JPS6050813B2 - 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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JPS6050813B2
JPS6050813B2 JP9731377A JP9731377A JPS6050813B2 JP S6050813 B2 JPS6050813 B2 JP S6050813B2 JP 9731377 A JP9731377 A JP 9731377A JP 9731377 A JP9731377 A JP 9731377A JP S6050813 B2 JPS6050813 B2 JP S6050813B2
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tfe
copolymer
polymerization
reaction
hfp
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正二 酒井
正弘 奥田
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Daikin Kogyo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は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…干という。)の
共重合体の製造方法、特に熱安定性に優れたTFE−H
FP共重合体を経済的に製造する方法に関する。 従来
、TFEとHFPを共重合させてTFE−HFP共重合
体を製造する際の重合開始剤としてよく知られているも
のに過硫酸アンモニウム(特公昭34 −8544号)
がある。
しかしながら、この重合開始剤を用いた場合、得られる
TFE−HFP共重合体の末端に官能基が導入されるの
で、熱安定性が著しく劣り、そのまゝでは成形材料に供
することが出来ない。そのため、末端安定化処理(特公
昭37−3127号)のような後処理加工が必要となり
、工業的生産には不利である。 そこで、上記後処理工
程を要しない、末端安定なTFE−HFP共重合体を得
ることのてきる重合開始剤として、ジ(クロロフルオロ
アシル)パーオキサイド(特公昭47−44031号)
やジ(フルオ ロアシル)パーオキサイド(特公昭49
−2867号)の使用が提案されるに至つている。
このような重合開始剤を使用すると、事実、可成り熱安
定性の丁良好なTFE−HFP共重合体が得られるので
あるが、得られた共重合体の分子量が高くなり過ぎる傾
向があり、その溶融粘度も実用範囲を越えるものとなる
場合が少くない。メタノールのような分子量調節剤を共
用すればこの点の短所は克服されクるが、反面、重合速
度が低下すると云う不利益を免れない。また、これらの
重合開始剤は、その分解速度を考慮すると、重合温度を
約0〜350C以下 とするのが適当と考えられ、特に
例えば10゜Cと云 うような比較的低温度を用いるの
が好ましい。しかしながら、このような低温では、重合
開始剤の使用量が20〜30℃で重合させる場合の数倍
となり、この重合開始剤が非常に高価な点を考慮すると
工業的には著しく不利なものとなる。従つて、現実には
、高い開始剤効率の達せられる約20〜30℃の温度下
で重合が行われ、その間分解によつて失なわれる重合開
始剤を補給するため、数次にわたつて重合系に重合開始
剤を添加することになる。このため、重合系中の重合開
始剤の濃度が一定せず、常に変動し、生成する重合体は
必然的に分子量分布の大きいものとならざるを得ず、耐
ストレスクラック性が劣つたものとなる。上記以外の一
般の有機過酸化物では前記の共重合反応において低温で
重合活性を示すものが少く、反応温度を上げると必然的
に反応圧力を高くする必要があり、装置も高圧に耐える
ことが要求されて好ましくない。
比較的低温で活性を示す有機過酸化物の場合でも反応速
度が遅く、かつ生成共重合体もこれを溶解させると着色
の認められる場合が少くない。本発明者らは上記のよう
な欠点を克服し、TFE−HFP共重合体を経済的に製
造し得る方法を求めて種々研究を重ねた結果、重合開始
剤としてジイソプロピルパーオキシジカーボネートを重
合すべき単量体に対して一定の割合で使用するこ−とに
より、この目的を達成できる事実を知つた。
すなわち、TFEとHFPの共重合反応に際し、該単量
体に対して一定量のジイソプロピルパーオキシジカーボ
ネートを重合開始剤として使用すれば分子量調節剤を用
いなくとも適当な溶融粘度.”101〜1σポイズを有
するTFE−FIF′P共重合体を得ることが出来、し
かもこの効果はこの重合開始剤に対し採用可能である1
0〜60℃の全範囲にわたつて達せられる利点がある。
更にこの重合開始剤は比較的低価格であるから比較的高
濃度で使用す3ることも出来、数次仕込みのような繁雑
な操作とそれに伴う生成共重合体の分子量分布の広がり
を避けることが出来る。従つて、得られた共重合体は耐
ストレスクラック性が高く、押出しの際のダイスウェル
がないなどの優れた物性を具えてい4る。一般に、フッ
素化オレフィンの重合にはフッ化ビニリデンなどの極く
一部の例外を除き、ハイドロカーボン系の重合開始剤は
重合体の収率が低く、かつ耐熱性などの物性が不満足で
あるため、工業的には使用できないと考えられてきた。
本発明の対象とするTFE(511F′Pの重合反応に
ついても同様であつて、これまでTFE−]+′P共重
合体の工業的生産にハイドロカーボン系の重合開始剤が
使用されたことはなかつた。従つて、前記した如くジイ
ソプロピルパーオキシジカーボネートがTFE(5HF
Pの共重合反応における重合開始剤として優れた効果を
奏することは全く例外的なことであり予想外の発見と云
わなければならない。本発明の要旨は、水性媒体中にお
いて重合開始剤の存在下にTFE,(5HFPを重合さ
せてHFP含有量8〜2呼量%のTFE−HFP共重合
体を得るに当り、重合開始剤としてジイソプロピルパー
オキ・シジカーボネートを前記重合系内の単量体に対し
0.05〜5重量%の割合で用いることを特徴とするT
FE−■千共重合体の製造方法に存する。本発明方法に
おいて、重合開始剤として使用されるものはジイソプロ
ピルパーオキシジカーボネ”一トである。他のハイドロ
カーボン系パーオキサイドでは、生成した共重合体の収
率が満足でなかつたり、溶融粘度が適当でないなど好ま
しい結果が得られない。ジイソプロピルパーオキシジカ
ーボネートの使用量は重合系内の単量体に対し0.05
〜5重量%であることが必要である。これより少ないと
きは共重合体の収率も低く、物性も悪い。これより多い
ときは分子量が下がりすぎて好ましくない。重合反応は
、それ自体常套の操作に従つて実施すればよい。
たとえば、耐圧容器中に、脱空気、脱ミネラルした水を
仕込み、これにTFE(51+′Pを添加し、さらに重
合開始剤を添加することより、重合反応は開始される。
水:単量体の割合は、容量比で1:1〜10:1、特に
2:1〜5:1程度であつてよい。反応媒体としては水
が用いられるが、必要に応じ、TFEやHFPを溶解す
ることのできる溶剤を適量添加してもよい。また、適宜
、懸濁安定剤やその他の添加剤を加えてもよい。たとえ
ば、少量のアセトンを反応系に存在せしめることにより
、反応速度が加速され、反応効率が改善される。また、
アセトンの存在は物性の優れたTF′E−HFP共重合
体が得られる点でも好ましい。反応温度は、通常、10
〜60℃の範囲であつてよく、反応圧力は一般に0.5
〜15kg/CItGの範囲にある。
本発明方法で得られるTFE−HFP共重合体は比溶融
粘度が101〜1σポイズの範囲であるため、圧縮成形
、押出成形、射出成形、流動浸漬塗装などの溶融加工法
によつて加工することができ、他方、実用上要求される
充分な機械的強度を備えている。
また、該共重合体は分子量分布が狭く、耐ストレスクラ
ック性が高く、押出の際のダイスウェルがない等、優れ
た物性を有し、その成形品はl溶剤、酸、アルカリ、酸
化剤、還元剤等、種々の薬品に接触すると否とを問わず
、極低温から高温にいたる広い温度範囲で安定である。
なお、本発明方法で使用される重合開始剤ジイソプロピ
ルパーオキシジカーボネートは比較的安価であるか−ら
、重合中濃度の変わらない高濃度で1回仕込みにより使
用することがてき、追加仕込と云う繁雑な操作を必要と
しない利点もある。以下に実施例、比較例および試験例
をあけて本発明をさらに詳細に説明する。
なお、1部ョとあ−るのは全て重量部である。また生成
共重合体のHF′P含有量(重量%)は厚さ約40pの
フィルムの赤外線吸収スペクトル分析によつて測定した
980cm−1の波数における吸光度を2350cm−
1の波数における吸光度で割つた値を3.2倍して得た
ものである。なおまた、比溶融粘度とは高化式フローテ
スターを用いて求めたもので、共重合体を内径9.5m
gのシリンダーに装填し、温度380゜Cに5分間保持
したのち7kgのピストン荷重下に内径2.1柵、長さ
8TfUnのオリフィスを通して同温度で押出し、この
ときの押出速度(q/分て53150を割つて得たもの
である。実施例1 水300酷Vを収容できるジャケットつきSUS−32
攪拌式オートクレーブに、脱酸素、脱ミネラルした水1
000部を仕込み、次いで、内部空間を純窒素ガスで十
分に置換したのち、HFP6OO部およびTFE9(2
)を圧入する。
系内を温度25゜Cに保ちながらジイソプロピルパーオ
キシジカーボネート2部、アセトン8部を圧入する。こ
の時オートクレーブの内圧は8kg/DGであり、反応
は直ちに始まり、以後は反応の進行に伴つてオートクレ
ーブ内の圧力が低下するので、これを一定に保つように
TFEを逐次圧入した。24時間反応後、未反応単量体
をパージし、白色粉末状生成物を回収した。
これを十分に水洗したのち、温度120℃で48時間乾
燥し、TFE−HFP共重合体276部を得た。この共
重合体の■干含有量は12.0%、比溶融粘度は1.2
X101)ポイズであつた。実施例2 アセトン8部のほか、分子量調節剤としてメタノール8
部を使用したほかは実施例1と同様に操作を行い、HF
P含有量12.2%、比溶融粘度5.0×101ポイズ
のTFE−HFP共重合体25?を得た。
実施例3アセトンを使用しないほかは実施例1と同様に
操作して′IFE−11FP共重合体18?を得た。
実施例4アセトンを使用せず、分子量調節剤としてメタ
ノール2部を使用したほかは実施例1と同様に操作して
′IFE−■干共重合体87部を得た。
実施例5アセトンの代りにメチルエチルケトン8部を使
用したほかは実施例1と同様に操作してTFE−1(F
′P共重合体84部を得た。
比較例1 ジイソプロピルパーオキシジカーボネートの代りにイソ
ブチルパーオキサイド2部を用いたほかは実施例3と同
様に操作してTFE−HFP共重合体24部を得た。
比較例2 ジイソプロピルパーオキシジカーボネートの代りにパー
ヘキサアセチルシクロヘキシルスルホニノルパーオキサ
イド2部を用いたほかは実施例3と同様に操作したが痕
跡のTFE−HFP共重合体の生成が認められたに過ぎ
なかつた。
比較例3 ジイソプロピルパーオキシジカーホネートおよ7びアセ
トンの代りにジターシヤリーブチルパーオキシド2部お
よびトリメチルアiン2部を使用したほかは実施例1と
同様に操作したが痕跡のTFE−HFP共重合体の生成
が認められたに過ぎなかつた。
ク比較例4 ジイソプロピルパーオキシジカーボネートおよびアセト
ンの代りにターシヤブチルヒドロパーオキシド2部およ
び水酸化ナトリウム2部を使用したほかは実施例1と同
様に操作したが痕跡のTFE−HFP共重合体の生成が
認められたに過ぎなかつた。
比較例5 実施例1と同り反応装置に脱酸素、脱ミネラルした純水
10(4)部およびパーフルオロオクタン酸アンモニウ
ム8部を仕込み、内部空間を窒素ガスで十分置換した後
、オートクレーブ内部を排気する。
攪拌しながら温度を80℃に上げ、HFPをオートクレ
ーブ内圧5.3kg/DGになるまで導入する。80℃
に保ちながらTFEを導入して8.0k9/c!TGに
する。
過硫酸アンモニウム0.4部を水1叩部に溶かしてオー
トクレーブ内に圧入すると、反応が始まる。反応の進行
に伴つてオートクレーブの圧力が低下するが、TFEと
HFPの混合ガス(重量比88:12)を導入しながら
、反応を続ける。反応速度の低下を防ぐため、3.時間
毎に0.1部の過硫酸アンモニウム水溶液を追加圧入し
ながら、1yIT!間反応を続けた後、反応器を室温ま
で冷却して排気した後、オートクレーブを開けた。反応
混合物から白色粉末状生成物を分離し、水洗、乾燥して
2TFE−FIF′P共重合体2関部を得た。この共重
合体のHFP含有量は12.0重量%、比溶融粘度は8
×104ポイズ(380℃)であつた。試験例1 実施例および比較例の′IFE−HFP共重合体22部
を内径9噸のシリンダーに装填し、密封状態で温度38
0′Cに2吟間保持後、内径2.1?、長さ8順のオリ
フィスを通して押し出し、着色状態を観察した。
結果を第1表に示す。試験例2 実施例1と比較例5で得られた共重合体を空気中380
℃で熱処理し、溶融粘度変化を測定した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水性媒体中において重合開始剤の存在下にテトラフ
    ルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンを重合させ
    てヘキサフルオロプロピレン含有量8〜20重量%のテ
    トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
    合体を得るに当り、重合開始剤としてジイソプロピルパ
    ーオキシジカーボネートを前記重合系内の単量体に対し
    0.05〜5重量%の割合で用いる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 重合温度が10〜60℃である前記1記載の方法。 3 重合系にアセトンを共存させる前記1または2記載
    の方法。
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