JP7631958B2 - フッ素樹脂の製造方法 - Google Patents
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Description
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。
X=0.4124R+0.3576G+0.1805B
Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B
Z=0.0193R+0.1192G+0.9505B
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。
式(7)中のRf5、Rf6、Rf7、Rf8は、式(1)中のRf1、Rf2、Rf3、Rf4とそれぞれ同義である。
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。
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。
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。
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
X=0.4124R+0.3576G+0.1805B
Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B
Z=0.0193R+0.1192G+0.9505B
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。
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。
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。
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%)。
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。
実施例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。
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%)。
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%)。
容量75mLのガラスアンプルに開始剤として(CF3CF2CF2COO)2:0.52g(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86×104、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。
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Na2HPO4・7H2O:0.24g、開始剤として(NH4)2S2O8:0.15g、そして、溶媒としてN2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N2でパージした後、N2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34×104、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。
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12×104、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。
実施例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。
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。
Claims (3)
- フッ素樹脂の製造方法であって、
前記フッ素樹脂は、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み、
下記式(4)で表されるラジカル重合開始剤と、下記式(5)で表される単量体とを含む混合物を重合させる工程を有する、フッ素樹脂の製造方法。
- 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1に記載のフッ素樹脂の製造方法。
- 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1または2に記載のフッ素樹脂の製造方法。
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