WO2021193717A1 - フッ素樹脂およびその製造方法 - Google Patents

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WO2021193717A1
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carbon atoms
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perfluoroalkyl group
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孝太 坂口
和也 岩永
智弥 下野
智成 長井
山川 浩
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東ソ-株式会社
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    • C08F2810/00Chemical modification of a polymer
    • C08F2810/40Chemical modification of a polymer taking place solely at one end or both ends of the polymer backbone, i.e. not in the side or lateral chains

Definitions

  • the present invention relates to a fluororesin and a method for producing the same.
  • the present invention includes a first aspect and a second aspect regarding a fluororesin and a method for producing the same.
  • Fluororesin is excellent in heat resistance, electrical characteristics, chemical resistance, waterproofness, liquid-repellent oil-repellent property, and optical characteristics, so it is a protective film for electronic parts such as semiconductors, a water-repellent film for inkjet printer heads, and waterproof protection for filters. It is used for oil coating, optical members, etc.
  • the fluororesin containing an oxorane ring is amorphous and has high transparency and high heat resistance because it has a bulky ring structure.
  • it has high electrical properties, chemical resistance, waterproofness, and liquid-repellent oil-repellent properties because it is composed only of carbon, fluorine, and oxygen.
  • it since it is amorphous, it can be melt-molded.
  • Non-Patent Document 1 describes perfluoro-2-methylene-4-methyl-1,3-dioxolan (PFMMD), which is a kind of fluororesin containing an oxolan ring, and perfluorobenzoyl peroxide as a radical polymerization initiator.
  • PFMMD perfluoro-2-methylene-4-methyl-1,3-dioxolan
  • Poly PFMMD perfluoro-2-methylene-4-methyl-1,3-dioxolan
  • Poly PFMMD has excellent heat resistance. According to the study by the present inventors, the poly PFMMD described in Non-Patent Document 1 has a remarkable yellowing after heat melt molding, and a particularly thick molded product has a remarkable yellowing. Therefore, there is an urgent need for a technique capable of exhibiting high transparency with less coloring even in a thick molded product of poly PFMMD.
  • Non-Patent Document 1 Macromolecules 2005, 38, 4237-4245
  • Non-Patent Document 2 Journal of the Japanese Society of Chemistry 2001, No. 12, 659-668
  • Non-Patent Document 2 reports an example in which perfluoro (butenyl vinyl ether) is cyclized by bulk polymerization using (CF 3 CF 2 CF 2 COO) 2.
  • the first aspect of the present invention has been made for the purpose of solving a problem in a fluororesin containing an oxolane ring. Specifically, it is an object of the present invention to provide a fluororesin containing an oxorane ring in which yellowing after heating and melting is suppressed, particularly in which coloring is reduced even in molding of a thick-walled product, and a method for producing the same.
  • Non-Patent Document 1 has not clarified a method for producing a fluororesin containing an oxolane ring, which suppresses yellowing after heat melt molding, has excellent yield and productivity, and has a narrow molecular weight distribution Mw / Mn. ..
  • the second aspect of the present invention has been made for the purpose of solving the problems in the fluororesin containing the oxorane ring. Specifically, it is an object of the present invention to provide a fluororesin containing an oxorane ring in which yellowing after heating and melting is suppressed, particularly in which coloring is reduced even in molding of a thick-walled product, and a method for producing the same.
  • the first aspect of the present invention is as follows.
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 are independently branched with a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and 3 to 7 carbon atoms.
  • Rf 5 , Rf 6 , Rf 7 , and Rf 8 are independently a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and a branched form having 3 to 7 carbon atoms.
  • an organic solvent is further mixed with the mixture, and the mixture is further mixed.
  • the organic solvent is a solvent in which at least the monomer is dissolved and at least a part of the resin produced by the polymerization is not dissolved to cause precipitation of the resin, and the resin produced by the polymerization is contained in the organic solvent as particles.
  • the second aspect of the present invention is as follows.
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 are independently a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and a branched form having 3 to 7 carbon atoms.
  • Rf 9 , Rf 10 , Rf 11 , and Rf 12 each independently represent a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group has an etheric oxygen atom.
  • Rf 9 and Rf 10 may be connected to each other to form a ring having 4 or more and 20 or less carbon atoms
  • Rf 11 and Rf 12 may be connected to each other to form a ring having 4 or more and 20 or less carbon atoms. It may be formed, and the ring may be a ring containing an etheric oxygen atom.
  • Rf 5 , Rf 6 , Rf 7 , and Rf 8 are independently fluorine atoms, linear perfluoroalkyl groups having 1 to 7 carbon atoms, and branched carbon atoms having 3 to 7 carbon atoms, respectively.
  • Rf 13 and Rf 14 each independently represent a perfluoroalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group may have an etheric oxygen atom.
  • an organic solvent is further mixed with the mixture, and the mixture is further mixed.
  • the organic solvent is a solvent in which at least the monomer is dissolved and at least a part of the resin produced by the polymerization is not dissolved to cause precipitation of the resin, and the resin produced by the polymerization is contained in the organic solvent as particles.
  • the first aspect of the present invention it is possible to provide a fluororesin containing an oxolane ring in which yellowing is suppressed during melt molding of a thick molded product, and a method for producing the same.
  • the second aspect of the present invention it is possible to provide a fluororesin containing an oxolane ring in which yellowing is suppressed when performing melt molding of a thick molded product, and a method for producing the same.
  • FIG. 1 shows the transmission spectra of the 10 wt% fluororesin-perfluorohexane solution in Example 2-1 and Example 2-2 and Comparative Example 2-1 at an optical path length of 10 mm.
  • the fluororesin which is one aspect of the present invention, will be described in detail below.
  • the fluororesin of the present invention in the following description means the fluororesin of the first aspect of the present invention.
  • the fluororesin of the first aspect of the present invention contains a residue unit represented by the following formula (1) and a terminal group represented by the following formula (2).
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 are independently a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and a branched form having 3 to 7 carbon atoms.
  • the fluororesin of the present invention has a bulky ring structure contained in the specific formula (1), it is amorphous and has high transparency and high heat resistance. In addition, it has high electrical properties, chemical resistance, waterproofness, and liquid-repellent oil-repellent properties because it is composed only of carbon atoms, fluorine atoms, and oxygen atoms.
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 are independently branched with a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and 3 to 7 carbon atoms. It represents one of a group consisting of a perfluoroalkyl group having a shape or a cyclic perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms.
  • the perfluoroalkyl group may have an ethereal oxygen atom.
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 may be linked to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms, and the ring may be a ring containing an etheric oxygen atom.
  • linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms examples include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, an undecafluoropentyl group, and a tridecafluorohexyl group. Examples thereof include a pentadecafluoroheptyl group.
  • Examples of the branched perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms include a heptafluoroisopropyl group, a nonafluoroisobutyl group, a nonafluorosec-butyl group, and a nonafluorotert-butyl group.
  • Examples of the cyclic perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms include a heptafluorocyclopropyl group, a nonafluorocyclobutyl group, and a tridecafluorocyclohexyl group.
  • the linear perfluoroalkyl group which may have an etheric oxygen atom having 1 to 7 carbon atoms, e.g., -CF 2 OCF 3 group, - (CF 2) 2 OCF 3 group, - (CF 2 ) 2 OCF 2 CF 3 units and the like.
  • Examples of the cyclic perfluoroalkyl group which may have an ethereal oxygen atom having 3 to 7 carbon atoms include 2- (2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro). ) -Pyrynyl group, 4- (2,3,3,4,5,5,6,6-decafluoro) -Pyrynyl group, 2- (2,3,3,4,5,5- Heptafluoro) -furanyl group and the like can be mentioned.
  • At least one of Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 is a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a branched perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, or a carbon number of carbon atoms. It is preferably a fluororesin which is one of a group consisting of 3 to 7 cyclic perfluoroalkyl groups. As a result, the fluororesin of the present invention exhibits more excellent heat resistance.
  • residue unit represented by the formula (1) include the residue unit represented by the following formula (3).
  • a fluororesin containing a residue unit represented by the following formula (4) is preferable because of its excellent heat resistance and molding processability, and perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane). Fluororesin containing a residue unit is more preferable.
  • the fluororesin of the present invention contains a terminal group represented by the following formula (2). As a result, yellowing during melt molding of a thick molded product is suppressed.
  • terminal group means a group existing at the terminal portion of the main chain of the polymer.
  • the terminal group represented by the formula (2) preferably has a structure represented by the following formula (5).
  • the fluororesin of the present invention contains a terminal group unit represented by the formula (5).
  • the fluororesin of the present invention when it is confirmed in the solid 19 F-NMR spectrum analysis of the fluororesin that the peaks showing the maximum are shown in the ranges of -140 ppm or more and 142 ppm or less and -143 ppm or more and 145 ppm or less, the fluororesin of the present invention is used. It can be determined that it has a terminal group represented by the formula (5). -140ppm above 142ppm or less, and a peak indicating the maximum in each 145ppm following range of -143ppm the 3-position of formula (5), 4, -CF 2 5-position - is assigned to group.
  • a general 19 F-NMR measuring device may be used.
  • VNMRS-400 manufactured by Varian
  • using a magnetic field strength of 376.18 MHz (19F) and using a 1.6 mm FASTMAS probe a pulse width of 1.3 ⁇ s
  • a spectrum width of 250 kHz (664.6 ppm) a spectrum by the han-echo method.
  • MAS rotation speed 39 kHz
  • integration number 2048 times solid 19 F-NMR measurement is performed using about 10 mg of fluororesin based on PTFE (-122.0 ppm). The method can be exemplified.
  • the integrated value of the area of the terminal peak (6F) due to the terminal group showing the maximum in the range of -140 ppm or more and 142 ppm or less and -143 ppm or more and 145 ppm or less is ,
  • the integrated value of the area of the main chain peak (5F) showing the maximum at the position of ⁇ 81 ppm is preferably 0.001 to 10 in total, more preferably 0.01 to 5, and 0. It is more preferably .05 to 5.
  • the main chain peak (5F) showing the maximum at the position of -81 ppm is assigned to the -CF 2 O- group and the -CF 3 group.
  • the fluororesin of the present invention contains a residue unit represented by the formula (2) or the formula (5) can also be confirmed by , for example, measuring the oligomer of the fluororesin by solid 13 C-NMR.
  • a solvent such as Zeolola H
  • the obtained oligomer is subjected to solid 13 C-NMR measurement.
  • the terminal group represented by the formula (2) or the formula (5) is directly bonded to the residue unit represented by the general formula (1) without interposing other functional groups. Further, it is preferable that the fluororesin of the present invention does not contain a carbonyl group.
  • Fluororesin of the present invention preferably has a weight average molecular weight Mw is in the range of 5 ⁇ 10 4 ⁇ 3 ⁇ 10 5.
  • the weight average molecular weight Mw is in this range, the melt molding processability and the defoaming property at the time of melting are excellent. Further, when the weight average molecular weight Mw is in this range, cracks are less likely to occur during heating and cooling.
  • Fluororesin of the present invention is excellent in melt-moldability, it is preferable from the viewpoint of excellent defoaming during melting, more preferably in the range of weight average molecular weight Mw of 5 ⁇ 10 4 ⁇ 2 ⁇ 10 5.
  • the weight average molecular weight Mw of the fluororesin of the present invention can dissolve, for example, standard polymethyl methacrylate having a known molecular weight as a standard sample and both the standard sample and the fluororesin as an eluent using gel permission chromatography (GPC). It can be calculated from the elution time of the sample and the standard sample and the molecular weight of the standard sample using a solvent.
  • GPC gel permission chromatography
  • the molecular weight distribution Mw / Mn which is the ratio of the weight average molecular weight Mw to the number average molecular weight Mn of the fluororesin of the present invention, is not particularly limited, but yellowing after heating and melting is suppressed, excellent melt molding processability, and melting.
  • the molecular weight distribution Mw / Mn is preferably 1.2 to 8, and more preferably 1.2 to 5, from the viewpoint of excellent defoaming property at the time and less crack generation during heating and cooling. , 1.5 to 3, more preferably 2.0 to 3.
  • the number average molecular weight Mn can be measured by the same method as the above-mentioned method for measuring the weight average molecular weight Mw, and the molecular weight distribution Mw / Mn can be calculated by dividing the weight average molecular weight Mw by the number average molecular weight Mn.
  • the fluororesin of the present invention has a yellowness (YI) of 10 measured in the diameter direction of a thick melt-molded product (a columnar molded body having a diameter of 10 mm and a height of about 17 mm, which is molded by heating and melting at 280 ° C. for 24 hours in a test tube). It is preferably less than or equal to, more preferably 4 or less, still more preferably 3 or less. According to the present inventors, when melt molding of a thick molded product is performed in a closed state, yellowing of the fluororesin after heat melt molding becomes remarkable as compared with heating in an open environment.
  • a method for evaluating the yellowness and coloring of a melt-molded product of a thick molded product for example, it is obtained by melting and molding 3 g of the fluororesin of the present invention by heating it at 280 ° C. for 24 hours in a test tube having an outer diameter of 13 mm.
  • a method of evaluating the yellowness (YI) of a cylindrical body (diameter 10 mm ⁇ height about 17 mm) measured in the radial direction can be mentioned.
  • the radial direction is the vertical direction when the test tube is laid down sideways on a desk or the like.
  • the RGB values are read, and the read RGB values are obtained from the tristimulus values X, Y, Z of the XYZ color system by the following equation, and from X, Y, Z according to the method of JIS K7373, in the C light source (auxiliary illuminant C). It can be measured by calculating the degree of yellowness (YI).
  • X 0.4124R + 0.3576G + 0.1805B
  • Y 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B
  • Z 0.0193R + 0.1192G + 0.9505B
  • the fluororesin of the present invention preferably has a yellowness (YI) of 1 or less in a flaky melt-molded product (thickness of 3 mm, molded by heating and melting at 280 ° C. for 24 hours in a petri dish).
  • YI yellowness
  • Examples of the molding method and the evaluation method include the methods described in Examples.
  • the fluororesin of the present invention may contain other monomer residue units, and examples of the other monomer residue units include tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), and chlorotri.
  • TFE tetrafluoroethylene
  • HFP hexafluoropropylene
  • CFE Fluoroethylene
  • CTFE trifluoroethylene
  • VF vinyl fluoride
  • VDF vinylidene fluoride
  • PPD perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxol
  • PPD perfluoro (allyl vinyl ether), perfluoro (butenyl vinyl ether) and the like.
  • the particle size of the fluororesin of the present invention is not particularly limited, but the fluidity of the resin powder is high, continuous supply to a molding machine or the like is possible, residual solvent can be suppressed in the resin, and the bulk density is large.
  • the volume average particle size is preferably 1 to 1000 ⁇ m, more preferably 1 to 500 ⁇ m, and even more preferably 1 to 300 ⁇ m, because the filling property is increased and the handleability during molding is excellent. ..
  • the volume average particle size of the fluororesin of the present invention can be evaluated by measuring the particle size distribution (volume distribution) by the laser diffraction / scattering method.
  • the particle size distribution by the laser diffraction / scattering method can be measured by dispersing the resin particles in water or an organic solvent such as methanol.
  • a laser scatterometer a microtrack manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd. can be exemplified.
  • the volume average particle size is also called a Mean Volume Diameter, which is an average particle size expressed on a volume basis.
  • the particle size distribution is divided for each particle size channel, and the representative particle size value of each particle size channel is d, each. It is represented by ⁇ (vd) / ⁇ (v), where v is the volume-based percentage for each particle size channel.
  • the fluororesin of the present invention is preferably in the form of powder and has a volume average particle size of 1 to 1000 ⁇ m.
  • the fluororesin of the present invention can be produced by polymerizing a mixture containing a radical polymerization initiator represented by the following formula (6) and a monomer represented by the following formula (7).
  • Rf 5 , Rf 6 , Rf 7 , and Rf 8 are independently fluorine atoms, linear perfluoroalkyl groups having 1 to 7 carbon atoms, and branched forms having 3 to 7 carbon atoms, respectively.
  • the perfluoroalkyl group is one of a group consisting of a cyclic perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group may have an etheric oxygen atom, and Rf 5 , Rf 6 , Rf 7 , and Rf 8 may be linked to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms, and the ring may be a ring containing an etheric oxygen atom.
  • Rf 5 , Rf 6 , Rf 7 , and Rf 8 in the formula (7) are synonymous with Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 in the formula (1), respectively.
  • a radical polymerization initiator represented by the formula (6) is used to obtain a fluororesin in which yellowing is suppressed during melt molding of a thick molded product. be able to. Further, a fluororesin having a narrow molecular weight distribution Mw / Mn can be obtained. By narrowing the molecular weight distribution Mw / Mn, the heat melt moldability is improved. Further, the fluororesin can be obtained with excellent yield and productivity. Further, by using the radical polymerization initiator represented by the formula (6), the radical polymerization initiator is decarbonated and then added to the polymer, so that the obtained polymer contains almost no carbonyl group.
  • the structure in which the terminal group represented by (2) is directly added to the polymer is advantageous in obtaining a fluororesin in which yellowing is suppressed during melt molding of a thick molded product.
  • a radical polymerization initiator represented by the following formula (8) it is more preferable to use a radical polymerization initiator represented by the following formula (8).
  • the radical polymerization initiator represented by the following formula (8) it is possible to obtain a fluororesin in which yellowing during melt molding of a thick molded product is further suppressed. Further, a fluororesin having a narrow molecular weight distribution Mw / Mn can be obtained. By narrowing the molecular weight distribution Mw / Mn, the heat melt moldability is improved. Further, the fluororesin can be obtained with excellent yield and productivity.
  • the radical polymerization initiator represented by the following formula (8) may be referred to as bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide.
  • Bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide is available from JP-A-11-49749 and J. Am. App. Polym. It can be obtained by the method described in Sci, 1999, 72, 1101-1108. At that time, as the solvent, perfluorohexane (FC-72, manufactured by 3M Japan Ltd.) or the like can be used instead of AK-225.
  • the bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide of the present invention may be synthesized by a method other than the methods described in the above-mentioned literature. For example, Chem. Rev, 1996, 96, 1779-1808 describes a method for synthesizing fluorinated peroxide.
  • a method for reacting acid fluoride with hydrogen peroxide in addition to a method for reacting acid fluoride with hydrogen peroxide, a method for reacting acid chloride with hydrogen peroxide, acid anhydrous. Examples thereof include a method of reacting an object with hydrogen peroxide. At that time, the reaction proceeds due to the presence of a base such as sodium hydroxide in the system.
  • a chain transfer agent may be used for the purpose of adjusting the molecular weight.
  • the chain transfer agent include organic compounds having 1 to 20 carbon atoms containing at least one atom selected from the group consisting of hydrogen atoms and chlorine atoms.
  • Specific examples of the chain transfer agent include organic compounds having 1 to 20 carbon atoms containing hydrogen atoms such as toluene, acetone, ethyl acetate, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol and isopropanol; chloroform, dichloromethane, tetrachloromethane and chloro.
  • Examples thereof include organic compounds having 1 to 20 carbon atoms containing chlorine atoms such as methane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, pentachloroethane, hexachloroethane, benzyl chloride, pentafluorobenzyl chloride, and pentafluorobenzoyl chloride.
  • an organic compound having 1 to 20 carbon atoms containing a chlorine atom is preferable from the viewpoint of suppressing yellowing after heating and melting, and an organic compound having 1 to 20 carbon atoms containing a hydrogen atom and a chlorine atom is preferable. More preferred.
  • the amount of the chain transfer agent is, for example, 0.01 to 50% by weight based on the total amount of the monomer and the chain transfer agent.
  • the polymerization method is not limited, and examples thereof include methods such as solution polymerization, precipitation polymerization, bulk polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization.
  • the fluidity of the resin powder is high, continuous supply to a molding machine or the like is possible, residual solvent can be suppressed in the resin, bulk density is large, and filling property is increased. Since a powder having excellent handleability during molding can be obtained, at least the monomer represented by the formula (7) is dissolved as an organic solvent, and at least a part of the resin produced by the polymerization is not dissolved. It is an organic solvent that causes resin precipitation, and it is preferable to use an organic solvent that precipitates in the organic solvent as particles of the resin produced by the polymerization. In the method for producing a resin of the present invention, the organic solvent may be referred to as a "precipitation polymerization solvent".
  • the resin produced by the polymerization reaction can be precipitated as particles having a specific volume average particle size, and as a result, resin particles having excellent moldability and filling property can be produced. .. Further, since a polymerization aid such as an emulsifier and a dispersant is not used, resin particles that do not contain an emulsifier and a dispersant that cause a decrease in transparency and heat resistance can be produced.
  • the precipitation polymerization solvent means a solvent in which the resin particles remaining after the resin particles containing the residue unit represented by the formula (1) are immersed in the organic solvent for a long time.
  • the amount of resin particles having a weight average molecular weight Mw of 5 ⁇ 10 4 to 70 ⁇ 10 4 including the residue unit represented by the general formula (1) is 10 times the amount (w / w) of the resin particles.
  • the organic solvent can be regarded as the precipitation polymerization solvent A when the residual resin particles can be visually confirmed in the organic solvent.
  • the precipitation polymerization solvent A is an organic solvent in which the solution is cooled to 25 ° C. after being immersed at 50 ° C.
  • the weight loss rate of the resin sample is more preferably less than 12% by weight, still more preferably less than 10% by weight.
  • the rate of decrease in resin weight can be measured by the following method. After filtering the above cooled solution with a filter, the solid on the filter is rinsed with the solvent, washed with acetone a plurality of times, and then dried to collect the resin sample on the filter. The weight of the recovered resin is measured, and the value obtained by subtracting the weight of the recovered resin from the amount of resin immersed in the organic solvent is divided by the amount of resin immersed in the organic solvent. do.
  • the precipitation polymerization solvent examples include non-halogen organic solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, hexane and butyl acetate, chlorine organic solvents such as dichloromethane and chloroform, and organic solvents containing a fluorine atom in the molecule.
  • an organic solvent containing a fluorine atom and a hydrogen atom in the molecule is preferable because a chain transfer reaction is unlikely to occur in radical polymerization, the polymerization yield is excellent, and a high molecular weight compound can be easily obtained.
  • Specific precipitation polymerization solvents containing fluorine and hydrogen atoms in the molecule include 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether and 2,2,2-tri.
  • 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether, 2,2,2-trifluoroethanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro Isopropanol and 1,2,2,3,3,4,4-heptafluorocyclopentane are preferable, and since the polymerization yield is excellent and a high molecular weight substance can be easily obtained, 1,2,2,3,3,4. 4-Heptafluorocyclopentane is preferred.
  • the precipitation polymerization solvent preferably contains a fluorine atom and a hydrogen atom in the molecule because of its excellent polymerization yield, and the content of the hydrogen atom in the solvent is preferably 1% by weight or more based on the weight of the solvent molecule. 5% by weight or more is more preferable.
  • the polymerization yield is excellent and a high molecular weight substance can be easily obtained, 1% by weight or more and 5% by weight or less is preferable, and 1.5% by weight or more and 4% by weight or less is preferable.
  • the precipitation polymerization solvent a solvent containing no chlorine atom in the molecule is preferable because the polymerization yield is excellent and a high molecular weight compound can be easily obtained.
  • monomer: precipitation polymerization solvent 1: 99. It is preferably from 50:50, more preferably from 5:95 to 40:60, and even more preferably from 5:95 to 30:70.
  • the monomer represented by the formula (7) is perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane) represented by the following formula (9), and the formula (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane) is used.
  • the residue unit represented by 1) is a perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane) residue unit represented by the formula (4).
  • the fluororesin which is one aspect of the present invention, will be described in detail below.
  • the fluororesin of the present invention in the following description means the fluororesin of the second aspect of the present invention.
  • the fluororesin of the present invention contains a residue unit represented by the following formula (1), and when dissolved in a perfluorohexane solution to obtain a 10 wt% perfluorohexane solution, the optical path length is 10 mm and the wavelength is 275 nm. It is a fluororesin having a measured transmittance of 50% or more.
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 are independently a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and a branched form having 3 to 7 carbon atoms.
  • the fluororesin of the present invention has a bulky ring structure contained in the specific formula (1), it is amorphous and has high transparency and high heat resistance. In addition, it has high electrical properties, chemical resistance, waterproofness, and liquid-repellent oil-repellent properties because it is composed only of carbon, fluorine, and oxygen.
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 are independently branched with a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and 3 to 7 carbon atoms. It represents one of a group consisting of a perfluoroalkyl group having a shape or a cyclic perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms.
  • the perfluoroalkyl group may have an ethereal oxygen atom.
  • Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 may be linked to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms, and the ring may be a ring containing an etheric oxygen atom.
  • linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms examples include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, an undecafluoropentyl group, and a tridecafluorohexyl group. Examples thereof include a pentadecafluoroheptyl group.
  • Examples of the branched perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms include a heptafluoroisopropyl group, a nonafluoroisobutyl group, a nonafluorosec-butyl group, and a nonafluorotert-butyl group.
  • Examples of the cyclic perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms include a heptafluorocyclopropyl group, a nonafluorocyclobutyl group, and a tridecafluorocyclohexyl group.
  • the linear perfluoroalkyl group which may have an etheric oxygen atom having 1 to 7 carbon atoms, e.g., -CF 2 OCF 3 group, - (CF 2) 2 OCF 3 group, - (CF 2 ) 2 OCF 2 CF 3 units and the like.
  • Examples of the cyclic perfluoroalkyl group which may have an ethereal oxygen atom having 3 to 7 carbon atoms include 2- (2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro). ) -Pyrynyl group, 4- (2,3,3,4,5,5,6,6-decafluoro) -Pyrynyl group, 2- (2,3,3,4,5,5- Heptafluoro) -furanyl group and the like can be mentioned.
  • At least one of Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 is a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a branched perfluoroalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, or a carbon number of carbon atoms. It is preferably a fluororesin which is one of a group consisting of 3 to 7 cyclic perfluoroalkyl groups. As a result, the fluororesin of the present invention exhibits excellent heat resistance.
  • residue unit represented by the formula (1) include the residue unit represented by the following formula (2).
  • a fluororesin containing a residue unit represented by the following formula (3) is preferable because of its excellent heat resistance and molding processability, and perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane). Fluororesin containing a residue unit is more preferable.
  • the fluororesin of the present invention contains a residue unit represented by the above formula (1), and is measured at an optical path length of 10 mm and a wavelength of 275 nm when dissolved in perfluorohexane to prepare a 10 wt% perfluorohexane solution. It is a fluororesin having a transmittance of 50% or more.
  • the fluororesin of the present invention has a transmittance of 50% or more measured at an optical path length of 10 mm and 275 nm when a perfluorohexane solution having a concentration of 10 wt% is prepared by dissolving it in a perfluorohexane solution.
  • the transmittance at an optical path length of 10 mm may be a value when 10 mm is actually transmitted through the solution, or a value converted at 10 mm on the assumption that 10 mm is transmitted through the solution. Either is fine. In the latter case, it can be said that the transmittance is when the optical path length is converted to 10 mm.
  • the 10 wt% fluororesin-perfluorohexane solution of the present invention is also simply referred to as a “measurement solution”.
  • a transmittance of 50% or more of the measurement solution yellowing during melt molding of a thick molded product using the fluororesin of the present invention is suppressed.
  • the fluororesin of the present invention is used to melt a thick molded product. Yellowing during molding becomes remarkable.
  • the transmittance of the measurement solution at the wavelength of 275 nm is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, further preferably 85% or more, further preferably 90% or more, still more preferably 95% or more. As a result, yellowing after heating and melting is further suppressed.
  • the measurement solution does not have a peak showing a minimum in the transmission spectrum at an optical path length of 10 mm and a wavelength of 250 to 300 nm.
  • the fluororesin of the present invention suppresses yellowing during melt molding of a thick molded product, it is preferable that the fluororesin does not have a peak at ⁇ 150 to 170 ppm in solid 19 F-NMR.
  • Fluororesin of the present invention preferably has a weight average molecular weight Mw is in the range of 5 ⁇ 10 4 ⁇ 3 ⁇ 10 5.
  • the weight average molecular weight Mw is in this range, the melt molding processability and the defoaming property at the time of melting are excellent. Further, when the weight average molecular weight Mw is in this range, cracks are less likely to occur during heating and cooling.
  • Fluororesin of the present invention is excellent in melt-moldability, it is preferable from the viewpoint of excellent defoaming during melting, more preferably in the range of weight average molecular weight Mw of 5 ⁇ 10 4 ⁇ 2 ⁇ 10 5.
  • the weight average molecular weight Mw of the fluororesin of the present invention can dissolve, for example, standard polymethyl methacrylate having a known molecular weight as a standard sample and both the standard sample and the fluororesin as an eluent using gel permission chromatography (GPC). It can be calculated from the elution time of the sample and the standard sample and the molecular weight of the standard sample using a solvent.
  • GPC gel permission chromatography
  • the molecular weight distribution Mw / Mn which is the ratio of the weight average molecular weight Mw to the number average molecular weight Mn of the fluororesin of the present invention, is not particularly limited, but yellowing after heating and melting is suppressed, excellent melt molding processability, and melting.
  • the molecular weight distribution Mw / Mn is preferably 1.2 to 8, and more preferably 1.2 to 5, from the viewpoint of excellent defoaming property at the time and less crack generation during heating and cooling. , 1.5 to 3, more preferably.
  • the number average molecular weight Mn can be measured by the same method as the above-mentioned method for measuring the weight average molecular weight Mw, and the molecular weight distribution Mw / Mn can be calculated by dividing the weight average molecular weight Mw by the number average molecular weight Mn.
  • the fluororesin of the present invention has a yellowness (YI) of 10 measured in the diameter direction of a thick melt-molded product (a columnar molded body having a diameter of 10 mm and a height of about 17 mm, which is molded by heating and melting at 280 ° C. for 24 hours in a test tube). It is preferably less than or equal to, more preferably 4 or less, still more preferably 3 or less. According to the present inventors, when melt molding of a thick molded product is performed in a closed state, yellowing of the fluororesin after heat melt molding becomes remarkable as compared with heating in an open environment.
  • a method for evaluating the yellowness and coloring of a melt-molded product of a thick molded product for example, it is obtained by melting and molding 3 g of the fluororesin of the present invention by heating it at 280 ° C. for 24 hours in a test tube having an outer diameter of 13 mm.
  • a method of evaluating the yellowness (YI) of a cylindrical body (diameter 10 mm ⁇ height about 17 mm) measured in the radial direction can be mentioned.
  • the radial direction is the vertical direction when the test tube is laid down sideways on a desk or the like.
  • the RGB values are read, and the read RGB values are obtained from the tristimulus values X, Y, Z of the XYZ color system by the following equation, and from X, Y, Z according to the method of JIS K7373, in the C light source (auxiliary illuminant C). It can be measured by calculating the degree of yellowness (YI).
  • X 0.4124R + 0.3576G + 0.1805B
  • Y 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B
  • Z 0.0193R + 0.1192G + 0.9505B
  • the fluororesin of the present invention preferably has a yellowness (YI) of 1 or less in a flaky melt-molded product (thickness of 3 mm, molded by heating and melting at 280 ° C. for 24 hours in a petri dish).
  • YI yellowness
  • Examples of the molding method and the evaluation method include the methods described in Examples.
  • the fluororesin of the present invention may contain other monomer residue units, and examples of the other monomer residue units include tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), and chlorotri.
  • TFE tetrafluoroethylene
  • HFP hexafluoropropylene
  • CFE Fluoroethylene
  • CTFE trifluoroethylene
  • VF vinyl fluoride
  • VDF vinylidene fluoride
  • PPD perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxol
  • PPD perfluoro (allyl vinyl ether), perfluoro (butenyl vinyl ether) and the like.
  • the particle size of the fluororesin of the present invention is not particularly limited, but the fluidity of the resin powder is high, continuous supply to a molding machine or the like is possible, residual solvent can be suppressed in the resin, and the bulk density is large.
  • the volume average particle size is preferably 1 to 1000 ⁇ m, more preferably 1 to 500 ⁇ m, and even more preferably 1 to 300 ⁇ m, because the filling property is increased and the handleability during molding is excellent. ..
  • the volume average particle size of the fluororesin of the present invention can be evaluated by measuring the particle size distribution (volume distribution) by the laser diffraction / scattering method.
  • the particle size distribution by the laser diffraction / scattering method can be measured by dispersing the resin particles in water or an organic solvent such as methanol.
  • a laser scatterometer a microtrack manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd. can be exemplified.
  • the volume average particle size is also called a Mean Volume Diameter, which is an average particle size expressed on a volume basis.
  • the particle size distribution is divided for each particle size channel, and the representative particle size value of each particle size channel is d, each. It is represented by ⁇ (vd) / ⁇ (v), where v is the volume-based percentage for each particle size channel.
  • the fluororesin of the present invention is preferably in the form of powder and has a volume average particle size of 1 to 1000 ⁇ m.
  • the fluororesin of the present invention can be produced by polymerizing a mixture containing a radical polymerization initiator represented by the following formula (4) and a monomer represented by the following formula (5).
  • Rf 9 , Rf 10 , Rf 11 , and Rf 12 each independently represent a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group has an etheric oxygen atom.
  • Rf 9 and Rf 10 may be connected to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms
  • Rf 11 and Rf 12 may be connected to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms. It may be formed, and the ring may be a ring containing an etheric oxygen atom.
  • Rf 5 , Rf 6 , Rf 7 , and Rf 8 are independently a fluorine atom, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and a branched form having 3 to 7 carbon atoms.
  • Rf 5 , Rf 6 , Rf 7 , and Rf 8 in the formula (5) are synonymous with Rf 1 , Rf 2 , Rf 3 , and Rf 4 in the formula (1), respectively.
  • a radical polymerization initiator represented by the formula (4) is used to obtain a fluororesin in which yellowing is suppressed during melt molding of a thick molded product. be able to. Further, by using the radical polymerization initiator represented by the formula (4), a fluororesin can be obtained with excellent yield and productivity as compared with the case of using a linear perfluorodiacyl peroxide. .. Further, a fluororesin having a narrow molecular weight distribution Mw / Mn can be obtained. By narrowing the molecular weight distribution Mw / Mn, the heat melt moldability is improved.
  • the radical polymerization initiator represented by the formula (4) is decarbonated and then added to the polymer, so that the obtained polymer contains almost no carbonyl group and is described below. It is considered that the terminal represented by the formula (6) has a structure directly added to the polymer, which is advantageous in obtaining a fluororesin in which yellowing is suppressed during melt molding of a thick molded product.
  • Rf 15 and Rf 16 each independently represent a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group may have an etheric oxygen atom, and may also have an ether oxygen atom.
  • Rf 15 and Rf 16 may be linked to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms, and the ring may be a ring containing an etheric oxygen atom.
  • Rf 9 , Rf 10 , Rf 11 , and Rf 12 each independently represent a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group has an ethereal oxygen atom.
  • Rf 9 and Rf 10 may be connected to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms
  • Rf 11 and Rf 12 may be connected to each other to form a ring having 4 or more and 8 or less carbon atoms.
  • the ring may be a ring containing an etheric oxygen atom.
  • Examples of the perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms in the formula (4) include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, an undecafluoropentyl group, and a tridecafluorohexyl.
  • a linear perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a group, a pentadecafluoroheptyl group, and a perfluorohexadecyl group; a heptafluoroisopropyl group, a nonafluoroisobutyl group, a nonafluorosec-butyl group, and a nonafluorotert-butyl group.
  • Branched perfluoroalkyl groups having 3 to 7 carbon atoms such as; cyclic perfluoroalkyl groups such as nonafluorocyclobutyl group and tridecafluorocyclohexyl group; -OCF 3 groups, -OCF 2 CF 3 groups, -OC 3 F Examples thereof include a perfluoroalkyl group having an etheric oxygen atom such as 7 groups.
  • the ring When a ring having 4 or more and 20 or less carbon atoms is formed by connecting with each other, the ring includes a perfluorocyclobutyl group, a perfluorocyclopentyl group, a perfluorocyclohexyl group, a perfluoropentyl group, a perfluorooctyl group, and a perfluoro. Examples thereof include an oxolane group and a perfluorodioxolan group.
  • radical polymerization initiator represented by the formula (4) examples include a radical polymerization initiator represented by the following formula (7).
  • a radical polymerization initiator represented by the following formula (8) it is more preferable to use a radical polymerization initiator represented by the following formula (8).
  • the radical polymerization initiator represented by the formula (8) it is possible to obtain a fluororesin in which yellowing during melt molding of a thick molded product is further suppressed. Further, a fluororesin having a narrow molecular weight distribution Mw / Mn can be obtained. By narrowing the molecular weight distribution Mw / Mn, the heat melt moldability is improved. Further, the fluororesin can be obtained with excellent yield and productivity.
  • Rf 13 and Rf 14 independently represent perfluoroalkyl having 3 to 20 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group may have an ethereal oxygen atom.
  • the perfluoroalkyl group having 3 to 20 carbon atoms in the formula (8) for example, -CF 2 CF 2 CF 2 - group -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 - group, -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -group, -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -group, -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -group, -CF 2 CF 2 CF (CF 3 ) CF 2 CF 2 -group, -CF 2 CF 2 OCF 2 CF 2 -group, -OCF 2 CF 2 CF 2 O- group and the like can be mentioned.
  • a radical polymerization initiator represented by the following formula (9) and further to the following formula (10) it is more preferable to use a radical polymerization initiator represented by the following formula (9) and further to the following formula (10).
  • the radical polymerization initiator represented by the formula (9) and the formula (10) yellowing after heating and melting is further suppressed, and further, a thick molded product in a closed state such as in a test tube. It is possible to obtain a fluororesin in which yellowing during melt molding is further suppressed. Further, a fluororesin having a narrow molecular weight distribution Mw / Mn can be obtained. By narrowing the molecular weight distribution Mw / Mn, the heat melt moldability is improved. Further, the fluororesin can be obtained with excellent yield and productivity.
  • the radical polymerization initiator represented by the formula (10) may be referred to as a bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide.
  • Bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide is available from JP-A-11-49749 and J. Am. App. Polym. It can be obtained by the method described in Sci, 1999, 72, 1101-1108. At that time, as the solvent, perfluorohexane (FC-72, manufactured by 3M Japan Ltd.) or the like can be used instead of AK-225.
  • the bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide of the present invention may be synthesized by a method other than the methods described in the above-mentioned literature. For example, Chem. Rev, 1996, 96, 1779-1808 describes a method for synthesizing fluorinated peroxide.
  • a method for reacting acid fluoride with hydrogen peroxide in addition to a method for reacting acid fluoride with hydrogen peroxide, a method for reacting acid chloride with hydrogen peroxide, acid anhydrous. Examples thereof include a method of reacting an object with hydrogen peroxide. At that time, the reaction proceeds due to the presence of a base such as sodium hydroxide in the system.
  • a chain transfer agent may be used for the purpose of adjusting the molecular weight.
  • the chain transfer agent include organic compounds having 1 to 20 carbon atoms containing at least one atom selected from the group consisting of hydrogen atoms and chlorine atoms.
  • Specific examples of the chain transfer agent include organic compounds having 1 to 20 carbon atoms containing hydrogen atoms such as toluene, acetone, ethyl acetate, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol and isopropanol; chloroform, dichloromethane, tetrachloromethane and chloro.
  • Examples thereof include organic compounds having 1 to 20 carbon atoms containing chlorine atoms such as methane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, pentachloroethane, hexachloroethane, benzyl chloride, pentafluorobenzyl chloride, and pentafluorobenzoyl chloride.
  • an organic compound having 1 to 20 carbon atoms containing a chlorine atom is preferable from the viewpoint of suppressing yellowing after heating and melting, and an organic compound having 1 to 20 carbon atoms containing a hydrogen atom and a chlorine atom is preferable. More preferred.
  • the amount of the chain transfer agent is, for example, 0.01 to 50% by weight based on the total amount of the monomer and the chain transfer agent.
  • the polymerization method is not limited, and examples thereof include methods such as solution polymerization, precipitation polymerization, bulk polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization.
  • the fluidity of the resin powder is high, continuous supply to a molding machine or the like is possible, residual solvent can be suppressed in the resin, bulk density is large, and filling property is increased. Since a powder having excellent handleability during molding can be obtained, at least the monomer represented by the formula (5) is dissolved as an organic solvent, and the residue represented by the formula (1) generated by the polymerization is dissolved.
  • the organic solvent may be referred to as a "precipitation polymerization solvent".
  • the resin produced by the polymerization reaction can be precipitated as particles having a specific volume average particle size, and as a result, resin particles having excellent moldability and filling property can be produced. ..
  • a polymerization aid such as an emulsifier and a dispersant is not used, resin particles that do not contain an emulsifier and a dispersant that cause a decrease in transparency and heat resistance can be produced.
  • the precipitation polymerization solvent means a solvent in which the resin particles remaining after the resin particles containing the residue unit represented by the formula (1) are immersed in the organic solvent for a long time.
  • the amount (w / w) of the resin particles having a weight average molecular weight Mw of 5 ⁇ 10 4 to 70 ⁇ 10 4 including the residue unit represented by 1 is 10 times the amount (w / w) of the resin particles.
  • the organic solvent can be regarded as the precipitation polymerization solvent A.
  • the precipitation polymerization solvent A is 50.
  • the resin is preferably an organic solvent in which the solution is cooled to 25 ° C.
  • the resin sample remaining in a solid state is recovered, and the weight loss rate of the resin sample is less than 20% by weight.
  • the weight loss rate of the sample is more preferably less than 12% by weight, still more preferably less than 10% by weight.
  • the rate of decrease in resin weight can be measured by the following method. After filtering the above cooled solution with a filter, the solid on the filter is rinsed with the solvent, washed with acetone a plurality of times, and then dried to collect the resin sample on the filter. The weight of the recovered resin is measured, and the value obtained by subtracting the weight of the recovered resin from the amount of resin immersed in the organic solvent is divided by the amount of resin immersed in the organic solvent. do.
  • the precipitation polymerization solvent examples include non-halogen organic solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, hexane and butyl acetate, chlorine organic solvents such as dichloromethane and chloroform, and organic solvents containing a fluorine atom in the molecule.
  • an organic solvent containing a fluorine atom and a hydrogen atom in the molecule is preferable because a chain transfer reaction is unlikely to occur in radical polymerization, the polymerization yield is excellent, and a high molecular weight compound can be easily obtained.
  • Specific precipitation polymerization solvents containing fluorine and hydrogen atoms in the molecule include 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether and 2,2,2-tri.
  • 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether, 2,2,2-trifluoroethanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro Isopropanol and 1,2,2,3,3,4,4-heptafluorocyclopentane are preferable, and since the polymerization yield is excellent and a high molecular weight substance can be easily obtained, 1,2,2,3,3,4. 4-Heptafluorocyclopentane is preferred.
  • the precipitation polymerization solvent preferably contains a fluorine atom and a hydrogen atom in the molecule because of its excellent polymerization yield, and the content of the hydrogen atom in the solvent is preferably 1% by weight or more based on the weight of the solvent molecule. 5% by weight or more is more preferable.
  • the polymerization yield is excellent and a high molecular weight substance can be easily obtained, 1% by weight or more and 5% by weight or less is preferable, and 1.5% by weight or more and 4% by weight or less is preferable.
  • the precipitation polymerization solvent a solvent containing no chlorine atom in the molecule is preferable because the polymerization yield is excellent and a high molecular weight compound can be easily obtained.
  • monomer: precipitation polymerization solvent 1:99. It is preferably from 50:50, more preferably from 5:95 to 40:60, and even more preferably from 5:95 to 30:70.
  • the monomer represented by the formula (5) is perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane) represented by the formula (11), and the monomer is represented by the formula (1).
  • the weight average molecular weight Mw and the molecular weight distribution Mw / Mn in terms of polymethyl methacrylate were calculated from the elution times of the sample and the standard sample.
  • the RGB value of the molded product was read from the obtained image using Paint (image processing software manufactured by Microsoft Corporation).
  • Paint image processing software manufactured by Microsoft Corporation.
  • the read RGB values were used to obtain the tristimulus values X, Y, and Z of the XYZ color system by the following equation.
  • the yellowness (YI) of the C light source (auxiliary illuminant C) was calculated from X, Y, Z according to the method of JIS K7373, and the yellowness ( ⁇ 10 mm ⁇ H17 mm, in vitro 280 ° C. 24 h) of the thick melt molded product ( ⁇ 10 mm ⁇ H17 mm, in vitro 280 ° C. 24 h) was calculated.
  • YI) was asked.
  • X 0.4124R + 0.3576G + 0.1805B
  • Y 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B
  • Z 0.0193R + 0.1192G + 0.9505B
  • a fluororesin heat-melt molded product having a diameter of 26.4 mm was obtained.
  • air compressed by a compressor was passed through a dehumidifier (dew point temperature ⁇ 20 ° C. or lower).
  • the obtained fluororesin heat-melt molded product was measured for each petri dish using a spectrophotometer (U-4100 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) at wavelengths of 200 nm to 1500 nm at 1 nm intervals.
  • the thickness is increased.
  • the yellowness (YI) of a 3 mm fluororesin heat-melt molded product was determined.
  • the yellowness (YI) of the petri dish alone (receiver only) was 0.21.
  • volume average particle size (unit: ⁇ m) was measured using Microtrac MT3000 manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd. and metall as a dispersion medium.
  • a quartz cell containing -72) was set, and the transmittance of the polymer solution was measured at a wavelength range of 190 to 700 nm, a scanning speed of 400 nm / min, and an interval of 1 nm.
  • the value of the transmittance at the wavelength of 275 nm obtained here was taken as the value of the transmittance of the fluororesin in a 10 wt% perfluorohexane solution having an optical path length of 10 mm at a wavelength of 275 nm. Further, from the graph of the relationship between the wavelength and the transmittance, it was determined whether or not the peak showing the minimum was present at the wavelength of 250 to 300 nm.
  • Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1-1 to 1-7, and Reference Example 1-1 are Examples, Comparative Examples, and Reference Examples relating to the first aspect of the present invention.
  • Example 1-1 The inside of a 3 L SUS316 autoclave equipped with a paddle-type stirring blade, a nitrogen introduction tube and a thermometer was replaced with nitrogen. A solution of 2.33 g (0.0036 mol) of bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide as an initiator dissolved in FC-72 (perfluorohexane manufactured by 3M Japan): 230 g, perfluoro as a monomer. (4-Methyl-2-methylene-1,3-dioxolane): 175 g (0.72 mol), FC-72: 470 g as a polymerization solvent was placed in an autoclave after removing dissolved oxygen, and 24 at 55 ° C. under stirring.
  • FC-72 perfluorohexane manufactured by 3M Japan
  • Solution polymerization was carried out by holding for a long time to obtain a viscous liquid in which the resin was dissolved. After cooling to room temperature, the ampoule was opened, and the resin solution obtained for viscosity adjustment was added to FC-72: 875 g and diluted to prepare a resin diluted solution.
  • Example 1-2 The inside of a 3 L SUS316 autoclave equipped with a paddle-type stirring blade, a nitrogen introduction tube and a thermometer was replaced with nitrogen.
  • 3-Dioxolan 300 g (1.23 mol), Zeolola-H: 1120 g as a polymerization solvent, chloroform as a chain transfer agent (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 33.33 g (0.279 mol, amount of chain transfer agent: simple (10% by weight based on the total of the monomer and the chain transfer agent) is placed in an autoclave after removing dissolved oxygen, and the mixture is held at 40 ° C. for 24 hours under stirring to carry out precipitation polymerization. A slurry precipitated in the above was obtained.
  • the slurry is cooled to room temperature, the produced resin particles are collected by filtration, washed with acetone, and vacuum dried to obtain a powdered perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane) resin. Obtained (yield: 90%).
  • the weight average molecular weight of the obtained fluororesin was 8.8 ⁇ 10 4 , and the molecular weight distribution Mw / Mn was 2.48. Further, the volume average particle size of the obtained fluororesin was 26 ⁇ m, which was excellent in the fluidity of the powder, and was more excellent in the fluidity of the powder than in Example 1-1.
  • Example 1-3 As a result of solid 19 F-NMR measurement of the fluororesin obtained in Example 1-2, peaks derived from the terminal perfluorocyclohexyl group were confirmed at -140.2 ppm and -144.4 ppm. The integral value of the peak (6F) derived from the terminal group was 0.23 in total, while the integral value of the main chain peak (5F) of -81.3 ppm was 500.
  • the weight average molecular weight of the obtained fluororesin 21 ⁇ 10 4, molecular weight distribution Mw / Mn was 2.8. Further, the obtained fluororesin was in the form of a lump and was inferior in the fluidity of the powder. Table 1 shows the evaluation results of the fluororesin.
  • the weight average molecular weight of the obtained fluororesin was 9.6 ⁇ 10 4 , and the molecular weight distribution Mw / Mn was 2.6.
  • the above-mentioned operation from polymerization to drying was separately performed twice more, and the obtained polymers were mixed to obtain a polymer for evaluation.
  • the evaluation results of the obtained polymer are shown in Table 2.
  • the weight average molecular weight of the obtained fluororesin was 34 ⁇ 10 4 , and the molecular weight distribution Mw / Mn was 25.
  • the yield was very low and the molecular weight distribution was very large.
  • the solid 19 F-NMR measurement of the fluororesin was carried out, no peaks showing maximums were detected at ⁇ 140 to 142 ppm and 143 to 145 ppm.
  • the polymer taken out from this ampoule was dried under vacuum (150 mmHg) at 100 ° C. for 24 hours to obtain a polymer (yield: 76%).
  • the above-mentioned operation from polymerization to drying was separately performed twice more, and the obtained polymers were mixed to obtain a polymer for evaluation.
  • the evaluation results of the obtained polymer are shown in Table 2.
  • the weight average molecular weight of the obtained fluororesin 12 ⁇ 10 4, a molecular weight distribution Mw / Mn was 1.8. When the solid 19 F-NMR measurement of the fluororesin was carried out, no peaks showing maximums were detected at ⁇ 140 to 142 ppm and 143 to 145 ppm.
  • Example 1-1 The resin particles obtained in Example 1-2 were immersed in 10 times the amount of various solvents at 50 ° C. for 5 hours, and it was visually observed whether the resin particles remained.
  • the organic solvents in which the residual resin particles were confirmed with the naked eye are as follows: 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether, 2,2,2-trifluoroethanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol, 1 , 2,2,3,3,4,4-heptafluorocyclopentane, chloroform.
  • the mixture was cooled to 25 ° C., filtered through a filter, rinsed with the solvent to remove the resin particles, washed twice with 10 times the amount of acetone, vacuum dried, and recovered from the dry weight.
  • the recovery rate was 90% or more in each case.
  • the filtrate obtained above was distilled off and the solid content in the filtrate was determined, the solid content in the filtrate was less than 10% with respect to the resin particles used. From the above results, it was confirmed that the weight reduction rate of the resin weight was less than 10% by weight.
  • the fluororesin according to the first aspect of the present invention is a thick melt molded product ( ⁇ 10 mm ⁇ H17 mm, in vitro 280) as compared with Comparative Examples 1-1 to 1-3.
  • the yellowness at ° C. 24h) is small, and yellowing is suppressed even in a thick molded product.
  • the method for producing a fluororesin according to the first aspect of the present invention has a higher yield than the method of Comparative Example 1-3, and as shown in Examples 1-1 to 1-2, the yield is 80% or more.
  • Fluororesin can be produced in the above, and depending on the conditions, the fluororesin can be produced in a yield of 85% or more, further 90% or more.
  • the fluororesin obtained by the method for producing a fluororesin according to the first aspect of the present invention has an improved yellowness of a product heated at 280 ° C. for 24 hours in a test tube and has a molecular weight distribution as compared with the method of Comparative Example 1-3. It is possible to produce a fluororesin having a narrow molecular weight distribution Mw / Mn of 5 or less, 4 or less depending on the conditions, and further 3 or less.
  • Examples 2-1 to 2-2, Comparative Examples 2-1 to 2-3, and Reference Examples 2-1 to 2-2 are Examples, Comparative Examples, and Reference Examples relating to the second aspect of the present invention. Is.
  • Example 2-2 A solution prepared by dissolving 0.0266 g (0.000041 mol) of bis (perfluorocyclohexylcarbonyl) peroxide as an initiator in FC-72: 2.7 g was placed in a glass amplifier having a diameter of 30 mm equipped with a magnetic stirrer.
  • Precipitation polymerization was carried out by holding the magnetic stirrer at 40 ° C. for 24 hours while stirring the magnetic stirrer in an upright state, and a slurry was obtained in which the resin became cloudy and the resin was precipitated in the polymerization solvent. After cooling to room temperature, the ampoule is opened, the liquid containing the produced resin particles is filtered off, washed with acetone, and vacuum dried to produce powdered perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane). ) Resin was obtained (yield: 90%). The weight average molecular weight of the obtained fluororesin was 9.2 ⁇ 10 4 , and the molecular weight distribution Mw / Mn was 2.7.
  • the volume average particle size of the obtained fluororesin was 18 ⁇ m, and the fluidity of the powder was excellent, and the fluidity of the powder was superior to that of Example 2-1.
  • solid 19 F-NMR no peak was observed at -150 to 170 ppm, and a fluorine-containing aromatic ring such as a pentafluorophenyl group was not detected.
  • the evaluation results of the obtained fluororesin are shown in Table 3 and FIG.
  • the above-mentioned operation from polymerization to drying was separately performed twice more, and the obtained polymers were mixed to obtain a polymer for evaluation.
  • the evaluation results of the obtained polymer are shown in Table 4.
  • the weight average molecular weight of the obtained fluororesin was 34 ⁇ 10 4 , and the molecular weight distribution Mw / Mn was 25.
  • the yield was very low and the molecular weight distribution was very large.
  • the polymer taken out from this ampoule was dried under vacuum (150 mmHg) at 100 ° C. for 24 hours to obtain a polymer (yield: 76%).
  • the above-mentioned operation from polymerization to drying was separately performed twice more, and the obtained polymers were mixed to obtain a polymer for evaluation.
  • the evaluation results of the obtained polymer are shown in Table 4.
  • a molecular weight distribution Mw / Mn was 1.8.
  • the ampoule is opened, the contents are placed in a beaker containing 600 g of hexane under stirring, the solid is collected by filtration, washed twice with acetone, and vacuum dried to obtain a massive perfluoro (4-methyl-2). -Methylene-1,3-dioxolane) resin was obtained (yield 17%).
  • the weight average molecular weight of the obtained fluororesin 83 ⁇ 10 4, a molecular weight distribution Mw / Mn was 25. The yield was very low and the molecular weight distribution was very large.
  • Example 2-2 The resin particles obtained in Example 2-2 were immersed in 10 times the amount of various solvents at 50 ° C. for 5 hours, and it was visually observed whether the resin particles remained.
  • the organic solvents in which the residual resin particles were confirmed with the naked eye are as follows: 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether, 2,2,2-trifluoroethanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol, 1 , 2,2,3,3,4,4-heptafluorocyclopentane, chloroform.
  • the mixture was cooled to 25 ° C., filtered through a filter, rinsed with the solvent to remove the resin particles, washed twice with 10 times the amount of acetone, vacuum dried, and recovered from the dry weight.
  • the recovery rate was 90% or more in each case.
  • the filtrate obtained above was distilled off and the solid content in the filtrate was determined, the solid content in the filtrate was less than 10% with respect to the resin particles used. From the above results, it was confirmed that the weight reduction rate of the resin weight was less than 10% by weight.
  • the fluororesin of the second aspect of the present invention is a thick melt molded product ( ⁇ 10 mm ⁇ H17 mm, in vitro 280 ° C. 24 h) as compared with Comparative Example 2-1. Yellowing during melt molding of a thick molded product with low yellowness is suppressed.
  • the method for producing a fluororesin according to the second aspect of the present invention has a higher yield than the method of Reference Example 2-1 and has a yield of 80% or more as shown in Examples 1-1 to 1-2.
  • Fluororesin can be produced in the above, and depending on the conditions, the fluororesin can be produced in a yield of 85% or more, further 90% or more.
  • the fluororesin obtained by the method for producing a fluororesin according to the second aspect of the present invention has an improved yellowness of a product heated at 280 ° C. for 24 hours in a test tube and has a molecular weight distribution as compared with the method of Reference Example 2-1. It is possible to produce a fluororesin having a narrow molecular weight distribution Mw / Mn of 5 or less, 4 or less depending on the conditions, and further 3 or less.
  • Both the first aspect and the second aspect of the present invention are useful in the field related to fluororesins.

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Abstract

本発明は、下記式(1)で表される残基単位と、下記式(2)で表される末端基を含むフッ素樹脂、および下記式(1)で表される残基単位を含み、パーフルオロヘキサンに溶解させて10wt%のパーフルオロヘキサン溶液とした際に、その光路長10mm、波長275nmで計測された50%以上であるフッ素樹脂に関する。 (式(1)中、Rf1、Rf2、Rf3、Rf4はそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf1、Rf2、Rf3、Rf4は互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。) (式(2)中、iは3~20の整数である) 本発明は、加熱溶融後の黄変が抑制される、特に肉厚品の成形においても着色が低減されたオキソラン環を含むフッ素樹脂およびその製造方法を提供する。

Description

フッ素樹脂およびその製造方法
 本発明は、フッ素樹脂およびその製造方法に関する。本発明は、フッ素樹脂およびその製造方法に関する第1の態様及び第2の態様を含む。
 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年3月26日出願の日本特願2020-055770号および2020年3月26日出願の日本特願2020-055776号の優先権を主張し、それらの全記載は、ここに特に開示として援用される。
 フッ素樹脂は、耐熱性、電気特性、耐薬品性、防水性、撥液發油性、光学特性に優れるため半導体をはじめとする電子部品の保護膜、インクジェットプリンタヘッドの撥水膜、フィルタの防水防油コート、光学部材などに用いられている。
 なかでもオキソラン環を含むフッ素樹脂は嵩高い環構造を有するため非晶質で高い透明性および高い耐熱性を有する。また炭素、フッ素、酸素からのみ構成されることで高い電気特性、耐薬品性、防水性、撥液發油性を有する。さらに非晶性であることから溶融成形加工が可能である。
 非特許文献1には、オキソラン環を含むフッ素樹脂の1種であるパーフルオロ-2-メチレン-4-メチル-1,3-ジオキソラン(PFMMD)を、ラジカル重合開始剤としてパーフルオロベンゾイルパーオキサイドを用いて重合して得られたポリマー(ポリPFMMD)の合成および特性に関する記載がある。ポリPFMMDは耐熱性に優れる。本発明者らの検討によれば、非特許文献1に記載のポリPFMMDは加熱溶融成形後の黄変が著しく、特に厚みのある成形品で黄変が著しいものであった。そのため、ポリPFMMDの厚みのある成形体であっても、より着色の少ない、高い透明性を発現できる技術が切望されている。
 以上の背景技術は本発明の第1の態様及び第2の態様で共通する。
非特許文献1:Macromolecules 2005,38,4237-4245
非特許文献2:日本化学会誌 2001、No.12、659-668
<本発明の第1の態様>
 フッ素樹脂の加熱時の着色を低減する方法として脂肪族全フッ素開始剤を用いて、脂肪族パーフルオロアルキル基末端を有するフッ素樹脂を得る方法が知られている。例えば、非特許文献2には、(CFCFCFCOO)を用いてペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)を塊状重合で環化重合した例が報告されている。
 しかし、本発明者らの検討によれば、非特許文献2に記載の技術をポリPFMMDの合成に用いても加熱溶融成形後のポリPFMMDの黄変は十分低減されているとは言えないものであった。また、収率が著しく悪く生産性に劣り、分子量分布Mw/Mnが大きいものであった。
 本発明の第1の態様はオキソラン環を含むフッ素樹脂における課題を解決することを目的としてなされたものである。具体的には、加熱溶融後の黄変が抑制される、特に厚肉品の成形においても着色が低減されたオキソラン環を含むフッ素樹脂およびその製造方法を提供することを目的とする。
<本発明の第2の態様>
 非特許文献1においては、加熱溶融成形後の黄変が抑制され、収率・生産性に優れ、分子量分布Mw/Mnも狭いオキソラン環を含むフッ素樹脂の製造方法についても明らかになっていなかった。
 本発明の第2の態様は上記オキソラン環を含むフッ素樹脂における課題を解決することを目的としてなされたものである。具体的には、加熱溶融後の黄変が抑制される、特に厚肉品の成形においても着色が低減されたオキソラン環を含むフッ素樹脂およびその製造方法を提供することを目的とする。
<本発明の第1の態様>
 本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造の末端基を有するオキソラン環を含むフッ素樹脂が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明の第1の態様は以下の通りである。
[1-1]下記式(1)で表される残基単位と、下記式(2)で表される末端基を含むフッ素樹脂である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rfは、それぞれ独立して、フッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式(2)中、iは3~20の整数である)
[1-2]
式(2)で表される末端基が下記式(3)で表される構造である[1-1]に記載のフッ素樹脂。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
[1-3]
固体19F-NMRスペクトル解析において、-140ppm以上142ppm以下、及び、-143以上145ppm以下の範囲それぞれに極大を示すピークを示す[1-1]または[1-2]に記載のフッ素樹脂。
[1-4]
前記フッ素樹脂が粉末状であり、体積平均粒子径が1~1000μmであることを特徴とする[1-1]乃至[1-3]いずれか一項に記載のフッ素樹脂。
[1-5]
下記式(4)で表されるラジカル重合開始剤と、下記式(5)で表される単量体を含む混合物を重合させる工程を有する[1-1]乃至[1-4]いずれか一項に記載のフッ素樹脂の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式(4)中、jは3~20の整数である)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式(5)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
[1-6]
式(4)で表されるラジカル重合開始剤が、下記式(6)で表されるラジカル重合開始剤である[1-5]に記載のフッ素樹脂の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
[1-7]
重合させる工程において、混合物にさらに有機溶媒を混合し、
前記有機溶媒は、少なくとも前記単量体は溶解し、かつ重合により生じた樹脂の少なくとも一部は溶解せず、樹脂の沈殿を生じる溶媒であり、前記重合により生じた樹脂は粒子として有機溶媒中に沈殿する[1-5]または[1-6]に記載のフッ素樹脂の製造方法。
<本発明の第2の態様>
 本発明者らは鋭意検討した結果、波長275nmでの光吸収が小さく、透過率が高いフッ素樹脂が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明の第2の態様は以下の通りである。
[2-1]下記式(1)で表される残基単位を含み、パーフルオロヘキサンに溶解させて10wt%のパーフルオロヘキサン溶液とした際に、その光路長10mm、波長275nmで測定された透過率が50%以上であるフッ素樹脂である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
[2-2]
パーフルオロヘキサンに溶解させて10wt%のパーフルオロヘキサン溶液とした際に、その光路長10mm、波長250~300nmにおける透過スペクトルにおいて極小を示すピークが観察されない[2-1]に記載のフッ素樹脂。
[2-3]
前記フッ素樹脂が粉末状であり、体積平均粒子径が1~1000μmである[2-1]または[2-2]に記載のフッ素樹脂。
[2-4]
下記式(2)で表されるラジカル重合開始剤と、下記式(3)で表される単量体を含む混合物を重合させる工程を有する[2-1]乃至[2-3]いずれか一項に記載のフッ素樹脂の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式(2)中、Rf、Rf10、Rf11、Rf12はそれぞれ独立して炭素数1~20のパーフルオロアルキル基を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、RfとRf10は互いに連結して炭素数4以上20以下の環を形成してもよく、Rf11とRf12は互いに連結して炭素数4以上20以下の環を形成してもよく、前記環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式(3)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
[2-5]
式(2)で表されるラジカル重合開始剤が、下記式(4)で表されるラジカル重合開始剤である[2-4]に記載のフッ素樹脂の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式(4)中、Rf13、Rf14はそれぞれ独立して炭素数3~20のパーフルオロアルキル基を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよい。)
[2-6]
重合させる工程において、混合物にさらに有機溶媒を混合し、
前記有機溶媒は、少なくとも前記単量体は溶解し、かつ重合により生じた樹脂の少なくとも一部は溶解せず、樹脂の沈殿を生じる溶媒であり、前記重合により生じた樹脂は粒子として有機溶媒中に沈殿する[2-4]または[2-5]に記載のフッ素樹脂の製造方法。
 本発明の第1の態様によれば、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたオキソラン環を含むフッ素樹脂およびその製造方法を提供することができる。
 本発明の第2の態様によれば、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたオキソラン環を含むフッ素樹脂およびその製造方法を提供することができる。
図1は、実施例2-1、実施例2-2及び比較例2-1における、10wt%フッ素樹脂-パーフルオロヘキサン溶液に対する、光路長10mmでの透過スペクトルを示す。
 本発明の第1の態様で示される化学式の番号と本発明の第2の態様で示される化学式の番号はそれぞれ独立であり、同一の化学式でも異なる番号が付されている場合がある。
 <本発明の第1の態様>
 以下に本発明の一態様であるフッ素樹脂について詳細に説明する。以下の説明における本発明のフッ素樹脂は、本発明の第1の態様のフッ素樹脂を意味する。
 本発明の第1の態様のフッ素樹脂は、下記式(1)で表される残基単位と、下記式(2)で表される末端基を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式(2)中、iは3~20の整数である)
 本発明のフッ素樹脂は特定の式(1)に含まれる嵩高い環構造を有するため非晶質で高い透明性および高い耐熱性を有する。また炭素原子、フッ素原子、酸素原子からのみ構成されることで高い電気特性、耐薬品性、防水性、撥液發油性を有する。
 式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rf基は、それぞれ独立して、フッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基、または炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示す。前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよい。また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。
 炭素数1~7の直鎖状パーフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロペンチル基、トリデカフルオロヘキシル基、ペンタデカフルオロヘプチル基等が挙げられる。
 炭素数3~7の分岐状パーフルオロアルキル基としては、例えば、ヘプタフルオロイソプロピル基、ノナフルオロイソブチル基、ノナフルオロsec-ブチル基、ノナフルオロtert-ブチル基等が挙げられる。
 炭素数3~7の環状パーフルオロアルキル基としては、例えば、ヘプタフルオロシクロプロピル基、ノナフルオロシクロブチル基、トリデカフルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。
 炭素数1~7のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖状パーフルオロアルキル基としては、例えば、-CFOCF基、-(CFOCF基、-(CFOCFCF基等が挙げられる。
 炭素数3~7のエーテル性酸素原子を有していてもよい環状パーフルオロアルキル基としては、例えば、2-(2,3,3,4,4,5,5,6,6-デカフルオロ)-ピリニル基、4-(2,3,3,4,4,5,5,6,6-デカフルオロ)-ピリニル基、2-(2,3,3,4,4,5,5-ヘプタフルオロ)-フラニル基等が挙げられる。
 Rf、Rf、Rf、Rfの少なくともいずれか一つは、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または炭素数3~7環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種であるフッ素樹脂であることが好ましい。これにより、本発明のフッ素樹脂がより優れた耐熱性を示す。
 式(1)で表される残基単位の具体例としては、例えば下記式(3)で表される残基単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 このなかでも、耐熱性、成型加工性に優れるため、下記式(4)で表される残基単位を含むフッ素樹脂が好ましく、パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)残基単位を含むフッ素樹脂がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 本発明のフッ素樹脂は、下記式(2)で表される末端基を含む。これにより、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたものとなる。
 ここで、「末端基」とは、重合体の主鎖の末端部に存在する基を意味する。
 式(2)で表される末端基は下記式(5)で表される構造であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 本発明のフッ素樹脂が式(5)で表される末端基単位を含むことは、例えば次の方法で確認することができる。
 すなわち、フッ素樹脂に対する固体19F-NMRスペクトル解析において、-140ppm以上142ppm以下、及び、-143ppm以上145ppm以下の範囲それぞれに極大を示すピークを示すことが確認できた場合、本発明のフッ素樹脂が式(5)で表される末端基を有していると判断できる。-140ppm以上142ppm以下、及び、-143ppm以上145ppm以下の範囲それぞれに極大を示すピークは、式(5)の3位、4位、5位の-CF-基に帰属される。
 なお、フッ素樹脂の固体19F-NMR測定は、一般的な19F-NMR測定装置を用いればよい。例えば、Varian製VNMRS-400を用い、磁場強度376.18MHz(19F)で、1.6mmFASTMASプローブを用い、hahn-echo法にて、パルス幅1.3μs、スペクトル幅250kHz(664.6ppm)、スペクトル中心:-120ppm、待ち時間:10秒、MAS回転数:39kHz、積算回数2048回で、PTFE(-122.0ppm)を基準として、フッ素樹脂約10mgを用いて固体19F-NMR測定を実施する方法を例示できる。
 本発明のフッ素樹脂に対する固体19F-NMRスペクトル解析において、-140ppm以上142ppm以下、及び、-143ppm以上145ppm以下の範囲に極大を示す末端基に起因する末端ピーク(6F)の面積の積分値は、-81ppmの位置に極大を示す主鎖ピーク(5F)の面積の積分値500に対し、合計で0.001~10であることが好ましく、0.01~5であることが更に好ましく、0.05~5であることが更に好ましい。これにより、フッ素樹脂の黄変がさらに抑制される。ここで、-81ppmの位置に極大を示す主鎖ピーク(5F)は-CFO-基、-CF基に帰属される。
 本発明のフッ素樹脂が式(2)又は式(5)で表される残基単位を含むことは、例えば、フッ素樹脂のオリゴマーを固体13C-NMR測定することでも確認することができる。例えば、製造工程でゼオローラH等の溶媒に溶解したオリゴマー等を単離し、得られたオリゴマーに対して固体13C-NMR測定を行う。この際、式(1)で表さられる残基単位に直接結合したパーフルオロシクロアルキル基の1位のF原子に由来する、90~92ppmの範囲に極大を示すピークが観察されれば、フッ素樹脂が式(2)又は式(5)で表される末端基を含んでいると確認できる。
 式(2)又は式(5)で表される末端基は他の官能基を介さずに一般式(1)で表さられる残基単位に直接結合していることが好ましい。また、本発明のフッ素樹脂はカルボニル基を含まないことが好ましい。
 本発明のフッ素樹脂は、重量平均分子量Mwが5×10~3×10の範囲であることが好ましい。重量平均分子量Mwがこの範囲にあることで、溶融成形加工性、溶融時の脱泡性に優れる。また、重量平均分子量Mwがこの範囲にあることで、加熱冷却時のクラック発生の少ないものとなる。本発明のフッ素樹脂は、溶融成形加工性に優れ、溶融時の脱泡性に優れる観点から、更に好ましくは重量平均分子量Mwが5×10~2×10の範囲であることが好ましい。
 本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量Mwは、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、例えば標準試料として分子量既知の標準ポリメタクリル酸メチル、溶離液として標準試料とフッ素樹脂の両方を溶解可能な溶媒を用い、試料と標準試料の溶出時間、標準試料の分子量から算出することができる。前記溶液としては、アサヒクリンAK-225(旭硝子株式会社製)に、AK-225に対して10wt%の1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(和光純薬工業製)を添加したものを挙げることができる。
 本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比である分子量分布Mw/Mnには特に限定はないが、加熱溶融後の黄変が抑制され、溶融成形加工性に優れ、溶融時の脱泡性に優れ、加熱冷却時のクラック発生の少ないものとなる観点から、分子量分布Mw/Mnは1.2~8であることが好ましく、1.2~5であることが更に好ましく、1.5~3であることが更に好ましく、2.0~3であることが更に好ましい。数平均分子量Mnは前述した重量平均分子量Mwの測定方法と同様の方法で測定でき、分子量分布Mw/Mnは重量平均分子量Mwを数平均分子量Mnで割ることにより算出することができる。
 本発明のフッ素樹脂は肉厚溶融成形品(直径10mm×高さ約17mmの円柱状成形体、試験管内で280℃24h加熱溶融して成形)を直径方向に測定した黄色度(YI)が10以下であることが好ましく、4以下が更に好ましく、3以下が更に好ましい。本発明者らによれば、開放された環境での加熱に比べ、閉じられた状況で厚みのある成形品の溶融成形を行うとフッ素樹脂の加熱溶融成形後の黄変が著しくなる。厚みのある成形品の溶融成形品の黄色度・着色を評価する方法として、例えば、本発明のフッ素樹脂3gを外径13mmの試験管内で280℃24h加熱品して溶融・成形して得られた円柱形状体(直径10mm×高さ約17mm)を直径方向に測定した黄色度(YI)を評価する方法を挙げることができる。ここで直径方向は、試験管を机等の上に横に倒して置いた際の上下方向である。黄色度は得られた樹脂成型品を試験管に入ったまま、白色の紙の上に試験管を横に倒して置き、上からデジタル写真を撮影し、得られた画像からソフトウェアで成形品のRGB値を読み取り、読み取ったRGB値を次式によりXYZ表色系の三刺激値X、Y、Zを求め、X、Y、ZからJIS K7373の方法にのっとり、C光源(補助イルミナントC)における黄色度(YI)を計算することで測定することができる。
 X=0.4124R+0.3576G+0.1805B、
 Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B、
 Z=0.0193R+0.1192G+0.9505B
 本発明のフッ素樹脂は薄片溶融成形品(3mm厚、シャーレ内で280℃24h加熱溶融して成形)の黄色度(YI)が1以下であることが好ましい。成型方法、評価方法は実施例に記載の方法を挙げることができる。
 本発明のフッ素樹脂には他の単量体残基単位が含まれていても良く、他の単量体残基単位としては、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロアルキルエチレン、フルオロビニルエーテル、フッ化ビニル(VF)、フッ化ビニリデン(VDF)、パーフルオロ-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソール(PDD)、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)およびペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)などが挙げられる。
 本発明のフッ素樹脂の粒径には特に限定は無いが、樹脂粉末の流動性が高く、成型加工機等に対する連続した供給が可能となり、樹脂への溶剤の残留が抑制でき、嵩密度が大きく充填性が増加し、成形加工時の取扱い性に優れたものとなることから、体積平均粒径は1~1000μmであることが好ましく、1~500μmであることが好ましく、1~300μmが更に好ましい。
 本発明のフッ素樹脂の体積平均粒子径は、レーザー回折散乱法による粒子径分布測定(体積分布)で評価することができる。レーザー回折散乱法による粒子径分布は、樹脂粒子を水中又はメタノール等の有機溶媒中に分散させて測定することで測定することができる。レーザー散乱計として、マイクロトラック・ベル株式会社製のマイクロトラックを例示することができる。
 体積平均粒子径とは、Mean Volume Diameterとも言われ、体積基準で表した平均粒子径であり、粒子径分布を各粒径チャンネルごとに区切り、各粒径チャンネルの代表粒径値をd、各粒径チャンネルごとの体積基準のパーセントをvとした時に、Σ(vd)/Σ(v)で表される。
 本発明のフッ素樹脂は粉末状であり、体積平均粒子径が1~1000μmであることが好ましい。
 以下に本発明の一態様であるフッ素樹脂の製造方法について詳細に説明する。
 本発明のフッ素樹脂は、下記式(6)で表されるラジカル重合開始剤と、下記式(7)で表される単量体を含む混合物を重合させることで製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
(式(6)中、jは3~20の整数である)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
(式(7)中、Rf、Rf、Rf、Rfは、それぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
 式(7)中のRf、Rf、Rf、Rfは、式(1)中のRf、Rf、Rf、Rfとそれぞれ同義である。
 本発明のフッ素樹脂の製造方法においては、式(6)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたフッ素樹脂を得ることができる。さらに、分子量分布Mw/Mnが狭いフッ素樹脂を得ることができる。分子量分布Mw/Mnが狭くなることで、加熱溶融成形性が向上する。更に、フッ素樹脂を優れた収率、生産性で得ることができる。また、式(6)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、ラジカル重合開始剤が脱炭酸してからポリマーに付加することで、得られるポリマーはカルボニル基を殆ど含まないものとなり、式(2)で表される末端基が直接ポリマーに付加した構造となり、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたフッ素樹脂を得るうえで有利である。
 本発明のフッ素樹脂の製造方法においては、下記式(8)で表されるラジカル重合開始剤を用いることが更に好ましい。下記式(8)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が更に抑制されたフッ素樹脂を得ることができる。さらに、分子量分布Mw/Mnが狭いフッ素樹脂を得ることができる。分子量分布Mw/Mnが狭くなることで、加熱溶融成形性が向上する。更に、フッ素樹脂を優れた収率、生産性で得ることができる。本明細書において、下記式(8)で表されるラジカル重合開始剤はビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイドと呼ぶこともある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 ビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイドは特開平11-49749やJ.App.Polym.Sci,1999,72,1101-1108に記載の方法などで得ることができる。その際、溶媒として、AK-225に代えて、パーフルオロヘキサン(FC-72、スリーエムジャパン社製)等を用いることもできる。本発明のビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイドは上述の文献に記載の方法以外の方法で合成したものであっても良く、例えば、Chem.Rev,1996,96,1779-1808にフッ素化パーオキサイドの合成方法が記載されているが、酸フルオライドと過酸化水素を反応させる方法のほか、酸クロライドと過酸化水素を反応させる方法、酸無水物と過酸化水素を反応させる方法などを例示することができる。その際、水酸化ナトリウムなどの塩基が系中に存在することで反応が進行する。
 本発明のフッ素樹脂の製造方法においては、分子量を調節する目的で、連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤としては水素原子および塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含有する炭素数1~20の有機化合物を挙げることができる。連鎖移動剤の具体例としては、トルエン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の水素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物;クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロメタン、クロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、ベンジルクロリド、ペンタフルオロベンジルクロリド、ペンタフルオロベンゾイルクロリド等の塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物等が挙げられる。なかでも、加熱溶融後の黄変を抑制する観点から塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物であることが好ましく、水素原子と塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物が更に好ましい。連鎖移動剤の量としては、例えば、前記単量体と連鎖移動剤の合計に対し、0.01~50重量%が挙げられる。
 本発明の樹脂の製造方法においては、重合方法に制限はないが、例えば、溶液重合、沈殿重合、塊状重合、乳化重合、懸濁重合などの方法を挙げることができる。
 本発明の製造方法は、重合させる工程において、混合物にさらに有機溶媒を混合することが好ましい。
 本発明の樹脂の製造方法においては、樹脂粉末の流動性が高く、成型加工機等に対する連続した供給が可能となり、樹脂への溶剤の残留が抑制でき、嵩密度が大きく充填性が増加し、成形加工時の取扱い性に優れた紛体が得られることから、有機溶媒として少なくとも式(7)で表される単量体は溶解し、かつ重合により生じた樹脂の少なくとも一部は溶解せず、樹脂の沈殿を生じる有機溶媒であり、前記重合により生じた樹脂は粒子として有機溶媒中に沈殿する有機溶媒を用いることが好ましい。本発明の樹脂の製造方法において、前記有機溶媒を「沈殿重合溶媒」と記載することがある。前記沈殿重合溶媒を用いることにより、重合反応によって生成した樹脂を、特定の体積平均粒子径を有する粒子として析出させることができ、結果として成形性および充填性に優れる樹脂粒子を製造することができる。また、乳化剤および分散剤などの重合助剤を用いることがないため、透明性や耐熱性を損なう原因となる乳化剤および分散剤を含まない樹脂粒子を製造することができる。
 ここで、沈殿重合溶媒とは、式(1)で表される残基単位を含む樹脂粒子を当該有機溶媒に長時間浸漬した後に樹脂粒子が残存する溶媒を意味する。具体的には一般式(1)で表される残基単位を含む重量平均分子量Mwが5×10~70×10の樹脂粒子をこの樹脂粒子に対して10倍量(w/w)の有機溶媒に50℃で5時間以上浸漬した後に、有機溶媒中に肉眼で樹脂粒子の残存が確認できる場合に、当該有機溶媒を沈殿重合溶媒Aとして見なすことができる。沈殿重合溶媒Aは、50℃で5時間以上浸漬した後に前記溶液を25℃に冷却後に、固体状態として残存する樹脂試料を回収し、樹脂試料の重量減少率が20重量%未満である有機溶媒であることが好ましい。樹脂試料の重量減少率は、より好ましくは12重量%未満、さらに好ましくは10重量%未満である。
 樹脂重量の減少率は以下の方法により計測できる。上記の冷却後の溶液をフィルターろ過後、フィルター上の固体を該溶媒でリンス洗浄し、アセトンで複数回洗浄後に乾燥し、フィルター上の樹脂試料を回収する。回収した樹脂の重量を計測し、当該有機溶媒に浸漬させた樹脂量から回収樹脂重量を引いた値を、当該有機溶媒に浸漬させた樹脂量で除した値の100分率を樹脂減少率とする。
 沈殿重合溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、ヘキサン、酢酸ブチル等の非ハロゲン系有機溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素系有機溶媒のほか、分子内にフッ素原子を含む有機溶媒が挙げられる。
 さらに、沈殿重合溶媒としてはラジカル重合において連鎖移動反応が生じにくく、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから分子内にフッ素原子と水素原子を含む有機溶媒が好ましい。具体的な、分子内にフッ素原子と水素原子を含む沈殿重合溶媒としては、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、2,2,2-トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、1H,1H-ペンタフルオロプロパノール、1H,1H-ヘプタフルオロブタノール、2-パーフルオロブチルエタノール、4,4,4-トリフルオロブタノール、1H,1H,3H-テトラフルオロプロパノール、1H,1H,5H-オクタフルオロプロパノール、1H,1H,7H-ドデカフルオロヘプタノール、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブタノール、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル-1,1,2,2-テトラフルオロエチルエーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチルエチルエーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,3,3-テトラフルオロプロピルエーテル、ヘキサフルオロイソプロピルメチルエーテル、1,1,3,3,3-ペンタフルオロ-2-トリフルオロメチルプロピルメチルエーテル、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロプロピルメチルエーテル、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロプロピルエチルエーテル、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチルジフルオロメチルエーテルなどが挙げられる。
 なかでも、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、2,2,2-トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタンが好ましく、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタンが好ましい。沈殿重合溶媒の分子内のフッ素原子と水素原子の比率としては、重合収率に優れることから原子の個数比でフッ素原子:水素原子=1:9~9:1であることが好ましく、1:9~7:3であることが更に好ましく、4:6~7:3であることが更に好ましい。沈殿重合溶媒としては、重合収率に優れることから分子内にフッ素原子と水素原子を含み、該溶媒中の水素原子の含有量が該溶媒分子の重量に対し1重量%以上が好ましく、1.5重量%以上が更に好ましい。また、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから1重量%以上5重量%以下が好ましく、1.5重量%以上4重量%以下が好ましい。また、沈殿重合溶媒としては、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから分子内に塩素原子を含まないものが好ましい。
 式(7)で表される単量体と沈殿重合溶媒の比率としては、生産性に優れ、流動特性に優れる粒子が得られることから、重量比で単量体:沈殿重合溶媒=1:99~50:50であることが好ましく、5:95~40:60であることが更に好ましく、5:95~30:70であることが更に好ましい。
 本発明の製造方法は、式(7)で表される単量体が下記式(9)で表されるパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)であり、式(1)で表される残基単位が式(4)で表されるパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)残基単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 本発明の方法により製造することで、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたフッ素樹脂を得ることができる。さらに、上記特性を発現しながら、分子量分布Mw/Mnが狭いフッ素樹脂を得ることができる。更に、上記特性を発現しながら、フッ素樹脂を優れた収率、生産性で得ることができる。
<本発明の第2の態様>
 以下に本発明の一態様であるフッ素樹脂について詳細に説明する。以下の説明における本発明のフッ素樹脂は、本発明の第2の態様のフッ素樹脂を意味する。
 本発明のフッ素樹脂は、下記式(1)で表される残基単位を含み、パーフルオロヘキサン溶液に溶解させて10wt%のパーフルオロヘキサン溶液とした際に、その光路長10mm、波長275nmで計測された透過率が50%以上であるフッ素樹脂である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
(式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
 本発明のフッ素樹脂は特定の式(1)に含まれる嵩高い環構造を有するため非晶質で高透明性および高い耐熱性を有する。また炭素、フッ素、酸素からのみ構成されることで高い電気特性、耐薬品性、防水性、撥液發油性を有する。
 式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rf基は、それぞれ独立して、フッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基、または炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示す。前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよい。また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。
 炭素数1~7の直鎖状パーフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロペンチル基、トリデカフルオロヘキシル基、ペンタデカフルオロヘプチル基等が挙げられる。
 炭素数3~7の分岐状パーフルオロアルキル基としては、例えば、ヘプタフルオロイソプロピル基、ノナフルオロイソブチル基、ノナフルオロsec-ブチル基、ノナフルオロtert-ブチル基等が挙げられる。
 炭素数3~7の環状パーフルオロアルキル基としては、例えば、ヘプタフルオロシクロプロピル基、ノナフルオロシクロブチル基、トリデカフルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。
 炭素数1~7のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖状パーフルオロアルキル基としては、例えば、-CFOCF基、-(CFOCF基、-(CFOCFCF基等が挙げられる。
 炭素数3~7のエーテル性酸素原子を有していてもよい環状パーフルオロアルキル基としては、例えば、2-(2,3,3,4,4,5,5,6,6-デカフルオロ)-ピリニル基、4-(2,3,3,4,4,5,5,6,6-デカフルオロ)-ピリニル基、2-(2,3,3,4,4,5,5-ヘプタフルオロ)-フラニル基等が挙げられる。
 Rf、Rf、Rf、Rfの少なくともいずれか1つは、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または炭素数3~7環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種であるフッ素樹脂であることが好ましい。これにより、本発明のフッ素樹脂が優れた耐熱性を示す。
 式(1)で表される残基単位の具体例としては、例えば下記式(2)で表される残基単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 このなかでも、耐熱性、成型加工性に優れるため、下記式(3)で表される残基単位を含むフッ素樹脂が好ましく、パーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)残基単位を含むフッ素樹脂がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 本発明のフッ素樹脂は、前記式(1)で表される残基単位を含み、パーフルオロヘキサンに溶解させて10wt%のパーフルオロヘキサン溶液とした際に、その光路長10mm、波長275nmで測定された透過率が50%以上であるフッ素樹脂である。
 本発明のフッ素樹脂は、パーフルオロヘキサン溶液に溶解させて10wt%の濃度のパーフルオロヘキサン溶液を調製した際に、光路長10mm、275nmで測定された透過率が50%以上である。ここで、光路長10mmでの透過率とは、溶液中を10mm、実際に透過した際の値であってもよく、また、溶液中を10mm透過したものと仮定し、10mmで換算した値のいずれでもよい。後者の場合、光路長を10mmに換算した場合の透過率ということもできる。以後、10wt%の本発明のフッ素樹脂-パーフルオロヘキサン溶液を単に「測定用溶液」ともいう。測定用溶液の透過率50%以上を示すことにより、本発明のフッ素樹脂を用いて厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制される。本発明者らによれば、紫外領域である前記波長275nmにおける測定用溶液の光吸収が大きく、透過率が小さいものである場合に、本発明のフッ素樹脂を用いて厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が著しくなる。一方、前記波長275nmにおける測定用溶液の光吸収が小さく、透過率が大きいものである場合に、本発明のフッ素樹脂を用いて厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されることを見出したものである。
 前記波長275nmにおける測定用溶液の透過率は70%以上が好ましく、80%以上が更に好ましく、85%以上が更に好ましく、90%以上が更に好ましく、95%以上が更に好ましい。これにより、加熱溶融後の黄変がより抑制される。
 また、測定用溶液は光路長10mm、波長250~300nmにおける透過スペクトルにおいて極小を示すピークが観察されないことが好ましい。
 本発明のフッ素樹脂は、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されることから、固体19F-NMRで-150~170ppmにピークを有さないことが好ましい。
 本発明のフッ素樹脂は、重量平均分子量Mwが5×10~3×10の範囲であることが好ましい。重量平均分子量Mwがこの範囲にあることで、溶融成形加工性、溶融時の脱泡性に優れる。また、重量平均分子量Mwがこの範囲にあることで、加熱冷却時のクラック発生の少ないものとなる。本発明のフッ素樹脂は、溶融成形加工性に優れ、溶融時の脱泡性に優れる観点から、更に好ましくは重量平均分子量Mwが5×10~2×10の範囲であることが好ましい。
 本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量Mwは、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、例えば標準試料として分子量既知の標準ポリメタクリル酸メチル、溶離液として標準試料とフッ素樹脂の両方を溶解可能な溶媒を用い、試料と標準試料の溶出時間、標準試料の分子量から算出することができる。前記溶液としては、アサヒクリンAK-225(旭硝子株式会社製)に、AK-225に対して10wt%の1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(和光純薬工業製)を添加したものを挙げることができる。
 本発明のフッ素樹脂の重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比である分子量分布Mw/Mnには特に限定はないが、加熱溶融後の黄変が抑制され、溶融成形加工性に優れ、溶融時の脱泡性に優れ、加熱冷却時のクラック発生の少ないものとなる観点から、分子量分布Mw/Mnは1.2~8であることが好ましく、1.2~5であることが更に好ましく、1.5~3であることが更に好ましい。数平均分子量Mnは前述した重量平均分子量Mwの測定方法と同様の方法で測定でき、分子量分布Mw/Mnは重量平均分子量Mwを数平均分子量Mnで割ることにより算出することができる。
 本発明のフッ素樹脂は肉厚溶融成形品(直径10mm×高さ約17mmの円柱状成形体、試験管内で280℃24h加熱溶融して成形)を直径方向に測定した黄色度(YI)が10以下であることが好ましく、4以下が更に好ましく、3以下が更に好ましい。本発明者らによれば、開放された環境での加熱に比べ、閉じられた状況で厚みのある成形品の溶融成形を行うとフッ素樹脂の加熱溶融成形後の黄変が著しくなる。厚みのある成形品の溶融成形品の黄色度・着色を評価する方法として、例えば、本発明のフッ素樹脂3gを外径13mmの試験管内で280℃24h加熱品して溶融・成形して得られた円柱形状体(直径10mm×高さ約17mm)を直径方向に測定した黄色度(YI)を評価する方法を挙げることができる。ここで直径方向は、試験管を机等の上に横に倒して置いた際の上下方向である。黄色度は得られた樹脂成型品を試験管に入ったまま、白色の紙の上に試験管を横に倒して置き、上からデジタル写真を撮影し、得られた画像からソフトウェアで成形品のRGB値を読み取り、読み取ったRGB値を次式によりXYZ表色系の三刺激値X、Y、Zを求め、X、Y、ZからJIS K7373の方法にのっとり、C光源(補助イルミナントC)における黄色度(YI)を計算することで測定することができる。
 X=0.4124R+0.3576G+0.1805B、
 Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B、
 Z=0.0193R+0.1192G+0.9505B
 本発明のフッ素樹脂は薄片溶融成形品(3mm厚、シャーレ内で280℃24h加熱溶融して成形)の黄色度(YI)が1以下であることが好ましい。成型方法、評価方法は実施例に記載の方法を挙げることができる。
 本発明のフッ素樹脂には他の単量体残基単位が含まれていても良く、他の単量体残基単位としては、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロアルキルエチレン、フルオロビニルエーテル、フッ化ビニル(VF)、フッ化ビニリデン(VDF)、パーフルオロ-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソール(PDD)、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)およびペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)などが挙げられる。
 本発明のフッ素樹脂の粒径には特に限定は無いが、樹脂粉末の流動性が高く、成型加工機等に対する連続した供給が可能となり、樹脂への溶剤の残留が抑制でき、嵩密度が大きく充填性が増加し、成形加工時の取扱い性に優れたものとなることから、体積平均粒径は1~1000μmであることが好ましく、1~500μmであることが好ましく、1~300μmが更に好ましい。
 本発明のフッ素樹脂の体積平均粒子径は、レーザー回折散乱法による粒子径分布測定(体積分布)で評価することができる。レーザー回折散乱法による粒子径分布は、樹脂粒子を水中又はメタノール等の有機溶媒中に分散させて測定することで測定することができる。レーザー散乱計として、マイクロトラック・ベル株式会社製のマイクロトラックを例示することができる。
 体積平均粒子径とは、Mean Volume Diameterとも言われ、体積基準で表した平均粒子径であり、粒子径分布を各粒径チャンネルごとに区切り、各粒径チャンネルの代表粒径値をd、各粒径チャンネルごとの体積基準のパーセントをvとした時に、Σ(vd)/Σ(v)で表される。
 本発明のフッ素樹脂は粉末状であり、体積平均粒子径が1~1000μmであることが好ましい。
 以下に本発明の一態様であるフッ素樹脂の製造方法について詳細に説明する。
 本発明のフッ素樹脂は、下記式(4)で表されるラジカル重合開始剤と、下記式(5)で表される単量体を含む混合物を重合させることで製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
(式(4)中、Rf、Rf10、Rf11、Rf12はそれぞれ独立して炭素数1~20のパーフルオロアルキル基を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、RfとRf10は互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、Rf11とRf12は互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、前記環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
(式(5)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
 式(5)中のRf、Rf、Rf、Rfは、式(1)中のRf、Rf、Rf、Rfとそれぞれ同義である。
 本発明のフッ素樹脂の製造方法においては、式(4)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたフッ素樹脂を得ることができる。更に、式(4)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、直鎖状のパーフルオロジアシルパーオキサイドを用いる場合と比べて、フッ素樹脂を優れた収率、生産性で得ることができる。さらに、分子量分布Mw/Mnが狭いフッ素樹脂を得ることができる。分子量分布Mw/Mnが狭くなることで、加熱溶融成形性が向上する。また、式(4)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、ラジカル重合開始剤が脱炭酸してからポリマーに付加することで、得られるポリマーはカルボニル基を殆ど含まないものとなり、下記式(6)で表さられる末端が直接ポリマーに付加した構造となると考えられ、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたフッ素樹脂を得るうえで有利である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
(式(6)中、Rf15、Rf16はそれぞれ独立して炭素数1~20のパーフルオロアルキル基を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf15とRf16は互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、前記環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
 式(4)中、Rf、Rf10、Rf11、Rf12としては、それぞれ独立して炭素数1~20のパーフルオロアルキル基を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、RfとRf10は互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、Rf11とRf12は互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、前記環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。
 式(4)における炭素数1~20のパーフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロペンチル基、トリデカフルオロヘキシル基、ペンタデカフルオロヘプチル基、パーフルオロヘキサデシル基などの炭素数1~20の直鎖状パーフルオロアルキル基;ヘプタフルオロイソプロピル基、ノナフルオロイソブチル基、ノナフルオロsec-ブチル基、ノナフルオロtert-ブチル基等の炭素数3~7の分岐状パーフルオロアルキル基;ノナフルオロシクロブチル基、トリデカフルオロシクロヘキシル基などの環状パーフルオロアルキル基;-OCF基、-OCFCF基、-OC基などのエーテル性酸素原子を有するパーフルオロアルキル基などが挙げられる。また互いに連結して炭素数4以上20以下の環を形成した場合の環としては、パーフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロオキソラン基、パーフルオロジオキソラン基などが挙げられる。
 式(4)で表されるラジカル重合開始剤としては、例えば、下記式(7)で表されるラジカル重合開始剤が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 本発明のフッ素樹脂の製造方法においては、下記式(8)で表されるラジカル重合開始剤を用いることが更に好ましい。式(8)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が更に抑制されたフッ素樹脂を得ることができる。さらに、分子量分布Mw/Mnが狭いフッ素樹脂を得ることができる。分子量分布Mw/Mnが狭くなることで、加熱溶融成形性が向上する。更に、フッ素樹脂を優れた収率、生産性で得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
(式(8)中、Rf13、Rf14はそれぞれ独立して炭素数3~20のパーフルオロアルキルを示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよい。)
 式(8)における炭素数3~20のパーフルオロアルキル基としては、例えば、-CFCFCF-基-CFCFCFCF-基、-CFCFCFCFCF-基、-CFCFCFCFCFCF-基、-CFCFCFCFCFCFCF-基、-CFCFCF(CF)CFCF-基、-CFCFOCFCF-基、-OCFCFCFO-基などが挙げられる。
 本発明のフッ素樹脂の製造方法においては、下記式(9)更には下記式(10)で表されるラジカル重合開始剤を用いることが更に好ましい。式(9)更には式(10)で表されるラジカル重合開始剤を用いることで、加熱溶融後の黄変が更に抑制され、更には、試験管内など閉じられた状況で厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が更に抑制されたフッ素樹脂を得ることができる。さらに、分子量分布Mw/Mnが狭いフッ素樹脂を得ることができる。分子量分布Mw/Mnが狭くなることで、加熱溶融成形性が向上する。更に、フッ素樹脂を優れた収率、生産性で得ることができる。本明細書において、式(10)表されるラジカル重合開始剤はビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイドと呼ぶこともある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(式(9)中、jは3~20の整数である)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 ビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイドは特開平11-49749やJ.App.Polym.Sci,1999,72,1101-1108に記載の方法などで得ることができる。その際、溶媒として、AK-225に代えて、パーフルオロヘキサン(FC-72、スリーエムジャパン社製)等を用いることもできる。本発明のビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイドは上述の文献に記載の方法以外の方法で合成したものであっても良く、例えば、Chem.Rev,1996,96,1779-1808にフッ素化パーオキサイドの合成方法が記載されているが、酸フルオライドと過酸化水素を反応させる方法のほか、酸クロライドと過酸化水素を反応させる方法、酸無水物と過酸化水素を反応させる方法などを例示することができる。その際、水酸化ナトリウムなどの塩基が系中に存在することで反応が進行する。
 本発明のフッ素樹脂の製造方法においては、分子量を調節する目的で、連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤としては水素原子および塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含有する炭素数1~20の有機化合物を挙げることができる。連鎖移動剤の具体例としては、トルエン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の水素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物;クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロメタン、クロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、ベンジルクロリド、ペンタフルオロベンジルクロリド、ペンタフルオロベンゾイルクロリド等の塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物等が挙げられる。なかでも、加熱溶融後の黄変を抑制する観点から塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物であることが好ましく、水素原子と塩素原子を含有する炭素数1~20の有機化合物が更に好ましい。連鎖移動剤の量としては、例えば、前記単量体と連鎖移動剤の合計に対し、0.01~50重量%が挙げられる。
 本発明の樹脂の製造方法においては、重合方法に制限はないが、例えば、溶液重合、沈殿重合、塊状重合、乳化重合、懸濁重合などの方法を挙げることができる。
 本発明の製造方法は、重合させる工程において、混合物にさらに有機溶媒を混合することが好ましい。本発明の樹脂の製造方法においては、樹脂粉末の流動性が高く、成型加工機等に対する連続した供給が可能となり、樹脂への溶剤の残留が抑制でき、嵩密度が大きく充填性が増加し、成形加工時の取扱い性に優れた紛体が得られることから、有機溶媒として少なくとも式(5)で表される単量体は溶解し、かつ重合により生じた式(1)で表される残基単位を含む樹脂の少なくとも一部は溶解せず、樹脂の沈殿を生じる有機溶媒であり、前記重合により生じた樹脂は粒子として有機溶媒中に沈殿する有機溶媒を用いることが好ましい。本発明の樹脂の製造方法において、前記有機溶媒を「沈殿重合溶媒」と記載することがある。前記沈殿重合溶媒を用いることにより、重合反応によって生成した樹脂を、特定の体積平均粒子径を有する粒子として析出させることができ、結果として成形性および充填性に優れる樹脂粒子を製造することができる。また、乳化剤および分散剤などの重合助剤を用いることがないため、透明性や耐熱性を損なう原因となる乳化剤および分散剤を含まない樹脂粒子を製造することができる。
 ここで、沈殿重合溶媒とは、式(1)で表される残基単位を含む樹脂粒子を当該有機溶媒に長時間浸漬した後に樹脂粒子が残存する溶媒を意味する。具体的には一般式(1で表される残基単位を含む重量平均分子量Mwが5×10~70×10の樹脂粒子をこの樹脂粒子に対して10倍量(w/w)の有機溶媒に50℃で5時間以上浸漬した後に、有機溶媒中に肉眼で樹脂粒子の残存が確認できる場合に、当該有機溶媒を沈殿重合溶媒Aとして見なすことができる。沈殿重合溶媒Aは、50℃で5時間以上浸漬した後に前記溶液を25℃に冷却後に、固体状態として残存する樹脂試料を回収し、樹脂試料の重量減少率が20重量%未満である有機溶媒であることが好ましい。樹脂試料の重量減少率は、より好ましくは12重量%未満、さらに好ましくは10重量%未満である。
 樹脂重量の減少率は以下の方法により計測できる。上記の冷却後の溶液をフィルターろ過後、フィルター上の固体を該溶媒でリンス洗浄し、アセトンで複数回洗浄後に乾燥し、フィルター上の樹脂試料を回収する。回収した樹脂の重量を計測し、当該有機溶媒に浸漬させた樹脂量から回収樹脂重量を引いた値を、当該有機溶媒に浸漬させた樹脂量で除した値の100分率を樹脂減少率とする。
 沈殿重合溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、ヘキサン、酢酸ブチル等の非ハロゲン系有機溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素系有機溶媒のほか、分子内にフッ素原子を含む有機溶媒が挙げられる。
 さらに、沈殿重合溶媒としてはラジカル重合において連鎖移動反応が生じにくく、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから分子内にフッ素原子と水素原子を含む有機溶媒が好ましい。具体的な、分子内にフッ素原子と水素原子を含む沈殿重合溶媒としては、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、2,2,2-トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、1H,1H-ペンタフルオロプロパノール、1H,1H-ヘプタフルオロブタノール、2-パーフルオロブチルエタノール、4,4,4-トリフルオロブタノール、1H,1H,3H-テトラフルオロプロパノール、1H,1H,5H-オクタフルオロプロパノール、1H,1H,7H-ドデカフルオロヘプタノール、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブタノール、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル-1,1,2,2-テトラフルオロエチルエーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチルエチルエーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,3,3-テトラフルオロプロピルエーテル、ヘキサフルオロイソプロピルメチルエーテル、1,1,3,3,3-ペンタフルオロ-2-トリフルオロメチルプロピルメチルエーテル、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロプロピルメチルエーテル、1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロプロピルエチルエーテル、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチルジフルオロメチルエーテルなどが挙げられる。
 なかでも、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、2,2,2-トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタンが好ましく、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタンが好ましい。沈殿重合溶媒の分子内のフッ素原子と水素原子の比率としては、重合収率に優れることから原子の個数比でフッ素原子:水素原子=1:9~9:1であることが好ましく、1:9~7:3であることが更に好ましく、4:6~7:3であることが更に好ましい。沈殿重合溶媒としては、重合収率に優れることから分子内にフッ素原子と水素原子を含み、該溶媒中の水素原子の含有量が該溶媒分子の重量に対し1重量%以上が好ましく、1.5重量%以上が更に好ましい。また、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから1重量%以上5重量%以下が好ましく、1.5重量%以上4重量%以下が好ましい。また、沈殿重合溶媒としては、重合収率に優れ、高分子量体を得やすいことから分子内に塩素原子を含まないものが好ましい。
 式(5)で表される単量体と沈殿重合溶媒の比率としては、生産性に優れ、流動特性に優れる粒子が得られることから、重量比で単量体:沈殿重合溶媒=1:99~50:50であることが好ましく、5:95~40:60であることが更に好ましく、5:95~30:70であることが更に好ましい。
 本発明の製造方法は、式(5)で表される単量体が式(11)で表されるパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)であり、式(1)で表される残基単位が式(3)で表されるパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)残基単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 本発明の方法により製造することで、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されたフッ素樹脂を得ることができる。さらに、上記特性を発現しながら、分子量分布Mw/Mnが狭いフッ素樹脂を得ることができる。更に、上記特性を発現しながら、フッ素樹脂を優れた収率、生産性で得ることができる。
 以下、本発明の第1の態様および第2の態様を実施例及び比較例によってより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 [重量平均分子量Mw、分子量分布Mw/Mnの測定]
 東ソー(株)製のカラムTSKgel SuperHZM-M、RI検出器を備えたゲルパーミッションクロマトグラフィーを用いて測定を行った。溶離液としてアサヒクリンAK-225(旭硝子株式会社製)に、AK-225に対して10wt%の1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(和光純薬工業製)を添加したものを用いた。標準試料としてAgilent製の標準ポリメタクリル酸メチルを用い、試料と標準試料の溶出時間からポリメタクリル酸メチル換算の重量平均分子量Mw、分子量分布Mw/Mnを算出した。
 [固体19F-NMRの測定]
 Varian製VNMRS-400を用い、磁場強度376.18MHz(19F)で、1.6mmFASTMASプローブを用い、hahn-echo法にて、パルス幅1.3μs、スペクトル幅250kHz(664.6ppm)、スペクトル中心:-120ppm、待ち時間:10秒、MAS回転数:39kHz、積算回数2048回で、PTFE(-122.0ppm)を基準として、フッ素樹脂約10mgを用いて固体19F-NMR測定を実施した。
 [固体13C-NMRの測定]
 Varian製VNMRS-400を用い、磁場強度100.55MHz(13C)で、4.0mmMASプローブを用い、CP/MAS法にて、スペクトル幅30.5kz、スペクトル中心:77.5ppm、待ち時間:3秒、MAS回転数:10kHz、積算回数4096回で、TMS(0ppm)を基準として、フッ素樹脂約50mgを用いて固体13C-NMR測定を実施した。
 [肉厚溶融成形品(φ10mm×H17mm、試験管内280℃24h)の黄色度(YI)の測定]
 外径φ13mm、全長100mmのガラス製試験管(日電理化ガラス製、ST-13M)にフッ素樹脂3.0gを入れ、アルミ箔及びアルミキャップ(マルエム、M-1)で試験管の口を覆い、試験管立てに立て、オーブンに入れ、280℃で24h加熱し、その後、放冷することで試験管内に円柱状の樹脂成型品を得た(直径:10mm、高さ:約17mm)。得られた樹脂成型品を試験管に入ったまま、白色の紙の上に試験管を横に倒して置き、PowerShotSX620HS(キヤノン社製)を用いて白色蛍光灯下で上からデジタル写真を撮影し、得られた画像からペイント(マイクロソフト社製画像処理ソフトウェア)を用いて成形品のRGB値を読み取った。読み取ったRGB値を次式によりXYZ表色系の三刺激値X、Y、Zを求めた。X、Y、ZからJIS K7373の方法にのっとり、C光源(補助イルミナントC)における黄色度(YI)を計算し、肉厚溶融成形品(φ10mm×H17mm、試験管内280℃24h)の黄色度(YI)を求めた。
 X=0.4124R+0.3576G+0.1805B、
 Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B、
 Z=0.0193R+0.1192G+0.9505B
 [薄片溶融成形品(3mm厚、シャーレ内280℃24h)の黄色度(YI)]
 内径26.4mmのシャーレ(株式会社フラット製フラットシャーレのフタと受器のセットのうち受器のみ、受器の底部のガラス厚み1mm)にフッ素樹脂2.0gを秤量し、イナートオーブン(ヤマト科学製DN411I)に入れ、エアー気流下(20L/min)で、室温で30分静置した後、30分かけて280℃まで昇温後、280℃で24h加熱した。その後、エアー気流下(20L/min)を維持しながら、オーブンの扉を閉めたままにして、イナートオーブンの電源を切り、12h放冷後、サンプルを取出すことで、シャーレ上に厚さ3mm、直径26.4mmのフッ素樹脂加熱溶融成型品を得た。この時、エアーとしては、コンプレッサーで圧縮した空気を除湿機に通したもの(露点温度-20℃以下)を用いた。得られたフッ素樹脂加熱溶融成形品をシャーレごと、分光光度計(日立ハイテクサイエンス社製U-4100)を用いて、波長200nm~1500nmにおいて、1nm間隔で各波長における透過率を測定した。測定した透過率のデータから波長380nm~780nmにおける5nm間隔のデータを抽出し、JIS Z8701の方法にのっとり、XYZ表色系の三刺激値X、Y、Zを計算した。さらにJIS K7373の方法にのっとり、C光源(補助イルミナントC)における黄色度(YI)を計算し、フッ素樹脂加熱溶融成型品のシャーレ込みの黄色度(YI)を求めた。シャーレ単体(受器のみ)の黄色度(YI)を測定し、フッ素樹脂成型品のシャーレ込みの黄色度(YI)からシャーレ単体(受器のみ)の黄色度(YI)を引くことで、厚さ3mmのフッ素樹脂加熱溶融成型品の黄色度(YI)を求めた。なお、シャーレ単体(受器のみ)の黄色度(YI)は0.21であった。
 [体積平均粒子径の測定]
 マイクロトラック・ベル株式会社製マイクロトラックMT3000を用い、分散媒としてメタノ-ルを使用して体積平均粒子径(単位:μm)を測定した。
 [ポリマー溶液の透過率測定]
 フッ素樹脂をパーフルオロヘキサン(FC-72、スリーエムジャパン社製)に溶解させて、10wt%濃度のフッ素樹脂-パーフルオロヘキサン溶液を調製した。紫外可視分光光度計UH5300(日立製作所製)、光路長10mmの石英製セルを用い、分光光度計のサンプル側に得られたポリマー溶液を入れた石英製セルを、リファレンス側にパーフルオロヘキサン(FC-72)を入れた石英製セルをセットし、波長範囲190~700nm、スキャン速度400nm/min、間隔1nmでポリマー溶液の透過率を測定した。ここで得られた波長275nmにおける透過率の値を、該フッ素樹脂の10wt%パーフルオロヘキサン溶液の光路長10mmの透過率が波長275nmにおける値とした。また、波長と透過率の関係のグラフから、波長250~300nmにおいて極小を示すピークを有するかどうかを判定した。
 以下の実施例1-1~1-3、比較例1-1~1-7、および参考例1-1は、本発明の第1の態様に関する実施例、比較例および参考例である。
 [実施例1-1]
 パドル型攪拌翼、窒素導入管および温度計を備えた3LのSUS316製オートクレーブの内部を窒素置換した。開始剤であるビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイド:2.33g(0.0036モル)をFC-72(スリーエムジャパン社製、パーフルオロヘキサン):230gに溶解した溶液、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):175g(0.72モル)、重合溶媒としてFC-72:470gを、溶存酸素を除去してオートクレーブに入れ、攪拌下55℃で24時間保持することで溶液重合を行い、樹脂が溶解した粘稠な液を得た。室温まで冷却後アンプルを開封し、粘度調整のため得られた樹脂溶液をFC-72:875gに投入、希釈して樹脂希釈溶液を作製した。撹拌翼を備えたプラカップ内に、ゼオローラH(日本ゼオン社製、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、溶媒分子中の水素原子の含有量:1.55重量%、溶媒分子中のフッ素原子:水素原子=7:3(個数比)) 5250gを入れ、攪拌下、前記の樹脂希釈溶液をプラカップに加えることで樹脂を析出させた。析出させた樹脂をろ過により回収して、アセトン洗浄を2回行い、真空乾燥することにより、粉末状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率:93%)。
 得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は9.5×10、分子量分布Mw/Mnは3.74であった。フッ素樹脂の評価結果を表1に示す。
 得られたフッ素樹脂に対して固体19F-NMR測定を行った結果、-140.7ppm、-143.9ppmに、末端のパーフルオロシクロヘキシル基に由来するピークが確認された。-81.3ppmの主鎖ピーク(5F)の積分値500に対し、前記末端基由来のピーク(6F)の積分値は、合計で1.46であった。
 また、上記操作中にゼオローラHで樹脂を析出させた際のろ液を乾固させ、固体をアセトン洗浄、真空乾燥することによりオリゴマーを得た。
 得られたオリゴマーに対して固体13C-NMR測定を行った結果、91ppmに、ポリマーの末端に直接結合したパーフルオロシクロヘキシル基の1位のF原子に由来するピークが確認された。一方、130~150ppmにおけるカルボニル基の領域にはピークが見られなかった。
 [実施例1-2]
 パドル型攪拌翼、窒素導入管および温度計を備えた3LのSUS316製オートクレーブの内部を窒素置換した。
 開始剤であるビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイド0.80g(0.0012モル)をFC-72:80gに溶解した溶液、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):300g(1.23モル)、重合溶媒としてゼオローラ-H:1120g、連鎖移動剤としてクロロホルム(和光純薬製):33.33g(0.279モル、連鎖移動剤の量:単量体と連鎖移動剤の合計に対し10重量%)を、溶存酸素を除去してオートクレーブに入れ、攪拌下40℃で24時間保持することで沈殿重合を行い、白濁状の、樹脂が重合溶媒に析出したスラリーを得た。スラリーを室温まで冷却し、生成した樹脂粒子を濾別により回収し、アセトンで洗浄し、真空乾燥することにより粉末状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率:90%)。
 得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は8.8×10、分子量分布Mw/Mnは2.48であった。また、得られたフッ素樹脂の体積平均粒子径は26μmであり、粉末の流動性に優れるものであり、実施例1-1よりも粉末の流動性に優れるものであった。
 [実施例1-3]
 実施例1-2により得られたフッ素樹脂の固体19F-NMR測定を行った結果、-140.2ppm、-144.4ppmに、末端のパーフルオロシクロヘキシル基に由来するピークが確認された。-81.3ppmの主鎖ピーク(5F)の積分値500に対し、前記末端基由来のピーク(6F)の積分値は、合計で0.23であった。
 [比較例1-1]
 容量75mLのガラスアンプルに開始剤としてビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)パーオキサイド:0.173g(0.000410モル)、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):10.0g(0.0410モル)、重合溶媒としてFC-72:40.0gを入れ、凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した(単量体/溶剤=20/80(wt/wt))。このアンプルを55℃の恒温槽に入れ、24時間保持することによりラジカル溶液重合を行い、樹脂が溶解した粘稠な液を得た。室温まで冷却後アンプルを開封し、得られた樹脂溶液を粘度調整のためFC-72:50gに投入、希釈して樹脂希釈溶液を作製した。撹拌子を備えたビーカーにゼオローラH:240gを入れ、攪拌下、前記の樹脂希釈溶液をビーカーに加えることで樹脂を析出させた。析出させた樹脂をろ過により回収して、アセトン洗浄を2回行い、真空乾燥することにより、塊状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率94%)。
 得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は21×10、分子量分布Mw/Mnは2.8あった。また、得られたフッ素樹脂は塊状であり、粉末の流動性に劣るものであった。フッ素樹脂の評価結果を表1に示す。
 フッ素樹脂の固体19F-NMR測定を行ったところ、-140~142ppm、-143~145ppmに極大を示すピークは検出されなかった。上記操作でゼオローラHに樹脂を析出させたろ液を乾固させ、固体をアセトン洗浄、真空乾燥後、得られたオリゴマーを固体13C-NMR測定したところ、80~100ppmの領域にはピークが確認されなかった。また、139ppmおよび143ppmにカルボニル基のピークが検出された。
 [比較例1-2]
 磁気撹拌子を備えた直径30mmのガラスアンプルに開始剤としてビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)パーオキサイド:0.0865g(0.000205モル)、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):10.0g(0.0205モル)、重合溶媒としてゼオローラ-H(日本ゼオン製、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン):40.0g、連鎖移動剤としてクロロホルム(和光純薬製):1.111g(0.00931モル)を入れ、凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した(連鎖移動剤の量:単量体と連鎖移動剤の合計に対し10重量%)。このアンプルが直立した状態で磁気撹拌子をスターラーにより撹拌しながら、55℃で24時間保持することにより沈殿重合を行ったところ、白濁し、樹脂が重合溶媒に析出したスラリーが得られた。室温まで冷却後アンプルを開封し、生成した樹脂粒子を含む液を濾別し、アセトンで洗浄し、真空乾燥することにより粒子状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率:82%)。
 得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は9.6×10、分子量分布Mw/Mnは2.6であった。
 [比較例1-3]
 容量75mLのガラスアンプルに開始剤として(CFCFCFCOO):0.52g(0.0012モル)をFC-72:52gで希釈した溶液、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):30.0g(0.12モル)を入れ、凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した。このアンプルを25℃で24時間保持することによりラジカル重合を行った。アンプルを開封し、内容物を撹拌下、ヘキサン600gの入ったビーカーに入れ、ろ過で固体を回収後、アセトンで2回洗浄し、真空乾燥することにより、塊状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率18%)。フッ素樹脂の評価結果を表1に示す。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は86×10、分子量分布Mw/Mnは26.2であった。収率が非常に低く、また、分子量分布が非常に大きいものであった。
 [比較例1-4]
 撹拌子を備えた重合用ガラス管に単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):4.8g(0.020モル)、溶媒としてジクロロペンタフルオロプロパン(AGC社製、AK-225):3mL、乳化剤としてパーフルオロオクタン酸アンモニウム:0.21g、pH調整剤としてNaHPO・7HO:0.24g、開始剤として(NH:0.15g、そして、溶媒としてNで脱気した蒸留水:50mLを仕込んだ。この溶液の上に存在するヘッドスペースをNでパージした後、N微加圧状態とした。次に、この管の内容物を撹拌子で撹拌しながら75℃で5時間加熱した。その結果として生じた反応混合物をHCl水溶液(6.3M):80mLで処理することでポリマーを沈殿させた。このポリマーを蒸留水200mLで3回洗浄後、アセトン200mLで3回洗浄した。次に、このポリマーを真空オーブンに入れて真空(150mmHg)下150℃で24時間乾燥させ、白色粉末状のポリマーを得た(収率:3%)。上記の重合から乾燥までの操作を別途、更に2回行い、得られたポリマーを混合することで評価用のポリマーを得た。得られたポリマーの評価結果を表2に示す。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は34×10、分子量分布Mw/Mnは25であった。収率が非常に低く、また、分子量分布が非常に大きいものであった。フッ素樹脂の固体19F-NMR測定を行ったところ、-140~142ppm、-143~145ppmに極大を示すピークは検出されなかった。
 [比較例1-5]
 容量75mLのガラスアンプルに単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):10.0g(0.041モル)、溶媒としてAK-225:35g、開始剤として4,4-ビス(t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(日油製、パーロイルTCP):0.02gを仕込んだ。凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した。このアンプルを恒温振盪機で振とう下60℃で3時間加熱した。このアンプルから取り出したポリマーを真空(150mmHg)下100℃で24時間乾燥させることによりポリマーを得た(収率:76%)。上記の重合から乾燥までの操作を別途、更に2回行い、得られたポリマーを混合することで評価用のポリマーを得た。得られたポリマーの評価結果を表2に示す。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は12×10、分子量分布Mw/Mnは1.8であった。フッ素樹脂の固体19F-NMR測定を行ったところ、-140~142ppm、-143~145ppmに極大を示すピークは検出されなかった。
 [比較例1-6]
 比較例1-2により得られたフッ素樹脂の固体19F-NMR測定を行ったところ、-140~142ppm、-143~145ppmに極大を示すピークは検出されなかった。
 [比較例1-7]
 比較例1-3により得られたフッ素樹脂の固体19F-NMR測定を行ったところ、-140~142ppm、-143~145ppmに極大を示すピークは検出されなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
 [参考例1-1]
 実施例1-2で得られた樹脂粒子を10倍量の各種溶媒に50℃で5時間浸漬し、樹脂粒子が残存するかを肉眼で観察した。
 ・樹脂粒子の残存が肉眼で確認された有機溶媒は以下の通りである:
 1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、2,2,2-トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、クロロホルム。
 その後、25℃に冷却し、フィルターろ過後、該溶媒によりリンス洗浄することにより樹脂粒子を取出した後、樹脂粒子を10倍量のアセトンで2回洗浄し、真空乾燥し、乾燥重量から回収率を求めたところ、いずれも回収率は90%以上であった。また、上記で得られたろ液を留去し、ろ液中の固形分量を求めたところ、用いた樹脂粒子に対しろ液中の固形分量は10%未満であった。上記の結果より、樹脂重量の重量減少率は10重量%未満であることが確認された。
 本発明の第1の態様のフッ素樹脂は実施例1-1~1-2に示すように、比較例1-1~1-3に比べ、肉厚溶融成形品(φ10mm×H17mm、試験管内280℃24h)の黄色度が小さく、厚みのある成形体であっても黄変が抑制されている。
 本発明の第1の態様のフッ素樹脂の製造方法は、比較例1-3の方法に比べて収率が高く、実施例1-1~1-2に示すように、80%以上の収率でフッ素樹脂を製造することができ、条件によっては85%以上、更には90%以上の収率でフッ素樹脂を製造することができる。
 本発明の第1の態様のフッ素樹脂の製造方法で得られるフッ素樹脂は、試験管内280℃24h加熱品の黄色度が改善されているとともに、比較例1-3の方法に比べて分子量分布が狭く、分子量分布Mw/Mnが5以下、条件によっては4以下、更には3以下のフッ素樹脂を製造することができる。
 以下の実施例2-1~2-2、比較例2-1~2-3、および参考例2-1~2-2は、本発明の第2の態様に関する実施例、比較例および参考例である。
 [実施例2-1]
容量75mLのガラスアンプルに開始剤としてビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル):パーオキサイド0.133g(0.000205モル)、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):10.0g(0.0410モル)、重合溶媒としてFC-72:40.0gを入れ、凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した(単量体/溶剤=20/80(wt/wt))。このアンプルを55℃の恒温槽に入れ、24時間保持することによりラジカル溶液重合を行ったところ、樹脂が溶解した粘稠な液が得られた。室温まで冷却後アンプルを開封し、粘度調整のため樹脂溶液を50gのFC-72で希釈して樹脂希釈溶液を作製した。撹拌子を備えたビーカーにゼオローラH(日本ゼオン社製、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン)240gを入れ、攪拌下、前記の樹脂希釈溶液をビーカーに加えることで樹脂を析出させた。析出した樹脂をろ過により回収後、アセトン洗浄を2回行い、真空乾燥することにより、粉末状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率:93%)。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は8.6×10、分子量分布Mw/Mnは3.5であった。固体19F-NMRにより、-150~170ppmにピークは見られず、ペンタフルオロフェニル基等の含フッ素芳香環は検出されなかった。得られたフッ素樹脂の評価結果を表3、図1に示す。
 [実施例2-2]
 磁気撹拌子を備えた直径30mmのガラスアンプルに開始剤としてビス(パーフルオロシクロヘキシルカルボニル)パーオキサイド:0.0266g(0.000041モル)をFC-72:2.7gに溶解させた溶液を入れ、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):10.0g(0.0410モル)、重合溶媒としてゼオローラ-H(日本ゼオン製、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン):37.3g、連鎖移動剤としてクロロホルム(和光純薬製):1.111g(0.00931モル)を入れ、窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した(連鎖移動剤の量:単量体と連鎖移動剤の合計に対し10重量%)。このアンプルが直立した状態で磁気撹拌子をスターラーにより撹拌しながら、40℃で24時間保持することにより沈殿重合を行ったところ、白濁し、樹脂が重合溶媒に析出したスラリーが得られた。室温まで冷却後アンプルを開封し、生成した樹脂粒子を含む液を濾別し、アセトンで洗浄し、真空乾燥することにより粉末状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率:90%)。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は9.2×10、分子量分布Mw/Mnは2.7であった。得られたフッ素樹脂の体積平均粒子径は18μmであり、粉末の流動性に優れるものであり、実施例2-1よりも粉末の流動性に優れるものであった。固体19F-NMRにより、-150~170ppmにピークは見られず、ペンタフルオロフェニル基等の含フッ素芳香環は検出されなかった。得られたフッ素樹脂の評価結果を表3、図1に示す。
 [比較例2-1]
 磁気撹拌子を備えた直径30mmのガラスアンプルに開始剤としてビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)パーオキサイド:0.0865g(0.000205モル)、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):10.0g(0.0205モル)、重合溶媒としてゼオローラ-H(日本ゼオン製、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン):40.0g、連鎖移動剤としてクロロホルム(和光純薬製):1.111g(0.00931モル)を入れ、凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した(連鎖移動剤の量:単量体と連鎖移動剤の合計に対し10重量%)。このアンプルが直立した状態で磁気撹拌子をスターラーにより撹拌しながら、55℃で24時間保持することにより沈殿重合を行ったところ、白濁し、樹脂が重合溶媒に析出したスラリーが得られた。室温まで冷却後アンプルを開封し、生成した樹脂粒子を含む液を濾別し、アセトンで洗浄し、真空乾燥することにより粒子状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率:81%)。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は9.8×10、分子量分布Mw/Mnは2.6であった。固体19F-NMRにより、-163ppmにペンタフルオロフェニル基(含フッ素芳香環)由来のピークが確認された。得られたフッ素樹脂の評価結果を表3、図1に示す。
 [比較例2-2]
 撹拌子を備えた重合用ガラス管に単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):4.8g(0.020モル)、溶媒としてジクロロペンタフルオロプロパン(AGC社製、AK-225):3mL、乳化剤としてパーフルオロオクタン酸アンモニウム:0.21g、pH調整剤としてNaHPO・7HO:0.24g、開始剤として(NH:0.15g、そして、溶媒としてNで脱気した蒸留水:50mLを仕込んだ。この溶液の上に存在するヘッドスペースをNでパージした後、N微加圧状態とした。次に、この管の内容物を撹拌子で撹拌しながら75℃で5時間加熱した。その結果として生じた反応混合物をHCl水溶液(6.3M):80mLで処理することでポリマーを沈殿させた。このポリマーを蒸留水200mLで3回洗浄後、アセトン200mLで3回洗浄した。次に、このポリマーを真空オーブンに入れて真空(150mmHg)下150℃で24時間乾燥させ、白色粉末状のポリマーを得た(収率:3%)。上記の重合から乾燥までの操作を別途、更に2回行い、得られたポリマーを混合することで評価用のポリマーを得た。得られたポリマーの評価結果を表4に示す。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は34×10、分子量分布Mw/Mnは25であった。収率が非常に低く、また、分子量分布が非常に大きいものであった。
 [比較例2-3]
 容量75mLのガラスアンプルに単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):10.0g(0.041モル)、溶媒としてAK-225:35g、開始剤として4,4-ビス(t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(日油製、パーロイルTCP):0.02gを仕込んだ。凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した。このアンプルを恒温振盪機で振とう下60℃で3時間加熱した。このアンプルから取り出したポリマーを真空(150mmHg)下100℃で24時間乾燥させることによりポリマーを得た(収率:76%)。上記の重合から乾燥までの操作を別途、更に2回行い、得られたポリマーを混合することで評価用のポリマーを得た。得られたポリマーの評価結果を表4に示す。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は12×10、分子量分布Mw/Mnは1.8であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 [参考例2-1]
 容量75mLのガラスアンプルに開始剤として(CFCFCFCOO)を0.52g(0.0012モル)をFC-72:52gで希釈した溶液、単量体としてパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン):30.0g(0.12モル)を入れ、凍結脱気による窒素置換と抜圧を繰り返したのち減圧状態で熔封した。このアンプルを25℃で24時間保持することによりラジカル重合を行った。アンプルを開封し、内容物を撹拌下、ヘキサン600gの入ったビーカーに入れ、ろ過で固体を回収後、アセトンで2回洗浄し、真空乾燥することにより、塊状のパーフルオロ(4-メチル-2-メチレン-1,3-ジオキソラン)樹脂を得た(収率17%)。得られたフッ素樹脂の重量平均分子量は83×10、分子量分布Mw/Mnは25であった。収率が非常に低く、また、分子量分布が非常に大きいものであった。
 [参考例2-2]
 実施例2-2で得られた樹脂粒子を10倍量の各種溶媒に50℃で5時間浸漬し、樹脂粒子が残存するかを肉眼で観察した。
 ・樹脂粒子の残存が肉眼で確認された有機溶媒は以下の通りである:
 1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、2,2,2-トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、1,2,2,3,3,4,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、クロロホルム。
 その後、25℃に冷却し、フィルターろ過後、該溶媒によりリンス洗浄することにより樹脂粒子を取出した後、樹脂粒子を10倍量のアセトンで2回洗浄し、真空乾燥し、乾燥重量から回収率を求めたところ、いずれも回収率は90%以上であった。また、上記で得られたろ液を留去し、ろ液中の固形分量を求めたところ、用いた樹脂粒子に対しろ液中の固形分量は10%未満であった。上記の結果より、樹脂重量の重量減少率は10重量%未満であることが確認された。
 本発明の第2の態様のフッ素樹脂は実施例2-1~2-2に示すように、比較例2-1に比べ、肉厚溶融成形品(φ10mm×H17mm、試験管内280℃24h)の黄色度が小さく、厚みのある成形品の溶融成形を行う際の黄変が抑制されている。
 本発明の第2の態様のフッ素樹脂の製造方法は、参考例2-1の方法に比べて収率が高く、実施例1-1~1-2に示すように、80%以上の収率でフッ素樹脂を製造することができ、条件によっては85%以上、更には90%以上の収率でフッ素樹脂を製造することができる。
 本発明の第2の態様のフッ素樹脂の製造方法で得られるフッ素樹脂は、試験管内280℃24h加熱品の黄色度が改善されているとともに、参考例2-1の方法に比べて分子量分布が狭く、分子量分布Mw/Mnが5以下、条件によっては4以下、更には3以下のフッ素樹脂を製造することができる。
 本発明の第1の態様及び第2の態様は、共に、フッ素樹脂に関連する分野において有用である。

Claims (13)

  1. 下記式(1)で表される残基単位と、下記式(2)で表される末端基を含むフッ素樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rfは、それぞれ独立して、フッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、iは3~20の整数である)
  2. 式(2)で表される末端基が下記式(3)で表される構造である請求項1に記載のフッ素樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  3. 固体19F-NMRスペクトル解析において、-140ppm以上142ppm以下、及び、-143以上145ppm以下の範囲それぞれに極大を示すピークを示す請求項1または2に記載のフッ素樹脂。
  4. 前記フッ素樹脂が粉末状であり、体積平均粒子径が1~1000μmであることを特徴とする請求項1乃至3いずれか一項に記載のフッ素樹脂。
  5. 下記式(4)で表されるラジカル重合開始剤と、下記式(5)で表される単量体を含む混合物を重合させる工程を有する請求項1乃至4いずれか一項に記載のフッ素樹脂の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式(4)中、jは3~20の整数である)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式(5)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
  6. 式(4)で表されるラジカル重合開始剤が、下記式(6)で表されるラジカル重合開始剤である請求項5に記載のフッ素樹脂の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
  7. 重合させる工程において、混合物にさらに有機溶媒を混合し、
    前記有機溶媒は、少なくとも前記単量体は溶解し、かつ重合により生じた樹脂の少なくとも一部は溶解せず、樹脂の沈殿を生じる溶媒であり、前記重合により生じた樹脂は粒子として有機溶媒中に沈殿する請求項5または6に記載のフッ素樹脂の製造方法。
  8. 下記式(1)で表される残基単位を含み、パーフルオロヘキサンに溶解させて10wt%のパーフルオロヘキサン溶液とした際に、その光路長10mm、波長275nmで計測された透過率が50%以上であるフッ素樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式(1)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
  9. パーフルオロヘキサンに溶解させて10wt%のパーフルオロヘキサン溶液とした際に、その光路長10mm、波長250~300nmにおける透過スペクトルにおいて極小を示すピークが観察されない請求項8に記載のフッ素樹脂。
  10. 前記フッ素樹脂が粉末状であり、体積平均粒子径が1~1000μmである請求項8または9に記載のフッ素樹脂。
  11. 下記式(2)で表されるラジカル重合開始剤と、下記式(3)で表される単量体を含む混合物を重合させる工程を有する請求項8乃至10いずれか一項に記載のフッ素樹脂の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (式(2)中、Rf、Rf10、Rf11、Rf12はそれぞれ独立して炭素数1~20のパーフルオロアルキル基を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、RfとRf10は互いに連結して炭素数4以上20以下の環を形成してもよく、Rf11とRf12は互いに連結して炭素数4以上20以下の環を形成してもよく、前記環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式(3)中、Rf、Rf、Rf、Rfはそれぞれ独立してフッ素原子、炭素数1~7の直鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~7の分岐状のパーフルオロアルキル基または、炭素数3~7の環状のパーフルオロアルキル基からなる群の1種を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよく、また、Rf、Rf、Rf、Rfは互いに連結して炭素数4以上8以下の環を形成してもよく、該環はエーテル性酸素原子を含む環であってもよい。)
  12. 式(2)で表されるラジカル重合開始剤が、下記式(4)で表されるラジカル重合開始剤である請求項11に記載のフッ素樹脂の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (式(4)中、Rf13、Rf14はそれぞれ独立して炭素数3~20のパーフルオロアルキル基を示し、前記パーフルオロアルキル基はエーテル性酸素原子を有していてもよい。)
  13. 重合させる工程において、混合物にさらに有機溶媒を混合し、
    前記有機溶媒は、少なくとも前記単量体は溶解し、かつ重合により生じた樹脂の少なくとも一部は溶解せず、樹脂の沈殿を生じる溶媒であり、前記重合により生じた樹脂は粒子として有機溶媒中に沈殿する請求項11または12に記載のフッ素樹脂の製造方法。
     
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