JPH09227508A - 過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造法 - Google Patents
過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造法Info
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Abstract
40℃の間の温度で、UV照射と溶媒としてペルフルオ
ロプロパンの存在下で酸化することにより過酸化ペルフ
ルオロポリエーテル類を得ることを特徴とする過酸化ペ
ルフルオロポリエーテル類の製造法。 【効果】 温室効果を生じることがよく知られているク
ロロフルオロカーボン溶剤を使用せずにテトラフルオロ
エチレンを酸化することができる。
Description
チレンを溶媒の存在下で光酸化することによって得られ
る過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造法に関す
る。より詳しくは本発明はオゾンに危険な衝撃(OD
P)を示し、温室効果(GWP)を生ずることがよく知
られているクロロフルオロカーボン溶媒を利用しない方
法に関する。
ペルフルオロポリエーテル類を製造するため低温でテト
ラフルオロエチレン(TFE)を光酸化する方法がクロ
ロフルオロカーボン(CFC)溶媒、例えば(CF2C
l2ジクロロジフルオロメタン)R12中で工業的によ
く行われていることが知られている。CFCを市場から
削減することに関する国際的な同意により、それに代わ
る溶媒を探す必要性が感じられている。
(最適の結果が得られるため最も利用されている溶媒)
に比較してその欠点を生ずることなく合成が行われる必
要がある。溶媒は連鎖移動を生じてはならず、これは分
子量の調節を得ることができるものが望まれるからであ
る。その上、R12置換溶媒は、良好な生産性で過酸化
物単位(PO)の低含量を有するポリマーを得ることが
できるものでなければならない。理想的な溶媒として
は、反応器容量、ガス流量、照射ランプのパワー、反応
温度を同じ条件で操作し、R12で得られるものと同様
な結果が得られるものである。
において、UVランプの照射力を増大するか、より高い
温度で、但しTFE流量と反応器容量を同じくして行え
ば低いPOのポリマーが得られる。しかし、照射ランプ
の照射力を高めることは方法コストが高くなり、温度上
昇は収率を低くさせる。従って、置換溶媒は照射力、反
応器構成、温度、反応剤流量を同じとして考えなければ
ならない。最適の溶媒は同じ反応で、最も低いPOで最
高の生産性を与えるものである。
れる溶媒として、従来の特許の中には、任意に酸素原子
を含有する特定のクロロフルオロカーボンまたはフッ素
化溶媒が主でありCFCが特に好ましい溶媒として合成
に用いられている(例えば米国特許第4,451,64
6号,同第5,354,922号,同第3,847,9
78号および同第3,715,378号)。
反応器構成、温度、反応剤流量を同じとして、POと生
産期間においてR12と同じ結果を与えうる溶媒の選択
を傾向とするようなCFC12または一般的なCFCの
置換溶媒は示唆および教示されていない。
れる物に全く比較し得る低含量の過酸化物単位(PO)
でポリマーを良好な生産性で得ることができる塩素を含
有しない特殊な溶媒を予期せずかつ意外にも見出した。
既に述べたように、上記したODPおよびGWP問題に
よる工業的方法において、CFC、中でもR12を使用
することは可能ではないであろうことに注意しなければ
ならない。
が反応に無関係でないという結果を得ている。出願人に
よる種々のフッ化溶媒で実施された試験によれば、下記
に定義するような特定種のフッ化溶媒を使用すれば、過
酸化ペルフルオロポリエーテル類の合成が可能であるこ
とを示している。更に、条件を等しくして、この発明の
溶媒で、R12溶媒で得られる物に近い過酸化物含量
(PO)と生産性を有するポリマーが得られることを述
べておく。他のフッ化溶媒は、この発明の溶媒で得られ
る物に匹敵するPOおよび生産性値を得ることができな
い。
媒で得られる物と同じPOを有するポリマーを所望する
なら、より低いオレフィン流量比で操作しなければなら
ず、それゆえより低い生産性となる。これは明らかに工
業的観点から著しい欠点を表している。本発明の目的
は、テトラフルオロエチレンを−80℃と−40℃の間
の温度で、好ましくは−70℃と−50℃の間の温度
で、UV照射と溶媒としてのペルフルオロプロパンの存
在下で酸化する方法を提供することである。
えば、反応が150Wの水銀高圧ランプを備えた0.5
リットルの光化学反応器中で、R12溶媒中テトラフル
オロエチレン流量比6.0NL/hで、−50℃で行わ
れる場合、PO=1.66のポリマーーが得られること
を示している。この発明の溶媒で、同様の条件下で操作
することにより、PO2.09が得られ、ペルフルオロ
ヘプタン溶媒で操作することにより、PO3.58が得
られ、低分子量を有するペルフルオロエーテル(沸点b
p=55℃)で操作することにより、PO4.3が得ら
れる。
内、この発明の溶媒がR12の溶媒に匹敵しうる結果を
得られることが明確である。例えば、ペルフルオロプロ
パン(PO=2.09)でR12に等しい物を得ること
を望む場合、9.0Nl/hに等しいテトラフルオロエ
チレン流量比で操作しなければならない。よって、PO
2.02で47g/h/lに等しいポリマーの比生産性
はR12で得られ、一方ペルフルオロプロパンにおい
て、PO2.09で、比生産性39g/h/lが得られ
ている。
はCFC溶媒の技術で知られたものであり、例えば米国
特許第3,715,378号(参照として導入)に記載
されている。得られるポリマーは次の一般式を有する A-O-(CF2-CF2-O-)p-(CF2-O-)q-(O)r-B (上記式中、AとBは同一または異なって、−CF3,
−COF,−CF2COF,または−CF2X(Xは利用
される連鎖移動剤のタイプに由来するラジカル基を示し
例えばF,Clなどであり)、p,qとrはそれぞれ同
一または異なって整数を示し、p+qの和は2乃至10
00の数、好ましくは100乃至400の間の数、q/
p比は0.1乃至10の間、好ましくは0.2乃至5の
間であり、r/p+q比は4.5乃至5より一般に低
く、好ましくは4より低く、一般に1乃至3.5の間で
あるPO値を有する過酸化ペルフルオロポリエーテルを
導くような値である)。PO値はポリマーの100g当
たり活性酸素(16amu)(原子質量単位)のグラム
として表される。
0.005乃至1モルの範囲で、好ましくは溶液1リッ
トル当たり0.01乃至0.5モルであり、従ってTF
E流量はこのような濃度を与えるものである。利用され
る酸素量は溶液を飽和するに十分な量であり、一般にT
FEに対して過剰の酸素で操作され、酸素の分圧は一般
に0.1乃至2atmで、好ましくは0.2乃至1であ
る。
調節が望まれる場合には、連鎖移動剤の存在下で行うこ
とができる。移動剤は当該分野の周知であり、例えばフ
ッ素、塩素、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)
等が挙げられる。この発明では分子量は、数平均分子量
として理解されるべきである。過酸化ペルフロオロポリ
エーテル類は、次いで一般に100乃至250℃の温度
で熱処理するかUV照射により、溶媒の存在下または非
存在下で、過酸化酸素のない生成物に変換できる。得ら
れた生成物はフッ素化処理に付してペルフロオロアルキ
ル末端を有するペルフロオロポリエーテルとすることが
できる。
や変換反応に付して官能性誘導体を得ることができる
(例えば米国特許第3,715,378号参照)。化学
的還元は、例えば米国特許第4,451,646号およ
び第3,847,978号に記載された方法に従って行
うことができる。カルボン酸の塩の形で得られた誘導体
は、水素供給物質(例えばグリコール類、水等)の存在
下で、脱カルボキシル化方法に付して、両末端基が−O
CF2Hであるペルフロオロエーテル類を得ることがで
きる(例えば本出願人によるヨーロッパ特許出願第95
111906.4号参照)。
れによってこの発明は限定されるものではない。
含有し、UV照射に透過性の液体で循環冷却され、その
上−75℃の温度に維持するための冷却剤と反応ガス供
給用パイプを備えた光合成用の円筒反応器を−50℃に
冷却し、ペルフルオロプロパン450ccを充填した。
酸素を12.0Nl/hで供給を開始し、2、3分後に
水銀ランプを点灯した。次いで、テトラフルオロエチレ
ンを6.0Nl/hでかつ窒素の2.4Nl/hで稀釈
した塩素を0.040Nl/hで−50℃の温度に維持
し、全テスト(300分)中に供給した。反応の終わり
にランプを消灯し、反応剤流を閉鎖し、溶媒とガス副生
物を蒸発させた。
り、これは39g/h/lの比生産性に相当する。PO
は2.09であり、20℃における粘度は500cSt
に相当した F19−NMR分析で次の構造を確認した。 T-(CF2CF2O) n(CF2O)m(CF2CF2OO)p(CF2OO)q-T (式中、TはOCF2Cl,OCF2CF2Cl,OC
F3,OCF2COF,OCOFである)。(p+n)/
(q+m)比は1.36に相当し、n/mは1.06に
相当した。NMRにより計算した平均分子量は1200
0に相当した。
cのペルフルオロヘプタンを導入した。酸素を12.0
Nl/hで供給し、2,3分後に水銀ランプを点灯し
た。次いでテトラフルオロエチレンを6.0Nl/hと
窒素の2.4Nl/hの気流下で希釈した塩素を0.0
46Nl/hで全テスト(300分)中供給し、その間
温度を−50℃に保持した。反応が終了した際、ランプ
を消灯し、反応剤流を閉鎖し、溶液を取り出し、溶媒と
反応副生物を蒸発させた。残存した油分は36.7g
で、17g/h/lの比生産性に相当する。POは3.
58である。F19−NMRは実施例1で示した同じ末端
基で同じ構造を示した。(p+n)/(q+m)比は
1.05で、n/m比は0.64であった。
5℃)の混合物の430ccを実施例1と同じ反応器に
−50℃で導入した。酸素を12.0Nl/hで供給
し、2,3分後に水銀ランプを点灯した。次いでテトラ
フルオロエチレンを6.0Nl/hと窒素の2.4Nl
/hの気流下で希釈した塩素を0.046Nl/hで全
テスト(300分)中供給し、その間温度を−50℃に
保持した。反応が終了した際、ランプを消灯し、反応剤
流を閉鎖し、溶液を取り出し、溶媒と反応副生物を蒸発
させた。残存した油分は59.5gで、28g/h/l
の比生産性に相当する。POは4.23である。F19−
NMRは実施例1で示した同じ末端基で同じ構造を示し
た。(p+n)/(q+m)比は1.48で、n/m比
は0.86であった。
じ反応器に−50℃で導入した。酸素を12.0Nl/
hで供給し、2,3分後に水銀ランプを点灯した。次い
でテトラフルオロエチレンを6.0Nl/hと窒素の
2.4Nl/hの気流下で希釈した塩素を0.046N
l/hで全テスト(300分)中供給し、その間温度を
−50℃に保持した。反応が終了した際、ランプを消灯
し、反応剤流を閉鎖し、溶液を取り出し、溶媒と反応副
生物を蒸発させた。脱ガスした後、残存した油分は7
0.8gで、32g/h/lの比生産性に相当する。P
Oは1.66であり、20℃での粘度は350cStで
ある。F19−NMRは実施例1で示した同じ末端基で同
じ構造を示した。(p+n)/(q+m)比は0.81
で、n/m比は0.67であった。NMRにより計算し
た平均分子量は10300に相当した。
器に−50℃で導入した。酸素を18.0Nl/hで、
テトラフルオロエチレンを9.0Nl/hで、窒素の
2.4Nl/hの気流下で希釈した塩素を0.039N
l/hでを供給することにより、実施例1と同じ工程で
操作する。300分後、116gの生成物(52g/h
/lの比生産性に相当)が得られ、POは2.80で、
粘度は3300cStであった。NMR分析で実施例1
のものと同じ構造を示し、(p+n)/(q+m)比は
1.82、n/m比は1.27で、平均分子量が236
00であった。
例1と同じ反応器に導入した。酸素を18.0Nl/h
で、テトラフルオロエチレンを9.0Nl/hで、30
0分間供給し、実施例1のごとく操作した。POは2.
02で粘度は1380cStを有する油分の103.5
g(47g/h/lの比生産性に相当)が得られた。N
MR分析は実施例1のものと同様の構造を示し、(p+
n)/(q+m)比は1.07、n/m比は0.084
で、平均分子量は17300であった。
で、実施例1の反応器に導入した。酸素を24.0Nl
/hで、テトラフルオロエチレンを12.0Nl/h
で、窒素の2.4Nl/hの気流下で稀釈した塩素を
0.042Nl/hで供給し実施例1と同様に処理し
た。300分の反応後、生成物163g(72g/h/
lの比生産性に相当)が得られ、そのPOは3.91
で、粘度は14000cStを示した。NMR分析で、
実施例1のものと同様の構造を示し、(p+n)/(q
+m)比は3.08で、n/m比は1.87で、平均分
子量は40000であった。
の反応器に導入し、そこでは実施例1で得られた生成物
の6.5gをあらかじめ溶解し、アクティベータとして
使用した。酸素を12.0Nl/hでTFEを6.0N
l/hで、かつ窒素の0.7Nl/hの気流下で稀釈し
たクロロトリフルオロエチレンを0.021Nl/hで
供給し、実施例1のように操作した。240分の反応
後、POが3.28で、粘度が4700cStであるポ
リマーを79.5g(47g/h/lの比生産性相当)
を得た。NMR分析で実施例1のものと同様の構造を示
し、(p+n)/(q+m)比が3.07で、n/m比
が2.01で、平均分子量が26700であった。
の反応器に導入し、その際、実施例1で得られた生成物
の7.2gをあらかじめ溶解し、アクティベータとして
用いた。酸素を18.0Nl/hで、TFEを9.0N
l/hで、窒素の0.7Nl/hの気流下で稀釈したク
ロロトリフルオロエチレン0.021Nl/hで供給
し、実施例1と同様に操作した。240分後の反応後
に、POが4.77で、粘度が100000cStであ
るポリマー135.9g(81g/h/lの比生産性に
相当)が得られた。NMR分析で、実施例1のものと同
様の構造を示し、(p+n)/(q+m)の比が5.0
9、n/mの比が2.83で、平均分子量が80000
であった。
ル類の製造法によれば、温室効果を生じることがよく知
られているクロロフルオロカーボン溶剤を使用せずにテ
トラフルオロエチレンを酸化することができる。
Claims (9)
- 【請求項1】 テトラフルオロエチレンを−80℃と−
40℃の間の温度で、UV照射と溶媒としてペルフルオ
ロプロパンの存在下で酸化することにより過酸化ペルフ
ルオロポリエーテル類を得ることを特徴とする過酸化ペ
ルフルオロポリエーテル類の製造法。 - 【請求項2】 温度が−70℃と−50℃の間にある請
求項1による製造法。 - 【請求項3】 得られるポリマーが次の一般式 A-O-(CF2-CF2-O-)p-(CF2-O-)q-(O)r-B (上記式中、AとBは同一または異なって、−CF3,
−COF,−CF2COF,または−CF2X(Xは利用
される連鎖移動剤のタイプに由来するラジカル基を示
し)、p,qとrはそれぞれ同一または異なって整数を
示し、p+qの和は2乃至1000の間の数、q/p比
は0.1乃至10の間であり、r/p+q比は4.5乃
至5より一般に低いPO値を有する過酸化ペルフルオロ
ポリエーテルを導くような値である)で表わされる請求
項1または2による製造法。 - 【請求項4】 XがFまたはCl、p+qが10と40
0の間であり、q/p比が0.2と5の間であり、r/
(p+q)比が1と3.5の間のPOを有する過酸化ペ
ルフルオロポリエーテルを導くような値である請求項3
による製造法。 - 【請求項5】 TFE濃度が溶液の1リットル当たり
0.005と1モルの間であり、酸素分圧が0.1と2
のatmの間である請求項1乃至請求項4のいずれか1
つによる製造法。 - 【請求項6】 過酸化ペルフルオロポリエーテルが溶媒
の存在下または非存在下で100と250℃の間での温
度での熱処理またはUV照射に付される請求項1乃至5
のいずれか1つによる製造法。 - 【請求項7】 ペルフルオロポリエーテルがフッ素化処
理に付され、ペルフルオロアルキル末端を有するペルフ
ルオロポリエーテルとされる請求項6による製造法。 - 【請求項8】 ペルフルオロポリエーテルが化学還元と
つづいての変換反応に付されて官能性誘導体とされる、
請求項6による製造法。 - 【請求項9】 官能性生成物がカルボン酸塩であり、任
意に水素供給物質の存在下での脱カルボキシ反応に付さ
れる請求項8による製造法。
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