JPH08193042A - 新規ビニルエーテル化合物、その製造法およびその共重合体の製造法 - Google Patents
新規ビニルエーテル化合物、その製造法およびその共重合体の製造法Info
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-
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-
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Abstract
ルであって、含フッ素エラストマーの共重合成分として
有効な新規ビニルエーテル化合物を提供する。 【構成】 CF2=CFO(CF2)nCOORに塩素または臭素(Y)を
付加させ、得られたCF2YCFYO(CF2)nCOORの加水分解およ
び酸クロライド化反応を行い、それをモノハロゲノベン
ゼンと反応させた後、SF4と反応させて−CO−を−CF2−
に変換させ、脱塩素反応または脱臭素反応させる方法あ
るいは CF2=CFO(CF2)nCOORの加水分解および酸クロラ
イド化反応を行い、それをモノハロゲノベンゼンと反応
させた後、SF4と反応させて−CO−を−CF2に変換させる
方法により、ビニルエーテル化合物 (Xはハロゲン原子、nは1〜5の整数である)を得
る。
Description
合物、その製造法およびその共重合体の製造法に関す
る。更に詳しくは、含フッ素エラストマーの共重合成分
として有効な新規ビニルエーテル化合物、その製造法お
よびその共重合体の製造法に関する。
は、耐熱性ばかりではなく、耐油・耐薬品性にもすぐれ
ている。このような特徴を有する含フッ素エラストマー
中に共重合される二官能性ビニルエーテルが、最近注目
されている。
官能性ビニルエーテル化合物であって、含フッ素エラス
トマーの共重合成分として有効な新規ビニルエーテル化
合物を提供することにある。
ーテル化合物の製造法を提供することにある。
ルエーテル化合物を共重合させた含フッ素エラストマー
共重合体の製造法を提供することにある。
な一連の工程を経て製造される。 (1) CF2=CFO(CF2)nCOOR→ CF2YCFYO(CF2)nCOOR R:低級アルキル基 Y:塩素または臭素 n:1〜5の整数 この付加反応は、好ましくは紫外線照射下に、低級アル
キルエステル化合物中に塩素ガスをバブリングしあるい
は臭素を滴下することにより、容易に行うことができ
る。原料物質として用いられる低級アルキルエステル
は、FOC(CF2)mCOOR[m:n−1]にヘキサフルオロプロペン
オキサイドを付加反応させて得られたFOCCF(CF3)O(CF2)
nCOORをアルカリ金属炭酸塩の存在下で熱分解すること
により得られるCF2=CFO(CF2)nCOOHを常法によりエステ
ル化反応させることにより製造される。なお、出発物質
たるFOC(CF2)mCOORは、FOC(CF2)mCOFとROHとの反応によ
り得られる。
中に溶解させた水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等と
撹拌することにより、一旦カルボン酸ナトリウム塩、カ
リウム塩等として単離した後、塩酸、硫酸等で中和する
ことにより行われる。
ド基に変換させる常法、即ちピリジン触媒の存在下での
塩化チオニルとの反応などによって容易に行われる。
ンゼン、モノブロモベンゼンまたはモノクロロベンゼン
を塩化アルミニウム等を触媒として反応させることによ
り、容易に行われる。
て、約100〜200℃で約1〜150時間程度反応させることに
より行われる。その際、反応促進剤として、少量の水や
無水フッ化水素酸を反応系に共存させることが一般に行
われる。
反応は、反応容器に粉末状亜鉛、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド、メタノール、エタノール等
の溶媒および亜鉛活性化剤としてのヨウ素を仕込み、反
応容器温度を約20〜150℃に加熱した後、エーテル化合
物を溶媒に溶解させた溶液を滴下することにより行われ
る。
た、次のような一連の工程によっても製造することがで
きる。 (1´) CF2=CFO(CF2)nCOOR→ CF2=CFO(CF2)nCOOH この加水分解反応は、前記(2)の場合と同様に行われ
る。
われる。
ニルエーテル化合物は、テトラフルオロエチレンおよび
パーフルオロ(低級アルキルビニルエーテル)またはパー
フルオロ(低級アルコキシ低級アルキルビニルエーテル)
と共重合して、含フッ素エラストマー共重合体を形成さ
せる。
ル)としては、一般にはパーフルオロ(メチルビニルエー
テル)が用いられる。また、パーフルオロ(低級アルコキ
シ低級アルキルビニルエーテル)としては、例えば次の
ようなものが用いられ、 CF2=CFOCF2CF(CF3)OCnF2n+1 (n:1〜5) CF2=CFO(CF2)3OCnF2n+1 (n:1〜5) CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2O)mCnF2n+1 (n:1〜5、
m:1〜3) CF2=CFO(CF2)2OCnF2n+1 (n:1〜5) これらの中で、特にCnF2n+1基がCF3基であるものが好ん
で用いられる。
30〜70モル%、パーフルオロ(低級アルキルビニルエーテ
ル)またはパーフルオロ(低級アルコキシ低級アルキルビ
ニルエーテル)約65〜25モル%および約0.1〜5モル%の本
発明ビニルエーテル化合物を用い、乳化重合、けん濁重
合、溶液重合、塊状重合等の任意の重合法によって行う
ことができるが、経済性の面からは乳化重合法が好まし
い。乳化重合反応は、水溶性無機過酸化物またはそれの
レドックス系を触媒として、パーフルオロオクタン酸ア
ンモニウム等の界面活性剤を用いて、一般に圧力約3〜8
MPa、温度約40〜85℃の条件下で行われる。この際、3
元共重合体中には、共重合反応を阻害せずかつ加硫物性
を損なわない程度(約20モル%以下)のフッ素化オレフィ
ン、オレフィン、ビニル化合物等を共重合させることも
できる。
加硫は、例えばヘキサメチレンジアミン、エチレンジア
ミン等の脂肪族ジアミン、一般式 (ただし、Rはいずれ
もCF2,C(CF3)2,SO2等) で表わされる芳香族多官能性化合物またはそのアルカリ
金属塩を、3元共重合体100重量部当り約0.5〜5重量
部、好ましくは約1〜2重量部配合し、約160〜250℃の温
度でプレス加硫することにより行われ、必要に応じてオ
ーブン加硫(二次加硫)も行われる。その際、加硫速度を
更に高めるために、第4級アンモニウム塩、第4級ホスホ
ニウム塩、ポリアルキレンオキサイド、ジシクロヘキシ
ル-18-クラウン等の相間移動触媒を加硫促進剤として併
用することも有効である。加硫配合物中には、これら以
外の成分として、充填剤としてのカーボンブラック、受
酸剤としての2価金属の酸化物または水酸化物等が必要
に応じて添加される。
ル化合物が提供される。この新規な化合物は、これを含
フッ素エラストマー中に共重合させることにより、加硫
時の架橋部位として作用する。
を仕込み、紫外線ランプ (PRK-2)照射下に、塩素ガス71
gを15時間かけてバブリングした。反応終了後、蒸留に
より沸点75〜76℃/25mmHgの留分として、CF2ClCFClO(CF
2)3COOCH3 を301.7g(収率69%)得た。
ル)に、60mlのメタノールに溶解させた水酸化カリウム2
2g(0.4モル)を加え、室温条件下で1時間撹拌した後、
メタノールを減圧留去した。残渣に50%硫酸30mlを加え
た後、蒸留により沸点112℃/28mmHgの留分として、CF2C
lCFClO(CF2)3COOH を64.4g(収率88%)得た。
ル)に、塩化チオニルSOCl2 24.0g(0.2モル)およびピリ
ジン1mlを加えて、8時間還流した。反応終了後、蒸留
により沸点64〜65℃/32mmHgの留分として、CF2ClCFClO
(CF2)3COCl を42.6g(収率88%)得た。
およびモノフルオロベンゼン100ml(1.07モル)の混合物
溶液に、塩化アルミニウム66gを加え、35〜40℃で2時間
撹拌した後、300gの氷を加え、反応を終了させた。反応
混合物中の有機層を順次6N-塩酸(200ml)、水(500ml)お
よび飽和食塩水(200ml)で洗浄した後、蒸留により沸点9
2〜98℃/2mmHgの留分として、CF2ClCFClO(CF2)3CO(p-C6
H4)F を138g(収率74.7%)得た。
とし、そこに CF2ClCFClO(CF2)3CO(p-C6H4)F 136g(0.30
8モル)および水2mlを注入した後、SF4 110gを注入し
た。このオートクレーブを、155〜160℃で30時間振動さ
せた後オートクレーブ内のガスをパージし、反応混合物
を炭酸水素ナトリウム水溶液でpH7.0迄中和した。その
後、水洗、CaCl2で乾燥し、蒸留により沸点90℃/2mmHg
の留分として、CF2ClCFClO(CF2)3CF2(p-C6H4)F を125g
(収率87.7%)得た。
下ロートを備えた容量300mlの四口フラスコに、粉末状
亜鉛23g(1.3モル)、脱水ジメチルホルムアミド100mlお
よびヨウ素0.5gを仕込み、反応容器温度を110℃迄加熱
した後、CF2ClCFClO(CF2)3CF2(p-C6H4)F 120g(0.27モ
ル)を30mlのジメチルホルムアミドに溶解させた溶液を2
0分間かけて滴下し、滴下終了後1時間撹拌を続けた。
反応混合物の上澄ジメチルホルムアミド層をデカンテー
ションした後、沈殿についてもジメチルホルムアミドに
よる洗浄を行い、ジメチルホルムアミド溶液を合わせて
希塩酸洗浄および水洗を順次行い、CaCl2で乾燥した
後、蒸留により沸点80〜82℃/32mmHgの留分として、4-
(4´-フルオロフェニル)-パーフルオロ(ブチルビニルエ
ーテル) CF2=CFO(CF2)3CF2(p-C6H4)F を78g(収率77%)
得た。 純度:98%(GLC. FS-1265、3m×3mm) 元素分析(C12H4F12O): 実測値 C 36.37%,H 1.02% 計算値 C 36.77%,H 1.80%
モル)中に、水酸化ナトリウム40g(0.1モル)を水160mlに
溶解させた水溶液を0〜5℃で3.5時間かけて添加し、そ
の後混合物を撹拌しながら1.5時間かけて室温に戻し、1
2時間放置した。水を留去し、残渣を減圧下で乾固する
と、パーフルオロ(4-ビニロキシ酪酸)ナトリウム塩が定
量的に得られた。このナトリウム塩100gを過剰量の濃硫
酸中にけん濁させ、減圧蒸留すると、沸点80〜81.5℃/2
0mmHgの留分として、パーフルオロ(4-ビニロキシ酪酸)
が91.5g(収率93%)得られた。
g、過剰量のSOCl2およびピリジン0.5mlの混合物を、ガ
ス状HClの発生が終る迄還流し、ビクローカラムを有す
る蒸留器で蒸留すると、97.5〜100℃の留分として、パ
ーフルオロ(4-ビニロキシ酪酸)クロライドが24g(収率80
%)得られた。 元素分析(C6ClF6O2): 実測値 C 23.23%,F 55.49%,Cl 11.30% 計算値 C 23.23%,F 55.62%,Cl 11.63% 赤外線吸収スペクトル: 1810cm-1 (C=O) 1840cm-1 (C=C)
ロライド34g(0.11モル)を、乾燥クロロベンゼン100ml中
にけん濁させたAlCl3 15g(0.12モル)のけん濁液中に徐
々に添加し、混合物を35〜42℃で8時間撹拌した後、一
夜放置した。反応混合物を希塩酸で分解し、有機層を分
離した後、水層をCCl4で抽出して有機層および抽出物を
合わせ、希NaHCO3水溶液で洗浄、MgSO4で乾燥し、蒸留
した。沸点115〜116℃/10〜11mmHgの留分として、パー
フルオロ(3-ビニロキシプロピル)-p-クロロフェニルケ
トンが36.8g(収率91%)得られた。 元素分析(C12H4ClF9O2): 実測値 C 37.34%,H 1.06%,F 43.69% 計算値 C 37.30%,H 1.03%,F 44.30% 赤外線吸収スペクトル: 1500cm-1 (芳香族 C=C) 1600cm-1 (芳香族 C=C) 1720cm-1 (C=O) 1840cm-1 (CF2=CF)
ル)-p-クロロフェニルケトン20g(0.05モル)、SF4 10g
(0.09モル)および無水HF 20mlの混合物を、ステンレス
鋼製オートクレーブ中で120℃で15時間加熱した後、水
浴上で揮発分を留去し、残渣を蒸留することにより、沸
点86℃/8mmHgの留分として、4-(4´-クロロフェニル)-
パーフルオロ(ブチルビニルエーテル)を17.5g(収率85%)
得た。 元素分析(C12H4ClF11O): 実測値 C 35.45%,H 1.06%,F 51.44% 計算値 C 35.29%,H 0.98%,F 51.22% 赤外線吸収スペクトル: 1505cm-1 (芳香族 C=C) 1612cm-1 (芳香族 C=C) 1840cm-1 (CF2=CF)
1.8L、パーフルオロオクタン酸アンモニウム23.7g、Na
2HPO4・12H2O 14.3gおよびNaH2PO4・2H2O 0.67gを仕込
んだ後、内部を窒素ガス置換し、次いで減圧した。そこ
に、テトラフルオロエチレン25g、パーフルオロ(メチル
ビニルエーテル)55gおよび4-(4´-フルオロフェニル)-
パーフルオロ(ブチルビニルエーテル) 7.2gを順次仕込
み、50℃に昇温させた後、亜硫酸ナトリウム1.66gおよ
び過硫酸アンモニウム9.08gをそれぞれ50mlの水溶液と
して仕込み、重合反応を開始させた。
2.8g/hr、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)を16.5g
/hr、また4-(4´-フルオロフェニル)-パーフルオロ(ブ
チルビニルエーテル)を2.2g/hrの流量で分添し、オート
クレーブ内の圧力を9kg/cm2Gに保った。重合開始から19
時間後に分添を停止し、更に1時間そのままの状態を保
った。オートクレーブを冷却し、残ガスをパージして、
固形分濃度20重量%の水性ラテックスを取り出した。
和食塩水20L中に加え、生成重合体を凝析させた。凝析
物をロ過、水洗した後、70℃、常圧下、12時間-120℃、
減圧下、12時間の乾燥を行い、白色のゴム状3元共重合
体を560g得た。赤外線吸収スペクトルでは、1520cm-1お
よび1615cm-1に吸収がみられ、共重合体中にパーフルオ
ロ[4-(4´-フルオロフェニル)ブチルビニルエーテル]が
共重合されていることが確認された。 19F-NMRによる共重合組成: テトラフルオロエチレン 63.2モル% パーフルオロ(メチルビニルエーテル) 35.3モル% 4-(4´-フルオロフェニル)-パーフルオロ(ブチルビニルエーテル) 1.5モル% 還元粘度ηsp/c [パーフルオロ(2-ブチルテトラヒドロ
フラン)]の1重量%溶液について35℃で測定]:1.86ml/g
カーボンブラック20重量部、ビスフェノールAF・ジカリ
ウム塩5重量部およびジシクロヘキシル-18-クラウン-6
4重量部を加え、2本ロールゴムミル上で混練し、180℃
で30分間キュラストメーターV(オリエンテック製)でト
ルク値を測定すると、加硫トルクの上昇が認められ、加
硫反応が進行していることが確認された。
℃、30分間のプレス加硫(一次加硫)を行った後、次の条
件下でのオーブン加硫(二次加硫)が窒素ガス雰囲気下で
行われた。 90℃で4時間 90℃から204℃へ6時間かけて昇温 204℃で18時間 204℃から288℃へ6時間かけて昇温 288℃で18時間
すると、200℃では43%、250℃では47%の値が得られた。
ボンブラック20重量部、ビスフェノールAF・ジカリウム
塩3重量部、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロラ
イド1重量部および酸化マグネシウム4重量部を加え、2
本ロールゴムミル上で混練して得られた組成物につい
て、上記(a)と同様の加硫を行い、得られた加硫物につ
いて圧縮永久歪を測定すると、200℃では59%、250℃で
は61%の値が得られた。
ボンブラック20重量部、ビスチオフェノールAF・ジカリ
ウム塩3重量部、ベンジルトリフェニルホスホニウムク
ロライド1重量部および酸化マグネシウム4重量部を加
え、2本ロールゴムミル上で混練して得られた組成物に
ついて、上記(a)と同様の加硫を行い、得られた加硫物
について圧縮永久歪を測定すると、200℃では66%、250
℃では68%の値が得られた。
1.7L、パーフルオロオクタン酸アンモニウム54.6gおよ
びKH2PO4・2H2O 23.7gを仕込んだ後、内部を窒素ガス置
換し、次いで減圧した。そこに、テトラフルオロエチレ
ン31g、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)45gおよび
4-(4´-クロロフェニル)-パーフルオロ(ブチルビニルエ
ーテル) 5.6gを順次仕込み、60℃に昇温させた後、亜硫
酸ナトリウム0.18gおよび過硫酸アンモニウム1.0gをそ
れぞれ50mlの水溶液として仕込み、重合反応を開始させ
た。
6g/hr、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)を9.6g/h
r、また4-(4´-クロロフェニル)-パーフルオロ(ブチル
ビニルエーテル)を0.94g/hrの流量で分添し、オートク
レーブ内の圧力を9kg/cm2Gに保った。重合開始から5時
間6分後に分添を停止し、更に1時間そのままの状態を
保った。オートクレーブを冷却し、残ガスをパージし
て、固形分濃度10.6重量%の水性ラテックスを取り出し
た。
和食塩水20L中に加え、生成重合体を凝析させた。凝析
物をロ過、水洗した後、70℃、常圧下、12時間-120℃、
減圧下、12時間の乾燥を行い、白色のゴム状3元共重合
体を125g得た。赤外線吸収スペクトルでは、1490cm-1お
よび1600cm-1に吸収がみられ、共重合体中に4-(4´-ク
ロロフェニル)-パーフルオロ(ブチルビニルエーテル)が
共重合されていることが確認された。 19F-NMRによる共重合組成: テトラフルオロエチレン 72.8モル% パーフルオロ(メチルビニルエーテル) 25.7モル% 4-(4´-クロロフェニル)-パーフルオロ(ブチルビニルエーテル) 1.5モル%
カーボンブラック20重量部、ビスフェノールAF・ジカリ
ウム塩5重量部およびジシクロヘキシル-18-クラウン-6
4重量部を加え、2本ロールゴムミル上で混練し、180℃
で30分間キュラストメーターV(オリエンテック製)でト
ルク値を測定すると、加硫トルクの上昇が認められ、加
硫反応が進行していることが確認された。
例3(a)と同様の条件下での加硫を行い、得られた加硫
物の圧縮永久歪を測定すると、200℃では38%、250℃で
は41%の値が得られた。
と同様の組成物の調製および加硫を行い、得られた加硫
物について圧縮永久歪を測定すると、200℃では42%、25
0℃では45%の値が得られた。
と同様の組成物の調製および加硫を行い、得られた加硫
物について圧縮永久歪を測定すると、200℃では48%、25
0℃では57%の値が得られた。
3COOCH366.9g(0.18モル)に、60m
lのメタノールに溶解させた水酸化カリウム22g
(0.4モル)を加え、室温条件下で1時間撹拌した
後、メタノールを減圧留去した。残渣に50%硫酸30
mlを加えた後、蒸留により沸点112℃/28mmH
gの留分として、CF2ClCFClO(CF2)3C
OOHを64.4g(収率88%)得た。
Claims (11)
- 【請求項1】 一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、nは1〜5の整数であ
る)で表わされるビニルエーテル化合物。 - 【請求項2】 一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、Yは塩素または臭素
であり、nは1〜5の整数である)で表わされる新規エーテ
ル化合物。 - 【請求項3】 一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、Yは塩素または臭素
であり、nは1〜5の整数である)で表わされる新規カルボ
ニルエーテル化合物。 - 【請求項4】 一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、Yは塩素または臭素
であり、nは1〜5の整数である)で表わされるエーテル化
合物を脱塩素反応または脱臭素反応させることを特徴と
する一般式 (ここで、Xおよびnは前記定義と同じである)で表わされ
るビニルエーテル化合物の製造法。 - 【請求項5】 一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、Yは塩素または臭素
であり、nは1〜5の整数である)で表わされるカルボニル
エーテル化合物をSF4と反応させることを特徴とする一
般式 (ここで、X,Yおよびnは前記定義と同じである)で表わ
されるエーテル化合物の製造法。 - 【請求項6】 一般式 CF2YCFYO(CF2)nCOX´(ここで、Y
は塩素または臭素であり、X´はハロゲン原子であり、n
は1〜5の整数である)で表わされる酸ハライド化合物と
ハロゲノベンゼンとを縮合反応させることを特徴とす
る、一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、Yおよびnは前記定義
と同じである)で表わされるカルボニルエーテル化合物
の製造法。 - 【請求項7】 一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、nは1〜5の整数であ
る)で表わされる新規カルボニルエーテル化合物。 - 【請求項8】 一般式 CF2=CFO(CF2)nCOCl (ここで、n
は1〜5の整数である)で表わされる新規酸クロライド化
合物。 - 【請求項9】 一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、nは1〜5の整数であ
る)で表わされるカルボニルエーテル化合物をSF4と反応
させることを特徴とする一般式 (ここで、Xおよびnは前記定義と同じである)で表わされ
るビニルエーテル化合物の製造法。 - 【請求項10】 一般式 CF2=CFO(CF2)nCOCl (ここ
で、nは1〜5の整数である)で表わされる酸クロライド化
合物をハロゲノベンゼンと縮合反応させることを特徴と
する、一般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、nは1〜5の整数であ
る)で表わされるカルボニルエーテル化合物の製造法。 - 【請求項11】 テトラフルオロエチレン、パーフルオ
ロ(低級アルキルビニルエーテル)またはパーフルオロ
(低級アルコキシ低級アルキルビニルエーテル)および一
般式 (ここで、Xはハロゲン原子であり、nは1〜5の整数であ
る)で表わされるビニルエーテルを共重合反応させるこ
とを特徴とする含フッ素エラストマー共重合体の製造
法。
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