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JPH0641247A - テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法 - Google Patents

テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法

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JPH0641247A
JPH0641247A JP4195147A JP19514792A JPH0641247A JP H0641247 A JPH0641247 A JP H0641247A JP 4195147 A JP4195147 A JP 4195147A JP 19514792 A JP19514792 A JP 19514792A JP H0641247 A JPH0641247 A JP H0641247A
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JP
Japan
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polymerization
atom
integer
peroxide
weight
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Tomohisa Noda
知久 野田
Hiroyuki Honda
宏之 本多
Chuzo Okuno
忠三 奥野
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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    • C08F214/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18Monomers containing fluorine
    • C08F214/26Tetrafluoroethene
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ジ(フルオロアシル)パーオキサイドを重合
開始剤として用い、水性媒体中においてテトラフルオロ
エチレンとヘキサフルオロプロピレンとを重合させるに
際し、フルオロアルキルカルボン酸を仕込むことを特徴
とするテトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体の製造方法。 【効果】 本発明の方法によれば、テトラフルオロエチ
レン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の分子量が安
定化し、重合開始剤の利用効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テトラフルオロエチレ
ン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体の製造においては、通常、重合槽
材質の防食のため重合開始時に水性媒体中にアルカリ、
例えば炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)を入れアルカ
リ水溶液にした後にジパーオキサイド開始剤を多量に入
れ重合を行っている。重合時にモノマーの分解によって
酸性物質(フッ化水素酸など)が生じ、酸性物質が重合
槽を腐食することがあるからである。
【0003】しかし、重合初期において重合開始剤がア
ルカリ水溶液で加水分解しやすいため、重合開始剤が有
効に利用されていない。さらに、水性媒体のpHがばら
つくため加水分解率も不安定となるので、開始剤効率も
一定にならず、得られた共重合体の分子量が不安定であ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ジ
(フルオロアシル)パーオキサイドを重合開始剤として
水性媒体中の重合によるテトラフルオロエチレン/ヘキ
サフルオロプロピレン共重合体の製造において分子量を
安定化し、開始剤の利用効率を向上させることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、一般
式:
【化3】 [式中、X1およびX2は水素、フッ素または塩素原子で
あり、mはX1が水素原子のときは4〜8の整数であ
り、X1がフッ素原子または塩素原子のときは3〜8の
整数であり、nはX2が水素原子のときは4〜8の整数
であり、X2がフッ素原子または塩素原子のときは3〜
8の整数である。]で示されるジ(フルオロアシル)パ
ーオキサイドを重合開始剤として用い、水性媒体中にお
いてテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレ
ンとを重合させるに際し、重合に先立ってまたは重合途
中の重合系に、一般式:
【化4】 [式中、Y1は水素、フッ素または塩素原子であり、p
はY1が水素原子のときは4〜8の整数であり、Y1がフ
ッ素原子または塩素原子のときは3〜8の整数であ
る。]で示されるフルオロアルキルカルボン酸を仕込む
ことを特徴とするテトラフルオロエチレン/ヘキサフル
オロプロピレン共重合体の製造方法に存する。
【0006】フルオロアルキルカルボン酸におけるY1
−Cp2p−基は直線状または分枝状のいずれであって
もよい。フルオロアルキルカルボン酸を例示すれば、ω
−ヒドロパーフルオロヘプタン酸、ω−ヒドロパーフル
オロノナン酸、ω−ヒドロパーフルオロヘプタン酸、ω
−ヒドロパーフルオロペンタン酸、パーフルオロプロピ
オン酸、パーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン
酸、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン
酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸な
どがあげられる。フルオロアルキルカルボン酸の使用量
は、重合系中の水100重量部に対して0.05〜0.5
重量部であることが好ましい。
【0007】重合開始剤として使用するジ(フルオロア
シル)パーオキサイドのX1-Cm2m-基とX2-Cn2n-
基は、直鎖状、分枝状の何れであってもよく、互いに同
一または異なるものでありうる。ジ(フルオロアシル)
パーオキサイドを例示すれば、ジ(ω−ハイドロ−ドデ
カフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω−ハ
イドロ−テトラデカフルオロオクタノイル)パーオキサ
イド、ジ(ω−ハイドロ−ヘキサデカフルオロノナノイ
ル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロブチリル)パー
オキサイド、ジ(パーフルオロバレリル)パーオキサイ
ド、ジ(パーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、
ジ(パーフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ
(パーフルオロオタクノイル)パーオキサイド、ジ(パ
ーフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(ω−クロ
ロ−ヘキサフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(ω
−クロロ−デカフルオロヘキサノイル)パーオキサイ
ド、ジ(ω−クロロ−テトラデカフルオロオクタノイ
ル)パーオキサイド、ω−ハイドロ−ドデカフルオロヘ
プタノイル−ω−ハイドロヘキサデカフルオロノナノイ
ルパーオキサイド、ω−クロロ−ヘキサフルオロブチリ
ル−ω−クロロ−デカフルオロヘキサノイルパーオキサ
イド、ω−ハイドロドデカフルオロヘプタノイル−パー
フルオロブチリルパーオキサイドなどがあげられる。
【0008】本発明の方法を実施するにあたり、重合開
始剤の使用量は、目的とする共重合体中のテトラフルオ
ロエチレン(以下、TFEという)とヘキサフルオロプ
ロピレン(以下、HFPという)との割合や分子量に応
じて適宜決定せられるが、通常モノマー100重量部に
対して0.01〜1重量部程度とするのが適当である。
しかしてこの重合開始剤はその分解速度が比較的速やか
であり、重合反応中にかなり濃度を減少する傾向がある
ので、要すれば重合反応中に適宜追加するごとくするの
が望ましい。
【0009】フルオロアルキルカルボン酸のY1-Cp
2p-基が、ジ(フルオロアシル)パーオキサイドのX1-
m2m-基またはX2-Cn2n-基の一方、より好ましく
は両方と同一であることが好ましい。
【0010】重合反応は、耐圧容器中に、純水およびフ
ルオロアルキルカルボン酸を仕込み、TFEとHFPと
を添加し、さらに重合開始剤を添加することにより開始
される。その際に水:モノマーの割合は、容量で1:1
〜10:1程度、なかんづく2:1〜5:1程度とする
のが適当である。またTFE/HFPモノマー混合物中
のTFEの割合は目的とする共重合体の組成に応じて決
められるが、通常20〜25℃程度においては次のごと
き関係がほぼ成立する。
【0011】
【0012】反応媒体としては水が用いられるが、また
要すればTFEよびHFPを溶解しうる溶剤を適量添加
しうることはもちろんである。かかる溶剤としては、ト
リクロロトリフルオロエタン、モノフルオロトリクロロ
メタン、その他の含フッ素系溶剤類が好ましいものとし
て例示される。さらに適宜必要に応じてポリビニルアル
コール、ナトリウム−カルボキシメチルセルロースなど
の懸濁安定剤や炭酸水素ナトリウム、ホウ砂などを添加
してもよい。
【0013】重合温度は、主として重合開始剤の分解速
度によって制約されるが、水の共存下における当該重合
開始剤の分解は1次反応として進行し、その速度定数k
はたとえば次のごとくである。
【0014】 5℃ 23℃ [HC612CO]22 0.031hr-1 0.19hr-1 [C37CO]22 0.043hr-1 0.14hr−1
【0015】しかして、35℃以上ではその半減期が1
時間程度にもなり、重合開始剤の濃度変化がいちじるし
いので、均一な重合反応を行なうためには適当でない。
したがって重合温度としては、通常0〜35℃、なかん
づく0〜28℃程度の範囲から選択するのが適当であ
る。重合時における圧力は、TFE/HFP混合モノマ
ーの混合比、溶剤の有無、重合温度などに応じて定めら
れる。一般に溶剤を使用しないばあいは5〜15Kg/
cm(ゲージ圧、以下同様)程度の圧力とするのが適
当である。また溶剤としてはたとえばトリクロロトリフ
ルオロエタンのごときものを使用するばあいは、該溶剤
とモノマーとの割合によっても異なるが、0.5〜15K
g/cm2程度の圧力とするのが適当である。
【0016】かくして重合反応の進行に伴ない、重合系
内の圧力が低下するが、この圧力の低下を補うようにT
FEのみを追加して反応を継続してもよく、また各モノ
マーの消費に見合った量だけTFEおよびHFPを追加
してもよい。重合時間は、目的とする共重合体の収量に
よるものはもちろんであるが、重合開始剤の使用量、T
FEおよびHFPの仕込割合、ならびに重合温度によっ
て支配される。しかして通常は、2〜100時間程度の
範囲から選択される。なお重合反応中、酸素の存在は避
けるべきである。
【0017】しかして所定の共重合体収量に達したなら
ば、モノマーを回収することによって、微粉末状ないし
粒状粉末状の粗製TFE/HFP共重合体がえられる。
【0018】本発明の方法によって得られるTFE/H
FP共重合体は、その溶融押出工程や押出後ペレット化
したものを加熱成型する工程において溶融粘度を変化せ
しめず安定であり、また黒く着色することもない(しか
も本発明の方法は水性系の反応であるので溶剤系の反応
に比し工業的にはるかに有利である)など多くの利点を
有しており、成型用材料その他の用途にきわめて有利に
使用されうる。
【0019】
【発明の好ましい態様】以下、実施例を示し、本発明を
具体的に説明する。
【0020】実施例1 水7500部を収容できるジャケット付き撹拌式ガラス
ライニング製オートクレーブに、脱ミネラル、脱気した
純水2000重量部およびω−ヒドロパーフルオロヘプ
タン酸(フルオロアルキルカルボン酸)1.0重量部を
仕込んだ。内部空間を純窒素で充分置換した後これを排
除し、まずHFP2000重量部を圧入し、引き続きT
FEをオートクレーブ内の圧力が8.3Kg/cm2Gになる
まで圧入し、かつ温度を25.5℃に調節し、撹拌を開
始した。これに重合開始剤としてジ(ω−ハイドロドデ
カフルオロヘプタノイル)パーオキサイドおよび分子量
調整剤としてメタノールを加えた。反応は直ちに始まっ
た。反応中、圧力の降下に応じてTFEを逐次追加し、
系内の圧力を一定に保持した。かくして56.8時間反
応を行った後、モノマーをパージした。得られた重合体
を分離、洗浄、乾燥することにより粒状粉末を得た。
【0021】重合における反応条件、重合体の収量およ
び物性を表1に示す。なお、重合体の比溶融粘度の測定
は次の方法によって行った。比溶融粘度は、0.475k
g/cm2のせん断力下に372℃で測定した見掛け溶融粘
度を意味する。すなわち、この値は高化式フローテスタ
ーにより測定したもので、重合体を内径11.4mmのシ
リンダーに充填し、372℃に5分間保持した後、5Kg
のピストン荷重下に内径2.0mmおよび長さ8mmのオリ
フィスを通して押出し、このときの押出速度MI(g/
10分)をもとに次式で計算した値である。
【数1】
【0022】比較例1 原料使用量および反応条件を表1の通りとし、実施例と
同様な方法によりTFEとHFPの共重合を行った。得
られた重合体の収量および物性を表1に示す。
【0023】
【表1】 比較例1 実施例1 水使用量[重量部] 2000 2000 HEP仕込量[重量部] 2000 2000 原 TFE仕込圧[Kg/cm2G] 8.30 8.30 フルオロアルキルカルボン酸[重量部] 0 1.0 料 NaHCO3[重量部] 1.25 0 メタノール仕込量[重量部] 1回目 13.4 1回目 11.7 使 2回目 13.4 2回目 11.7 3回目 13.4 3回目 11.7 用 4回目 13.4 4回目 11.7 重合開始剤仕込量[重量部] 1回目 2.85 1回目 2.0 量 2回目 2.85 2回目 2.0 3回目 1.13 3回目 1.13 追加 0.19 追加 0.19 条 温度 [℃] 25.5 25.5 件 反応時間 [hr] 58.0 56.8 重 収量 [重量部] 2500 2500 合 比溶融粘度[poise] 5×104 6.7×104 体 融点 [℃] 269 266
【0024】共重合中のpHの変化を図1に示す。比較
例では共重合初期においてpHが大きく変化しているこ
とが認められるが、実施例ではpHが安定していること
がわかる。
【0025】加熱溶融後の成形品の金属含有量を比較し
た結果を表2に示す。実施例1では金属含有量が少ない
ことがわかる。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、重合初期の
開始剤の加水分解が抑制され開始剤が有効利用されるの
で、重合初期の開始剤量を30%以上削減できる。触媒
の全体使用量が、例えば20〜30%以上削減できる。
重合初期から最後までのpHが一定であり、再現性高く
一定分子量の共重合体が得られる。重合中の重合槽の腐
食が少ないので、ポリマー中の金属含有量が少ない。さ
らに、共重合体の加熱溶融後の着色量が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプ
ロピレンとの共重合中における反応時間とpHとの関係
を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式: 【化1】 [式中、X1およびX2は水素、フッ素または塩素原子で
    あり、mはX1が水素原子のときは4〜8の整数であ
    り、X1がフッ素原子または塩素原子のときは3〜8の
    整数であり、nはX2が水素原子のときは4〜8の整数
    であり、X2がフッ素原子または塩素原子のときは3〜
    8の整数である。]で示されるジ(フルオロアシル)パ
    ーオキサイドを重合開始剤として用い、水性媒体中にお
    いてテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレ
    ンとを重合させるに際し、重合に先立ってまたは重合途
    中の重合系に、一般式: 【化2】 [式中、Y1は水素、フッ素または塩素原子であり、p
    はY1が水素原子のときは4〜8の整数であり、Y1がフ
    ッ素原子または塩素原子のときは3〜8の整数であ
    る。]で示されるフルオロアルキルカルボン酸を仕込む
    ことを特徴とするテトラフルオロエチレン/ヘキサフル
    オロプロピレン共重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 フルオロアルキルカルボン酸の量が水1
    00重量部に対して0.01〜1.0重量部である請求項
    1記載の方法。
JP04195147A 1992-04-22 1992-07-22 テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の製造方法 Expired - Fee Related JP3114374B2 (ja)

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