JPS62120335A - 新規な官能化ペルフルオロポリエ−テルとその製造方法 - Google Patents

新規な官能化ペルフルオロポリエ−テルとその製造方法

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JPS62120335A
JPS62120335A JP61270001A JP27000186A JPS62120335A JP S62120335 A JPS62120335 A JP S62120335A JP 61270001 A JP61270001 A JP 61270001A JP 27000186 A JP27000186 A JP 27000186A JP S62120335 A JPS62120335 A JP S62120335A
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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】 本発明の背景 ■9発明の分野 本発明は、ペルフルオロオレフィンの光酸化、部分弗素
化オキセタン化合物の開環重合又は水素化ポリアルキレ
ンオキシドの弗素化によシ取得される高分子量ペルフル
オロポリエーテルの分断を介して低分子量のペルフルオ
ロポリエーテルを製造することに関する。
ト 従来技術 一般に、上記ペルフルオロポリエーテルの製造に用いら
れる方法は、大部分が高すぎる分子量を有するペルフル
オロポリエーテルに帰着することが知られている。
かかる高分子量ペルフルオロポリエーテルは実用上制約
がある。事実、電子製蓋分野における使用では、平均分
子量の非常に低いペルフルオロポリエーテルが必要とさ
れ、また高真空ポンプ用作動流体としては分子量が中程
度のペルフルオロポリエーテルが必要とされることはよ
く知られているO 本発明 本発明の目的は、前記ペルフルオロポリエーテルの平均
分子量をヘペルフルオ四ポリエーテル鎖の分断によシ所
望値になるまで減する方法を提供することである。
更に特定するに、本発明は、下記類 りRtOCCFv CFt O”)nR(M ) AC
CFICF、 CFI 0)nB[) E(CF、CF
I0)rrl(Cs Fs O)、(CFtO)q(C
FO) 、DCF。
〔ここでn(mS9% (Lおよびrは整数にして、n
は2〜200範囲、mは1〜100範囲、p2qおよび
rけ1〜100範囲で夫々変動し、そしてm + p 
+ q + rの和は4〜400範囲であシ、R、Fi
cF、又はC,F、 であシ、AはF又はOR,であり
1 ルキルであり、 EはF又はOR’、(R’、二次素原子1〜3個のペル
フルオロアルキル)である〕 のペルフルオロポリエーテルを分断処理するととく関す
る。
この分断プロセスは%上記第(1)類、第(It) !
又ハ第(1)類のペルフルオロポリエーテルを、T i
 4 V SCr s、 M n 、F f5−@ C
O% N 1−、 Cu NZr%Moおよびznの遷
移金属、AI、Sn並びにsbの群から選ばれる元素の
弗化物、オキシ弗化物又は酸化物よシなる触媒の存在下
150〜.380℃範囲の温度に加熱することよりなる
用いられる触媒の量は出発物質ペルフルオロポリエーテ
ルの重量に関しα1〜10里量%範囲で変動する。
本発明の方法は、末端基の一部分が酸基−〇〇Fである
ペルフルオロオレフィンの混合物を光酸化させることに
よって直接取得される第([) glのペルフルオロポ
リエーテルに対しても用いることが理時間も長くしまた
温度も高くなる。
同様に、分断に付されるフルオロポリエーテルとして、
既述の如くオキセタンの開環工程で直接取得される第(
IF)類の化合物を用いることができる。このような場
合、単を体単位は−CH,CF、 CF、 0−である
。このポリエーテルについてはヨーロッパ特許公告第1
48.482号に記されている。
反応時間は例えば、1分〜数時間好ましくは3分〜5時
間程度の広い範囲にわたって変動しうる。
それゆえ、作動条件および使用触媒の特性値を選ぶとと
によシ、高分子最ペルフルオロポリエーテルから出発し
て主に所定の平均分子量を有する化合物を得ることがで
きる。
第(1)類の出発ペルフルオロポリエーテルは、例えば
米国特許第4.534.059号に従って1!!造し得
、また第(If)類の化合物はヨーロッパ特許公告第1
48,482号に従い、そして第(1)類の化合物は米
国特許第1665.041号に従って製造しうる。
既述したように、本方法が供する利益は、通常のペルフ
ルオロポリエーテル製造方法によって得られる製品の分
子量分布を、特に最も有用な部分で富化させること嫁よ
り修正しうるという事実にある。それゆえ、製造プロセ
スには、最g製品の粘度および蒸気圧特性を左右する所
定の分子量を有する化合物の取得に重要な高い融通性が
付与される・ この目的を達成するための限定条件は、畠)温度を、触
媒の種類および量を関数として150〜380℃範囲に
保つこと、そしてb)使用触媒の種類およびa度 である。
本発明に従った方法に適する触媒は、前記元素の1弗化
物又はオキシ弗化物以外の化合物からも取得しうるが、
但しそれら化合物は反応条件下、対応する弗化物若しく
はオキシ弗化物に少くとも部分的に転化し得、更には処
理すべきペルフルオロポリエーテルから弗素を放出しう
るものとする。
コバルトおよびニッケルの場合、効果的触媒は、酸化度
の最も高い金属弗化物によシ代表されることが確かめら
れた。また、良好な結果は、酸化度が最高値よシ低いC
oおよび(又は) N rの各種ハロゲン化物を用いて
も達成される。但し、その場合、反応容器には気体弗素
流れを導入し、該流れによって最も高い醇化状態にある
対応弗化物を現場形成させるものとする。
チタンは通常Ti0F、として用いられつる。
この化合物は、好まし贋方法に従い、ペルフルオロポリ
エーテルを、チタン又はその合金の存在下酸素流れ中3
00℃よシ高い温度で加熱することによシ現場形成され
る。
列挙した酸化物のうちTie、およびAltO,が本発
明方法に特に適している。
本発明に従った方法に特に適する触媒は、特定の形態学
的ないし構竹上の特性を有するアルミニウムで代表され
る。この触媒については、本出願人のイタリア国特許出
願21052A/84に詳述されている。
また、AIFs  よシなる触媒は、反応のあいだ、出
発物質ペルフルオロポリエーテルに無水ムlBr3を加
えることによって現場形成される。事実、反応条件下、
ペルフルオロポリエーテルの弗素による臭素置換が生じ
うる。
また、弗化物およびオキシ弗化物は、弗素の存在で対応
するハロゲン化物から現場製造することができる。
分断プロセスにおいて、ペルフルオロポリエーテルの分
子it (MW )低下と酸度の上昇が生ずる。
エーテル結合の破断によシ、 第(I)頚および第(II)IQでは−(0)OF、 
eOFおよび−(0)CF、 CF、 COI’ の酸
末端基が、そしてi (1) lrIテU −(0)−
OF、 COF、 −(0)CF−COF又ハ? CF。
ケト基(0)CFtCOの酸末端基が形成し、更に炭C
F。
素原子1〜!1個のペルフルオロアルキルタイプの中性
末端基が形成することとなる。末端基が鎖の酸素にもは
や結合していないとしても、酸素は酸性末端基に存在す
る。
全ての場合、得られる化合物は、出発化合物よシ低い分
子量と残留酸度を有する。この残留酸度は、中性PPP
Hの取得が有利な場合、本出願人のイタリア国特許出願
19498A/85に記載の如く紫外線の存在下、或い
は紫外線不在下120℃〜250℃範囲の温度で元素状
弗素による処理で排除され得、かくして、完全に中性の
しかもより低い平均分子量を有するペルフルオロポリエ
ーテルが得られる。
かくして、本発明は、高分子量ペルフルオロポリエーテ
ルを、先に説示しfc如く特に有用な低分子量の中性ペ
ルフルオロポリエーテルに高収率で転化させる方法を提
供する。
本発明の別の目的は、本発明方法によって、一般式が第
(1)類および第(II)類に相当し、しかも1)第(
1)類では一0CFtCOF  タイプまた2)第(I
I)類では一〇CF、 CFtCOFタイプの末端基を
有する、新規な官能価ペルフルオロポリエーテルを取得
することにある。
上に例示した分断プロセスから、既述の如く、中性およ
び酸末端基が実際に取得される。
中性末端基は下記タイプのものである:3)  −00
F、 CF3 リーOCF、 CF、CF、。
もしも反応tF、の不在で行なうなら、触媒との接触時
間を減することにより、酸末端基が最大になり得、逆に
もしも反応をFtの存在で行なうなら、弗素により2発
される既知中和反応のゆえに酸末端基がほとんど完全に
排除される。
反復単量体単位の線状性によυ、はぼ二二タリ比で中性
(すなわちペルフルオロアルキル)基と酸基を末端に有
し且つこれら基を鎖端部にランダム(sta+tis1
cal)に分布させた分子が形成される。
それゆえ、3)および4)タイプの二つの中性末端基を
もつ分子、中性末端基と酸末端基をもつ分子、1)およ
び2)タイプの二つの酸末端基をもつ分子が存在する。
もしも劣化反応が、既述の如く、ペルフルオロポリエー
テルと触媒との接触時間を最小限にし且つ反応によって
生ずる低分子量化合物を例えば随意減圧での蒸留によυ
反応混合物から連続的に分離するという適正な態様で行
なわないなら、末端基1)および2)の脱カルボニルの
ため中性分子の証が増大する。劣化反応のあと、アルカ
リによる塩形成とそれに硯<(随意蒸気流れ中での)蒸
留を介し、中性分子から酸分子が分離される。
残留物は一官能価および二官龍価酸のアルカリ塩よシな
り・これは、強酸〈よる酸性化によって末fla基−c
ooHをもつ酸ペルフルオロポリエーテルを形成する。
このように製漬された、酸末端基をもつペルフルオロポ
リエーテルは、既知反応に従い他の官能基をもつペルフ
ルオロポリエーテルに転化させることができる。例えば
、カルボキシル基をアミド、エステルに転化させ、更に
ニトリル、インシアネート、ヒドロキシル等の他の官能
基に転化させることができる。
いくつかの官能基の形成方法は米国特許第4.094.
911号に記されている@官能化ペルフルオロポリエー
テルは、−78℃より低いガラス転移温度(tg)を有
する電合体量体として用いることができる。
取得しうる電合体は例えば、ポリエステル、ポリアルコ
ール−ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリ
アミン、ポリアクリレートタイプのものである。
本発明の特に有利な具体例において、解離プロセスは、
十分に低い分子量を有する生成物を反応混合物から連続
的に分解する如き作業条件で実施される。との効果は、
化学的解離処理を分別処理例えば、解離物の蒸留、フラ
ッシュ分離若しくは分子蒸留を組合せることによりi成
される。そして、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。
下記例は本発明を非制限的に例示する。
例  1 油浴で加熱せる2〇−容量のハステロイオートクレーブ
に、米国特許第4.525.039号の例1に従って製
造した構造CF、 (OCFtCFり、 QCtF。
のペルフルオロポリエーテル10gとイタリア国特許出
願2t[152A/84の例1に従つイ石音したγ−A
IF、(Llgを導入し、240℃の温度に10分間加
熱した。次いで、得られた生成物を減圧下蒸発させ、ド
ライアイス/アセトンで一80℃に冷却せるトラップ内
に集めた。生成物は99量で、酸および中性分子の20
:80比混合物よシなった。この混合物を分析した結果
、それがA(OCF、 CF、 )nOB  (ここで
AとBは同じか又は別異で一〇F、 、CF、 OF、
又は−CF、COFでij) ’) 、nは0〜3範囲
である)の分子類よりなるとわかった。
例  2 関1と同じ装置および同じ出発物質ペルフルオロポリエ
ーテルとTiO,0,1!iを用い、220 ”Cで1
0分間反応を行なつ几結果、低沸点化合物9、511を
得た。
分子構造は例1と同じであったが、酸分子と中性分子の
分布は異なっていて、それらの比は3:10であった。
例  6 攪拌機、発熱体、蒸留塩およびCO,トラップを備えた
、501111Hg〜20気圧範囲の温度での使用に適
合せる120〇−容量の金属製反応器に、ヨーロッパ特
許出願148,482号の例14の手順に従い調製した
平均分子量4000の構造F’(CrtCF、 CFt
 0)ts CFt CFsを有するPFPEtooo
yと、イタIJ 7国特N11I2Losz入/84に
従い調製したタイプ1)のAIF、10.9を導入した
この試剤混合物を280℃の温度にし、該温度で25分
間保った。冷却し一過したのち、反応器から平均分子f
i(MW)1500のPFPK7001が回収され、ま
たCo、)ラップ内でMW57Qの生成物2001が収
集された。
MWI 500のPFPE700.9はアルカリ処理お
よび蒸留のあと中性部分490.9と、モノおよびジ酸
の混合物210yを供与し、またMW570の生成物2
00JFは酸分子/中性分子比[L33の混合物よシな
るとわかった。
例  4 例3に記載したと同じ試験を、減圧(50〜200 m
 Hg )条件での精留下で行なったところ270℃の
温度で25分内に、M’W700、酸分子/中性分子比
Q、45のペルフルオロポリエーテルよシなる留出物B
a1lを得た。
例  5 攪拌機、発熱体およびCO,トラップを備えた1200
−の金日製度応器に、出発物質として例3で用いたペル
フルオロポリエーテル(平均分子H4ooo)1ooo
Iiと例3で用いたと同種のAIF、10gを装入した
温度を300℃にし、このようにして60分間保持した
加熱および一過後、反応器内で分子量980のポリエー
テルsoo、vを回収した。酸分子と中性分子との比は
0.05であった。
また、cowl’ラップ内には、分子量56o1酸分子
/中性分子比0.25のペルフルオロポリエーテル37
0Iが存在した。
このようにして得だ上記MW980の生成物Anr10
立x、ct、z−,−)A−II−1mHfrQMW−
−1,alffJつ”m、 いで元素状F、によシ15
0℃の温度で18時間中和させ、かくして中性prpg
を90%の収率で得た。
残る100gに関してF、および紫外線を2゜Cの温度
で5時間用いることにより、全く同様の結果を得意〇 例  6 攪拌機、発熱体およびCo、)ラップを伺えた1200
11を容量のニッケル製叉応器に、例3で用いたPFP
El 000 !iを、COCl、 、FeCl、およ
びC:rCl、の1:3:j混合物10Jlと一緒に入
れた。
温度を10j/hr  の窒素流れ中S OO’Cにし
たのち、該流れを漸次F、で置き換えた。
120℃で10時間の反応後、PFP′E試料はMW5
500を示し、更に10時間後MWは2900になった
。反応終了時、残留酸度が中性分子1200毎に酸分子
1に相当する分子[2900のPFPEaooIIを収
集した。得られた生成物を一過し、次いでニッケルIf
!ff応器内180℃の温度でFe忙よりM末幅其fI
−宇仝に転イ1iン夛奔−例  7 攪拌機、発熱体およびCO,トラップを備えた反応器中
、粘度が1200 cStである、C,F、およびC,
F、からの、一般式(I[)を有するペルフルオロポリ
エーテル(PFPE)500 、S’に%例3に記載し
たと同種のAIF、5.9を加えた。500 ’Cの温
度で20分の反応後、AIF、  F’別したのち粘度
45 cStの油状物580Iを収集した。
揮発性反応生成物が既に集められているドライアイスト
ラップ内で、粘度5 cstのPFPE50 、pが回
収された。
45 cstの粘度を有する酸生成物を、精留を伴う減
圧蒸留に付したところ、粘度7 cstのヘッド製品1
56Iiが得られた。これを150g@を容量の円筒形
光化学反応器に入れ、ハナフ灯TQ150で18時間照
射した。該灯は面積250〜300tt、mにおいてt
5X10”アインシュタイン/minに等しい流れで発
光した。
この照射時間後、わずかな酸分子が残存する、粘度10
 estの油状物143gを得た。
オートクレーブ内220 ”Cで、英国特許第1.10
4,482号に記載の方法に従ったKOHによる完全な
中和が生じ九〇 粘度14 catの中性油状物1509が収集された。
例  8 攪拌機、発熱体およびCO,)ラップを備えた120〇
−容量のニッケル製反応器に1例7で用いたものと同じ
第(1) ffiのPFPEl 000 #とCo C
1@ s F e Ci !およびCr01mノ1” 
S : 1 比M 合物1oIIを入れた。
温度をjoj/hr  のN、流れ中220’(:にし
たのち、該N、流れを漸次元素状弗素で置き換えた。2
20”Cで11時間の反応後、PFPE試料は200 
cStの粘度を示し、更に12時間後粘度は50 C8
t Kなった。
反応終了時、粘度50 cstS残留酸度α03 me
q/IのPFPE85011が収集された。このように
して得た生成物を一過し、次いで温度180”Cのニッ
ケル製反応器内での元素状弗素による酸末端基の弗素化
によって完全に中和させた。
例  9 例3の方法に従って調製せる、浸透圧#測分子量150
0の酸混合物4201’r−5時間、還流下に保ちなが
らメタノールでエステル化した。アルコール相の!除去
後、過弗素化酸のメチルエステルよりなる相を、100
℃で2時間の減圧(11トル)ストリッピングにより精
製した。
得られたメチルエステル425yを引続き、米国特許第
&814,741号に記to如(NaBH,テモノおよ
びジ官能価アルコールの混合物に還元させた。
このアルコール混合物(生成物B)ii、無水酢酸によ
る滴定でアルコール基133に相当する官能1曲を示し
た。
生成物sayをCF、 C1−CCl、 F (フレオ
ン113)/エチルエーテル混合物に溶かし、これに、
イタリア国特許出願19.(S29A/85に記載の手
唄に従い、化学貸胸的琶(理、aモル数)のピリジンの
存在で塩化アクリロイル3.5Iを加えた。
塩化ピリジ/を一過し氷水で洗浄したのち、総数率を以
て、対応するペルフルオロポリエーテルアルコールのア
クリレート混合物を得た。
フレオン113に5重量%のアクリレートを溶かしたも
のを磁気ビデオテープに含浸させ、溶剤除去後、30 
rn/ mljmの速度で強度6メガラドの電子ビーム
衝5IXK付した。
この電子ビームプロセスから保朽涙で覆ったテープを得
た。該テープと水との接触角を測定したところ、それは
120°であった。他方、非処理テープの場合、その接
触力は50”であった。
例10 例9の生成物11001Iをフレオン113に溶かし、
理論モル量のNaBH4で処理したのち、酸化エチレン
8yと50℃で反応させ、反応終了移混合物を水で洗浄
し次いで乾燥したところ、購造RFO(CF、 −CF
、 −CH,OCR,cH,0H)nl (RFは例3
に記載のペルフルオロニーfktGであυ n 1は1
又は2である)を示す生成40を得た。
生成物D50.9に、3M特i’l’F(米国特許第4
972.856号の化合物■)K従い調製した分子fi
1500の生成物E OHOH FombHnZタイプの構造を有する)17.9を加え
た。
得られた混合物(生成物F)50gにトルエンジイソシ
アネー) 5.8 Nを50℃で3時間度応させた。ガ
ラス転移温度が一80℃よシ低いゴム様特性を有する本
合体を得た。この重合体から試験片を調製し、これを引
張応力に付したところ、2okg/cm”に等しい引張
強さと450%の伸び率を示した。
生成物DI 7Nと生成物E171よりなる混合物に為
鉄アセチルアトネートを基剤とする触媒α1重風の存在
下30℃の温度でトルエンジインシアネート5.3II
を反応させ、そのあと全体を100℃の2枚のプレス板
のあいだに入れ、3時間保持した。引張強度50 ’9
 / e” ” 、伸び率350%を示すシートが得ら
れた。
例11 例3に記載の如く調製したモノおよびジ酸混合物(MW
1500)200jlをフレオン115に溶かし、トル
エンジイソシアネート471と120℃で2時間反応さ
せた。
CO8の放出とそれに続く冷却のあと、余剰のトルエン
ジイソシアネートをトルエンで洗浄した。
蒸発とそれに続(1o”wagの減圧下50℃での乾燥
ののち、分析で (RFは例3に記載のペルフルオロポリエーテル鎖であ
夛%fiは1又は2である)とわかった生成物を得た。
イソシアン基の存在はブチルアミンによる滴定でも確認
された。
この生成物2([1を酢醗カリウムα05.9に溶かし
、得られた混合物を用いてウィンチェスタ−タイプの硬
質磁気ディスク上に10’0λ厚の膜を形成し、これを
温度100℃のオープン内に入れ、そのまま10時間放
置した。
その結果、ディスク表面に、耐講耗性がすぐれ静摩擦係
数が02の重合体膜を得た。
例12 フレオン113、アセトンおよびt−ブタノールの1 
:1 :1容量比溶剤賦合物に溶かしたエトキシル化ア
ルコール(例10の生成物D)5([1にフェニルビス
−’1.3−Cヘキサフルオロプロピリチン)アルコー
ル9111エビクロロヒドリ/10、FおよびNaOH
71を加えた。
試剤混合物を還流下で8時間保ち、かくして回転粘度計
による分析で4000ボイズ(50℃)の粘度を示した
非常に粘稠な生成物を得た・このようにして得たエポキ
シ鳳合体501部分にエチレンジアミン11を混合し、
60”Cのプレス板2枚のあいだに挿入し、3時間保持
した。
ゴム様シートが得られた。このシートから、試験片を調
製し、引張応力下に付したところ、それは、50 kg
 / eta”に等しい引張強度および550%の伸び
率を示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記類 I )R_fO(CF_2CF_2O)_nR_fII)
    A(CF_2CF_2CF_2O)_nBIII)▲数式
    、化学式、表等があります▼ 〔ここでn、m、p、qおよびrは整数にして、nは2
    〜200範囲、m、p、qおよびrは1〜100範囲で
    夫々変動し、そしてm+p+q+rの和は4〜400範
    囲であり、 R_fはCF_3又はC_2F_5であり、AはF又は
    OR_fであり、 BおよびDは炭素原子1〜3個のペルフルオロアルキル
    であり、 EはF又はOR′_f(R′_f=炭素原子1〜3個の
    ペルフルオロアルキル)である〕 のペルフルオロポリエーテルを分断するに当り、前記第
    ( I )類、第(II)類又は第(III)類のペルフルオロ
    ポリエーテルを、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
    Ni、Cu、Zr、MoおよびZnの遷移金属、Al、
    Sn並びにSbの群から選ばれる元素の弗化物、オキシ
    弗化物又は酸化物よりなる触媒の存在下150〜380
    ℃範囲の温度に加熱することよりなる方法。 2、分断を弗素の存在で実施することを特徴とする、特
    許請求の範囲第1項記載の方法。 3、触媒を出発物質ペルフルオロポリエーテルに関して
    0.1〜10重量%範囲とすることを特徴とする、特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 4、分断物を反応混合物から蒸留により連続的に除去す
    る、特許請求の範囲第1項記載の方法。 5、特許請求の範囲第1項又は2項記載の方法に従つて
    製造される低分子量の中性ペルフルオロポリエーテル。 6、反復単位 I ′)−CF_2CF_2O− II′)−CF_2CF_2CF_2O− よりなり、しかも一端又は両端に I ′)の場合末端基
    −(O)CF_2COFを有し、II′)の場合末端基−
    (O)CF_2CF_2COFを有するペルフルオロポ
    リエーテル。 7、反復単位 I ′)−CF_2CF_2O− II′)−CF_2CF_2CF_2O− よりなり、しかも一端又は両端に I ′)の場合末端基
    −(O)CF_2COOHを有し、II′)の場合−(O
    )CF_2CF_2COOHを有するペルフルオロポリ
    エーテル。 8、反復単位 I ′)−Cr_2CF_2O− II′)−CF_2CF_2CF_2O− よりなり、しかも一方若しくは両方の末端基が、重縮合
    又は重付加反応により重合物を供しうる官能基で代表さ
    れるペルフルオロポリエーテルにして、前記重合物がT
    g<−78℃であることを特徴とするペルフルオロポリ
    エーテル。
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