JPH0859717A - 水素含有フルオロポリマーの懸濁(共)重合による製造法 - Google Patents
水素含有フルオロポリマーの懸濁(共)重合による製造法Info
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Abstract
レフィン系モノマーを、有機懸濁媒体中、ラジカル光開
始剤と紫外−可視線の存在下で−60℃から+30℃の温度
で(共)重合させることからなる水素含有フルオロポリ
マーの製造法。 【効果】 高い二次溶融温度と高い最高使用温度を有す
る水素含有フルオロポリマーを得ることができる。また
開始剤として、容易に取扱うことができ、室温で保ちう
る危険のないものを使用できる。
Description
ロポリマーを対応するモノマーの懸濁(共)重合により
製造する方法に関する。
ている。その第1の群は、ペル(ハロ)フルオロオレフ
ィン類とハロゲンを含有しないオレフィンモノマーとの
コポリマーで、例えば、テトラフルオロエチレン(TF
E)またはクロロトリフルオロエチレン(CTFE)と
エチレン、プロピレンまたはイソブチレンとのコポリマ
ーで、任意に、0.1〜10モル%の量での第3のフッ化コ
モノマーを用いたもの(例えば米国特許第3,624,250
号、同第4,513,129号)がある。この様なポリマーは高
温での高い化学・機械耐性があり、押出もしくは射出成
形による物品の製造、または電線被覆に用いられる。コ
モノマー交互性を良好にするため、コポリマーの製造
は、一般に低温で行われる。たとえば、エチレン/CT
FEコポリマーは通常懸濁液中5℃〜25℃の温度で作ら
れる。このようにして、非ハロゲン化モノマーブロック
の生成が避けられるが、機械特性を悪くする原因の他
に、二次溶融温度の最高使用温度(等級温度)の両者が
実質的に低くなる熱的に不安定な製品となる。
低温で活性である限定された群の過酸化物の開始剤、例
えば式(Rf−CO−O)2(RfはC1〜C10の(ペル)
ハロアルキル(例えばヨーロッパ特許第185,242号と米
国特許第3,624,250号参照)のビスアシル過酸化物を選
択する必要がある。例えば、エチレン/CTFEコポリ
マーの製造用にごく普通に使用される開始剤は、ビスト
リクロロアセチル−ペルオキシド(TCAP)で、この
化合物は−3.9℃で10時間の半減時間を有し、その上高
温でのポリマーの着色の問題を伴うと共に熱的にあまり
安定でない。
純粋な状態で爆発性であって、危険なものである。その
ため、合成上及び船積と貯蔵上に特別の安全対策をとる
必要がある。例えば、適当な有機溶剤で希釈した溶液の
形で作り使用しなくてはならない。有機溶剤を使用する
ことは、プラント構築の点でかなりの欠点であり、最適
の溶剤が成層圏のオゾン破壊物質であるクロロフルオロ
カーボンであることを特に考慮すると、環境に悪影響を
与える問題がある。その上に、反応器にかなりの量の溶
剤を入れることから系を希釈し、反応速度を遅くし、モ
ノマー濃度の変化をさせて結果としてポリマー組成の変
動をきたす。
リビニリデンフルオライド(PVDF)、およびヘキサ
フルオロプロペン、テトラフルオロエチレン、トリフル
オロエチレンのような他のフッ素化コモノマーの少量
(0.1〜10モル%)で改質したPVDFからなる。この
ようなポリマーは、開始剤として有機または無機の過酸
化物を使用して、水性媒体中での重合で通常作られる。
最も普通に用いられる開始剤は、約120〜130℃の重合温
度を有するジ−t−ブチルペルオキシド(DTBP)
(米国特許第3,193,539号参照)と重合が低温(約65℃
〜85℃)で行われるときのジイソプロピルペルオキシジ
カーボネート(IPP)(米国特許第3,475,396号参
照)である。また、この場合に、比較的高温で使用する
と、ポリマーの二次溶融点と最高使用温度の両方が低下
する。これは、主に、構造欠陥、特に頭−頭、尾−尾モ
ノマー反転によるもので、結晶性パーセントの減少とな
る。
開始剤と紫外線−可視線の存在下、−60℃〜+30℃の温
度での懸濁(共)重合法によって、高い二次溶融温度
(second melting temperature)と高い最高使用温度を
有する水素含有フルオロポリマーを得ることができるこ
とを意外にも見出した。このように、開始剤として、容
易に取扱うことができ、また室温で保ちうる危険のない
ものを使用できる。
オロポリマーに対応するオレフィン系モノマーが、ラジ
カル光開始剤と紫外−可視線の存在下、−60℃〜+30
℃、好ましくは−40℃〜+20℃、より好ましくは−15℃
〜+15℃の温度で有機懸濁媒体中で(共)重合させるこ
とからなる水素含有フルオロポリマーの製造法を提供す
ることにある。
なわち何れの界面活性剤も添加せず行われる。懸濁媒体
は、モノマーの少なくとも1種が反応条件下で液体であ
る場合(例えば、CTFEコポリマーの場合に、CTF
Eは通常使用される反応条件下で液体である)に、モノ
マー自体で形成することができる。代りに、懸濁媒体と
して適当な有機溶剤が使用できる。有機溶剤は、例え
ば、トリクロロフルオロエタン、ジクロロテトラフルオ
ロエタンのようなクロロフルオロカーボン;米国特許第
5,182,342号に記載のもののような任意に酸素原子を含
有するハイドロゲン(クロロ)フルオロカーボン;未端
位および/または鎖に沿って任意に水素原子を含有する
(ペル)フルオロポリオキシアルキレン(ヨーロッパ特
許出願EP-A-617,058号参照);2,3−ジメチルブタン、
2,3−ジメチルペンタン、2,2,4−トリメチルペンタン、
2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン、2,2,4,4,6−ペンタ
メチルヘプタンのような6〜25の炭素原子を含有し、メ
チル基と炭素原子数の比が0.5より大であることを特徴
とする分枝脂肪族炭化水素(ヨーロッパ特許出願EP-A-6
12,767号参照)から選択できる。
する作用を有する水を添加することができる。“ラジカ
ル光開始剤(radical photoinitiator)”とは、有機相
に可溶であり、UV−可視輻射線に付したとき、関連モ
ノマーの(共)重合を開始しうるラジカルを発生する化
学種の全てを意味する。その例としては、ジアルキルペ
ルオキシド(例:ジ−t−ブチルペルオキシド)、ケト
ン(例:アセトン)、ジアシルペルオキシド(例:ジア
セチルペルオキシド)、ジまたはポリケトン(例:ジア
セチル)、ペルオキシジカーボネート(例:ビス(4−
t−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネー
ト)、ハロゲン化またはポリハロゲン化有機化合物
〔例:アルキルハライドCnXqFrH2n+2-q-r(式中X
は、Cl、BrとIから選択されるハロゲン、nは1〜
10の整数、rとqは整数、rは0でもよく、一方qは常
に0とは異なり、r+qの和は1〜2n+2であり)例
えばCF2Br2、CH2I−CH2I、CHCl3、CH2
Br2などがこの群に入る〕が挙げられる。
と室温でも熱的に安定なものが好ましい。なかでも、40
℃またはそれ以上の温度で10時間の半減時間を有する有
機過酸化物が特に好ましく、その例として、ジ−t−ブ
チルペルオキシド(DTBP)、ビス(4−t−ブチル
シクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジラウロ
イルペルオキシド、t−ブチルペルオキシ−i−ブチレ
ートなどがある。
明の方法は、非常に広い範囲の開始剤を選ぶことが許さ
れる。このことは、従来法で一般に不適当とされる開始
剤の例を可能とする大きな利点を与えるもので、例え
ば、ジ−t−ブチルペルオキシドとアセトンはメチル未
端基を与え、特に安定な鎖末端基を形成する。UV−可
視線に関して、光化学反応に普通に使用される常法に従
って適当な発光源の手段、例えば高圧水銀ランプの手段
により、反応系に与えられる。この発明の方法に適する
UV−可視線波長は、一般に220〜600nmの間である。ラ
ジカル発生用の輻射線を使用すれば一般に反応速度をよ
くコントロールし、特に重合無制御の場合に、輻射源を
直ちに消し、反応を停止さすことができる。これは熱開
始剤が用いられたとき明らかに不可能なことである。
5〜80バール、好ましくは2〜20バールで行うことがで
きる。反応混合物に、連鎖移動剤を加えることができ
る。その例としては、水素、炭化水素、またはフルオロ
炭化水素(例:メタンまたはエタン)、酢酸エチル、マ
ロン酸ジエチル、1以上のC1-6アルキルでアルキル置
換されたシクロペンタン(例:メチルシクロペンタン、
2−メチル−1−エチルシクロペンタンなど、本出願人
によるヨーロッパ特許出願第95,103,469.5号(1994年3
月21日付イタリア出願MI94A/000520)参照)が挙げられ
る。
ン化オレフィン(例:エチレン、プロピン、ビニルエー
テルなど)との1以上のペル(ハロ)フルオロオレフィ
ン(例:テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロ
エチレン、ヘキサフルオロプロペン、ペルフルオロアル
キルビニルエーテルなど)のコポリマー;水素含有フッ
化オレフィン(例:ビニリデンフルオライド、トリフル
オロエチレンなど)のホモポリマー、これらのペル(ハ
ロ)フルオロオレフィンおよび/または非ハロゲン化オ
レフィンとのコポリマーを一般に意味する。
ルオロポリマーの製造に使用することができる。 (a)フッ化モノマー/非ハロゲン化モノマーのモル比
が30:70〜70:30で、任意に0.1〜10モル%の1以上の
フッ化コモノマーを含有するTFEまたはCTFEのエ
チレン、プロピレンまたはi−ブチレン(好ましくはエ
チレン)とのコポリマー(例えば、米国特許第3,624,25
0号、同第4,513,129号参照)、(b)TFEおよび/ま
たはCTFEと非フッ化ビニルエーテルとの硬化性コポ
リマー、例えば、i)TFEおよび/またはCTFEの
40〜60モル%と、シクロヘキシルビニルエーテル5〜45
モル%と、アルキルビニルエーテルの5〜45モル%、ヒ
ドロキシアルキルビニルエーテル3〜15モル%のコポリ
マー(例、英国特許第2,081,727号参照)、ii)式CH2
=CH−CH2−O−(CH2CH2O)nHのヒドロキシ
アリルエーテルの3〜40モル%と、CTFEの25〜75モ
ル%と、アルキルビニルエーテルの10〜70モル%のコポ
リマー(米国特許第4,631,326号参照)、(c)ポリビ
ニリデンフルオライド(PVDF)、または1以上のフ
ッ化コモノマー(例:ビニルフルオライド、クロロトリ
フルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、テトラフ
ルオロエチレン、トリフルオロエチレンなど)の少量、
一般に0.1〜10モル%を含有する改質PVDF(例えば
米国特許第4,524,194号、同第4,739,024号参照)。
によって発明が限定されるものではない。
ンレス製オートクレーブの横壁に、石英窓を入れ、それ
に対応して、タイプHanau TQ-150のUVランプを取り付
ける。これは、240〜330nmの輻射線用の13.2Wの電力を
有する220〜600nmの輻射線を出す高圧水銀ランプであ
る。
ブタンを導入した。温度を10℃にし、その温度に保ち、
一方圧を、テトラフルオロエチレン(TFE)の注入で
9.3バールに上げた。次いで、作業圧力が14.1バールに
達するまでエチレンを導入した。次いで、UVランプを
点灯し、同時に各10分ごとに0.5mlの容量で、5.0gのジ
−t−ブチルペルオキシド(DTBP)と100mlのイソ
オクタンとの溶液の供給を始めた。導入した過酸化物液
の全量は10mlであった。全反応期間中、49/51モル比の
エチレン/TFE気体混合物を連続供給して14.1バール
の圧に一定に保った。420分後に、ランプを消灯し、オ
ートクレーブに窒素流を直接導入して、モノマーと溶剤
の一部を除去した。次いで、オートクレーブの内容物を
室温で取り出し、残留溶剤を、真空オーブン中150℃で1
0時間加熱して除去した。19.2gの乾燥ポリマーを得た。
このものは4.4g/10'に等しいメルトフローインデック
ス(MFI)を示した(ASTM D-3159-83スタンダードに
よる。但し、測定温度を297℃の代りに300℃に固定し
た。これはこの実施例で得たもの及び実施例2〜3のも
のが共に非常に高い二次溶融温度を有するためであ
る)。
イソオクタンを導入した。温度を10℃に保持し、圧をT
FEの注入により15.5バールに上げた。次に、23.1バー
ルの作業圧力に達するまで、エチレンを導入した。UV
ランプを点灯し、同時に、10.0gのDTBPと100mlの
イソオクタンとの溶液を10分ごとに0.5mlの容量での供
給を始めた。導入した過酸化物液の全量は20mlであっ
た。全反応期間中、49/51のモル比のエチレン/TFE
ガス混合物を連続供給して23.1バールの圧に一定に保持
した。360分後に、ランプを消灯し、モノマーと溶剤の
一部を、オートクレーブに窒素流を直接導入して除去し
た。オートクレーブの内容物を室温で取り出し残留溶剤
を、真空ストーブ中150℃に10時間加熱して除去した。
乾燥ポリマーの17.0gを得た。このものは流動性が少な
いためMFIは測定できなかった。二次溶融温度Tm
(II)(示差走査カロリメトリー、DSCで測定)は、
297.5℃に等しかった。
移動剤としてメチルシクロペンタンの5.0mlをオートク
レーブに加えた。410分後に、MFI=2.2g/10'、T
m(II)=297.0℃の乾燥ポリマー27.2gを得た。
135.0mlを導入した。温度を10℃に保持し、一方圧力を
TFEの注入で15.5バールに上げた。次いで、作業圧力
が23.1バールに達するまでエチレンを導入した。UVラ
ンプを点灯し、同時に、アセトンを10分ごとに0.5mlの
容量で供給を始めた。アセトンの導入全量は、10mlであ
る。23.1バールの圧力を全反応期間中、49/51モル比の
エチレン/TFEガス混合物を連続的に供給して一定に
保持した。330分後に、ランプを消灯し、モノマーと溶
剤の一部を、オートクレーブに窒素流を直接導入するこ
とにより除去した。オートクレーブの内容物を室温で取
出し、残留溶剤を真空オーブン中150℃で10時間加熱し
て除去した。乾燥ポリマーの2.2gが得られた。
のCFC-113(CCl2F−CClF2)と100mlの脱ミネラ
ル水を導入した。CFC-113は溶剤および開始剤として作
用する。温度を10℃に保持し、一方圧力をTFEの注入
で15.5バールに上げた。次いで23.1バールの作業圧力に
達するまでエチレンを導入した。UVランプを点灯し
た。49/51のモル比であるエチレン/TFEガス混合物
を連続的に供給して全反応期間中23.1バールの圧に一定
に保った。420分後に、ランプを消灯し、オートクレー
ブに窒素流を直接導入してモノマーと一部の溶剤を除去
した。オートクレーブの内容物を取出し、残留溶剤を、
真空オーブン中150℃で10時間加熱して除去した。Tm
(II)=298℃で、エチレン含量(炭素元素分析によ
る)が48.8モル%に相当する乾燥ポリマー8.02gを得
た。
−(CF2CF(CF3)O)m(CF2O)nCF3(m/
n=20、数平均分子量450)のガルデン(GALDE
N)D02の213.4mlを導入した。温度を10℃にして保
持し、圧力をTFEの導入で4.4バールに上げた。次い
で、作業圧力が7.2バールに達するまでエチレンを導入
した。次いで、UVランプを点灯し、同時に、クロロホ
ルムを10分ごとに0.5mlのフローで供給した。供給クロ
ロホルムの全量は10mlであった。全反応期間中、49/51
モル比のエチレン/TFEガス混合物を連続供給して7.
2バールの圧に保った。420分後に、UVランプを消灯
し、オートクレーブに窒素流を直接導入して、モノマー
と一部の溶剤を除去した。オートクレーブの内容物を室
温で取出し、残留溶剤を真空オーブン中150℃で10時間
加熱して除去した。乾燥ポリマーの2.0gを得た。
(CCl2F−CClF 2)の135.0mlを導入した。CFC-1
13は、溶剤および開始剤として作用する。温度を−40℃
にし、保持し、一方圧力をTFEを注入して、3.2バー
ルに上げた。次いで、作業圧の5.7バールが得られるま
でエチレンを導入した。次いでUVランプを点灯した。
5.7バールの圧力を全反応中、連続的にガス状エチレン
/TFE混合物を49/51のモル比で導入して一定に保持
した。390分後に、ランプを消灯し、オートクレーブに
窒素流を直接導入して、モノマーと一部の溶剤を除去し
た。次いで、オートクレーブの内容物を室温で取出し、
残留溶剤を真空オーブン中150℃で10時間加熱して除去
した。Tm(II)=309℃、エチレン含量(炭素元素分
析で測定)=49.8モル%の乾燥ポリマー2.0gを得た。
225.0mlを導入した。温度を−10℃に保持し、クロロト
リフルオロエチレン(CTFE)65gを充填した。次い
で3.0バールの作業圧に達するまで、エチレンを導入し
た。UVランプを点灯し、同時に、DTBP5.0gとイ
ソオクタン150mlの溶液の供給を各5分で0.5mlの容量で
開始した。供給した過酸化物液の全量は20mlであった。
全反応期間中、エチレンを連続供給して3.0バールの圧
に保持した。335分後にランプを消し、モノマーと一部
の溶剤を、窒素流をオートクレーブに直接導入して除去
した。オートクレーブの内容物を室温で取出し、残留溶
剤を、真空オーブン中120℃で10時間加熱して除去し
た。MFI=19.9g/10'(ASTM D-3275-89スタンダー
ドにより測定)、Tm(II)=247.3℃、エチレン含量
=50.4モル%(炭素元素分析で測定)を有する乾燥ポリ
マー24.0gを得た。
圧力を2.0バールに設定した。300分後に、エチレン含量
49モル%のエチレン/CTFEポリマー8.0gを得た。
ミネラル水を導入した。温度を5℃にして保持し、24.5
バールの圧に達するまで80gのVDFを充填した。UV
ランプを点灯し、同時に5.0gのジ−t−ブチルペルオ
キシド(DTBP)と100mlの下記の式 Rf(OCF(CF3)CF2)−R1 (式中Rfは−CF3、−CF2CF3、−CF2CF2CF
3、−CF(CF3)CF 3、R1は−OCFH−CF3、
−OCF2H(50:1の比)で、400の数平均分子量と、
150ppmの水素原子含量)を有する末端位に水素原子含有
のフルオロポリオキシアルキレンとからなる溶液を、全
反応中0.15ml/分の容量での供給を始めた。
に保った。95分後に、ランプを消灯し、残留モノマーと
1部のフルオポリオキシアルキレンをオートクレーブに
窒素流を直接導入して除去した。内容物を室温で取出
し、残留する水とフルオロポリオキシアルキレンを真空
オーブン中100℃で10時間加熱して除去した。Tm(I
I)=177.0℃のポリマー9.5gを得た。VDF単位は、
3.5モル%に等しい頭−頭と尾−尾転位のパーセントを
示した。
ミネラル水を導入した。温度を5℃に保持し、15.9バー
ルの圧に達するまで80gのVDFと125gのHFPを充
填した。UVランプを点灯し、同時に、5.0gのジ−t
−ブチルペルオキシド(DTBP)と100mlの実施例1
0で用いたと同じ水素原子含有のフルオロポリオキシア
ルキレンからなる溶液を反応中0.1ml/分の容量で、供
給を始めた。
ス混合物を添加して、圧を約15.9バールに、一定に保持
した。200分後に、ランプを消灯し、オートクレーブに
窒素流を直接導入して、残存するモノマーと1部のフル
オロポリオキシアルキレンを除去した。次いでオートク
レーブの内容物を室温で取出し、残留する水とフルオロ
ポリオキシアルキレンを真空オーブン中100℃で10時間
乾燥して除去した。10.0gのポリマーが得られた。この
ものは、19F−NMRで測定して87.9モル%のVDFと
12.1モル%のHFPに相当する組成と、Tm(II)=16
8.0℃とを有した。VDF単位は、3.5モル%に相当の頭
−頭と尾−尾転位のパーセントを示した。
温度と高い最高使用温度を有する水素含有フルオロポリ
マーを得ることができる。また開始剤として、容易に取
扱うことができ、室温で保ちうる危険のないものを使用
できる。
Claims (10)
- 【請求項1】 水素含有フルオロポリマーに対応するオ
レフィン系モノマーを、有機懸濁媒体中、ラジカル光開
始剤と紫外−可視線の存在下で−60℃から+30℃の温度
で(共)重合させることからなる水素含有フルオロポリ
マーの製造法。 - 【請求項2】 反応温度が−40℃から+20℃である請求
項1による方法。 - 【請求項3】 ラジカル光開始剤が、ジアルキルペルオ
キシド、ケトン、ジアシルペルオキシド、ジもしくはポ
リケトン、ペルオキシジカーボネート、ペルオキシエス
テルとハロゲン化もしくはポリハロゲン化有機化合物か
らなる群より選択される請求項1または2による方法。 - 【請求項4】 ラジカル光開始剤が、40℃に等しいかま
たはそれより高い温度で10時間の半減時間を有する有機
過酸化物である請求項3による方法。 - 【請求項5】 ラジカル光開始剤が、ジ−t−ブチルペ
ルオキシド、ジアルキルハロイドCnXqFrH2n+2-q-r
(式中Xは、Cl、BrとIから選択されたハロゲン、
nは1〜10の整数で、rとqは整数、rは0であること
ができ、一方qは常に0とは異なり、r+qの和は1か
ら2n+2である)請求項3による方法。 - 【請求項6】 有機懸濁媒体が、反応条件で液体である
少なくとも1つのモノマーからなる請求項1〜5の何れ
か1つによる方法。 - 【請求項7】 有機懸濁媒体が、クロロフルオロカーボ
ン、任意に酸素原子を含有するハイドロゲン(クロロ)
−フルオロカーボン、任意に末端位および/または鎖に
水素原子を含有する(ペル)フルオロポリオキシアルキ
レン、6〜25の炭素原子を有し、かつメチル基の数と炭
素原子の数の比が0.5より大であることを特徴とする分
枝状脂肪族炭化水素から選択された有機溶剤である請求
項1〜5の何れか1つによる方法。 - 【請求項8】 懸濁媒体に水が添加される請求項1〜7
の何れか1つによる方法。 - 【請求項9】 紫外−可視線が220〜600nmの波長を有す
る請求項1〜8の何れか1つによる方法。 - 【請求項10】 水素含有フルオロポリマーが、(a)
任意に0.1〜10モル%の量での1以上のフッ化コモノマ
ーを含有し、フッ化モノマー/非ハロゲン化モノマーの
モル比が30:70〜70:30であるテトラフルオロエチレン
(TFE)またはクロロトリフルオロエチレン(CTF
E)とエチレン、プロピレンまたはイソブチレンとのコ
ポリマー、(b)TFEおよび/またはCTFEと非フ
ッ化ビニルエーテルとの硬化性コポリマーおよび(c)
ポリビニリデンフルオライド(PVDF)または0.1〜1
0モル%の少量の1以上のフッ化コモノマーを含有する
改質PVDFから選択されるものである請求項1〜9の
何れか1つによる方法。
Applications Claiming Priority (2)
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