JPH1149817A - アルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリマーの凝集方法 - Google Patents

アルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリマーの凝集方法

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JPH1149817A
JPH1149817A JP20499997A JP20499997A JPH1149817A JP H1149817 A JPH1149817 A JP H1149817A JP 20499997 A JP20499997 A JP 20499997A JP 20499997 A JP20499997 A JP 20499997A JP H1149817 A JPH1149817 A JP H1149817A
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alkoxycarbonyl group
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latex
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Atsushi Watakabe
淳 渡壁
Takashi Saegi
孝志 三枝木
Tetsuji Shimodaira
哲司 下平
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】オゾン層破壊のおそれがなく、地球温暖化への
影響が小さい方法で、乳化重合で得られたアルコキシカ
ルボニル基含有含フッ素ポリマーのラテックスの凝集後
の単離を容易にする。 【解決手段】ヒドロフルオロエーテル(例えばC49
OCH3 )の存在下にて凝集を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電解用陽イオン交換
膜などに使用されるアルコキシカルボニル基含有含フッ
素ポリマーの凝集方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電解用含フッ素陽イオン交換膜な
どに使用されるアルコキシカルボニル基含有含フッ素ポ
リマーは、クロロフルオロカーボン(CFC)を溶媒に
用いる溶液重合または水を媒体として用いる乳化重合に
より製造されている。
【0003】しかし、上記溶液重合は、上記CFCの環
境上の心配より実施が困難になり、一方、上記乳化重合
においては、従来、イオン交換容量が大きい、例えば
1.20ミリ当量/g乾燥樹脂よりも大きいテトラフル
オロエチレン(TFE)とアルコキシカルボニル基含有
ビニルエーテルの共重合体は容易に得られるが、これよ
りもイオン交換容量の小さい共重合体は、ラテックス凝
集時に粒子が細かくなり、ろ過による共重合体の単離は
困難であった。
【0004】また、ペルフルオロカーボン、ヒドロクロ
ロフルオロカーボン(HCFC)、ヒドロフルオロカー
ボン(HFC)などの含フッ素溶媒を助剤として添加し
てラテックスを凝集する方法が知られている(特開平8
−169916)。しかし、これらの溶媒は地球環境保
護の観点からは、オゾン破壊係数または地球温暖化係数
が大きいという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、オゾン層破
壊のおそれがなく、地球温暖化への影響も小さいヒドロ
フルオロエーテルを用いて、凝集後のろ過による単離が
困難であったアルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリ
マーのラテックスの単離を容易にする方法を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、乳化重合によ
り得られたアルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリマ
ーのラテックスをヒドロフルオロエーテル(HFE)の
存在下に凝集させることを特徴とするアルコキシカルボ
ニル基含有含フッ素ポリマーの凝集方法を提供する。
【0007】本発明は、アルコキシカルボニル基含有含
フッ素ポリマーのラテックスに適用されるが、特に、以
下の含フッ素ポリマーに好ましく適用される。例えば、
式Aの重合単位と式Bの重合単位を有する含フッ素ポリ
マー、式Aの重合単位と式Bの重合単位と式Cの重合単
位とを有し、式Bの重合単位と式Cの重合単位の含有割
合の合計が18モル%以下である含フッ素ポリマー、式
Aの重合単位と式Dの重合単位を有する含フッ素ポリマ
ー等である。ただし、式A、式B、式C、式Dにおいて
mは1〜5の整数、nは1〜3の整数、Rは炭素原子数
1〜5のアルキル基、Rf は炭素原子数1〜5のペルフ
ルオロアルキル基である。
【0008】
【化4】
【0009】本発明に用いられるラテックスは、例え
ば、CF2 =CFO(CF2a COOR(aは1〜5
の整数、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基)またはC
2 =CFOCF2 CF(CF3 )O(CF2b CO
OR(bは1〜3の整数、Rは炭素原子数1〜5のアル
キル基)のようなアルコキシカルボニル基含有含フッ素
モノマーと、TFEとを水性媒体中で重合して得られ
る。上記重合は、水性媒体中において、含フッ素乳化
剤、重合開始源の存在下で行われる。また、必要に応じ
て分子量調整剤やpH調整剤が添加される。
【0010】含フッ素乳化剤としては、従来よりTFE
やその他の含フッ素モノマーの乳化重合において使用さ
れているペルフルオロカルボン酸型乳化剤などが、特に
限定されずに広範囲にわたって使用できる。例えば、ペ
ルフルオロアルキル基を含有する、カルボン酸またはス
ルホン酸のアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩
が例示され、その他ペルフルオロポリエーテル鎖を含
む、上記カルボン酸またはスルホン酸の塩類などが例示
される。含フッ素乳化剤は、通常は水性媒体中0.00
1〜5重量%、好ましくは0.05〜2.0重量%の濃
度で使用される。
【0011】水性媒体の使用量は、水性媒体とアルコキ
シカルボニル基含有含フッ素モノマーの混合比率は重量
比で水性媒体/アルコキシカルボニル基含有含フッ素モ
ノマー=20/1〜1/1、特には10/1〜2/1に
制御するのが好適である。水性媒体の使用量が多すぎる
と、反応装置の大型化を招き、ポリマーの分離回収など
作業操作面で不利になる。水性媒体の使用量が少なすぎ
ると、重合中に水性媒体中のポリマー濃度が高くなり、
ラテックスが不安定になる。
【0012】重合圧力は、通常2〜50kg/cm2
特には4〜30kg/cm2 が好ましい。重合圧力が低
すぎる場合には、生成ポリマーのイオン交換容量の再現
性が低下する。また、工業的実施における作業操作性、
反応装置の簡便性などを考慮して、重合圧力は50kg
/cm2 以下から選定されるのが好ましい。
【0013】重合反応に際しては、前記以外の他の反応
条件や操作は、特に限定されずに広範囲にわたって採用
できる。例えば、反応温度は、重合開始源の種類や生成
ポリマーの共重合比などにより最適値が選定されるが、
通常はあま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℃
から選定される。
【0014】重合開始源としては、前記の反応温度にお
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も採用できる
が、通常はペルオキシ化合物やアゾ化合物などの重合開
始剤を採用する方が工業的実施に対して有利である。
【0015】本発明における重合開始剤としては、20
〜90℃程度で高活性を示す化合物が好ましく採用さ
れ、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナト
リウム等の無機過酸化物およびそれらのレドックス系、
ジコハク酸ペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、
ジラウロイルペルオキシド、ビス(ペンタフルオロプロ
ピオニル)ペルオキシド等のジアシルペルオキシド、
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−シアノバレリアン酸)、アゾ
ビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、t−ブチルペ
ルオキシイソブチレート、t−ブチルペルオキシピバレ
ート等のペルオキシエステル類、ジイソプロピルペルオ
キシジカーボネート、ビス(2−エチルヘキシル)ペル
オキシジカーボネート等のペルオキシジカーボネート、
ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド等のヒドロ
ペルオキシド類が挙げられる。
【0016】重合開始剤濃度は、全モノマーに対して
0.0001〜3重量%、好ましくは0.001〜2重
量%程度である。重合開始剤濃度を制御することによ
り、重合速度や生成ポリマーの分子量を制御できる。
【0017】その他通常の乳化重合において用いられる
界面活性剤、分散剤、緩衝剤、分子量調整剤なども添加
できる。また、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、例えば、ペルフルオロカーボ
ン、HFCまたはHCFC等の不活性有機溶媒を添加で
きる。
【0018】生成ポリマー濃度は40重量%以下、好ま
しくは30重量%以下に制御するのが好ましい。あまり
に高濃度にすると、ポリマー組成が不均一になったり、
ラテックスが破壊されるなど難点が認められる。
【0019】本発明においては、ラテックスを凝集して
ポリマーを単離する際に、HFEを添加する。HFEが
添加されていない場合は、イオン交換容量の小さいポリ
マー、例えばイオン交換容量が1.20ミリ当量/g乾
燥樹脂以下であるポリマーについては、凝集粒子の粒子
径が細かくなり、凝集したポリマーのろ過分離に困難を
伴う。
【0020】また、本発明におけるアルコキシカルボニ
ル基含有含フッ素ポリマーを、陽イオン交換膜として用
いる場合は、上記含フッ素ポリマーのイオン交換容量が
0.7ミリ当量/g乾燥樹脂以上であることが好まし
い。よって、本発明は、好ましくは、アルコキシカルボ
ニル基含有含フッ素ポリマーのイオン交換容量が0.7
0〜1.20ミリ当量/g乾燥樹脂である含フッ素ポリ
マーのラテックスに適用される。
【0021】本発明におけるHFEとしては、特に限定
されないが、炭素原子数が3〜10であり、水素原子数
が1以上であり、フッ素原子数が水素原子数以上である
ものが好ましい。
【0022】具体的には、C49 OCH3 (C49
部分はn体、iso体、sec体、tert体のいずれ
でもよい)、C49 OCH2 CH3 (C49 部分は
n体、iso体、sec体、tert体のいずれでもよ
い)、CF3 CF2 CF2 OCH3 、(CF32 CF
OCH3 、CF3 CFHCF2 OCH3 などが例示さ
れ、これらは、単独または2種以上を混合して用いられ
る。
【0023】HFEは、沸点が20〜200℃、特には
30〜130℃であるものが好ましい。沸点が低すぎる
と常温で気体になるため凝集操作が困難になり、沸点が
高すぎると添加したHFEの除去が困難になる。
【0024】HFEは、通常重合後に添加されるが、重
合反応に支障がなければ、重合の仕込み時にあらかじめ
加えておいてもよい。好ましくは、重合後、未反応モノ
マーを回収した後に添加される。
【0025】HFEの含有量は、ラテックス中のアルコ
キシカルボニル基を含有含フッ素ポリマーに対して、3
0〜200重量%、特には50〜150重量%であるこ
とが好ましい。HFEの含有量が上記範囲より小さい場
合は、凝集粒子が小さいため、ろ過に時間がかかる。ま
た、上記範囲より大きい場合は、凝集粒子が餅状になっ
たり、凝集粒子どうしが過剰に融着して塊状になるた
め、撹拌や洗浄が困難になる。
【0026】ポリマーの凝集は、従来より公知の方法で
行いうる。例えば、硫酸、塩酸、硝酸などの無機酸の添
加、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化マグネシウ
ム、硫酸マグネシウム、鉄ミョウバンなどの無機酸塩の
添加、メタノールなどの水に溶解する有機溶剤の大量添
加などにより行いうる。
【0027】
【実施例】
[実施例]内容量20Lのステンレス製耐圧容器に、イ
オン交換水を13.7kg、C817COONH4 を4
8g、Na2 HPO4 ・12H2 Oを68g、NaH2
PO4 ・2H2 Oを40g、(NH4228
8.2g、n−ヘキサンを1.23g仕込み、次いで、
1760gのCF2 =CFO(CF23 COOCH3
と292gのCF2 =CFO(CF23 Fを仕込ん
だ。充分脱気を行った後、57℃まで昇温し、TFEを
導入し、所定圧13.7kg/cm2 まで昇圧し、反応
を行わせた。TFEを導入しつつ重合を行い、圧力を所
定圧に保った。7時間後に反応を停止した。
【0028】得られたラテックス100重量部に対し
て、C49 OCH3 (C49 部分はn体、以下同
じ)を50重量部添加し、分液ロートで振とう後、静置
し、未反応モノマーが抽出された下層のC49 OCH
3 層を分離した。この抽出操作を5回繰り返し未反応モ
ノマーを完全に除去した。5回目の抽出操作後のC4
9OCH3 層をガスクロマトグラフで測定したところ、
未反応モノマーは検出されなかった。モノマー除去後の
ラテックス中のC49 OCH3 の含有割合はラテック
ス100重量部に対して7重量部であった(以下、この
ラテックスをラテックスAという)。
【0029】ラテックスAにC49 OCH3 を添加し
てラテックス(C49 OCH3 を除く)100重量部
に対するC49 OCH3 の混合量を20重量部とし
(以下、これをラテックスBという)、濃硫酸を添加し
てポリマーを凝集させた。水洗、ろ過を繰り返し、溶媒
をメタノールに置換した後、電磁式ミクロ形ふるい振と
う器(筒井理化学器械社製)を用いて凝集粒子の粒子径
分布を測定した。結果を表1に示す。なお、表1の粒子
径の欄においてX〜Yとあるものは、X以上かつY未満
であることを示す。
【0030】C49 OCH3 を添加して凝集すると、
粒子径は大きくなり、粒子径38μm以下の細かい粒子
は少なくなった。水洗、メタノール置換工程におけるろ
過は速やかに行われた。
【0031】メタノール中で65℃、16時間処理し、
さらに乾燥を行って、イオン交換容量0.95ミリ当量
/g乾燥樹脂のポリマーを得た。最終的に得られたポリ
マーは合計で2.8kgであった。このポリマーを19
−NMRで分析したところ、CF2 =CFO(CF2
3 FとCF2 =CFO(CF23 COOCH3 の共重
合の割合はモル比でCF2 =CFO(CF23 FとC
2 =CFO(CF23 COOCH3 =16/84で
あった。なお、ポリマー中の、CF2 =CFO(CF
23 FとCF2 =CFO(CF23 COOCH3
共重合割合の合計は14.6モル%であった。なお、ラ
テックスAのポリマーに対するHFEの量は42重量%
であり、ラテックスBのそれは119重量%であった。
【0032】[比較例1]ラテックスA100重量部に
対して濃硫酸5.5重量部を添加してポリマーを凝集
し、実施例と同様にして後処理を行った。実施例と同様
にして得られた凝集粒子の粒子径分布を測定した。結果
を表1に示す。この凝集粒子の水洗、メタノール置換の
際のろ過は困難で長時間を要した。
【0033】[比較例2]ラテックスAにC49 OC
3 を添加し、ラテックスA100重量部(C49
CH3 を除く)あたりC49 OCH3 40重量部とし
てポリマーを凝集させたところ、ポリマーが餅状にな
り、洗浄に適さなかった。このとき、C49 OCH3
のポリマーに対する割合は238重量%であった。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】オゾン層破壊のおそれがなく、地球温暖
化への影響が小さいHFEを用いて、アルコキシカルボ
ニル基含有含フッ素ポリマーのラテックスの凝集後の単
離を容易にできる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】乳化重合により得られたアルコキシカルボ
    ニル基含有含フッ素ポリマーのラテックスをヒドロフル
    オロエーテルの存在下に凝集させることを特徴とするア
    ルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリマーの凝集方
    法。
  2. 【請求項2】ヒドロフルオロエーテルが、アルコキシカ
    ルボニル基含有含フッ素ポリマーに対して、30〜20
    0重量%存在する請求項1記載の凝集方法。
  3. 【請求項3】ヒドロフルオロエーテルは、炭素原子数が
    3〜10であり、水素原子数が1以上であり、フッ素原
    子数が水素原子数以上である請求項1または2記載の凝
    集方法。
  4. 【請求項4】ヒドロフルオロエーテルがC49 OCH
    3 、C49 OC25 、C37OCH3 およびCF3
    CFHCF2 OCH3 からなる群から選ばれる1種以
    上である請求項1または2記載の凝集方法。
  5. 【請求項5】アルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリ
    マーが、式Aの重合単位と式Bの重合単位を有する請求
    項1、2、3または4記載の製造方法。ただし、式A、
    式Bにおいてmは1〜5の整数、Rは炭素原子数1〜5
    のアルキル基である。 【化1】
  6. 【請求項6】アルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリ
    マーが、式Aの重合単位と式Bの重合単位と式Cの重合
    単位とを有し、式Bの重合単位と式Cの重合単位の含有
    割合の合計が18モル%以下である請求項1、2、3ま
    たは4記載の製造方法。ただし、式A、式B、式Cにお
    いてmは1〜5の整数、Rは炭素原子数1〜5のアルキ
    ル基、Rf は炭素原子数1〜5のパーフルオロアルキル
    基である。 【化2】
  7. 【請求項7】アルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリ
    マーが式Aの重合単位と式Dの重合単位を有する請求項
    1、2、3または4記載の製造方法。ただし、式A、式
    Dにおいてnは1〜3の整数、Rは炭素原子数1〜5の
    アルキル基である。 【化3】
  8. 【請求項8】アルコキシカルボニル基含有含フッ素ポリ
    マーのイオン交換容量が0.70〜1.20ミリ当量/
    g乾燥樹脂である請求項1、2、3、4、5、6または
    7記載の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007119526A (ja) * 2005-10-25 2007-05-17 Asahi Glass Co Ltd 含フッ素重合体の製造方法
JP2010511777A (ja) * 2006-12-04 2010-04-15 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー アミンオキシド界面活性剤で安定化された水性フルオロポリマー分散系および凝固フルオロポリマー樹脂の製造方法
JP2013529716A (ja) * 2010-07-01 2013-07-22 ソルヴェイ・スペシャルティ・ポリマーズ・イタリー・エッセ・ピ・ア フッ素化スルホニルポリマーを処理する方法

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