設置せる2l容量ガラス
製反応器に装入した。ペルフルオロポリエーテル装入物
に、該装入物を基準とする0.5重量%量でAlF3を加え
た。全体を300℃の反応温度にし、上記ペルフルオロポ
リエーテルの連続供給を510g/hrの流量で開始した。
反応物により生じた揮発性化合物の混合物を精留塔に直
接通した。該塔で3:1の還流比を保持した。
塔頂での温度は200℃に保つた。
このようにして、平均分子量1100、分散指数1.51の留出
物が供給物の75%に相当する量で得られた。低沸点化合
物および凝縮し得ない気体が蒸留副生物として得られ
た。これを、作動条件を変えずに24時間連続して行なつ
た。
例7 C2F4を光酸化させたのち、ペルオキシ含分の熱還元及
び元素状弗素による中和に付すことにより調製した平均
分子量30,000のペルフルオロポリエーテル(PFPE)100g
を、攪拌機、冷却器、CO4トラップを備えた250ml反応器
に導入し、電気加熱した。SbF55gを加えたのち、温度を
100℃にし、全体を6時間反応させた。反応終了後濾過
した結果、平均分子量530、酸度0.9meqKOH/gのPFPE78.4
gを得た。
例8 C2F4を光酸化させたのち、ペルオキシ含分の熱還元及
び元素状弗素による中和に付すことにより調製した平均
分子量10,600のペルフルオロポリエーテル(PFPE)500g
を、攪拌機、冷却器、CO2トラップを備えた1000ml反応
器に導入し、電気加熱した。MnF310gを加えたのち、温
度を280℃にし、全体を2時間反応させた。反応終了後
濾過した結果、平均分子量680、酸度1.1meqKOH/gのPFPE
406gを得た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピオ・デ・イオリオ イタリア国ミラノ、ビア・デルレ・アン デ、6 (72)発明者 アドリアナ・タスカ イタリア国ミラノ、ビア・ボニエツテイ、 9 (56)参考文献 特公 昭46−16724(JP,B1) 特公 平6−65695(JP,B2)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ペルフルオロオレフィンの光酸化から取得
    され或いはそのエポキシドのアニオン重合により得られ
    るペルフルオロポリエーテルを解離して、対応する制御
    された、より低い分子量の化合物を得る方法であって、
    前記ペルフルオロポリエーテルを、 (a)Cr,Mn,Fe,Cu,Mo,Sn,Sb,ZrないしZnの酸化物、又
    は (b)Cr,Mn,Fe,Cu,Mo,Sn,Sb,ZrないしZnの弗化物若し
    くはオキシ弗化物 よりなる触媒0.1〜10重量%の存在下150〜380℃の温度
    に加熱することを包含する方法。
  2. 【請求項2】弗化物又はオキシ弗化物が、対応する、弗
    化物とは別異のハロゲン化物を弗素の存在で反応させる
    ことにより現場形成される、特許請求の範囲第1項記載
    の方法。
  3. 【請求項3】ペルフルオロポリエーテルが、解離に付さ
    れる前に中和される、特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  4. 【請求項4】ペルフルオロオレフィンの光酸化から取得
    され或いはそのエポキシドのアニオン重合により得られ
    るペルフルオロポリエーテルを解離して、対応する制御
    された、より低い分子量の化合物を得る方法であって、
    前記ペルフルオロポリエーテルを、 (a)Cr,Mn,Fe,Cu,Mo,Sn,Sb,ZrないしZnの酸化物、又
    は (b)Cr,Mn,Fe,Cu,Mo,Sn,Sb,ZrないしZnの弗化物若し
    くはオキシ弗化物 よりなる触媒0.1〜10重量%の存在下150〜380℃の温度
    に加熱し、しかも反応混合物が沸とうし続けるように解
    離用反応器内の温度および圧力を調整し、またその留出
    物を塔内分別に付して塔頂から所定の分子量を有する留
    出物を得、またより高い分子量部分を前記解離用反応器
    に再循環させる方法。
  5. 【請求項5】解離に用いられる触媒が、特許請求の範囲
    第1項記載の金属の弗化物若しくはオキシ弗化物から選
    ばれる、特許請求の範囲第4項記載の方法。
JP61273064A 1985-11-19 1986-11-18 中性官能末端基を有する分子量調節されたペルフルオロポリエ−テルの製造方法 Expired - Fee Related JPH085958B2 (ja)

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