JPH1095814A - フッ化ビニリデン熱可塑性共重合体 - Google Patents
フッ化ビニリデン熱可塑性共重合体Info
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Abstract
れた耐衝撃性を有し、さらに高温においても優れた機械
的特性を有するVDF熱可塑性共重合体を得る。 【解決手段】 (a)0.1〜10モル%、好適には
0.5〜5モル%の、次の一般式で表される1つ以上の
フルオロジオキソールと、 【化3】 (式中、YはORfに等しく、Rfは炭素数1〜5のペル
フルオロアルキルであり、またはYは以下で定義するZ
に等しい。Yは好適にはORfに等しい。X1およびX2
は互いに等しいかまたは異なり、−Fまたは−CF3で
ある。Zは−F,−H,−Clの中からから選ばれ
る。) (b)100モル%の残りとしてVDFとを含んで構成
されるフッ化ビニリデン(VDF)熱可塑性共重合体。
Description
ったポリフッ化ビニリデンに関する。
に関する。
耐薬品性や機械的耐性といった優れた特性を有する結晶
性高分子ではあるものの、著しい脆性と脆性破壊傾向を
顕著に示すことは周知である。
ような場所でおよび/または脆性破壊が発生しないこと
が必要とされるような場所で、たとえば構造要素(自立
式のパイプ、フランジなど)の製造にPVDFを利用す
る場合には様々な不都合があり、実際上、PVDFの用
途は厚みが小さい場合に限られる。
初発部分としてオートクレーブに供給するフッ素含有オ
レフィン、またはVDFの消費量に関して一定の割合で
連続的に供給される該フッ素含有オレフィンと共重合さ
せることによって、PVDF単独重合体の耐衝撃性を向
上させることも知られている。たとえば、欧州特許第5
26216号の実施例6および9、米国特許第4,56
9,978号の実施例15が参照され、また米国特許第
5,093,427号(比較例1参照)にも繰返し記載
されている。特に使用される共重合用単量体は、一般に
約0.3〜10モル%の量のヘキサフルオロプロペン
(HFP)である。
解温度が低下することによって、材料の定格温度が低下
してしまうところにある。
093,427号は、重合に使われる全VDFのうちの
約50〜90重量%の量のVDFが消費された後に、ヘ
キサフルオロプロペンをオートクレーブに添加すること
を提案している。このようにして、単独重合体の第2融
解温度を実質的に維持し、最大限の定格温度を保つこと
に成功している。
Pを使用すると、特に高温(150℃)における機械的
特性、たとえば弾性率や降伏応力などが低下してしまう
ことに注意しなければならない。
も、また驚いたことに、以下に定義する特殊な共重合用
単量体を使用することによって、単独重合体の定格温度
を維持しつつ、高められた耐衝撃性を有し、さらに高温
においても優れた機械的特性を有するVDF熱可塑性重
合体が得られることを見出した。
化ビニリデン(VDF)熱可塑性共重合体であって、該
フッ化ビニリデン(VDF)熱可塑性共重合体は、 (a)0.1〜10モル%、好適には0.5〜5モル%
の、次の一般式で表される1つ以上のフルオロジオキソ
ールと、
〜5のペルフルオロアルキルであるか、またはYは以下
に定義するZに等しい。Yは好適にはORfと等しい。
X1およびX2は互いに等しいかまたは異なっており、−
Fまたは−CF3である。Zは−F,−H,−Clの中
から選択される。) (b)100モル%の残りとしてVDFとを含んで構成
される。
およびZは−Fであり、Rfは好適には−CF3,−C2
F5あるいは−C3F7である。一般式(I)のフルオロ
ジオキソールにおいて、YはORfと等しく、Rfは−C
F3であり、X1,X2およびZは−Fであるものが特に
好適である。この生成物は以下、TTD(2,2,4−
トリフルオロ−5−トリフルオロメトキシ−1,3−ジ
オキソール)と示す。
ールは、本願出願人名義の米国特許第5,498,68
2号に記述されており、該特許の内容をここで参照とし
て取入れる。
合用単量体を導入して、VDFをフルオロジオキソール
と共重合させることによっても合成できる。
こで参照文献として取入れる米国特許第5,093,4
27号に記載の機構に従う共重合用単量体の添加があ
り、すなわち、フルオロジオキソールのオートクレーブ
への添加は、重合に使われる全VDFのうちの約50〜
90重量%が消費された後に行われる。
有水または無水の懸濁液中、あるいは水性エマルション
中で、適当なラジカル開始剤の存在下において、一般に
は−40℃〜130℃、好適には−15℃〜100℃、
さらに好適には−10℃〜70℃の温度で共重合させる
ことによって、周知の技術に従って製造される。反応圧
力は一般には0.5〜150bar、好適には2〜90
barである。
ジカルを発生できる生成物であればいかなるものでも開
始剤として利用できる。開始剤はたとえば以下のものか
ら選ばれる。すなわち、たとえばペルオキソ二硫酸ナト
リウム、ペルオキソ二硫酸カリウムあるいはペルオキソ
二硫酸アンモニウムといった無機過酸化物と、たとえば
ジテルブチルペルオキサイド(DTBP)といったジア
ルキルペルオキサイドと、たとえばジエチルおよびジイ
ソプロピルペルオキシジカーボネート(IPP)やビス
(4−t−ブチル−シクロヘキシル)−ペルオキシジカ
ーボネートといったジアルキルペルオキシジカーボネー
トと、t−アルキルペルオキシベンゾエートと、たとえ
ばt−ブチルおよびt−アミルペルピバレートといった
t−アルキルペルオキシ−ピバレートと、過酸化アセチ
ルシクロヘキサンスルホニルと、過酸化ジベンゾイル
と、ジクミルペルオキサイドとの中から選ばれる。
素含有オレフィン単量体の共重合において通常に用いら
れる量であり、一般には(共)重合される単量体の全量
に対して0.003重量%〜4重量%である。
および米国特許第4,025,709号に参照されるよ
うに、反応は通常、安定なエマルションを与えるために
適切な界面活性剤の存在下に実施される。界面活性剤は
通常、次の一般式で表されるフッ素含有界面活性剤から
選ばれる。
14または(ペル)フルオロポリオキシアルキレン鎖であ
り、X−は−COO-または−SO3 -であり、M+は
H+,NH4 +,およびアルカリ金属イオンの中から選ば
れる。)最も一般的に使用されるものは、我々の記憶す
る限りでは、ペルフルオロ−オクタン酸アンモニウム、
1つ以上のカルボキシル基を末端とする(ペル)フルオ
ロポリオキシアルキレン、一般式Rf''−C2H4SO3H
で表される硫酸塩(該式中、Rf''はC4〜C10ペルフル
オロアルキルである)(米国特許第4,025,709
号参照)などである。
に、反応媒質に連鎖移動剤を添加することができる。連
鎖移動剤はたとえば以下のものから選択することができ
る。すなわち、炭素数が3〜10のケトン、エステル、
エーテルあるいは脂肪族アルコール、たとえばアセト
ン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、イソプロピルアル
コールなどや、任意に水素を含み炭素数が1〜6のクロ
ロ(フルオロ)カーボン、たとえばクロロホルム、トリ
クロロフルオロメタン、1,1,1−トリフルオロ−
2,2−ジクロロエタン(HCFC−123)などや、
アルキル基の炭素数が1〜5のビス(アルキル)カーボ
ネート、たとえばビス(エチル)−カーボネート、ビス
(イソブチル)カーボネートなどの中から選択すること
ができる。
分子量、移動剤の効力、および反応温度に応じて、非常
に広い範囲で変動させることができる。一般に連鎖移動
剤の量は、反応器に供給される単量体の全量に対して
0.05〜5重量%、好適には0.1〜2.4重量%で
ある。
ばポリビニルアルコールやメチルセルロース(米国特許
第4,946,900号参照)などの安定剤を反応混合
物に添加することができる。合成温度で液体である鉱油
またはパラフィンも、VDFの乳化重合において使用す
ることができる(米国特許第4,076,929号参
照)。
在下に実施することができる。すなわち、米国特許第
4,789,717号および米国特許第4,864,0
06号に従うペルフルオロポリオキシアルキレンのエマ
ルションまたはマイクロエマルション、すなわちここで
参照文献として取入れる欧州特許出願第625,526
号に従う水素含有末端基および/または水素含有反復単
位を有するフルオロポリオキシアルキレンのマイクロエ
マルション、および、ここで参照文献として取入れる欧
州特許出願第95117052.1号に従うフルオロポ
リオキシアルキレンのマイクロエマルションであって、
水素含有末端基および/または水素含有反復単位と、C
1〜C20、好適にはC1〜C12の脂肪族、芳香族あるいは
混合型の炭化水素であって、ハロゲン、好適には塩素お
よび/または臭素を任意に含む炭化水素とを有するフル
オロポリオキシアルキレンのマイクロエマルションの存
在下に好適に実施することができる。
入れる本願出願人名義の欧州特許第650,982号お
よび欧州特許第695,766号に従って、有水または
無水の懸濁液中またはエマルション/マイクロエマルシ
ョン中において、紫外−可視光線の照射下においてラジ
カル光開始剤を使用することによって、本発明の好適な
実施例に従って実施することもできる。
VDFが臨界未満状態にあるような条件、つまり、好適
には温度が30℃未満で圧力が40bar未満とする。
cal photoinitiators)”とは、紫外−可視光線が照射
されると、フッ素含有オレフィン単量体の(共)重合を
開始させることのできるラジカルを発生するような全て
の化学種を指す。これらの化学種には以下のものが含ま
れる。たとえばペルオキソ二硫酸カリウムおよびジテル
ブチルペルオキサイドといった無機あるいは有機の過酸
化物と、たとえばアセトンといったケトンと、たとえば
ジアセチルペルオキサイドといったアシルペルオキサイ
ドと、たとえばビアセチルといったジケトンあるいはポ
リケトンと、たとえばビス(4−テルブチルシクロヘキ
シル)ペルオキシジカーボネートといったペルオキシカ
ーボネートと、たとえばジメチルサルファイドといった
ジアルキルサルファイドと、たとえばテルブチルペルオ
キシイソブチレートといったペルオキシエステルと、た
とえばペンタアミノ−クロロコバルト(III)[Co
(NH3)5Cl2]2+といった遷移金属の錯体と、ハロ
ゲン化あるいはポリハロゲン化された有機化合物であ
る。
た室温においても熱に安定な光開始剤が好適であり、そ
の中でも有機あるいは無機の過酸化物が、たとえばペル
オキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム
およびジテルブチルペルオキサイドが特に好適である。
あって、本発明の範囲を限定するものではない。
ISI 316 オートクレーブの側壁に石英の丸窓を
挿入し、該石英の丸窓に合せてHanau(商標登録)
TQ−150 UVランプを配置した。このランプは高
圧水銀灯であって、240〜600nmの光を発し、波
長240〜330nmの光では13.2Wのエネルギー
を有する。
のを順次導入した。すなわち、 − 1400gの脱塩水と、 − 15gのマイクロエマルションであって、 一般式 CF3O−(CF2CF(CF3)O)m(CF2O)n−C
F3 で表され、m/n=20であり、平均分子量が700で
ある、Galden(商標登録)D02を20重量%
と、 一般式 (C3ClF6O)−(CF2−CF(CF3)O)m1−(C
F2O)n1−CF2COO−Na+ で表され、m1/n1=26.2であり、平均分子量が
525の界面活性剤を48重量%と、残りとして水とを
含むマイクロエマルションと、 − 0.8gのクロロホルムと、 − 2.8gのジテルブチルペルオキサイド(DTB
P)とを導入した。
オートクレーブの温度、圧力をそれぞれ25℃、25絶
対barにした。次にUVランプを点灯した。VDFを
供給することにより、全反応を通して初期圧力がそのま
ま一定に保たれた。900分後、ランプを消し、オート
クレーブを通気し、室温で排出を行った。
の特性を表中に示す。
C)によって測定した。メルトフローインデックス(M
FI)は、ASTM D3222−88に従って232
℃において5kgの負荷を用いて測定した。機械的特性
はASTM D−1708に従って23℃および150
℃で測定し、ISO 179A 規格に従って、厚さ
2.9〜3.1mmの圧縮成型板上でシャルピー試験を
実施した。曲げクリープ試験は125℃において、6M
Paの応力で実施した。単量体の組成は19F−NMRで
測定した。
の全部を導入した以外は同じ条件で例1を繰り返した。
960分後、ランプを消し、オートクレーブを通気し、
室温で排出を行った。速度論的パラメータ(Rp)およ
び重合体の特性を表中に示す。
フルオロプロペン(HFP)の全部を導入した以外は同
じ条件で例1を繰返した。900分後にランプを消し、
オートクレーブを通気し、室温で排出を行った。速度論
的パラメータ(Rp)および重合体の特性を表中に示
す。
る。
ル%のTTDを含む試料は、2.2モル%のHFPによ
って変更された試料と同様の脆性破壊抵抗力を示すが、
機械的特性、特に150℃における機械的特性は明らか
に前者が優れている。
0.9モル%含む試料の第2融解温度は、機械的特性が
やや劣る単独重合体の第2融解温度と実質的に同じであ
るが、同時に耐脆性については単独重合体に比べて顕著
に向上している。
Claims (18)
- 【請求項1】 (a)0.1〜10モル%の、次の一般
式で表される1つ以上のフルオロジオキソールと、 【化1】 (式中、YはORfに等しく、Rfは炭素数1〜5のペル
フルオロアルキルであり、またはYは以下で定義するZ
に等しい。Yは好適にはORfに等しい。X1およびX2
は互いに等しいかまたは異なり、−Fまたは−CF3で
ある。Zは−F,−H,−Clの中から選ばれる。) (b)100モル%の残りとしてフッ化ビニリデン(V
DF)とを含んで構成されるフッ化ビニリデン(VD
F)熱可塑性共重合体。 - 【請求項2】 前記成分(a)が0.5〜5モル%の範
囲にあることを特徴とする請求項1記載のフッ化ビニリ
デン(VDF)熱可塑性共重合体。 - 【請求項3】 前記成分(a)において、X1、X2 お
よびZは−Fであり、Rfは好適には−CF3、−C
2F5、または−C3F7であり、YはORf に等しいこと
を特徴とする請求項1〜2記載のフッ化ビニリデン(V
DF)熱可塑性共重合体。 - 【請求項4】 前記共重合体は、重合の開始時に共重合
用単量体を導入することによって、VDFをフルオロジ
オキソールと共重合させることにより得られることを特
徴とする請求項1〜3記載のフッ化ビニリデン(VD
F)熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項5】 前記共重合体は、VDFをフルオロジオ
キソールと共重合させることによって得られ、該フルオ
ロジオキソールは、重合に使用される全VDF量の約5
0〜90重量%が消費された後に添加されることを特徴
とする請求項1〜3記載のフッ化ビニリデン(VDF)
熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項6】 前記共重合体は、対応する単量体を、ラ
ジカル開始剤の存在下において有水あるいは無水の懸濁
液中、または水性エマルション中において−40℃〜1
30℃の温度で共重合させることによって製造されるこ
とを特徴とする請求項4〜5記載のフッ化ビニリデン
(VDF)熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項7】 前記温度が−15℃〜100℃の範囲に
あり、反応圧力が0.5〜150barであることを特
徴とする請求項6記載のフッ化ビニリデン(VDF)熱
可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項8】 前記温度が−10℃〜70℃の範囲にあ
り、反応圧力が2〜90barであることを特徴とする
請求項7記載のフッ化ビニリデン(VDF)熱可塑性共
重合体の製造方法。 - 【請求項9】 前記開始剤は、選択された(共)重合温
度において活性ラジカルを発生できるものから選ばれる
ことを特徴とする請求項4〜8記載のフッ化ビニリデン
(VDF)熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項10】 前記共重合は、界面活性剤の存在下に
おいてエマルション中で実施されることを特徴とする請
求項4〜9記載のフッ化ビニリデン(VDF)熱可塑性
共重合体の製造方法。 - 【請求項11】 前記界面活性剤は、一般式 Rf'−X- M+ (式中、Rf'は(ペル)フルオロアルキル鎖でC5〜C
14または(ペル)フルオロポリオキシアルキレン鎖であ
り、X-は−COO−または−SO3 - であり、M+は
H+,NH4 +,およびアルカリ金属イオンの中から選ば
れる。)によって選択されるフッ素含有界面活性剤から
選ばれることを特徴とする請求項10記載のフッ化ビニ
リデン(VDF)熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項12】 分子量を調節するために、反応媒質に
連鎖移動剤が添加されることを特徴とする請求項4〜1
1記載のフッ化ビニリデン(VDF)熱可塑性共重合体
の製造方法。 - 【請求項13】 前記共重合は、安定剤の存在下におい
て濁液中で実施されることを特徴とする請求項4〜9記
載のフッ化ビニリデン(VDF)熱可塑性共重合体の製
造方法。 - 【請求項14】 前記共重合が、水素含有末端基を任意
に有する(ペル)フルオロポリオキシアルキレンのマイ
クロエマルションか、水素含有反復単位を有し、水素含
有末端基を任意に有するフルオロポリオキシアルキレン
のマイクロエマルションか、または、水素含有末端基お
よび/または水素含有反復単位とC1〜C20炭化水素と
を有するフルオロポリオキシアルキレンのマイクロエマ
ルションのいずれかの存在下に実施されることを特徴と
する請求項4〜12記載のフッ化ビニリデン(VDF)
熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項15】 前記共重合反応は、有水あるいは無水
の懸濁液中、またはエマルション/マイクロエマルショ
ン中のいずれにおいても、紫外−可視光線照射の存在下
でラジカル光開始剤を使用することによって実施される
ことを特徴とする請求項4〜14記載のフッ化ビニリデ
ン(VDF)熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項16】 前記VDFは、温度が30℃未満、圧
力が40bar未満である、臨界未満の状態において重
合されることを特徴とする請求項4〜15記載のフッ化
ビニリデン(VDF)熱可塑性共重合体の製造方法。 - 【請求項17】 光開始剤が有機または無機の過酸化物
から選ばれることを特徴とする請求項15〜16記載の
フッ化ビニリデン(VDF)熱可塑性共重合体の製造方
法。 - 【請求項18】 前記光開始剤は、ペルオキソ二硫酸カ
リウムと、ペルオキソ二硫酸アンモニウムと、ジテルブ
チルペルオキサイドとの間から選ばれることを特徴とす
る請求項17記載のフッ化ビニリデン(VDF)熱可塑
性共重合体の製造方法。
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