JPH09227507A - 過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造方法 - Google Patents

過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造方法

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JPH09227507A JP9027639A JP2763997A JPH09227507A JP H09227507 A JPH09227507 A JP H09227507A JP 9027639 A JP9027639 A JP 9027639A JP 2763997 A JP2763997 A JP 2763997A JP H09227507 A JPH09227507 A JP H09227507A
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perfluoropolyether
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 テトラフルオロエチレンを−80℃と−
50℃の間の温度で、UV照射と溶媒としてペンタフル
オロエタン(125)の存在下で酸化することにより過
酸化ペルフルオロポリエーテル類を得ることを特徴とす
る過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造方法。 【効果】 温室効果を生じることがよく知られているク
ロロフルオロカーボン溶剤を使用せずにテトラフルオロ
エチレンを酸化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テトラフルオロエ
チレンを溶媒の存在下で光酸化することによって得られ
る過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造法に関す
る。より詳しくは本発明はオゾンに危険な衝撃(OD
P)を示し、温室効果(GWP)を生ずることがよく知
られているクロロフルオロカーボン溶媒を利用しない方
法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】過酸化
ペルフルオロポリエーテル類を製造するため低温でテト
ラフルオロエチレン(TFE)を光酸化する方法がクロ
ロフルオロカーボン(CFC)溶媒、例えば(CF2
2ジクロロジフルオロメタン)R12中で工業的によ
く行われていることが知られている。CFCを市場から
削減することに関する国際的な同意により、それに代わ
る溶媒を探す必要性が感じられている。
【0003】置換溶媒としては現在の溶媒、特にR12
(最適の結果が得られるため最も利用されている溶媒)
に比較してその欠点を生ずることなく合成が行われる必
要がある。溶媒は連鎖移動を生じてはならず、これは分
子量の調節を得ることができるものが望まれるからであ
る。その上、R12置換溶媒は、良好な生産性で過酸化
物単位(PO)の低含量を有するポリマーを得ることが
できるものでなければならない。理想的な溶媒として
は、反応器容量、ガス流量、照射ランプのパワー、反応
温度を同じ条件で操作し、R12で得られるものと同様
な結果が得られるものである。
【0004】CFC溶媒の存在下でTFEの光酸化方法
において、UVランプの照射力を増大するか、より高い
温度で、但しTFE流量と反応器容量を同じくして行え
ば低いPOのポリマーが得られる。しかし、照射ランプ
の照射力を高めることは方法コストが高くなり、温度上
昇は収率を低くさせる。従って、置換溶媒は照射力、反
応器構成、温度、反応剤流量を同じとして考えなければ
ならない。最適の溶媒は同じ反応で、最も低いPOで最
高の生産性を与えるものである。
【0005】テトラフルオロエチレンの光酸化に用いら
れる溶媒として、従来の特許の中には、任意に酸素原子
を含有する特定のクロロフルオロカーボンまたはフッ素
化溶媒が主でありCFCが特に好ましい溶媒として合成
に用いられている(例えば米国特許第4,451,64
6号,同第5,354,922号,同第3,847,9
78号および同第3,715,378号)。
【0006】
【課題を解決するための手段】本出願人はR12で得ら
れる物に全く比較し得る低含量の過酸化物単位(PO)
でポリマーを良好な生産性で得ることができる塩素を含
有しない特殊な溶媒を予期せずかつ意外にも見出した。
本発明の目的は、テトラフルオロエチレンを−80℃と
−50℃の間の温度で、好ましくは−70℃と−50℃
の間の温度で、UV照射と溶媒としてのペンタフルオロ
エタン(125)の存在下で酸化する方法を提供するこ
とである。
【0007】
【発明の実施の形態】利用される照射線、酸素およびT
FE流量はCFC溶媒の技術で知られたものであり、例
えば米国特許第3,715,378号(参照として導
入)に記載されている。得られるポリマーは次の一般式
を有する A-O-(CF2-CF2-O-)p-(CF2-O-)q-(O)r-B (上記式中、AとBは同一または異なって、−CF3
−COF,−CF2COF,または−CF2X(Xは利用
される連鎖移動剤のタイプに由来するラジカル基を示し
例えばF,Clなどであり)、p,qとrはそれぞれ同
一または異なって整数を示し、p+qの和は2乃至10
00の数、好ましくは100乃至400の間の数、q/
p比は0.1乃至10の間、好ましくは0.2乃至5の
間であり、r/p+q比は4.5乃至5より一般に低
く、好ましくは4より低く、一般に1乃至3.5の間で
あるPO値を有する過酸化ペルフルオロポリエーテルを
導くような値である)。PO値はポリマーの100g当
たり活性酸素(16amu)(原子質量単位)のグラム
として表される。
【0008】TFE濃度は一般に溶液1リットル当たり
0.005乃至1モルの範囲で、好ましくは溶液1リッ
トル当たり0.01乃至0.5モルであり、従ってTF
E流量はこのような濃度を与えるものである。利用され
る酸素量は溶液を飽和するに十分な量であり、一般にT
FEに対して過剰の酸素で操作され、酸素の分圧は一般
に0.1乃至2atmで、好ましくは0.2乃至1であ
る。
【0009】この発明の方法は、所望によって分子量の
調節が望まれる場合には、連鎖移動剤の存在下で行うこ
とができる。移動剤は当該分野の周知であり、例えばフ
ッ素、塩素、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)
等が挙げられる。過酸化ペルフロオロポリエーテル類
は、次いで一般に100乃至250℃の温度で熱処理す
るかUV照射により、溶媒の存在下または非存在下で、
過酸化酸素のない生成物に変換できる。得られた生成物
はフッ素化処理に付してペルフロオロアルキル末端を有
するペルフロオロポリエーテルとすることができる。
【0010】その代わりに、過酸化粗生成物は化学還元
や変換反応に付して官能性誘導体を得ることができる
(例えば米国特許第3,715,378号参照)。化学
的還元は、例えば米国特許第4,451,646号およ
び第3,847,978号に記載された方法に従って行
うことができる。カルボン酸の塩の形で得られた誘導体
は、水素供給物質(例えばグリコール類、水等)の存在
下で、脱カルボキシル化方法に付して、両末端基が−O
CF2Hであるペルフロオロエーテル類を得ることがで
きる(例えば本出願人によるヨーロッパ特許出願第95
111906.4号参照)。
【0011】本発明の他の目的は、必須成分としてペン
タフルオロエタンを線状または分岐状ペルフルオロアル
カン(例えば3乃至7の炭素原子を含有するものでペル
フルオロプロパンおよび/またはペルフルオロヘプタン
との混合で含有する溶媒を提供することである。125
と他の上記したペルフルオロ化溶媒との容量比は、一般
に9:1乃至1:7、好ましくは1:1乃至4:1であ
る。溶媒の混合物は、125での場合と同様なPOと生
産性値を示す。このことは例えばペルフルオロヘプタン
単独では非常に高いPO値を与え、従って比較を同じP
O値でしたときに非常に低い生産性を導くことを考える
と全く予期しないことである。
【0012】高い分子量の過酸化ポリマーを合成する場
合に、この発明の好ましい実例に従って、上記した溶媒
混合物を利用することが好ましい。この発明では分子量
は、数平均分子量として理解されるべきである。次の実
施例は例示の目的のためであり、それによってこの発明
は限定されるものではない。
【0013】実施例1 内部に共軸シースを備え、150Wの高圧水銀ランプを
含有し、UV照射に透過性の液体で循環冷却され、その
上−75℃の温度に維持するための冷却剤と反応ガス供
給用パイプを備えた光合成用の円筒反応器を−50℃に
冷却し、ハイドロペンタフルオロエタン(R125)4
15ccを充填した。
【0014】酸素を12.0Nl/hで供給を開始し、
2、3分後に水銀ランプを点灯した。次いで、テトラフ
ルオロエチレンを6.0Nl/hでかつ窒素の2.4N
l/hで稀釈した塩素を0.040Nl/hで供給し
た。この供給を300分の全テスト中一定にし、並びに
温度(−50℃)も一定にした。
【0015】反応の終わりにランプを消灯し、反応剤流
を閉鎖し、溶媒とガス副生物を室温まで上げて蒸発させ
た。反応器に残存した油を排出し、残存する溶媒と副生
物の痕跡を除去するため減圧下で脱気した。秤量67.
8gを与え、これは33g/h/lの比生産性に相当す
る。ヨウ素滴定分析で過酸化物の含量は、1.84(生
成物100gあたり活性酸素のグラムとして)を示す。
【0016】生成物の20℃における動粘度は600c
Stに相当した F19−NMR分析で次の構造を確認した。 T-(CF2CF2O) n(CF2O)m(CF2CF2OO)p(CF2OO)q-T (式中、TはOCF2Cl,OCF2CF2Cl,OC
3,OCF2COF,OCOFである)。(p+n)/
(q+m)比は0.94に相当し、n/mは0.74に
相当した。F19−NMRスペクトルは計算した数平均分
子量は12800に相当した。
【0017】実施例1A(比較) −50℃に冷却した実施例1と同じ反応器に、440c
cのジクロロジフルオロメタンを導入した。酸素を1
2.0Nl/hで供給し、2,3分後に水銀ランプを点
灯した。次いでテトラフルオロエチレンを6.0Nl/
hで全テスト(300分)中供給し、その間温度を−5
0℃に保持した。反応が終了した際、ランプを消灯し、
反応剤流を閉鎖し溶媒と反応副生物を蒸発させた。脱気
後、反応器に残存した油分は70.8gで、32g/h
/lの比生産性に相当する。POは1.66で、20℃
での粘度は350cStに相当した。F19−NMRは実
施例1で示した同じ末端基で同じ構造を示した。(p+
n)/(q+m)比は0.81で、n/m比は0.67
であった。NMRで算出した数平均分子量は10300
であった。
【0018】実施例2 ハイドロペンタフルオロエタン(R125)の420c
cを実施例1と同じ反応器に−50℃で導入した。酸素
を18.8Nl/hで、テトラフルオロエチレンを9.
0Nl/hで、窒素の2.4Nl/hの気流下で稀釈し
た塩素0.040Nl/hで供給し、実施例1と同様に
操作した。300分後、99.5gの生成物(47g/
h/lの比生産性に相当)が得られ、POは1.88
で、粘度は4700cStであった。NMR分析で実施
例1のものと同じ構造を示し、(p+n)/(q+m)
比は1.27、n/m比は1.04で、平均分子量が2
6700であった。
【0019】実施例2A(比較) 440ccのジクロロフルオロメタンを−50℃で実施
例1と同じ反応器に導入した。酸素を18.0Nl/h
で、テトラフルオロエチレンを9.0Nl/hで、30
0分間供給し、実施例1のごとく操作した。POは2.
02で粘度は1380cStを有する油分の103.5
g(47g/h/lの比生産性に相当)が得られた。N
MR分析は実施例1のものと同様の構造を示し、(p+
n)/(q+m)比は1.07、n/m比は0.084
で、平均分子量は17300であった。
【0020】実施例3 400ccのヒドロペンタフルオロエタンを−50℃の
温度で、実施例1の反応器に導入した。酸素を24.0
Nl/hで、テトラフルオロエチレンを12.0Nl/
hで、窒素の2.4Nl/hの気流下で稀釈した塩素を
0.060Nl/hで供給し実施例1と同様に処理し
た。300分の反応後、生成物144.4g(73g/
h/lの比生産性に相当)が得られ、そのPOは2.4
5で、粘度は2300cStを示した。NMR分析で、
実施例1のものと同様の構造を示し、(p+n)/(q
+m)比は1.55で、n/m比は1.21で、平均分
子量は20700であった。
【0021】実施例3A(比較) 400ccのジクロロジフルオロメタンを−50℃で実
施例1の反応器に導入した。酸素を24.0Nl/h
で、テトラフルオロエチレンを12.0Nl/hで、そ
れぞれ300分間供給し、実施例1と同様に操作した。
POが2.65で、粘度が7160cStを有する生成
物166g(76g/h/lの比生産性に相当する)を
得た。NMR分析で、実施例1のものと同様の構造を示
し、(p+n)/(q+m)比は1.44で、n/mの
比は1.04で、平均分子量は31000であった。
【0022】実施例4 ペルフルオロプロパンとR125が1:1の容量の混合
物430ccを−50℃で実施例1の反応器に導入し、
そこでは実施例1で得られた生成物の5.3gをあらか
じめ溶解し、アクティベータとして使用した。酸素を1
2.0Nl/hでTFEを6.0Nl/hで、かつ窒素
の0.7Nl/hの気流下で稀釈したクロロトリフルオ
ロエチレンを0.021Nl/hで供給し、実施例1の
ように操作した。240分の反応後、POが2.57
で、粘度が2500cStであるポリマーを77.9g
(45g/h/lの比生産性相当)得た。NMR分析で
実施例1のものと同様の構造を示し、(p+n)/(q
+m)比が1.69で、n/m比が1.18で、平均分
子量が21400であった。
【0023】実施例4A(比較) R12の420ccを−60℃で実施例1の反応器に導
入し、その際、実施例1で得られた生成物の5.3gを
あらかじめ溶解し、アクティベータとして用いた。酸素
を12.0Nl/h、TFEを6.0Nl/h供給し、
実施例1のように操作した。POが2.53で、粘度が
2100cStを有するポリマーの76.9g(46g
/h/lの比生産性に相当)が得られた。NMR分析
で、実施例1のものと同様な構造を示し、(p+n)/
(q+m)の比が1.65で、n/mの比が1.17
で、平均分子量が20000であった。
【0024】実施例5 ペルフルオロプロパンとR125の1:1混合物(容
量)の430ccを−60℃で実施例1の反応器に導入
し、その際、実施例1で得られた生成物の6.6gをあ
らかじめ溶解し、アクティベータとして用いた。酸素を
18.0Nl/hで、TFEを9.0Nl/hで、窒素
の0.7Nl/hの気流下で稀釈したクロロトリフルオ
ロエチレン0.021Nl/hで供給し、実施例1と同
様に操作した。240分後の反応後に、POが3.48
で、粘度が100000cStであるポリマー123.
8g(72g/h/lの比生産性に相当)が得られた。
NMR分析で、実施例1のものと同様の構造を示し、
(p+n)/(q+m)の比が2.87、n/mの比が
1.73であった。
【0025】実施例6 ペルフルオロプロパンとR125の20:80混合物
(容量)の410ccを−60℃で実施例1の反応器に
導入し、その際、実施例1の生成物4.5gをあらかじ
め溶解し、アクティベータとして用いた。酸素を18.
0Nl/hで、TFEを9.0Nl/hで、1.0Nl
/hの窒素の気流下で稀釈したクロロトリフルオロエチ
レン0.030Nl/hで供給し、実施例1のように操
作した。240分反応後、POが3.21で、粘度が2
5000cStであるポリマーの116.9g(71g
/h/lの比生産性に相当)を得た。NMR分析は実施
例1のものと同様の構造を示し、(p+n)/(q+
m)の比が2.49で、平均分子量は48000であっ
た。
【0026】実施例7 ペルフルオロプロパンとR125の20:80混合物
(容量)の430ccを−60℃で実施例1の反応器に
導入し、その際、実施例1の生成物5.6gをあらかじ
め溶解し、アクティベータとして用いた。酸素を18.
0Nl/hで、TFEを9.0Nl/hで、かつ1.0
Nl/hの窒素の気流下で稀釈したクロロトリフルオロ
エチレンを0.030Nl/hで供給し、実施例1のよ
うに操作した。240分の反応後,POが3.75、粘
度が24000cStであるポリマー125.8g(7
3g/h/lの比生産性に相当する)を得た。NMR分
析は、実施例1のものと同様の構造を示し、(p+n)
/(q+m)比が3.50で、n/mの比が1.95
で、平均分子量が47000であった。
【0027】実施例7A(比較) R12の430ccを−60℃で実施例1の反応器に導
入し、その際、実施例1の生成物6.0gをあらかじめ
溶解し、アクティベータとして用いた。酸素を18.0
Nl/hで、TFEを9.0Nl/hで、かつ0.7N
l/h窒素の気流下で稀釈したクロロトリフルオロエチ
レンを0.021Nl/hで供給し、実施例1のように
操作した。240分の反応後、POが3.44で、粘度
が5500cStであるポリマーの125.5g(75
g/h/lの比生産性に相当)を得た。NMR分析は、
実施例1のものと同様の構造を示し、(p+n)/(q
+m)比が2.48で、n/m比が1.65で、平均分
子量28000を示した。
【0028】
【発明の効果】本発明の過酸化ペルフルオロポリエーテ
ル類の製造法によれば、温室効果を生じることがよく知
られているクロロフルオロカーボン溶剤を使用せずにテ
トラフルオロエチレンを酸化することができる。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テトラフルオロエチレンを−80℃と−
    50℃の間の温度で、UV照射と溶媒としてペンタフル
    オロエタン(125)の存在下で酸化することにより過
    酸化ペルフルオロポリエーテル類を得ることを特徴とす
    る過酸化ペルフルオロポリエーテル類の製造方法。
  2. 【請求項2】 温度が−70℃と−50℃の間にある請
    求項1による製造方法。
  3. 【請求項3】 得られるポリマーが次の一般式 A-O-(CF2-CF2-O-)p-(CF2-O-)q-(O)r-B (上記式中、AとBは同一または異なって、−CF3
    −COF,−CF2COF,または−CF2X(Xは利用
    される連鎖移動剤のタイプに由来するラジカル基を示
    し)、p,qとrはそれぞれ同一または異なって整数を
    示し、p+qの和は2乃至1000の間の数、q/p比
    は0.1乃至10の間であり、r/p+q比は4.5乃
    至5より一般に低いPO値を有する過酸化ペルフルオロ
    ポリエーテルを導くような値である)で表わされる請求
    項1または2による製造方法。
  4. 【請求項4】 XがFまたはCl、p+qが10と40
    0の間であり、q/p比が0.2と5の間であり、r/
    (p+q)比が1と3.5の間のPOを有する過酸化ペ
    ルフルオロポリエーテルを導くような値である請求項3
    による製造方法。
  5. 【請求項5】 TFE濃度が溶液の1リットル当たり
    0.005と1モルの間であり、酸素分圧が0.1と2
    のatmの間である請求項1乃至請求項4のいずれか1
    つによる製造方法。
  6. 【請求項6】 過酸化ペルフルオロポリエーテルが溶媒
    の存在下または非存在下で100と250℃の間での温
    度での熱処理またはUV照射に付させる請求項1乃至5
    のいずれか1つによる製造方法。
  7. 【請求項7】 得られるペルフルオロポリエーテルがフ
    ッ素化処理に付され、ペルフルオロアルキル末端を有す
    るペルフルオロポリエーテルとされる請求項6による製
    造方法。
  8. 【請求項8】 得られるペルフルオロポリエーテルが化
    学還元とつづいての変換反応に付されて官能性誘導体と
    される、請求項6による製造方法。
  9. 【請求項9】 官能性ペルフルオロポリエーテルがカル
    ボン酸塩であり、任意に水素供給物質の存在下での脱カ
    ルボキシ反応に付され、両末端が−OCF2Hであるペ
    ルフルオロポリエーテルとされる請求項8による製造方
    法。
  10. 【請求項10】 溶媒が線状または分岐状のペルフルオ
    ロアルカンとの混合物を含む請求項1乃至9のいずれか
    1つによる製造方法。
  11. 【請求項11】 ペルフルオロアルカンが3乃至7の炭
    素原子を含有する請求項10による製造方法。
  12. 【請求項12】 ペルフルオロアルカンがペルフルオロ
    プロパンおよび/またはペルフルオロヘプタンである請
    求項11による製造方法。
  13. 【請求項13】 ペンタフルオロエタンとペルフルオロ
    化溶媒との容量比が9:1と1:7の間である、請求項
    10乃至12のいずれか1つによる製造方法。
  14. 【請求項14】 ペンタフルオロエタンとペルフルオロ
    化溶媒との容量比が1:1と4:1の間である請求項1
    3による製造方法。
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