JP2002088105A - 含フッ素共重合体の製造方法 - Google Patents

含フッ素共重合体の製造方法

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JP2002088105A
JP2002088105A JP2000279056A JP2000279056A JP2002088105A JP 2002088105 A JP2002088105 A JP 2002088105A JP 2000279056 A JP2000279056 A JP 2000279056A JP 2000279056 A JP2000279056 A JP 2000279056A JP 2002088105 A JP2002088105 A JP 2002088105A
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fluorine
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Takashi Enokida
貴司 榎田
Okimasa Yamada
起正 山田
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Nippon Mektron KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 含フッ素単量体を含む単量体混合物を共重合
させて得られる共重合体であって、それを成形したとき
の着色性が改善された含フッ素共重合体の製造方法を提
供する。 【解決手段】 少くとも一種類の含フッ素単量体を含む
単量体混合物を共重合反応させるに際し、単量体混合物
に対し1/50倍モル量以下の2-(パーフルオロアルキル)エ
タンチオールの存在下でラジカル共重合反応させて含フ
ッ素共重合体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含フッ素共重合体
の製造方法に関する。更に詳しくは、耐熱黄変性にすぐ
れた加硫成形品を与え得る含フッ素共重合体の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチ
レン、ヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエ
チレン、ポリフルオロ(アルキルビニルエーテル)等の含
フッ素単量体の少くとも一種類を含む単量体混合物の共
重合反応は、重合反応媒体によって分類すると、乳化重
合法、けん濁重合法および溶液重合法によって行われて
いる。これらの各種重合法の中でも、乳化重合法および
けん濁重合法は水性媒体が用いられており、特に乳化重
合法はバッチ効率が高く、一般に反応時間も短かいとい
う利点を有している。
【0003】現在、含フッ素単量体の乳化重合反応に
は、一般に重合開始剤として過硫酸塩類が一般に用いら
れているが、その場合には得られた含フッ素共重合体分
子の末端は熱的に不安定といわれている。すなわち、含
フッ素共重合体は成形加工時に熱に曝され、加硫成形品
に好ましからざる着色を生ずる原因の一つともなってい
る。このような着色は、透明性を有する加硫成形品の商
品価値を低下させる。
【0004】こうした問題に対処し、分子末端を安定化
させるために、フッ素ガスで含フッ素共重合体を処理す
る方法などが知られているが、このような方法は主鎖に
水素原子が結合したフッ化ビニリデン共重合体に対して
は適用できない。また、含フッ素共重合体を高温の水や
メタノールで処理するなどの方法も公知であるが、後処
理工程が一工程増えることはコスト的にみて好ましくな
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、含フ
ッ素単量体を含む単量体混合物を共重合させて得られる
共重合体であって、それを加硫成形したときの着色性が
改善された含フッ素共重合体の製造方法を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
少くとも一種類の含フッ素単量体を含む単量体混合物を
共重合反応させるに際し、単量体混合物に対し1/50倍モ
ル量以下の2-(パーフルオロアルキル)エタンチオールの
存在下でラジカル共重合反応させて含フッ素共重合体を
製造する方法によって達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】共重合反応に用いられる含フッ素
単量体としては、例えばフッ化ビニリデン[VdF]、テト
ラフルオロエチレン[TFE]、ヘキサフルオロプロペン[HF
P]、クロロトリフルオロエチレン[CTFE]、ポリフルオロ
(アルキルビニルエーテル)[FVE]、フッ化ビニル、トリ
フルオロエチレン等が用いられ、FVEとしてはパーフル
オロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビ
ニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテ
ル)、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルトリフルオロ
ビニルエーテル等が用いられる。
【0008】本発明においては、これらの含フッ素単量
体が少くとも一種類用いられて共重合反応されるが、共
重合体成形品への透明性付与という観点からは、HFP、C
TFE、FVEあるいはエチレン[E]、プロピレン[P]、アルキ
ルビニルエーテル[AVE]等から選ばれる少くとも一種類
の単量体を、約20モル%以下、好ましくは約0.5〜16モル
%共重合させることが好ましい。
【0009】具体的には、VdF-HFP、VdF-TFE-HFP、VdF-
CTFE、VdF-TFE-CTFE、VdF-FVE、VdF-TFE-FVE、VdF-P、V
dF-TFE-P、TFE-HFP、TFE-FVE、TFE-P、TFE-AVE等の組合
せが好適である。
【0010】共重合反応は、乳化重合法、けん濁重合
法、溶液重合法、塊状重合法等の任意の重合方法で行な
うことができるが、重合度を高めかつ経済性の点からは
水性媒体中での重合反応、特に乳化重合法で行われるこ
とが好ましい。
【0011】重合開始剤としては、有機過酸化物、無機
過酸化物、アゾ化合物等任意のものを用いることができ
るが、本発明における好ましい重合形態である乳化重合
法を行うためには、水溶性過酸化物、特にパーオキシ二
硫酸アンモニウム、パーオキシ二硫酸カリウム等が好ん
で用いられる。
【0012】本発明方法においては、少くとも一種類の
含フッ素単量体を含む単量体混合物のラジカル共重合反
応が、単量体混合物に対して1/50倍モル量以下、好まし
くは1/100〜1/1000000倍モル量以下の2-(パーフルオロ
アルキル)エタンチオールの存在下で行われる。2-(パー
フルオロアルキル)エタンチオールは、一般式 RfCH2CH 2
SH で表わされ、Rf基としては反応性やハンドリングの
バランスから炭素数が4〜12のものが好んで用いられ
る。
【0013】2-(パーフルオロアルキル)エタンチオール
は、n-ヘプタン媒体中で有機過酸化物から生じたラジカ
ルにより水素原子が引き抜かれ、これが炭化水素系直鎖
オレフィン類、環状オレフィン類、芳香族オレフィン
類、ジエン類等にラジカル付加することが知られている
(J. of Fluorine Chemistry 第62巻、第217〜241頁、19
93年)。この反応においては、これらの炭化水素系不飽
和化合物に対して約1/1.6〜1/2.1倍モル量の2-(パーフ
ルオロアルキル)エタンチオールが用いられているた
め、炭化水素系不飽和化合物に付加して生じたラジカル
は、重合体を生成することなく、2-(パーフルオロアル
キル)エタンチオールから水素を引き抜き、反応が停止
してしまう。
【0014】さらに、2-(パーフルオロアルキル)エタン
チオールは、アセトニトリル媒体中で有機過酸化物から
生じたラジカルにより水素原子が引き抜かれ、これがク
ロロトリフルオロエチレンとアルキルビニルエーテルと
の混合物と共テロメリゼーション反応することが知られ
ている(J. of Fluorine Chemistry 第52巻第403〜418
頁、1991年)。この反応においては、単量体混合物に対
して1/10〜1/20倍モル量の2-(パーフルオロアルキル)エ
タンチオールが用いられているため、クロロトリフルオ
ロエチレンまたはアルキルビニルエーテルに付加して生
じたラジカルは、極限粘度が約0.1dl/g程度の極めて低
い分子量の共重合体を生成するにすぎない。また、この
反応では、クロロトリフルオロエチレンとアルキルビニ
ルエーテルとがドナー-アクセプターを形成して反応が
進行するとされているため、クロロトリフルオロエチレ
ンあるいはその他の含フッ素単量体の反応性を推測する
ことができない。
【0015】しかるに、本発明においては、単量体混合
物に対して1/50倍モル量以下の2-(パーフルオロアルキ
ル)エタンチオールを用いることにより、含フッ素単量
体を少くとも一種類含む単量体混合物の共重合反応を可
能とし、しかも実用上十分な重合度を有する含フッ素共
重合体が得られるという全く新しい知見が得られてい
る。
【0016】かかる使用割合の2-(パーフルオロアルキ
ル)エタンチオールは、その全使用量を予め反応容器内
に仕込んでおくこともでき、あるいは反応中に少量宛分
割して仕込むこともできる。なお、好ましくは水溶性過
酸化物である重合開始剤は、2-(パーオキシアルキル)エ
タンチオールに対し、約1/100〜100倍モル量、好ましく
は約1/10〜10倍モル量となるような割合で用いられる。
【0017】共重合反応に際しては、生成共重合体の分
子量を調節するためのメタノール、エタノール、イソプ
ロパノール、酢酸エチル、マロン酸エチル等の連鎖移動
剤、反応系内のpHを調節するためのNa2HPO4、NaH2PO4
K2HPO4、KH2PO4等の緩衝能を有する電解性化合物緩衝
剤、あるいは2-(パーフルオロアルキル)エタンチオール
の作用を阻害しない範囲内で用いられ、重合開始剤とレ
ドックス系を形成させる還元剤等が適宜添加して用いら
れ、また反応が乳化重合法によって行われる場合には、
パーフルオロオクタン酸アンモニウム、パーフルオロヘ
プタン酸アンモニウム、パーフルオロノナン酸アンモニ
ウム等の乳化剤が少くとも一種類用いられ、好ましくは
パーフルオロオクタン酸アンモニウムが用いられる。
【0018】重合反応は、一般に常圧または約10MPa以
下、好ましくは約1〜5MPaの加圧条件下に、約0〜100
℃、好ましくは約20〜80℃の温度条件下で行われる。乳
化重合法の場合には、得られた含フッ素共重合体の水性
分散液に塩化カルシウム、塩化ナトリウム、カリミョウ
バン等の塩類水溶液を加え、凝析した生成共重合体を
水、有機溶媒またはこれらの混合液等で洗浄し、乾燥す
ることにより精製される。
【0019】得られた含フッ素共重合体は、射出成形
法、圧縮成形法、押出成形法などの任意の成形法によっ
て、フィルム、シート、チューブ、ホース等に成形され
る。
【0020】
【発明の効果】本発明方法で得られた含フッ素共重合体
は、それを加硫成形したときの着色が極めて小さく、ま
た加硫成形品の加熱による経時的着色も少ない。
【0021】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【0022】実施例 内容積10Lのオートクレーブ内に、 パーフルオロオクタン酸アンモニウム 10g リン酸水素二ナトリウム 10g 2-(パーフルオロへキシル)エタンチオール 0.62g [1.63ミリモル;単量体混合物に対して1/15385モル] 脱イオン水 5L を仕込み、内部空間を窒素ガスで十分に置換した後、イ
ソプロパノール1gを圧入した。その後、フッ化ビニリデ
ン[VdF]27.6モル%、テトラフルオロエチレン[TFE]52.4
モル%およびヘキサフルオロプロペン[HFP]20.0モル%よ
りなる混合ガスを、内圧が1.0MPa・Gになる迄圧入し、
内温を80℃に昇温させた。
【0023】その後、パーオキシ二硫酸アンモニウム0.
37g(1.62ミリモル)を水150ml中に溶解させた重合開始剤
水溶液をオートクレーブ内に圧入し、重合反応を開始さ
せた。このとき、内圧は1.65MPa・Gであった。内圧が1.
3MPa・G迄低下した時点で、VdF/TFE/HFP(モル比30:57:1
3)混合ガスを分添ガスとして、内圧が1.4MPa・Gになる
迄圧入する操作を、生成分散液中の固形分濃度が25重量
%になる迄くり返し行った。分添所要時間は、100分間で
あった。所定の固形分濃度になった時点で、直ちにオー
トクレーブ内の未反応ガスをパージして反応を停止させ
た。
【0024】得られた水性分散液に5重量%カリミョウバ
ン水を添加して含フッ素共重合体を凝析し、水洗、乾燥
した。1700g(重合率75%)の3元共重合体が得られ、その
共重合組成(元素分析、FT-IR、19F-NMRによる)はVdF29
モル%、TFE57モル%、HFP14モル%で、融点(DSC法による)
は160℃、融解熱量(H、DSC法による)は9.0 J/g、また
メルトフローレート(265℃、荷重5Kg)は10.0g/10分であ
った。
【0025】この含フッ素共重合体を、小型射出成形機
(カスタム サイエンティフィックインスツルメント社製
モデルCS-183MNX)を用いて、可塑化条件240℃、時間5分
間、金型温度140℃の条件下で射出成形し、厚さ2mmの試
験片を作製した。
【0026】作製された試験片について、常態物性[硬
さ(ショアーA);ASTM D-2240-81準拠、引張強さおよび伸
び;ASTM D-412-83準拠]の測定を行なうと共に、成形後
の試験片および試験片を200℃のオーブン中に4時間静置
したものについて、黄色度指数(ASTM D-1925準拠)の測
定を行った。
【0027】比較例 実施例において、2-(パーフルオロへキシル)エタンチオ
ールを用いずに、VdF/TFE/HFP混合ガスの分添所要時間
を130分間として共重合反応を行ない、同じ共重合組成
を有する3元共重合体を得た。この共重合体の融点は159
℃、融解熱量は9.0 J/g、またメルトフローレートは9.0
g/10分であった。
【0028】以上の実施例および比較例における測定結
果は、次の表に示される。 表 測定項目 実施例 比較例 [常態物性] 硬さ (ショアーA) 95 95 引張強さ (MPa) 37.8 37.2 伸び (%) 360 360 [黄色度指数] 成形後 13 23 オーブン加熱後 17 35
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年6月1日(2001.6.1)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含フッ素共重合体
の製造方法に関する。更に詳しくは、耐熱黄変性にすぐ
れた成形品を与え得る含フッ素共重合体の製造方法に関
する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】 現在、含フッ素単量体の乳化重合反応に
は、一般に重合開始剤として過硫酸塩類が一般に用いら
れているが、その場合には得られた含フッ素共重合体分
子の末端は熱的に不安定といわれている。すなわち、含
フッ素共重合体は成形加工時に熱に曝され、成形品に好
ましからざる着色を生ずる原因の一つともなっている。
このような着色は、透明性を有する成形品の商品価値を
低下させる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、含フ
ッ素単量体を含む単量体混合物を共重合させて得られる
共重合体であって、それを成形したときの着色性が改善
された含フッ素共重合体の製造方法を提供することにあ
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】
【発明の効果】本発明方法で得られた含フッ素共重合体
は、それを成形したときの着色が極めて小さく、また
形品の加熱による経時的着色も少ない。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少くとも一種類の含フッ素単量体を含む
    単量体混合物を共重合反応させるに際し、単量体混合物
    に対し1/50倍モル量以下の2-(パーフルオロアルキル)エ
    タンチオールの存在下でラジカル共重合反応させること
    を特徴とする含フッ素共重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 2-(パーフルオロアルキル)エタンチオー
    ルに対し約1/100〜100倍モル量の重合開始剤を用いてラ
    ジカル共重合反応が行われる請求項1記載の含フッ素共
    重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 水性媒体中で共重合反応が行われる請求
    項1または2記載の含フッ素共重合体の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の方法で製造された含フッ
    素共重合体。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009008514A1 (ja) * 2007-07-11 2009-01-15 Asahi Glass Company, Limited 撥水撥油剤組成物の製造方法および物品

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