JPS648023B2 - - Google Patents

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JPS648023B2
JPS648023B2 JP7011881A JP7011881A JPS648023B2 JP S648023 B2 JPS648023 B2 JP S648023B2 JP 7011881 A JP7011881 A JP 7011881A JP 7011881 A JP7011881 A JP 7011881A JP S648023 B2 JPS648023 B2 JP S648023B2
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JP
Japan
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solution
polymer
dmi
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groups
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JP7011881A
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English (en)
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JPS57187343A (en
Inventor
Kyohide Matsui
Etsuko Hida
Norio Kobayashi
Sei Kondo
Hideo Shuyama
Nobuhiro Kawasaki
Mitsutaka Saito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sagami Chemical Research Institute
Tosoh Corp
Original Assignee
Sagami Chemical Research Institute
Tosoh Corp
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Publication date
Application filed by Sagami Chemical Research Institute, Tosoh Corp filed Critical Sagami Chemical Research Institute
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、フルオロカーボン重合体の溶液に関
し、更に詳しく言えば、カルボキシル基および/
又は、カルボキシレート基含有フルオロカーボン
重合体が1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ン(以下DMIと記す)に溶解されてなる新規な
溶液に関するものである。 一般に、フルオロカーボン重合体は、溶剤に対
する耐性がすぐれている事から、従来よりこれを
含む溶液はほとんど知られていない。 例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラ
フルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共
重合体及びテトラフルオロエチレン/パーフルオ
ロ(アルキルビニルエーテル)共重合体のような
重合体は、ほとんどの溶剤に対して不溶性であ
る。 一方、オランダ特許第152280号及び特公昭48−
13333号には、上記のように難溶性のフルオロカ
ーボン重合体も、極性の高いスルホン酸基を側鎖
に含むと、特定の有機溶媒に溶解するようになる
事が記されている。ところが、カルボン酸基を含
むフルオロカーボン重合体の溶液に関しては現在
までに全く知られていない。 前記のようなフルオロカーボン重合体の溶液が
得られるならば、例えば、以下のような用途があ
り、その利用価値は大きい。テトラフルオロエチ
レンのようなフツ素化オレフインと、カルボン酸
基を含むフツ素化モノマーとの共重合体は、耐酸
化性、耐アルカリ性、耐熱性のすぐれた陽イオン
交換膜として、水酸化アルカリと塩素を製造する
際の電解用隔膜として有用である事は、周知のと
おりである。そこで、このようなフルオロカーボ
ン重合体の溶液が得られるならば、フイルム化の
手段、操作が極めて容易になり、複雑な形状や極
めて薄い隔膜も製造可能となると共に、含浸によ
る隔膜の製造も可能となり、更に隔膜におけるピ
ンホールや亀裂の補修や任意な物体表面のフルオ
ロカーボン重合体による被覆も可能になる。更に
又、該溶液をフルオロカーボン重合体同士を接着
して複雑な形状をもつた膜をつくる際の接着剤と
しても用い得る。このように該溶液のもたらす利
点は大きい。 特開昭55−149336には、カルボン酸エステル基
を含有する含フツ素ポリマーの溶液について述べ
られているが、かかる発明においては含フツ素ポ
リマーの溶剤に対する溶解性を増すために、あら
かじめ、該ポリマー中の官能基を特定のカルボン
酸エステルに変換しておく操作が必要であり、
又、該溶液を前述したような用途に用いる場合、
使用後に該含フツ素ポリマー中のエステル基を加
水分解するという操作も必要である。 本発明者らは、カルボキシル基および/又は、
カルボキシレート基を含むフルオロカーボン重合
体を容易に溶解する溶剤を探索し、種々検討した
結果、DMIが、すぐれた能力を持つ事を見出し、
本発明に至つたものである。 DMIと同じ非プロトン性極性溶媒である所の
ジメチルホルムアミド、メチルアセトアミド等の
酸アミドあるいは、ジメチルスルホキシドは、同
条件で本発明に用いられるカルボキシル基及び/
又は、カルボキシレート基を含むフルオロカーボ
ン重合体を膨潤するが、溶解するまでには至らな
いという事実よりDMIの効果は明らかである。 すなわち、本発明は、カルボキシル基および/
又は、カルボキシレート基含有フルオロカーボン
重合体をDMIに溶解してなる事を特徴とするカ
ルボキシル基および/又は、カルボキシレート基
含有、フルオロカーボン重合体の溶液を提供する
ものである。 本発明で溶液とされるカルボキル基、および/
又は、カルボキシレート基含有、フルオロカーボ
ン重合体は、以下のような重合体である。 すなわち、カルボキシル基あるいは、カルボキ
シレート基、あるいは又、これらの基に転換し得
る官能基を有する含フツ素単量体(i)とフツ素化さ
れたエチレン系単量体(ii)との共重合体で、カルボ
キシル基あるいはカルボキシレート基に転換し得
る官能基を有する場合は高分子反応により、カル
ボキシル基および/又は、カルボキシレート基に
転換できる官能基を全て、カルボキシル基およ
び/又は、カルボキシレート基に転換した重合体
である。 含フツ素単量体(i)としては、以下のものが例示
できる。 CF2=CFO(CF223COOCH3 CF2=CFO(CF225COF CF2=CFO(CF225COOC2H5 CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF223COOCH3 CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF223COF 又フツ素化されたエチレン系単量体(ii)として
は、四フツ化エチレン、三フツ化塩化エチレン、
六フツ化プロピレン、三フツ化エチレン、フツ化
ビニリデン等が例示でき、特に四フツ化エチレン
が好ましい。又、前記単量体(i)(ii)のそれぞれを2
種以上使用する事もできる。 更に又、単量体(i)(ii)の他にフツ素化されたアル
キルビニルエーテル(iii)、スルホニル基含有ビニル
単量体(iv)を共重合成分として加えてもよい。 これら単量体(iii)(iv)は、併用する事も、又各々二
種以上を用いる事もできる。フツ素化されたアル
キルビニルエーテル(iii)としては、パーフルオロメ
チルビニルエーテル、パーフルオロエチルビニル
エーテル、パーフルオロプロビルビニルエーテル
等が例示できる。又、スルホニル基含有ビニル単
量体(iv)としては、以下のものが例示できる。 これら単量体中に含まれるスルホニル基は、共
重合後に、既知高分子反応により、スルホン酸−
SO3H型、スルホンアミド−SO2NR2(RはH、ア
ルキル基、あるいはアリール基)型、各種有機又
は無機スルホネート型、あるいはスルホニルハラ
イト−SO2X(Xはハロゲン原子)に変換する事
もでき、このようにして得られる重合体も本発明
で溶液とされるフルオロカーボン重合体として用
いる事ができる。 更に又、例えば、スルホン酸型の官能基を含む
フルオロカーボン重合体を化学処理する事によつ
て、該重合体中の一部、あるいは全部のスルホン
酸型の官能基を、カルボキシル基および/又は、
カルボキシレート基に変換したフルオロカーボン
重合体のごとき化学処理により得られる重合体も
本発明で溶液とされるフルオロカーボン重合体と
して用いる事ができる。 本発明で溶液とされるフルオロカーボン重合体
中に含まれるカルボキシレート基は、各種、無
機、有機のカルボキシレート基である。無機カル
ボキシレート基の例としては、アンモニウムイオ
ンのカルボキシレート及びNa.K.Cs.Ca.Sr.Ba及
びZnのようなアルカリ金属及びアルカリ土類金
属カルボキシレート基等が挙げられる。 又、有機カルボキシレートの例としては、N+H
(CH33、N+H3C2H5
【式】 N+(C4H94、N+H3CH2CH2OH等の4級アンモニ
ウムのカルボキシレート基等が挙げられる。 以上のようにして得られるカルボキシル基ある
いはカルボキシレート基含有フルオロカーボン重
合体は、カルボキシル基あるいはカルボキシレー
ト基を含むビニル単量体単位を、1モル%以上含
む事が好ましい。該単量体単位が1モル%以下の
場合には、該フルオロカーボン重合体のDMIに
対する溶解度が低下してしまい、実用的な濃度の
溶液を得る事ができない。 本発明のフルオロカーボン重合体溶液は、前記
した種々の用途に応じて、種々の濃度で用いれば
よい。カルボキシル基および/又は、カルボキシ
レート基含有フルオロカーボン重合体のDMIへ
の溶解は、該重合体の一定量をDMIの一定量に
添加し、必要に応じ加熱、撹拌することによつて
行なわれる。溶解に際しての温度は100℃以上
DMIの沸点以下で行なう事が、該重合体の溶解
性の点から好ましい。 又DMIに任意の量のリン酸ヘキサメチルトリ
アミドを混ぜた混合溶媒も本発明の溶媒として用
いる事ができる。又、該重合体の形状は、塊状
物、フイルム、繊維状、ロツド状、ペレツト状等
いかなるものでもよいが、溶解性の容易さから粒
状あるいは粉末状である事が好ましい。 以上のようにして得られるカルボキシル基およ
び/又は、カルボキシレート基含有フルオロカー
ボン重合体のDMI溶液は、種々の用途に利用で
きるが、特にハロゲン化アルカリ電解用の陽イオ
ン交換膜に関して、その利用価値が大きい。 つまり、該溶液からのキヤストによる陽イオン
交換膜の薄膜、あるいは複雑な形状をもつフイル
ムの作製、陽イオン交換膜上に発生したピンホー
ルや亀裂の補修、あるいは、又、該溶液を膜同士
を接着する接着剤として用いると、膜を筒状、袋
状あるいは更に複雑な形状に成型できる。 更に又、電極表面のフルオロカーボン重合体に
よるコーテイングも容易にできる。 以下に本発明を実施例、参考例及び比較例によ
り詳細に説明する。 実施例 1 テトラフルオロエチレンと、 との共重合体からなり、当量重量1000をもつフル
オロカーボン重合体粉末を10%NaOH水溶液と
メタノールの1:1(体積比)混合中、60℃で24
時間加水分解し、カルボン酸エステル基を、カル
ボン酸ナトリウム塩型−COONaとした。 このようにして得られた樹脂5gをDMI95g
に加え、200℃に加温し、撹拌を加え、樹脂を完
全に溶解し5重量%の溶液を得た。 実施例 2 実施例1で得たカルボン酸ナトリウム塩型のフ
ルオロカーボン重合体を2N−塩酸中で1晩加温
し、その後温水で充分洗浄し、完全にカルボン酸
型−COOHとした。 このようにして得られた樹脂5gを、実施例1
と同様の操作によりDMIに溶解し、5重量%の
溶液を得た。 実施例 3 実施例1で得たカルボン酸ナトリウム塩型のフ
ルオロカーボン重合体10gをDMI90gに加え、
180℃に加温し、撹拌を加え樹脂を完全に溶解し、
10重量%の溶液を得た。 比較例 1 実施例2で得た、カルボン酸型−COOHのフ
ルオロカーボン重合体5gをメチルアセトアミド
95gに加え、200℃に加温した。この温度で3時
間撹拌を続けたがポリマー粒子は、膨潤して溶媒
中に存在しているだけであり、溶解はしていなか
つた。 比較例 2 メチルアセトアミドのかわりにジメチルスルホ
キシドを用いた他は、比較例1と同様に行なつ
た。 3時間撹拌してもポリマー粒子は膨潤して溶媒
中に存在しているだけであり、溶解はしていなか
つた。 実施例 4 1100の当量重量を有するテトラフルオロエチレ
ン/パーフルオロ(3.6−ジオキサ−4−メチル
−7−オクテンスルホン酸)共重合体粉末
〔DuPont社製Nafion511〕を五塩化リン/オキシ
塩化リン系でスルホニルクロライド化し、引続き
ヨウ化水素酸で還元し、更に10%NaOH水溶液
とメタノールの1:1(体積比)混合液で処理し、
スルホニルクロライド基部分をカルボン酸ナトリ
ウム塩型に変換した。 このようにして得られた樹脂5gを、実施例1
と同様の操作によりDMIに溶解し、5重量%の
溶液を得た。 参考例 1 実施例1で得たナトリウムカルボキシレート基
を有するフルオロカーボン重合体DMI溶液(5
重量%)をガラス板上に広げ、引続き熱風乾燥器
によりDMIを蒸発除去する事により厚さ0.1mmの
薄膜を得た。 参考例 2 テトラフルオロエチレン/
【式】共重合 体シート(当量重量1000、厚さ10ミル、大きさ5
cm×5cm)2枚の間に実施例2で得たDMI溶液
0.5mlを、均一に広げた。 引続き該2枚のシートを熱プレス機にはさみ、
温度180℃圧力1.5Kg/cm2、時間30分の条件でプレ
スした。放冷後該2枚のシートの接着程度を調べ
るために、剥離試験を行なつた(室温、剥離速度
2cm/分)。剥離強度は2.5Kg/inchであつた。一
方DMI溶液を介在させない他は、上記と同様に
してつくつた2枚の熱プレスシートは、全く接着
されてなかつた。 参考例 3 テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(3.6
−ジオキサ−4−メチル−7−オクテンスルホン
酸)共重合体膜(膜厚10ミル、当量重量1100)か
ら化学処理により膜の片面のスルホン酸をカルボ
ン酸へ変換して、交換基が膜の両側で異なる2層
構造膜をつくつた(カルボン酸層の厚み2ミル、
又、交換基は全てナトリウム塩型)。該膜のカル
ボン酸層側にカミソリで長さ5mmのスルホン酸層
に達するまでの切きずをつけた。そして該膜を陽
極室と陰極室とを仕切る隔膜(但し、カルボン酸
層側を陰極室側に向けて装着する)として、有効
面積30×30cm2の電槽を構成し、陽極室に飽和食塩
水を供給し、又、陰極室に出口濃度が35重量%と
なるように水を供給し、電流密度30A/dm2.80
℃で電解した。入電初期において、電流効率は67
%であり、更に経時的に低下し、10日後には55%
になつた。該膜をとり出して観察すると、カミソ
リによる切きずを中心にして、スルホン酸層とカ
ルボン酸層の剥離が生じていた。 一方、前記と同様にしてつくつた切傷のある膜
について、電解用の膜として用いる前に、膜を充
分乾燥し、実施例1で得たDMI溶液を切傷にふ
りかけ、その後熱風乾燥器中でDMIを蒸発除去
して切傷を修理し、この膜を前記と同様に食塩電
解用の隔膜として用いた。 電流効率は、初期において96%であり、更に1
ケ月を経過しても、この値は維持されていた。
又、とり出した膜にも何ら異常は認められなかつ
た。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 カルボキシル基および/又は、カルボキシレ
    ート基含有フルオロカーボン重合体の1,3−ジ
    メチル−2−イミダゾリジノン溶液。
JP7011881A 1981-05-12 1981-05-12 Solution of fluorocarbon polymer Granted JPS57187343A (en)

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JPS57187343A JPS57187343A (en) 1982-11-18
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