JPS60188408A - テトラフルオロエチレンの懸濁重合法 - Google Patents

テトラフルオロエチレンの懸濁重合法

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JPS60188408A
JPS60188408A JP60022132A JP2213285A JPS60188408A JP S60188408 A JPS60188408 A JP S60188408A JP 60022132 A JP60022132 A JP 60022132A JP 2213285 A JP2213285 A JP 2213285A JP S60188408 A JPS60188408 A JP S60188408A
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F14/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F14/18Monomers containing fluorine
    • C08F14/26Tetrafluoroethene

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテトラフルオロエチレンを懸濁重合させ、粒状
の重合体を製造する方法の改良法に関する。
テトラフルオロエチレンの均質重合、及びテトラフルオ
ロエチレンと非常に少量のエチレン型不飽和共重合可能
単量体との共重合を水性媒質中において行うには二つの
きわだって異った方法を使用することができる。懸濁重
合と呼ばれるその−・つの方法においては、分散剤をほ
とんどまたは全〈使用せず、昔通「粒状樹脂」と呼ばれ
る沈澱した樹脂をつくるために攪拌を激しく行う。他の
方法においては水性の反応溶質中に分散したコロイド状
の大きさの粒子をつくるために十分な分散剤を用い、且
つ攪拌は温和に行う。水性分散重合と呼ばれるこの第二
の方法においては、樹脂粒子の沈澱(即ち凝固)が避け
られる。この二つの方法では全く異った生成物が得られ
る0粒状の生成物は種、tの形に成形することができる
。これに対し水性分散法によって得られる樹脂は成形で
きないが、分散被覆を行うかまたは潤滑媒質を用いてペ
ースト押出し用の粉末に変えることにより加工される。
これとは対照的に粒状樹脂はペースト押出しまたは分散
被覆を行うことはできない。
しかし懸濁重合法においても、少量の分散剤が存在する
ことは生じる粒状重合体の表面積を増加させるために成
程度有利である。例えばアンダーノン(Anderso
n)の米国特許第3,245,972号を参照されたい
。この特許の実施例8においては300ppmのパーフ
ルオロオクタノン酸アンモニウム、 CF3−(CF2 ) 6−COONH4を・使用する
ことが記載yれている。他の分散剤を用いてさらに他の
有利な性質を得ることが長い間の研究目標になっていた
本発明においては粒状重合体をつくるためにテトラフル
オロエチレンの懸濁重合に新規分散剤が使用され、これ
によって驚くくきことにはつくられる粒子の表面積が増
加し、収率の損失は低下し、重合速度が改善される。こ
の分散剤は式0式% イ1シし式中Nは水素、アンモニラJ1、またはアルカ
リ金属である、 のバーフン素化されたノナノ二一1・である。このよう
なノナネートの混合物も必要に応じ使用することができ
る。
水性媒質中においてテトラフルオロエチレンを単独で重
合させるか、または他の重合可能なエチレン型不飽和単
都体と共重合させて粒状のテトラフルオロエチレン重合
体をつくることは当業界において公知である。テトラフ
ルオロエチレン屯隈体、或いは必要に応じエチレン型不
飽和弔匿体と共に典型的には重合開始剤を含む水性媒質
と混合するかこれど接触させる。通常ガス状のi′li
 酸体を加圧して媒質中に導入する。典型的な条件とし
ては重合温度が50〜】00℃、好ましくは60〜90
°C1圧力が10〜50X 105Paである。重合は
通常激しく攪拌したオートクレーブ中で行われる。
本発明において使用される重合開始剤はイオン性重合開
始剤である。イオン性重合開始剤の例の中には無機例え
ば過硫酸塩、例えば過硫酸アンモニウムまたは過硫酸カ
リウムのようなアルカリ金属のV4硫酸塩などが含まれ
る。重合を開始させる前に重合開始剤を加える。重合開
始剤の使用量は喝 重合温度、重合開始剤の種類、所望の重合体の分千惜、
及び所望の反応速度に依存する。即ちこの使用量は当業
界の専門家に望まれる結果によって 5− 変化する。通常この使用量は存在する水の量に関し2〜
500pPTaである。
必要に応じ分散剤を使用することができるが、これは陰
イオン性の、実質的にテロメリゼーションを起さない分
散剤である。分散剤を使用する場合、その使用量は通常
水性分散剤中に使用される水の重量に関し約2〜約20
0 PPmであり、且つコロ・f F状の重合体粒子を
生じるには不十分な量である。分散剤は通常重合の開始
前に加えられる。
必要に応じ陰イオン性分散剤と共に少量の非イオン性分
散剤を使用することもできる。
テトラフルオロエチレンは単独で(均質重合体のポリテ
トラフルオロエチレンをつくるため)、或いは他の共重
合可能なエチレン型不飽和有機単量体と共に用いられる
。該単量体の使用量は得られる重合体粒子に望まれる性
質に依存するが、それはテトラフルオロエチレン共重合
体が溶融加工性をもつに至るほど多量ではない。換言す
れば、得られる重合体は溶融加工性をもたない重合体で
 6一 ある。特に好適な共重合nf能屯量体は炭素数3〜7の
パーフルオロ(末端不飽和オレフィン)、例えばヘキサ
フルオロプロピレン、及び炭素数3〜7のパーフルオロ
(アルキルビ、ニルエーテル)、例えばパーフルオロ(
n−プロピルビニルエーテル)である。本明細書及び添
付特許請求の範囲の両方において「ポリテトラフルオロ
エチレン」というi葉は均質重合体及び上記の共重合体
を意味するものとする。
[溶融加圧性をもたない」という言葉は380°Cにお
ける見掛けの溶融粘度が少なくともlXl0”ボイズの
重合体を意味する。溶融粘度は焼結した試料用を380
℃に保ちその引張りクリープを測定することによって決
定される。さらに詳細には12gの成形用粉末を0.1
52cmのゴムの膜(caul)と紙のスペーサーとの
間で直径?、6cmの型に入れる。
次に140.8 kg/cm 2の値に達するまで型に
徐々に圧力紮加える。この圧力を2分間保持した後ゆっ
くりと圧を緩める。型から試料の円板を取り出しゴム膜
と紙のスペーサーとを離した後、30分間380℃にお
いて焼結する。次に炉を約り℃/分の速度で280°C
に冷却し、試料を取り出す。幅0.152〜0.1B5
 cm、厚さ0.152−0.185 cm、 長さが
少なくともB cmの亀裂のない矩形のスライバーを切
取る。この寸法を正確に測定し、断面積を計算する。ス
ライバーで被覆した銅の針金を巻付けて試料のスライ7
・ヘーの各端に石英の棒を取り付ける。
巻付けた銅線の間の間隔は4.0 crnである。この
石英棒と試ネ゛lとのアセンブリーを柱状の炉の中に入
れ、4 cmの試験長を380±2°Cの温度に加熱す
る。下の石英棒に錘を取り付けて試料のスライ7・曳−
から吊下げられた全重量が約4gになるようにする。伸
びの測定値対時間の関係が得られ、30分と60分との
間の区間でクリープ曲線に対する傾斜の最良の平均値を
測定する。比溶融粘度、これは見掛けの溶融粘度と呼ぶ
方が良いが、これは次の関係から計算される。
71 app = (WLtg)/3(dLt/dt)
At11Jシ ηapp−見掛けの溶融粘度W−試料に
かかる荷重(g) Lt = 380°Cにおける試料の長さくcm)(4
,32cm) g−重力の定数(980cm/5ee2)dLt/dt
=荷重をかけた時の試料の伸び率=伸ひ対時間のグラフ
における傾斜 (cm/5ec) At=380°Cにおける試料の断面積(cm 2)(
室温に比べ380°Cにおいては37%の面積増加) 重合は、水性混合物の固体分含量(即ち重合体含量)が
混合物の約15〜40重量%になるまで続ける。
本発明において分散剤として使用されるパーフン素化さ
れたノナノエートは使用する水の重量に関し2〜200
ppmの量で存在するが、使用する懸濁重合の条件下に
おいてコロイド状の粒子を生成するには不十分の量であ
る。
9一 本発明において得られる樹脂は従来公知の粒状テトラフ
ルオロエチレン重合体と同じ品質をもち、同じ方法で用
いられる。例えばこの重合体は成形品をつくるのに有用
である。
下記の実施例により本発明を詳細に例示する。
子ドラフルオロエチレンの懸濁重合は単量体の純度及び
重合器の清浄度に敏感なために正確に内規することが困
難であるから、異なった日に行われた重合実験は 般的
には比較できない。下記実施例においては同じ日に行わ
れた実験の間で比較がなされている。
実施例 二枚の羽根をもった撹拌機を備えたオートクレーブに鉱
物質を除去した水、[トリトン(Toyiton)X−
1oo l溶液、及びフッ素化された表面活性剤を表1
記載の割合で加える。実施例1及び対照例A〜0におい
ては、フ・7素化された表面活性剤は水溶液として加え
た。対照例B及びDに使用した表面活性剤は水酸化アン
モニウムで中和し10− た。
オートクレーブを表記の温度に加熱1−1真空に引き、
3回残留空気を除去する。
オートクレーブt−80ORPMで攪拌し、過硫酸アン
モニウム反応開始剤の溶液を加える。圧力が250 p
si(1,72MPa)に達するまでテトラフルオロエ
チレンを加える。圧力の低下で示されるように反応が始
まった後には、さらにテトラフルオロエチレンを加えて
圧力を250 psi(1,72MPa)に保つ。所望
の量のテトラフルオロエチレンを加え終った後、供給源
を停止1シ、真空が得られるまで単量体を反応させる。
冷却後、オートクレーブの内容物を取り出し、母液から
固体分を分離する。重合体の塊から生成した多量の接着
物を除去する。乾燥させた重合体の表面積はBET法(
「クヮンタソルブIQuantasorbl法)により
決定した。この方法は次のようにして行われる。
試料を冷却し、重合体に窒素を吸着させる。次に試料を
温めて窒素を脱着させ、その量を熱伝導度検出器で測定
する。
使用したフン素化表面活性剤を次に示す。
FC−143:パーフル士ロヵプリル酸アンモニウム異
性体の混合物。異性体の主成分は炭素数8の線状異性体
である。
n−パーフルオロカプリル酸 n−パーフルオロデカノン酸 ω−ヒドロパーフルオロノナノン酸アンモニウムパーフ
ルオロノナノン酸アンモニウム 第1表 実施例1及び対照例A〜I A B 1 水1部 227,000 227.000 227,0
00「トリトン」溶液 +00 100 100(0,
228g/I)。
(部) 過硫酸アンモニウム 1 1 1 (部) フッ素イ鴎毀節舌性剤 レオ 糧 ンモニウム 部 :2.0 1.9 2.2 モル/f1 2.04x10−52.04xlO−’ 
2.04xlO−’テトラフルオロエチレン。
部 81.720 81,720 81.720重合潟
度 62℃ 62℃ 62℃ 反応時間、(分) 50 63 58 接着性物1F、(’K) 8B10 59.000 1
8.θ00母液中の固体分(%)1.30 1,41 
1.14表面積、 m2/ g 3,99 5.02 
B、04CD 227.000 227.000 100 100 1 0 ω−ヒトロバ バーフルオロ ア −フルオロ力 デカノン酸 プリエート 1、!It 2.4 1.83xlO= 2.04xlO−581,7208
1,72(1 62℃ 62℃ 082 77.180 9080 1.91 4.90 4.18 4.55 3 これらの実験の結果を次に示す。
13本発明の分散剤は得られた重合体の表面積を最大に
する(8.04m2/g)。
■3本発明の分散剤はバI液中の固体分の割合を最低に
する。このことは表面積を高くするという収載から特に
価値がある。通常高い表面積を得るためには、分散剤の
濃度を高くしなければならない。そのため母液の中に重
合体が失われて収率が低下する。
iii、実施例1と対照例Cとでは唯1個のフッ素原子
しか異っていないが、この両者の間で反応時間、接着性
、表面積及び母液には著しい差が存在する。
実施例2−一般的方法 オー トンレープにes、7oo部の鉱物質を除去した
水、1部の過硫酸アンモニウム、2.5部のクエン酸(
接着性物質を除去するため) 、 1.13部の「トリ
トン(Toriton) X−100J O,74%溶
液、及び表記のフッ素化された表面活性剤を加える。オ
ーi・クレーブを真空に引いて空気を除去し、テトラフ
ルオロエチレンを加えて圧力を250 psi(1,7
2MPa)にト昇させる。圧力の低下で示されるように
反応が始まった後には、さらにテトラフルオロエチレン
を加えて圧力を250 psi(1,72MPa)に保
つ。全部で32.700部のテトラフルオロエチレンを
加え終った後、供給流を停止1シ、真空が得られるまで
オートクレーブ中で反応を行わせる。冷却後、オートク
レーブの内容物を取り出す。表面積は実施例1における
と同様にクヮンタソルブ法により決定した。
第一」ニー表 実施例2A及び2B フッ素化表面活性剤対昭例E び
F 部 E FC−1432,7 F FC−1432,4 2A パーフルオロノナノン酸 2,0アンモニウム 2B 1 、7 反応!朋 −人血1 (分) (m2gm) 57.0 3.72 54.5 3.51 49.4 3.90 44.6 3.68 6 実施例2においては、2A及び2Bにおけるようにパー
フルオロノナノエートの都を少なくし、対照例E及びF
に比べ著しく短い反応時間でかえられた表面積が得られ
ることが示されている。
特許出願人 イーやアイ会デュポン・デ・ニモア17−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、イオン性反応開始剤、及び少量の分散剤を存在させ
    、温度約50〜100℃、圧力的10XIO5〜50X
    10’Paにおいて水性媒質中でテトラフルオロエチレ
    ンを懸濁重合させて粒状のポリテトラフルオロエチレン
    を製造する方法において、分散剤として式 %式% 伊し式中Nは水素、アンモニウム、またはアルカリ金属
    である、 のバーフッ素化されたノナノエートを存在する水の重量
    に関し2〜200 ppmの割合で使用することを特徴
    とする方法。 2、パーフッ素化されたノナノエートにおいてNがアン
    モニウムである特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、水性媒質は重合単量体としてテトラフルオロエチレ
    ンのみを含んでいる特許請求の範囲第1項記載の方法。 4、水性媒質はテトラフルオロエチレン、及び得られた
    重合体がポリテトラフルオロエチレンのもつ非溶融加工
    性を保持するような量の・種またはそれ以」−の他の二
    ′チレン型不飽和有機共重合可能中量体を含んでいる特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
JP60022132A 1984-02-13 1985-02-08 テトラフルオロエチレンの懸濁重合法 Granted JPS60188408A (ja)

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