JPH07145207A - 凝集分離の方法 - Google Patents

凝集分離の方法

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JPH07145207A
JPH07145207A JP29530793A JP29530793A JPH07145207A JP H07145207 A JPH07145207 A JP H07145207A JP 29530793 A JP29530793 A JP 29530793A JP 29530793 A JP29530793 A JP 29530793A JP H07145207 A JPH07145207 A JP H07145207A
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正之 田村
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孝志 三枝木
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晴久 三宅
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Abstract

(57)【要約】 【構成】オゾン破壊係数の小さいフッ素系溶媒を用いた
スルホン酸型官能基含有パーフルオロカーボン重合体の
溶液から、オゾン破壊係数の小さいハイドロクロロフル
オロカーボンからなる凝集用溶媒により該重合体を凝集
分離する方法。 【効果】分子量、イオン交換容量が目標の範囲内にある
スルホン酸型官能基含有重合体が生成され、該重合体を
効率よく凝集分離することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スルホン酸型官能基を
有するパーフルオロカーボン重合体溶液より該共重合体
を析出させる凝集分離の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スルホン酸型官能基を有するパーフルオ
ロカーボン重合体は、種々の優れた特性を有することか
ら、イオン交換膜をはじめとした広範囲の用途に用いら
れている。例えば、アルカリ電解、電気透析、各種有機
電解合成等の隔膜、燃料電池、オゾン発生電解、水電解
用等の固体電解質、有機合成や重合用の高分子触媒、除
湿および加湿装置用膜材料などに使用される。
【0003】従来、該重合体はトリクロロトリフルオロ
エタンなどのクロロフルオロカーボン中で溶液重合法に
より製造されていた。また、該重合体を種々の基材にコ
ーテイングする場合にもトリクロロトリフルオロエタン
等の溶剤が用いられていた。しかし、入手が容易で安価
なトリクロロトリフルオロエタンのような特定のフッ素
系溶剤は大気中のオゾン層を破壊する恐れがあるとさ
れ、その使用が制限されるため代替溶媒としてハイドロ
クロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、
フルオロカーボンの適用が進められている。また、該重
合体のトリクロロトリフルオロエタン溶液より該重合体
を凝集分離する場合、凝集用溶媒としてトリクロロフル
オロメタンのようなクロロフルオロカーボンが用いられ
ていたが、該重合体の重合時の溶媒の変更に伴い、用い
られる凝集用溶媒も変更が要請されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
点を解決しようとするものである。すなわち、本発明の
目的は、スルホン酸型官能基を有するビニルモノマーの
共重合反応溶媒にオゾン層を破壊する恐れがないフッ素
系溶媒を用いて分子量やイオン交換容量特性がコントロ
ールされた該共重合体の溶液を得て、この溶液からオゾ
ン層を破壊する恐れがない凝集用溶媒を用いて該共重合
体を凝集分離する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、スルホン酸型
官能基を有するパーフルオロカーボン重合体のフッ素系
溶媒溶液から凝集用溶媒を用いて前記パーフルオロカー
ボン重合体を凝集分離する方法において、前記フッ素系
溶媒がハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフル
オロカーボン、およびフルオロカーボンからなる群から
選ばれる沸点10〜250℃の少なくとも1種類のフッ
素系溶媒であり、前記凝集用溶媒が前記パーフルオロカ
ーボン重合体を溶解しないハイドロクロロフルオロカー
ボンであることを特徴とするスルホン酸型官能基を有す
るパーフルオロカーボン重合体の凝集分離の方法を提供
するものである。
【0006】本発明のスルホン酸型官能基を有するパー
フルオロカーボン重合体の溶液におけるフッ素系溶媒と
しては、沸点が10℃〜250℃であり、ハイドロクロ
ロフルオロカーボン(HCFC)、ハイドロフルオロカ
ーボン(HFC)、およびフルオロカーボン(FC)か
らなる群から選ばれる少なくとも1種類のフッ素系溶媒
が用いられる。特に、溶媒のリサイクル性や凝集分離後
のポリマーの乾燥の容易さ、常温での取扱い易さなどの
点より、沸点が20℃〜200℃のものが好ましい。
【0007】HCFC、HFC、およびFCの構造は直
鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよいが、炭素数
はHCFCでは2〜4個、HFCおよびFCでは4〜1
2個の範囲が好ましい。具体的にはHCFCとして、C
HCl2 CF2 CF3 またはCFHClCF2 CF2
lが性能上および工業的に入手が容易で安価なものとし
て特に好ましい。HFCとしては、C4925
(CF32 CFCFHCFHCF3 、C613H、C
61325 、C81725 などが好ましい。F
Cとしては、C614、C818、(C493 N、
式1の化合物、式2の化合物、または式3の化合物など
が好ましく、例示のようにヘテロ原子を含有するものも
好ましく用いられる。
【0008】
【化2】
【0009】一方、前記パーフルオロカーボン重合体の
溶液より該重合体を凝集分離させるために用いられるハ
イドロクロロフルオロカーボン(HCFC)としては、
該重合体を溶解しないものであれば、上記フッ素系溶媒
と同様に沸点20℃〜200℃のもので炭素数2〜4個
のものなどが広範囲にわたって例示され得る。具体的に
は、CCl2 FCH3 が特性および工業的入手が容易で
安価なものとして特に好ましい。
【0010】該重合体溶液の濃度は通常0.01〜30
重量%で、より好ましくは0.1〜20重量%が用いら
れる。凝集する時の該重合体溶液/凝集用HCFCの重
量割合は、通常5/95〜70/30程度が採用され
る。該重合体溶液の割合が余りに少ないと凝集に用いる
槽の容積効率が低下し、また余りに多いと該重合体の凝
集状態が十分でなくなる。より好ましくは10/90〜
60/40である。
【0011】該重合体溶液と凝集用HCFCの混合は、
通常は該溶液を撹拌下に凝集用HCFCを加えるが、逆
にHCFCを撹拌下に該溶液を添加してもよい。添加と
ともに該重合体が粒子状となって凝集・析出する。凝集
粒子は濾過などで分離され、乾燥して、該共重合体が回
収される。
【0012】本発明の方法により凝集分離されるスルホ
ン酸型官能基を有するパーフルオロカーボン重合体とし
ては、従来より公知ないし周知のもの等が広範囲にわた
って例示され得る。好適なものとしては、テトラフルオ
ロエチレンとスルホン酸型官能基を有するパーフルオロ
カーボンモノマーの共重合体が挙げられる。該パーフル
オロカーボンモノマーとしては、一般式CF2 =CF−
(OCF2 CFX)p−(O)q −(CF2a −(C
2 CFZ)b −Y(式中、pは0〜3、qは0または
1、aは0〜12、bは0〜3であり、Xは−Fまたは
−CF3 であり、Zは−Fまたは−CF3 であり、Yは
スルホン酸型官能基である)で表されるフルオロビニル
化合物が例示される。通常は入手の容易性などの点か
ら、XおよびZは−CF3 、pは0または1、bは0、
aは0〜8、qは0または1であり、Yは共重合反応性
などから−SO2 Fが好ましい。
【0013】上記フルオロビニル化合物の好ましい代表
例としては、CF2 =CFO(CF2s SO2 F(s
は1〜8)、CF2 =CFOCF2 CF(CF3 )O
(CF2s SO2 F(sは1〜8)、CF2 =CF
(CF2t SO2 F(tは0〜8)、CF2 =CF
(OCF2 CF(CF3 ))m OCF2 CF2 SO2
(mは1〜5)などが挙げられる。特に、一般式CF2
=CF(OCF2 CF(CF3 ))n OCF2 CF2
2 F(nは0〜2)のフルオロビニル化合物が好まし
い。
【0014】本発明においては、テトラフルオロエチレ
ンと上述のようなスルホン酸型官能基含有パーフルオロ
ビニルモノマーを2種以上で使用できるだけでなく、こ
れらのモノマーのほかに、他の成分、例えばカルボン酸
型官能基含有パーフルオロカーボンモノマー、CF2
CFORf(Rfは炭素数が1〜10のパーフルオロア
ルキル基を示す)、あるいはCF2 =CF−CF=CF
2 のようなジビニルモノマーなどの1種、または2種以
上を併用することもできる。
【0015】本発明により得られるスルホン酸型官能基
含有パーフルオロカーボン重合体をイオン交換膜として
使用する場合には、そのイオン交換容量は、0.5〜
2.0ミリ当量/g乾燥樹脂という広い範囲から選択さ
れるが、以下に述べるような条件を採用することによ
り、イオン交換容量を大きくしても、生成共重合体の分
子量を高くでき、したがって共重合体の機械的性質や耐
久性は低下することがない。イオン交換容量は、上記の
範囲でも共重合体の種類に応じて異なるが、好ましくは
0.6ミリ等量/g乾燥樹脂以上、特に0.7ミリ等量
/g乾燥樹脂以上の場合が、イオン交換膜としての機械
的性質および電気化学的性能上好ましい。
【0016】また、本発明で得られるスルホン酸型官能
基含有パーフルオロカーボン重合体の分子量は、イオン
交換膜としての機械的性能および製膜性と関係するので
重要であり、TQ の値で表示すると、150℃以上、好
ましくは170〜340℃、特に180〜280℃程度
とするのが好適である。ここで「TQ ]なる言葉は、次
のように定義されるものである。すなわち、共重合体の
分子量に関係する容量流速100mm3 /秒を示す温度
がTQ と定義される。ここで、容量流速は、共重合体を
30kg/cm2 加圧下、一定温度の径1mm、長さ2
mmのオリフィスから溶融流出せしめ、流出する共重合
体量をmm3 /秒の単位で示したものである。
【0017】また、「イオン交換容量」は次のようにし
て求められる。すなわち、H型の陽イオン交換樹脂膜
を、1NのHCl中60℃、5時間放置し、完全にH型
に転換し、HClが残存しないように水で十分洗浄し
た。その後、このH型の膜0.5gを、0.1NのNa
OHの25cm3 に水25cm3 を加えてなる溶液中に
室温で2日間静置した。ついで膜を取り出して、溶液中
のNaOHの量を0.1NのHClで逆滴定することに
より求めるものである。
【0018】本発明で製造されるスルホン酸型官能基含
有パーフルオロカーボン重合体は、種々の分野で使用さ
れるが、例えばイオン交換膜として好適に使用される。
イオン交換膜に使用する場合、スルホン酸型官能基含有
パーフルオロカーボン重合体は、適宜手段にて製膜され
得る。例えば、必要によりスルホン酸型官能基を加水分
解でスルホン酸基に転換するが、かかる加水分解処理は
製膜前でも製膜後でも可能である。通常は、製膜後が好
ましい。製膜手段には、種々のものが採用可能であり、
例えば加熱溶融成型、ラテックス成型、適当な溶液に溶
解させての注形成型など公知ないし周知の方法を適宜採
用し得る。さらに、異なるイオン交換容量を有する膜あ
るいはカルボン酸基等の異なる官能基を有する膜と2層
以上に積層することも可能である。また、クロス、繊
維、不織布などによる補強を加えることもできる。
【0019】
【実施例】
[実施例1]CF2 ClCF2 CFHClの64.8
g、アゾビスイソブチルニトリルの0.08gおよびC
2 =CFOCF2 CF(CF3 )OCF2 CF2 SO
2 Fの92.2gを、容積0.2リットルのステンレス
製オートクレーブに仕込み、液体窒素で充分脱気した後
に70℃とし、テトラフルオロエチレン(CF2 =CF
2 )を10.6kg/cm2 まで仕込み重合を開始させ
た。反応中は系内にCF2 =CF2 を導入し、圧力を一
定に保持した。10時間後に未反応のCF2 =CF2
パージして重合を終了させた。得られたCF2 =CF2
とCF2 =CFOCF2 CF(CF3 )OCF2 CF2
SO2 Fの共重合体の17%溶液100gにCFCl2
CH3 を200g撹拌下に加えた。析出した粒子状固体
を濾過し、CFCl2 CH3 で洗浄した後、乾燥して、
白色の共重合体を得た。該共重合体のイオン交換容量
は、1.0ミリ当量/g乾燥樹脂であった。また、25
0℃でプレス製膜すると強靭な透明フィルムが得られ
た。
【0020】[実施例2]重合反応溶媒CF2 ClCF
2 CFHClをC81725 68.0gに変えた以
外は実施例1と同様の反応操作を行い、共重合体の1
1.5%溶液100gにCFCl2 CH3 を200g撹
拌下に加えた。析出した粒子状固体を濾過し、CFCl
2 CH3 で洗浄した後、乾燥し、半透明状の共重合体を
得た。該共重合体のイオン交換容量は1.1ミリ当量/
g乾燥樹脂であった。また、250℃でプレス製膜する
と強靭な透明フィルムが得られた。
【0021】[実施例3]反応溶媒CF2 ClCF2
FHClを前記の式3の化合物の73.3gに変えた以
外は実施例1と同様の反応操作を行い、共重合体10.
3%溶液100gを得、CFCl2 CH3 を200g加
えて凝集させ共重合体を分離した。共重合体のイオン交
換容量は、1.0ミリ当量/g乾燥樹脂であった。
【0022】[比較例1]実施例1で得た共重合体の1
7%溶液にCHCl2 CF3 200gを撹拌下で添加し
たが、共重合体は析出しなかった。
【0023】
【発明の効果】分子量、イオン交換容量が目標値の範囲
にあるスルホン酸型官能基含有重合体が生成され、さら
に該重合体を円滑有利に凝集分離することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スルホン酸型官能基を有するパーフルオロ
    カーボン重合体のフッ素系溶媒溶液から凝集用溶媒を用
    いて前記パーフルオロカーボン重合体を凝集分離する方
    法において、前記フッ素系溶媒がハイドロクロロフルオ
    ロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、およびフルオ
    ロカーボンからなる群から選ばれる沸点10〜250℃
    の少なくとも1種類のフッ素系溶媒であり、前記凝集用
    溶媒が前記パーフルオロカーボン重合体を溶解しないハ
    イドロクロロフルオロカーボンであることを特徴とする
    スルホン酸型官能基を有するパーフルオロカーボン重合
    体の凝集分離の方法。
  2. 【請求項2】フッ素系溶媒のハイドロクロロフルオロカ
    ーボンが、CHCl2 CF2 CF3またはCFHClC
    2 CF2 Clである請求項1の凝集分離の方法。
  3. 【請求項3】フッ素系溶媒のハイドロフルオロカーボン
    が、C4925 、(CF32 CFCFHCFH
    CF3 、C613H、C61325 、およびC8
    1725 からなる群から選ばれる少なくとも1種類の
    フッ素系溶媒である請求項1の凝集分離の方法。
  4. 【請求項4】フッ素系溶媒のフルオロカーボンが、C6
    14、C818、(C493 N、式1の化合物、式
    2の化合物、および式3の化合物からなる群から選ばれ
    る少なくとも1種類のフッ素系溶媒である請求項1の凝
    集分離の方法。 【化1】
  5. 【請求項5】凝集用溶媒のハイドロクロロフルオロカー
    ボンが、CCl2 FCH3 である請求項1〜4のいずれ
    かの凝集分離の方法。
  6. 【請求項6】スルホン酸型官能基を有するパーフルオロ
    カーボン重合体が、テトラフルオロエチレンと一般式C
    2 =CF(OCF2 CF(CF3 ))n OCF2 CF
    2 SO2 F(nは0〜2)の共重合体である請求項1〜
    5のいずれかの凝集分離の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9207552B2 (en) 2010-08-26 2015-12-08 Ricoh Company, Ltd. Classifying apparatus, classifying method, toner and method for producing the toner

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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