JPS61111385A - 含フツ素グラフト共重合体及び接着剤 - Google Patents

含フツ素グラフト共重合体及び接着剤

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JPS61111385A
JPS61111385A JP23115084A JP23115084A JPS61111385A JP S61111385 A JPS61111385 A JP S61111385A JP 23115084 A JP23115084 A JP 23115084A JP 23115084 A JP23115084 A JP 23115084A JP S61111385 A JPS61111385 A JP S61111385A
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JP
Japan
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adhesive
graft copolymer
fluorine
copolymer
polymer
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Application number
JP23115084A
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English (en)
Inventor
Kiyohide Matsui
松井 清英
Kazuhiko Ishihara
一彦 石原
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Sagami Chemical Research Institute
Original Assignee
Sagami Chemical Research Institute
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔殆明の目的〕 本発明は新規な含フツ素グラフト共重合体及び該共重合
体から成る接着剤IこLAする。
〔従来の技術〕
含フツ素アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エス
テルの単独重合体あるいはこれらと他の単量体とのラン
ダム共重合体は公知であり、光学材料、レジスト材料等
に広く使用されている。しかしながら、本発明の如きグ
ラフト共重合体は全く知られていない。また、フッ素系
重合体はその化学的安定性と共に優れた溌水扮油性、非
粘着性を示すため、ライナー、防水布、防汚コーティン
グ剤等として広く使用さねている。しかしながらこれら
の加工品を接着成形する際には非粘着性が強すぎるため
逆に通常の接着剤による接着では充分な接着効果を上げ
ることができず、熔融接着、縫合等が必要である◇この
ためこれら加工品を希望する形態番こ成型加工するには
煩雑な工程を要する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
1           本発明の重合体を接着剤とし
て用いることによりフッ素系1合体、例えばポリテトラ
フルオロエチレンの加工品(・容易Iこ、しかも効果的
に接着することができる。−例を裕げろと、近年ポリテ
トラフルオロエチレンの多孔質シートの成形品が況水性
のスポーツウェア等として使用されているが、この成形
の際にも本発明の重合体を接着剤として用いることによ
り工程を短縮して容易に仕上げることが可能となる。
〔発明の概要〕
本発明は% Tg(ガラス転移点)が30°C以上の主
鎖高分子と、一般式 %式%() (式中、几1は水素原子又は低級アルキル基、ぎはポリ
フルオロアルキル基である。)で表わされる含フツ素高
分子とのグラフト共重合体及び該グラフト共重合体から
成る接着剤に関する。
本発明のグラフト共重合体の主鎖高分子はTgが30℃
以上であることが必須である。Tgが30℃以下では本
発明の共重合体を接着剤として用いる場合、実用上充分
な接着強度を得ることが難かしい。才た、好ましいTg
値は50℃以上である◎このような主鎖高分子としては
スチレン、ビニルナフタレン、p−メチルスチレン、p
 −tert −ブチルスチレン、m−メチルスチレン
、シクロヘキシルエチレン、3.3−ジメチルブチルエ
チレン、2−1ert −ブチルフェニルアクリレート
1ペンタシクロフエニルアクリレート、3.5−ジメチ
ルアダマンチルアクリレート1ベンジルメタクリレート
、シアンエチル゛メタク・リレートζエチルノタクリレ
ーh塩化ビニル、1.1.1−)リフルオロ−2−プロ
ピルメタクリレート、メチルメタクリレート、アクリロ
ニトリル、メチル クロロアクリレート、メグラフト点
となりうるI%f[基を有するキ景体あるいはグラフト
点となりつる置換基を導入しつる置換基を有する単量体
との共重合により得られる共重合体を例示することがで
きる。
グラフト点となりうる置換基とは例えば連鎖移動定数の
大きい置換基、ラジカル発生基あるいは塩基によりアニ
オンを生成しうる置換基のような重合反応をその置換基
上で停止させあるいは重合反応の開始点となりつる置換
基のことをいう。このような置換基としては下記の基を
例示することができる。例えば連鎖移動定数の大きい置
換基としては、芳香族ニトロ基、メルカプト基、芳香族
アミ7基、芳香族キノニル基等を挙げることができる。
またラジカル発生基としては、脂肪族アゾ基、ベルオキ
シル基、ヒドロベルオキシル基、ケトン性カルボニル基
、芳香族ジアゾニウム基、ハロゲン原子等を含むr!′
f換基を例示することができる。更に塩基によりアニオ
ンを生成しうる置排基としでは臭化アルキル基、ヨウ化
アルキル基、ハロゲン化アリール基、芳香族カルボニル
基、メトキシクミル基及びシアノ基等、あるいはアルコ
キシカルボニル基、シアノ基、スルホニル基等のアニオ
ン安定化基を有する置換基を例示しうる。その他ジシリ
ル基あるいはl−アルコキシ−1−トリアルキルシリル
アルケニル基のようなアニオン性触媒あるいはルイス酸
により重合反応の開始点となりうる置換基も挙げること
ができる。
このような主鎖高分子は公知のラジカル重合法。
アニオン賞合法、カチオン重合法等の重合法により、あ
るいは得られる高分子を適当な置換基導入剤と反応させ
ることにより容易に合成することができる(参考例及び
高分子学会編[高分子の分子設計2]第3童グラフト重
合、58〜82頁(培風館)参照)。上述の適当な置換
基導入剤としてν         は、例えば上記重
合反応の開始点となりつる置換基を含むカルボン酸ハラ
イド、酸無水物、インシアネート、アルコール、アミン
等、あるいはハロゲン化剤、アルキル化剤、シリル化剤
、カルボニル化剤、酸化剤、還元剤等を桔げることがで
きる。
具体例としては塩化p−二トロベンゾイル、臭化p−ブ
ロモベンジル、塩化イソプロピル、塩化トリメチルシリ
ル、ビストリメチルシリルアセトアミド、クロロギ酢メ
チル、酸素、過酸化水素、水素化リチウムアルミニウム
、水素化ホウ素ナトリウム等を挙け゛ることができる。
又、例えばアルキル化剤と反応させ次いで酸化剤上反応
させることによりヒドロペルオキヒ幕ヲ形成させる方法
のような数次にわたる置換基導入剤との反応によって上
述の主鎖高分子を合成することもできる。
この主鎖高分子は接着強度の点でその分子量が10’〜
10’の範囲であることが奸才しい。
上記主鎖高分子にグラフトされる一般式+1)で表わさ
れる含フツ素高分子としては、本発明のグラフト共重合
体を接着剤として使用する貯の接着温度によってその好
ましいTg値は可変的である力へ使用接着温度以下のT
gを有するものが良好な接着効率を示す点で好ましい。
このような含フツ素高分子としてはポリ(2,2,3,
3,4,4゜4−へブタフルオロブチルアクリレート)
、ポリ(2,2,3,3,4,4−へキサフルオロブチ
ルアクリレート)、ポリ(2,2,2−)リフルオロア
クリレート)、ポリ(フルオロメチルアクリレート)、
ポリ(5,5,6,6,7,7,7−ヘブタフルオロー
3−オキサヘプチルアクリレート)、ポリ(2,2,3
,3,5,5,5−ヘプタフルオロ−4−オキサペンチ
ルアクリレート)、ポリ(2,2,3,3,4,4,5
,5,5−7ナフルオロペンチルアクリレート)1.ポ
リ(3゜3.4.4.5,5,6,6.6−ノナフルオ
ロヘキシルメタクリレート)、ポリ(ヘプタフルオロ−
2−プロピルアクリレート)、ポリ(2、2゜3.3.
3−ペンタフルオロプロピルアクリレート)、ポリ(2
,2,3,3,4,4,5,5゜6.6.6−ウンゾカ
フルオロへキシルアクリレート)、ポリ(1,1,l、
3,3.3−へキサフルオロプロブ−2−イルアクリレ
ート)等を例示することができる。
本発明のグラフト共重合体は例えは以下の方法により製
造することができる。
1、[含フツ素高分子の主鎖高分子上での末端ラジカル
休止による方法]この方法は連鎖移動定数の大きい置換
基を有する主錯高分子lこ対ひて網用可能であり、この
主鎖高分子を、下記一般式(式中、R’、l’t2は前
記と同一である。)で表わされる単量体と共に重合開始
剤存在下に加熱することにより目的とするクラフト共重
合体を得る方法である。一般式1ff)で表わされる単
量体としては2゜2.3.3,4.4.4−ヘプタフル
オロブチルアクリレート、2.2.3,3.4.4−ヘ
キサフルオロブチルアクリレート、2,2.2−)リフ
ルオWクリレート、フルオロメチルアクリレート、5 
.5,6,6,7.7.7−へブタフルオロ−3−オキ
サヘプチルアクリレート、2,2゜3.3,5,5.5
−ヘプタフルオロ−4−オキ廿ペン千ルアクリレート、
2.2.3,3,4゜4.5,5.5−7ナフルオロペ
ン千ルアクリレート、 3,3,4,4,5,5,6,
6.6−ノナフルオロヘキシルメタクリレート、ヘプタ
フルオロ−2−プロピルアクリレート、2,2,3゜3
.3−ペンタフルオロプロピルアクリレート、2.2,
3,3.4,4,5,5,6.6.6−ウンゾカフルオ
ロへキシルアクリレート、l、l。
1.3,3.3−へキサフルオロプロプ−2−イ1  
    7.ア’71J、−)aJ□1オオ6゜よヵ5
□6゜重合開始斉1としては2.2°−アゾビスイソブ
チロニトリル、フェニルアゾトリフェニルメタン、過酸
化ヘンジイル、過酸化ジーter+ −ブチル、ter
t−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキ
シド−袂(…)塩等のラジカル1合の釦始剤として辿常
用いられるものを好適に用いることができる。また重合
反応を光照射により併・始させ1合をr行させることも
できる。
重合反応は溶媒中で行うのが好ましく、溶媒としてはメ
々/−ル、エタ/−ル、プロパツール、n−ブタノール
、N、N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリド
ン、酢酸エチル、酢酸ブチル、クロロホルム、四塩化炭
素、アセトン、メチルエチルケトン、ベンゼン、トルエ
ン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。
反応は通常40’C〜80°Cの範囲で行なう。
2、〔主鎖高分子からの重合開始による含フツ素高分子
の形成による方法〕この方法は重合反応の開始点となり
つる基を有する主鎖高分子と前記一般式([l)で表わ
される単量体とを反応させることにより、目的のグラフ
ト共重合体を形成するものである0重合開始点となりつ
る基としては前述のラジカル発生基、塩基によりアニオ
ンを生成しつる置換基、ジシリル基、1−アルコキシ−
1−)リアルキルシリル基、アルケニル基等を挙げるこ
とができる。
ラジカル重合による場合には一般に40℃〜80℃に加
熱することにより重合が進行する◇重合反応は溶媒中で
行うのが好ましく、溶媒としては例えば芳香族炭化水素
、脂肪族炭化水素、メタノール、エタノール、プロパツ
ール、アセトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢
酸エチル、塩化メチレン、クロロホルム、N、N−ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等を用いるこ
とができる。
またアニオン重合、又はグループトランスファー重合に
よる場合は各々塩基、又はアニオン性触媒らしくはルイ
スr14を触媒として用い、一般Cζ−tto’c〜6
0°Cの範囲で反応を行なう。この際溶媒中で行うこと
が好ましく、溶媒としてはテトラヒドロフラン、ジメト
キシエタン、ジオキサン、アセトニトリル、N、N−ジ
メチルホルムアミド、芳香族炭化水素等を用いることが
できる。
塩基としてはブチルリチウム、リチウムジイソプロピル
アミド、リチウム ビス(トリメチルシリル)アミド、
フェニルリチウム、臭化フヱニルマクネシウム、カリウ
ムtert−ブトキシド、ナトリウムter t −ア
ミルオキンド等を例示することができる。
アニオン性触媒としてはフッ化カリウム、フッ化セシウ
ム、フッ化テトラブチルアンモニウム、重フッ化カリウ
ム、重フッ仕トリアルキルスルホニウム、シアン化カリ
ウム、アジ化ナトリウム等を例示することができる。
また、ルイス酔としては臭化亜鉛、琲化亜鉛、ヨウ化叱
鉛、−塩化シメチルアルミニウム等を挙げることができ
、この触媒を用いる場合には特に溶媒として芳香族炭化
水素あるいはジクロロメタン、ジクロロエタン等のハロ
ゲン化炭化水素を使用することが好ましい。
本発明のグラフト共重合体は表2より明らかなようにフ
ッ素系重合体に対して一般の接刑剤を使用した場合に比
べて極めて優れた接着力を示す。
本発明のクラフト共重合体のこのような特異的な性質は
グラフト基として存在する一般式(1)で表のグラフト
重合体における  −上 記含フツ素高分子部分の重に比(すなわちグラフト化率
)は10重量%以上であることが充分な親和性を示以上
で好ましい。
本発明のグラフト共重合体は一臂に、比較的硬1   
      性がイ斤くフッ素系重合体と親和性を有す
る便沸点の溶媒(例えはl’n^Δ′エチル、クロロホ
ルム、ア七トン等)に可溶である。
本弛明の接着剤を用いて接着する方法は特に規定される
ものではなく、公知の枦屑法または塗装法あるいは両者
の和合せなど任童の技術を適用することが出来る。例え
ば基材と基材の間に本発明の接着剤を介在させ、グラフ
トした含フッ素高分せ上記Tgg以下加熱し圧摺する方
法叫がある。
この接着剤は秤々の用達に用いることができ、接着に際
して必ずしも圧力を加える必要(jないが、圧力を加え
ることにより、より良好な結果が得られる場合が多く、
一般に0.01〜100に9 /CIrL、好ましくは
0.1〜50kg/cTn の範囲内で適宜選はれる。
本発明の接着剤には、本来の特性が損なわれな    
        7、い範囲で、所望に応じて種々の添
加物を配合することが出来る。これらの冷加物としては
天然または合成の樹脂類;繊維貢補強剤;充填材;染料
・kj料;増粘剤;滑剤;カップリング剤;難燃剤など
公知の各穏添加剤が含才れ、所望に応じて適宜組合せて
用いられる。
以下、参考例、実施例、比較例によって本発明を更に具
体的に説明する。
参 考 例 l(十iハ高分子の合成)スチレン(St
)34.45.?、2−ヒドロキンエナルメタクリレー
ト(HEliA) 3.751をカラス製市合アンプル
に仕込み、N、N−ジメチルホルムアミド81.8*/
、及び重合開始剤として2,2°−アゾビスイソブチロ
ニトリル(AJBN) 0.098.9’をアンプル内
jこ入れ、常法に従い十分に脱気後i3空下(10mr
rJ(g以下)に封管した。これを60℃にて24時間
振りまぜ重合反応を行った。反応混合物を大量のメタノ
ールに報じ、26.4%の収率で8t−HB4A#:重
合体を得f=。共重合体中のHB込モル分率は、元素分
析の結果0.092であり、共重合体のジ丹平均分子勤
及びり・平均分子卯は各々9.02X10’、5.79
X104 で、分ttlJlは1.56であった。
s t −厄凧共重合体4.7I!をテトラヒドロフラ
ン(THF)100履lに溶解し、トリエチルアミン3
.571を加え0℃に冷却した。この溶液をびrしく梓
拌しつつ、p−ニトロ安、r′!香酊クロリド6.57
1を含むT)IF溶液100#l/を滴下し、0℃にて
18時間反応した。反応終了伊、混合液を口】f少し、
0液を大に゛のメタノールに投じることにより側御にp
−ニトロフェニル基を有する共重合体を沈殿させた。口
別乾鰍後、共重合体の収量は4.51で、IRスペクト
ル分析のト果、at−Hkh情共重合体中の水酸基がほ
ぼ定量的にp−ニトロフェニル基に置倹されていること
を確認した。この共重合体のTgは99℃であった。
実施例1〜3 p−ニトロフェニル基濃度〔S〕と七ツマーQ度〔M〕
との比(S)/CM)が20X10  となるよう3.
4,4.4−へブタフルオロプチルアクリレメ    
       −ト(HFBA) 9.52.9及びA
IBN O,033Fを重合アンプルに正確に秤1)v
シ、溶媒としてri+酸エチェチル3フ3stを用いて
均一溶液とした。常法に従い脱気後、l Q  m+n
Hg以下の高真空下に封管した。
これを60°Cにて15時間振りまぜながら反応し、次
に冷却することにより反応を停止した。
反応混合物を大量のメタノール/エーテル=2:1混合
液中に投じ、重合体を沈殿した。この沈殿物を口過によ
り回収し、再び酢酸エチルに溶解、エーテル中に投じる
ことにより精製した。乾燥後の重合体の収率は49.9
チであり、1几スペクトル1)定(DM果1280 c
i ’154−ocIIv’ic芳I族二)oa 、1
745〜1750cm  にカルボニル基、820cm
1600cst  に芳香環、 1200cm  −1
500onにエステル結合、1)90cm  にフルオ
ロアルキル基に各々由来する吸収が観察され、主鎖高分
子としてスチレン−p−ニトロベンゾイルtt−ジエチ
ルメタクリレート共重合体、枝高分子としてポリ2.2
.3,3.4.4.4−ヘプタフルオロブチルアクリレ
ートを持つグラフト共i1(合体の合成を確認した。
ざらに(8)/CM)の値を種々変化させ、上記と同様
の操作によりフッ素含量の異なるグラフト共重合体を合
成した。結果を表1に示す0 実施例4〜lO パーフルオロアルキルアクリレート単量体として3,3
,4.4,5,5,6,6.6−ノナフルオロヘキシル
アクリレート(NFHA )を用い、沈殿溶媒にエーテ
ルを用いた以外は実施例1〜3と同様の5法でポリ3.
3.4,4,5,5,6゜6.6−ノナフルオロヘキシ
ルアクリレートを枝高分子として有するグラフト共重合
体を合成した。
結果を表2に示す。
実施例1)〜22および比較例1〜4 実施例1−%で得られたグラフト共重合体のlO〜63
チ酢酸エチル溶液を調製した。この溶液をポリテトラフ
ルオロエチレンシートにチアス株式会社製テフロン(登
録商標)テープ、厚さ0.2mm)もしくは、多孔性ポ
リテトラフルオロエチレンシート(潤工社製[有]re
−Tex(登録商標)孔径QJ51)rn、ポリプロピ
レン不織布付き)の幅15mmの帯状試料に接着面積2
.25c/となるようζこ薄く塗布し、直ちに同一のシ
ートを2枚重ね合せてガラス板ではさみクランプにて固
定後室源にて3〜5時間放置し、その後十分に真空乾燥
した。
得られた帯状試料の引張り強度を丸型バネ式テンシヲン
ゲージを用いて測定し、接着強度を測定した。
また比較例としてエポキシ系接着剤「セメダインハイス
−・クー」(商品名:セメダイン株式会社製)及びクロ
ロブレン系接着剤「ソニーボンド・タフ」(商品名二ソ
ニーケミカル株式会社製)を用いて同様の方法により各
々の接着性を評価した。結果を表3に示す。表3から比
較例1.2ではいずれもテフロンに対する引張り強度が
O〜0 、22kgAXLであるのに対し、実施例1)
−17では0.44〜2.44kg/cmと最大1)倍
の大きな接着力を示すことがわかる。また実施例18〜
22に示すようにω>re−Texに対しても比較例3
.4#こ比べ3倍以上の大きな強度を示すが基材破壊を
伴うため真の強度は測定不可能であった。
表  3 1) 実施例1 20/90  テフロン   2.4
412 実施例2 63/37  テフロン   1.
7813 実施例2 10/90  テフロン   2
.2214 実施例3 10/90  テフロン   
2.0015 実施例6 10/90  テフロン  
 0.4416 実施例B  10/90  テフロン
   0.6717 実施例9 10/90  テフロ
ン   0.6718 実施例1 10/90  Go
re−Thx >t、t 1基材破壊19  実1)1
m例2 63/37  Gore −Tex     
#20  実施例2 10/90  Gore−Tex
     z21 実施例3 10/’90  Gor
e−Tex     #比較例1 エポキシ系    
  テフロン   0,222 クロロプレン系   
 テフロン     01             
  3  エホ+シ系Gore −Tex    0.
44が 考 例 2(ヒドロベルオキシル基を有する主
鎖高分子の合成) ポリスチレン20.5.9をニトロベンゼン300dに
溶解し、これにニトロベンゼン50m1と塩化イソプロ
ピル18.3suの溶液に無水塩化アルミニウム6.7
1)を懸濁させた混合物を徐々に加え、40〜45℃に
5.5時間加熱した。冷却後、5チ水酸化カリウム氷溶
液中に注いで有櫟層を取り、これを大量のメタノールに
注いで、イソプロピル化ポリスチレンを沈殿させた。口
側後、テトラヒドロフラン150m1に溶解し、メタノ
ール21に再沈殿して精製した。
得られたイソプロピル化ポリスチレン10.2.li−
イソプロピルベンゼン200mに溶解した。これに過酸
化ベンゾイル2.52.9を加え、80℃に加熱しなが
ら乾燥酸素を吹き込んだ。8.5時間後、反応混合物を
大量のメタノール中に注いでヒドロベルオキシル基を有
するポリスチレンを沈殿させた〇メチルエチルケトンー
メタノール系から再沈殿精製することにより、100モ
ノマ一単位当り2〜3個のヒドロベルオキシル基を有す
るポリスチレンを得た。 IRスペクトル測定において
、1)50ぼ にベルオキシル基に由来する吸収が存在
し、目的とするベルオキシル基が導入されていることが
確認された。
実施例23 参考例2で得られたヒドロベルオキシル基を有するポリ
スチレン0.833.9を50麓1の酢酸エチルに溶解
し、重合管に仕込んだ。これに3.3゜4.4.5,5
,6,6.6−ノナフルオロヘキジルアクリレー)10
.98Fを入れ、常法ζζ従い脱気後、60’Cで30
時間重合反応を行った、反応混合物を大量のメタノール
に注ぎ重合体を沈殿させた。口側後、酢酸エチルに溶解
し、エーテル−メタノール3:1 混合溶媒に再沈殿す
ることにより、スチレン−含フ7;)ニアクリレートク
ラフト共重合体を得た0収ff1).88.9IRスペ
クトル測定の結果、1600cIIL  に芳香ip、
173Qc+uにエステルカルボニル及び1230cm
  に炭素−フッ素結合に由来する吸収が存在し、グラ
フト共重合体の合成をi9した。この共1合体のグラフ
ト化率は44重量%であった。
またこの共重合体について、実施例1)〜22と同様に
接着試験を行なったところ、αrre−Texに対し、
1.1)kg/fflで基材破壊を引き起し、優れた接
着性を示した0

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Tg(ガラス転移点)が30℃以上の主鎖高分子
    と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる含フッ素高分子とから成るグラフト共重合
    体(式中、R^1は水素原子又は低級アルキル基であり
    、R^2はポリフルオロアルキル基である。)。
  2. (2)グラフト共重合体のグラフト化率が10重量%以
    上である、特許請求の範囲第(1)項に記載のグラフト
    共重合体。
  3. (3)Tgが30℃以上の主鎖高分子と、一般式▲数式
    、化学式、表等があります▼ で表わされる含フッ素高分子とのグラフト共重合体から
    成る接着剤(式中、R^1は水素原子又は低級アルキル
    基、R^2はポリフルオロアルキル基である。)。
  4. (4)グラフト共重合体のグラフト化率が10重量%以
    上である、特許請求の範囲第(3)項に記載の接着剤。
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