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JP2008133288A - ガラス転移点Tgが低く、ビニリデンのフッ化物を主成分とし、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の重合体で、架橋することのできるエラストマー、及びその製法 - Google Patents

ガラス転移点Tgが低く、ビニリデンのフッ化物を主成分とし、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の重合体で、架橋することのできるエラストマー、及びその製法 Download PDF

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JP2008133288A
JP2008133288A JP2007329395A JP2007329395A JP2008133288A JP 2008133288 A JP2008133288 A JP 2008133288A JP 2007329395 A JP2007329395 A JP 2007329395A JP 2007329395 A JP2007329395 A JP 2007329395A JP 2008133288 A JP2008133288 A JP 2008133288A
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sulfonic acid
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JP2007329395A
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Bruno Michel Ameduri
アメデュリ、ブルーノ、ミシェル
Abdellatif Manseri
マンスリ、アブデラティフ
Mario Boucher
ブッシェ、マリオ
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Hydro Quebec
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Hydro Quebec
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C255/01Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18Monomers containing fluorine
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Abstract

【課題】ガラス転移点が(Tg)が低く、フッ化スルホン酸基を含むニトリル化合物の重合体で、架橋のできるエラストマーとその製造方法の提供。
【解決手段】化学式:ZC=CWX(CYCNで表せる出発原料モノマー。(ここでXは酸素原子又は他の原子を表わしており;Yは水素原子又はフッ素原子を表わしており;Zは水素原子又はフッ素原子を表わしており;Wは水素原子又はフッ素原子、或いは原子団CFを表わしており;そしてnは0〜10迄の(ただし10を含む)整数(自然数)である。)該モノマーは、新規な共重合化法及び架橋法を可能にし、非常に低いガラス転移点(Tg)を有するフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーに供される。
【選択図】なし

Description

本発明はガラス転移点(Tg)が低く、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の重合体で、架橋することのできるエラストマーに関するものである。
本発明は又、ガラス転移点(Tg)が低く、架橋できるエラストマーを合成し得る独創的な方法に関するものであり、さらに、このようなエラストマーを、特に、航空機産業,石油産業,自動車産業,鉱業及び原子力産業やプラスチック加工(plasturgie)用の安定した部品の製造に用いるその使用法にも関するものである。例えば、このようなエラストマーは、次のような機械的にも化学的にも安定した部品の製造に用いると役に立つ。次のような部品というのは、即ち、薄膜,ポリマーの電解質,アイオノマー,水素もしくはメタノールに供される燃料電池の成分,気密継ぎ手,円環面状継ぎ手,(自動車燃量管・冷水管用の)特殊ゴム管,パイプ,ポンプ本体,振動板やピストンのヘッドである。
塩素‐ナトリウム・タイプの方法とか、主に水素もしくはメタノールに供される燃料電池に於いては、部分的又は全体にフッ素を添加したイオン交換膜が、その化学的不活性の度合に応じて、選ばれるのが普通である。このような膜は、NafionR,FlemionR,DowRといった呼称で市販されていて入手できる。他の類似の膜が、特許願WO97/25369に於いて、Ballard社によって提案されており、この特許願では、就中、テトラフルオロエチレン(TFE)と過フルオロビニルエーテルを主成分とするコポリマー(共重合体)が説明されている。
本発明はさらに、モノマー(単量体)となる化合物に関するものであるが、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物から、架橋し得るエラストマーを合成する際に特に利用できる化合物に関するものである。
コポリマー(共重合体)という言葉は、本発明の枠内では、次のように使われている。即ち、構成単位となる様々なモノマーを、全部で2,3,4,5,6種又はそれ以上含む巨大分子から形成された化合物を指すものとして使われている。グラム分子量の高いこのような化合物は、一つ以上のモノマーを同時に重合させると得られる。3,4,5又は6種の構成単位となる様々なモノマーからこうして得られたコポリマーの例としては、ターポリマー,テトラポリマー,ペンタポリマーやヘキサポリマーがあり、それぞれ、ターポリマー化,テトラポリマー化,ペンタポリマー化およびヘキサポリマー化反応によって得られたものである。
フッ素を含むエラストマーには、独自の組み合わせで様々な特性が備わっている。即ち熱に対する耐性、抗酸化耐性、紫外線(UV)に対する耐性,老化に対する耐性,腐食性の化学物質に対する耐性、燃料に対する耐性があり;表面張力が小さく、屈折率が小さく、誘電率が小さく、そして吸収性が小さい。こういった特性があるおかげで、フッ素を含むエラストリマーは、多くの分野で《ハイテク》の用途を見出すことができるのである。
多くの分野というのは即ち、気密性の継ぎ手(宇宙産業,航空機産業),半導体(マイクロエレクトロニクス),(導管連結用の)特殊ゴム管、パイプ、ポンプ本体や隔膜(化学産業,自動車産業及び石油産業)の諸分野である。
フッ素を含むエラストマー〔(Prog.Polym.Sci.誌26号(2001)105〜187ページ及びKaut.Gummi Kunst.39号(1986)196ページ〕及びビニリデンのフッ化物(あるいは、1,1−ジフルオロエチレン,VDF,VF)を主成分とするコポリマーとターポリマーとは、コーティングや塗装のような
使途、あるいはもっと最近では、薄膜とか燃料電池の成分といった使途にはお誂え向きのポリマーである。これらのポリマーは、過酷な条件に対して耐性がある。つまり、還元作用のある条件や酸化作用のある条件に対して耐性があるばかりでなく、炭化水素,溶剤,潤滑剤に対しても耐性があるのである(Prog.Polym.Sci.26号(2001)138〜144ページ)。
これらのエラストマーの化学的に不活性であるという特性や機械的な特性を改良するためには、これらのエラストマーを架橋する必要がある。VDFを主成分とするエラストマーは、様々な手段で架橋することができる。様々な手段というのは、ポリアミン,多価アルコールや有機質の過酸化物の存在下に於ける化学的な手段であったり、イオン化による手段であったり、或いは電子衝突による手段であるが、これらの手段については、Prog.Polym.Sci.誌26号(2001)105ページや、Rubber Chem.Technol.55号(1982)1004ページや、《Moderm Fluoropolymers》という著述(1997)の32章(597ページ)及び18章(335ページ)に詳述されている。しかしながら、ポリアミンもしくは多価アルコールによって架橋された生成物は、目下探し求められている望ましい用途には適さないかもしれない。望ましい用途というのは、たとえば、自動車産業で用いられる気密継ぎ手もしくは導管連結用の特殊ゴム管、隔膜、ポンプ本体としてのエラストマーである〔Casaburo,Caoutchoucs et Plastiques 753号(1996)69ページ〕。ところで、過酸化物による架橋のほうが有望で、特に、フッ素とヨードを含むエストラマーもしくはフッ素と臭素を含むエラストマーからの架橋が有望である。
フッ素を含むエラストマーを架橋する手段としては、他にも見込みのある手段がある。即ち、塩(たとえばカリウム塩)とかヒドロキノンとかビスフェノールAとかビスフェノールAFとかの存在下に於いて、ペンタフルオロフェニールの物質群を含むエラストマーを架橋するやり方〔Prog.Polym.Sci.26号(2001)157ページ〕;メルカプト基を含むエラストマーと、二重結合の位置が共役ではないジエンとの間の《チオレン》システムによるやり方〔Designed Monomers and Polymers2号(1999)267ページ〕;それに、ニトリル化合物群を含むエラストマーを、テトラアルキル錫(特にテトラフェニル錫)もしくは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)の触媒作用から架橋するやり方がある。この最後のやり方は特に興味深いもので、何故なら、芳香族トリアジンが形成されるからで、この芳香族トリアジンは、熱に対しても、酸化に対しても、化学物質に対しても非常に安定したものである。〔Prog.Polym.Sci.26号(2001)105ページ、及び、《Macromolecular Design of Polymeric Materials》という題名のHafada,Kitayama,Voglの著書の中のA.L.Logothesisの《Pertluoroelastomers and their Functionalization》という章(1997)〕。
このように、架橋し得る官能基を含み反応性で、《Cure Site モノマー》(CSM)に属する新規のモノマーを使用することは、基の共重合化によって、フッ素を含むエラストマーを寸法に合わせて製造する際、特に有利である。
本発明の主要な利点の一つは、ニトリル化合物群を含むフッ化エラストマーを得られることである。
しかしながら、フッ素を含むニトリル化合物のエラストマーは、文献中では余り説明されていない。それは、モノマーの合成が複雑だからである:Breazeale〔USP 4,281,092(1981)〕又はNakagawa〔USP 4,499,249(1985)〕が、それぞれ4段階と6段階から成るFC=CF〔OCFCF(CF)〕O(CFCNの合成と、FC=CFOCCNの合成とについて説明している。
ところで、様々な会社では、トリフルオロビニル・エーテルを使用している。これはニトリル化合物は含んでいないが、ガラス転移(Tg)温度を下げる働きのある他の橋かけエーテルを含む基が備わっているものである。これらの基を含むモノマーは、産業製品となっている。
たとえば、DuPont社は、テトラフルオロエチレン(TFE)を、モノマーFC=CFOCFCF(CF)OCSOF(PFSOF)と共に共重合化することによって得られるNafionR膜を商品化している。同様に、Asahi Glass社は、スルフォン化したこのモノマーを、FlemionR膜を製造するために使用している。同じ基の他のモノマー,たとえば、FC=CFOCFCF(CF)OCSOF(Asahi ChemicalのAciplexR膜用)或いは、FC=CFOCSOF、或いはさらに、モノマーFC=CFO〔CFCF(CF)O〕COCH(xが1の場合は、NafionR膜かAciplexR膜用、そしてxが0の場合は、FlemionR膜用)のようなカルボン酸基のモノマーも使用されている。
こういう状態は、我々に次のことを示唆していた。即ち、(TFEよりも安値で使いやすいアルケンである)VDFを、より大量に使用することと、ニトリル化合物のモノマーと過フルオロアルキル・ビニル・エーテル基(PAVE)及び/又は過フルオロアルコキシ・アルキル・ビニル・エーテル基と特にPFSOFと共にVDFの独創的な共重合化を行うことを検討することである。実際、一方ではフッ素を含むアルケンを、過フッ化ビニル・エーテル及びニトリル化合物のモノマーと共に共重合化する作業は、TFE及び過フルオロメチル・ビニル・エーテルにしか作用しないのだが〔USP 4,281,092(1981);USP 4,972,038(1990);USP 5,677,389(1997);WO97/19982及びヨーロッパ特許願11,853(1980)〕、他方では、このモノマーには、基が含まれているという利点があり、架橋の部位を譲るので、低温に対して耐性があって使いやすいという特性のある独創的なエラストマーが作られる(《Processability》又は《Aid Processing》)。さらに、Hydro-Quebec社は、PCT出願WO01/49757では、PFSOFを、VDFと共に共重合体化する簡単な共重合体について、そして、PCT出願WO01/49760では、PFSOFを、VDF及びHFPと共に重合するターポリマー化について、それぞれ説明している。又、ニトリル化合物のモノマーを使用すると、形成されたポリマーを(テトラフェニル錫もしくは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)によって)架橋しやすく、ポリマーの耐熱性、機械的特性や、化学物質に対する耐性、石油に対する耐性、強酸に対する耐性、酸化に対する耐性についても改善がもたらされる。
現在、最も競って行われている研究は、トリフルオロビニル・エーテルをニトリル化合物のモノマーと共に重合する共重合化(及びフッ化オレフィン―我々の場合でいえば、特にビニリデンのフッ化物(fluorure de vinylidene)―を使用するターポリマー化)に関する研究である。
指摘できることは、ニトリル化合物のモノマーとトリフルオロビニル・エーテルとを主成分とする合成の大部分では、テトラフルオロエチレン(TFE)を介入させているということで、たとえば、ターポリマーTFE/過フルオロ(8‐シアノ‐5‐メチル‐3,6‐ジオキサ‐1‐オクテン)〔USP 4,281,092〕とか、TFE/過フルオロ(4‐シアノブチル・ビニル・エーテル)〔USP 4,499,249〕である。さらに、過フルオロビニル・エーテルを介入させるターポリマー化に於いては、主として、過フルオロメチル・ビニル・エーテル(PMVE)が使用されている〔USP 4,281,092(1981);USP 4,972,038(1990);USP 5,677,389(1997);WO97/19982及びヨーロッパ特許願11,853(1980)〕。
ニトリル化合物のモノマーの合成は、複雑且つ微妙なもので、多くの段階を要するものである。それ故、重要なのは、簡単且つ迅速にモノマーを得ることのできる独創的な合成手段を見つけることであり、つまりは、工業的に入手できるエラストマーを見出すことである。
これ迄に知られている文献では、ニトリル化合物を含むオレフィンをPFSOFと共に重合する共重合化について言及しているものはなく、これら二つのモノマーをVDFと共に重合するターポリマー化について言及しているものもないが、これこそが、本発明の特徴となっているものなのである。
国際公開第WO97/25369号パンフレット 米国特許第4,281,092号明細書 米国特許第4,499,249号明細書 米国特許第4,972,038号明細書 米国特許第5,677,389号明細書 国際公開第WO97/19982号パンフレット 欧州特許出願第11,853号明細書 国際公開第WO01/49757号パンフレット Prog.Polym.Sci.誌26号(2001)105〜187ページ Kaut.Gummi Kunst.39号(1986)196ページ Rubber Chem.Technol.55号(1982)1004ページ 「Moderm Fluoropolymers」(1997)32章(597ページ)及び18章(335ページ) Casaburo,Caoutchoucs et Plastiques 753号(1996)69ページ Designed Monomers and Polymers2号(1999)267ページ 「Macromolecular Design of Polymeric Materials」、Hafada,Kitayama,Vogl、A.L.Logothesis、"Pertluoroelastomers and their Functionalization"(1997)
本発明は、端にニトリル化合物を含むトリフルオロビニルのモノマーの作成及び、このモノマーをフッ化モノマーと共に重合する共重合化について説明している。この方法によって、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の重合体で架橋することのできる新規のエラストマーを合成することができるが、このエラストマーは、ガラス転移(Tg)温度が低く、酸、石油及び燃料に対する耐性があり、使いやすいという特性がある。これらのエラストマーには、たとえば、モルにして2〜14%の5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN),モルにして20〜30%の過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)スルフォニル・フッ化物(PFSOF)および、モルにして66〜78%のビニリデンのフッ化物(VDFもしくはVF)が含まれている。正確にいえば、これらのエラストマーは、F‐CN及びPFSOFの基の共重合化によって、或いは、F‐CN,PFSOF及びVDFの基のターポリマー化によって、そして、たとえば、過酸化物、パーエステルもしくはジアゾ化合物のような様々な有機触媒の存在下に於いて作られる。他のフッ化オレフィンも、テトラポリマー化に使用することができる。他のフッ化オレフィンというのは、たとえば、ビニルのフッ化物、トリフルオロエチレン,クロロトリフルオロエチレン,ヘキサフルオロプロペン,1,2‐ジフルオロジクロロエチレン,1,1‐ジフルオロ‐2‐クロロエチレン、或いは1‐ヒドロペンタフルオロプロペンである。さらに、本発明は、これらのポリマーを架橋する方法に関するものでもある。
最後に、本発明は、上記のようにして得られたエラストマーを、様々な適用分野―特に膜や気密継ぎ手の製造とかプラスチック加工(plasturgie)の分野に使用することに関するものでもある。
請求項1に記載の本発明は、
化学式Iに合致する化合物であって、化学式Iとは
C=CWX(CYCN (I)であり、
この化学式(I)に於いて:
Xは酸素原子か何らかの原子を表わし;
Yは水素原子かフッ素原子を表わし;
Zは水素原子かフッ素原子を表わし;
Wは、水素原子かフッ素原子か原子団CFを表わし;そして
nは端を含む0〜10の範囲の自然数の整数とした化合物である。
請求項2に記載の本発明は、
請求項1に記載の、化学式IIに合致する化合物であって、化学式IIとは、
C=CF(CHCN (II)であり、
この化学式(II)に於いて:nは端を含む0〜10の範囲の自然数の整数とした化合物
である。
請求項3に記載の本発明は、
ラジカル共重合化によってフッ化コポリマーを作成する方法であって、この方法は、化学式Iに合致する化合物を、化学式III1に合致する化合物もしくは化学式III2に合致する化合物と反応させることから成っているが、化学式Iとは:
C=CWX(CYCN (I)
で、請求項1に記した通りのものであり、化学式III1とは:
C=CFORF1 (III1
であって、この化学式III1に於いてRF1は:化学式がC2n+1(nは1〜10の自然数の整数を示す)の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示しており、化学式III2とは:
C=CFORF2‐G (III2) であって、この化学式III2に於いてRF2は:化学式が(CFCFX’)〔O(CFの直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示しており、この化学式に於いて、X’は、フッ素原子又は原子団CFを表わし;y、l及びmは、それぞれ端を含む1〜5、1〜4及び0〜6という範囲の自然数の整数とし;そして、Gは:官能基の原子団SOF、COH、CORを表わし(ただし、Rは、C2p+1という化学式の原子団を示すものとし、且つpは0〜5の自然数の整数を表わすものとし)或いは、Gは、官能基の原子団P(O)(OR’)を示すものとし、ただし、R’は、水素原子か、C〜Cのアルキル基かのいずれかであるものとした方法である。
請求項4に記載の本発明は、
請求項3によるフッ化コポリマーの作成方法であって、この方法は、化学式II’に合致する化合物を、化学式III1の化合物もしくは化学式III2の化合物と反応させて、(統計をとれば)化学式IVに合致するコポリマーを得るようにすることから成っているが、化学式II’とは:
C=CF(CHCN (II’)
であり、化学式III1とIII2とは請求項3に於いて定義した通りのものであり、化学式IVとは:
Figure 2008133288
であって、この化学式IVに於いて:
は、請求項3に於いて定義された原子団RF1又はRF2を表わし、RがRF1を表わしている時には原子団Gは存在せず、RがRF2を表わしている時には原子団Gが存在するが、この原子団Gは、請求項3に於いて定義された通りのものとし;そして、
q、r及びsは、それぞれ自然数の整数を表わしているが、q/r比の値が1〜30の範囲で且つsが20〜300の範囲のものとし、好ましくはq/rが1〜25の範囲で且つsが25〜250の範囲、さらに好ましくはq/rが3〜20の範囲で且つsが30〜220のものとした方法である。
請求項5に記載の本発明は、
共重合化の方法であって、化学式II’に合致する化合物を、化学式III1又は化学式III2に合致する化合物、及び化学式Vの化合物と反応させて、(統計をとれば)化学式VIに合致するコポリマー(共重合体)を得るようにする方法であるが、化学式II’とは:
C=CF(CHCN (II’)
であり、化学式III1とは:
C=CFORF1 (III1) であって、この化学式III1に於いて、RF1は、化学式がC2n+1(ただし、nは1〜10の範囲の自然数の整数を示す)の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示すものとし;又、化学式III2とは:
C=CFORF2‐G (III2) であって、この化学式(III2)に於いて、RF2は、化学式が(CFCFX’)〔O(CF)l〕の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示すものとし、ただし、X’はフッ素原子か、CFという原子団を表わし、y、l及びmは、それぞれ、端を含む1〜5、1〜4及び0〜6という範囲の自然数の整数であり、そしてGは、官能基の原子団SOF、COH、COR(ただし、Rは、C2p+1という原子団を示しており、pは0〜5の範囲の自然数の整数を表わしている)か、或いは官能基の原子団P(O)(OR’)−ただし、R’は水素原子かC〜Cのアルキル原子団を示す−を表わしているものとし、そして化学式Vとは:
FCX=CYZ (V)
であって、この化学式(V)に於いて、X、Y及びZは、水素原子かフッ素原子か塩素原子か化学式がC2n+1(ただし、nは1、2又は3)の原子団を表わすが、いずれの場合にもX=Y=Z=Fであるものとし、そして化学式VIとは:
Figure 2008133288
であって、この化学式(VI)に於いて、Rは、請求項3に於いて定義された原子団RF1又はRF2を表わし、RがRF1を表わしている時には、原子団Gは存在しないものとし;そして、e、f、g及びhは、それぞれ自然数の整数を表わしているが、比f/eが5〜50の範囲、比f/gが1〜20の範囲でhが10〜250の範囲であるような、好ましくは、比f/eが5〜30の範囲、比f/gが2〜10の範囲でhが15〜200の範囲であるような、さらに好ましくは、比f/eが10〜25の範囲、比f/gが2〜5の範囲でhが20〜150の範囲であるような自然数の整数を表わしているものとした方法である。
請求項6に記載の本発明は、
請求項4又は5による共重合化の方法であって、反応が桶一杯の分量ずつ(《バッチ》式)で行われることを特徴とする方法である。
請求項7に記載の本発明は、
請求項4〜6のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が、エマルション、マイクロ‐エマルション、懸濁液又は溶液の状態で行われることを特徴とする方法である。
請求項8に記載の本発明は、
請求項4〜7のいずれかによる共重合化の方法であって、反応は、少なくとも一つの有機ラジカル反応開始剤の存在するところで、開始され、該少なくとも一つの有機ラジカル反応開始剤は、好ましくは、過酸化物、パーエステル、パーカーボネート、アルキルの過酸化ピバレート及びジアゾ化合物より成る物質群から選ばれることを特徴とする方法である。
請求項9に記載の本発明は、
請求項4〜8のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が:
‐t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)、t‐ブチルのヒドロ過酸化物(hydroperoxyde de t-butyl)、t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)、及びt‐アミルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-amyle)より成る物質群から、好ましくは選ばれる過酸化物少なくとも一つ;及び/又は、
‐好ましくは、ベンゾイルの過酸化物(peroxyde de benzoyle)であるパーエステル少なくとも一つ;及び/又は
‐好ましくは、t‐ブチル・シクロヘキシル・過オキシジカーボネイト(t-butyl cyclohexyle peroxydicarbonate)であるパーカーボネイト少なくとも一つ
の存在するところで行われることを特徴とする方法である。
請求項10に記載の本発明は、
請求項8又は9による共重合化の方法であって、反応の起こる環境に於ける過酸化物及び/又はパーエステル及び/又はパーカーボネイトの濃度は、反応開始剤とモノマーとの間の最初のモル比(〔amorceur〕/〔monomeres〕)が0.1〜2%、そして好ましくは、0.5〜1%の範囲にあるようなものとし、反応開始剤は、化学式がtBuO‐OtBu又は、tBuO‐OC(O)tBuの化合物であり、モノマーは、化学式がI、II、III1、 III2、 II’及びVの化合物であって、〔amorceur〕
という表現は、反応開始剤の最初のモル濃度を表わし、〔monomeres〕という表現は、モノマーの最初の全体の濃度を表わしていることを特徴とする方法である。
請求項11に記載の本発明は、
請求項4〜10のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が:
‐t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)の存在するところで、
70〜80℃の範囲の反応温度に於いて、好ましくは、およそ75℃の温度に於いて行われるか;或いは、
‐t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)の存在するところで135〜145℃の範囲の反応温度に於いて、好ましくは、およそ140℃に於いて行われることを特徴とする方法である。
請求項12に記載の本発明は、
請求項4〜11のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が、少なくとも一つの有機溶剤の存在下に於いて、溶液の状態で行われることを特徴とする方法である。
請求項13に記載の本発明は、
請求項12による共重合化の方法であって、過フルオロ‐n‐ヘキサン、アセトニトリル、又は、過フルオロ‐n‐ヘキサンとアセトニトリルとの混合物とより成る物質群から有機溶剤を選ぶことを特徴とする方法である。
請求項14に記載の本発明は、
請求項12又は13による共重合化の方法であって、反応の起こる環境に於いて、溶剤中の含有量は、溶剤とモノマーとの最初の質量比が0.5〜1.5の範囲、好ましくは、0.6〜1.2の範囲であるような量とすることを特徴とする方法である。
請求項15に記載の本発明は、
請求項4〜14のいずれかによる共重合化の方法であって、化学式III2の反応体は、スルフォニルの過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(perfluoro(4-methyl-3,6-dioxaoct-7-ene)fluorure de sulfonyle)であり、化学式Vの化合物は、ビニリデンのフッ化物(fluorure de vinylidene)であることを特徴とする方法である。
請求項16に記載の本発明は、
請求項3〜15のいずれかに従って得られる可能性のあるフッ化ポリマー、好ましくはフッ化コポリマーである。
請求項17に記載の本発明は、
請求項3〜16のいずれかに従って得られる可能性のあるフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーである。
請求項18に記載の本発明は、
請求項17に従ったフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーであって:
‐1〜20%の5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN)と;
‐20〜33%のスルフォニルの過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(perfluoro(4-methyl-3,6-dioxaoct-7-ene)fluorure de sulfonyle)
と;
‐65〜79%のビニリデンのフッ化物(VDF)、を含むコポリマーで、ただし上の百分率は、モル百分率を表わしているものとしたコポリマーである。
請求項19に記載の本発明は、
請求項18に従ったフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーであって:
‐2〜14%の5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN)と;
‐20〜30%のスルフォニルの過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(PFSOF)と;
‐66〜78%のビニリデンのフッ化物(VDF)、を含むコポリマーで、ただし上の百分率は、モル百分率を表わしているものとしたコポリマーである。
請求項20に記載の本発明は、
請求項18又は19に従ったフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーであって、次のような化学的官能基もしくはフッ化原子団、即ち、
‐SOF;
‐OC CF(C )OC CFSOF;
tBuO‐C CH‐;
‐CH ‐CH ‐CHCF‐;
‐CFCF(R)‐CH ‐CHCF‐;
‐CFCF(R)‐CH ‐CHCF‐CFCF(R)‐;
‐CH ‐CHCF‐CFCH‐;
‐CFCF(ORSOF)‐CH ‐CFCF(ORSOF)‐;
‐CHCF‐CH ‐CFCF(R)‐;
‐OCFCF(CF)OCF SOF;
‐CHCF‐CH ‐CFCH‐;
‐CHCF‐C CH‐CHCF‐;
‐CHCF‐C CF(CCN)‐CHCF‐;
‐CFCF(OR‐SOF)‐C CF(CCN)‐CHCF‐;
‐CHCF‐C CF(ORSOF)‐CHCF‐;
‐CHCF‐CF(ORSOF)‐CHCF‐;
‐CHCF‐CFCF(ORSOF)‐C CH‐;
‐OCF(CF)OCSOF;
‐CHCF‐CF(CCN)‐CHCF‐;及び
‐CHCF‐CF(CCN)‐CF‐;
を持ち、これらは、それぞれ、19FのRMN(resonance magnetique nucleaire:核磁気共鳴)によってppmで表わした次のような化学的な移動に結びつけられており、即ち:
+45;
−77〜−80;
−83;
−91;
−92;
−93;
−95;
−108;
−110;
−112;
−113;
−116;
−119;
−120;
−122;
−125;
−127;
−144;
−161〜−165;及び
−178〜−182と結びつけられているコポリマーである。
請求項21に記載の本発明は、
フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーを作成する方法であって、請求項3〜16のいずれかに於いて得られたコポリマーが、架橋の処理段階を経るようにし、この架橋は、好ましくは、テトラフェニル錫又は銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)の存在するところで、しかも、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーの重量を100とすると、重量が0.1〜10の割合で存在するところで行われ、これらの混合物が、175℃に於いて2時間加圧され(20バールの圧力)、次いで200℃に於いて24時間、そして最後に220℃に於いて12時間加圧されるようにすることを特徴とする方法である。
請求項22に記載の本発明は、
請求項21の方法によって得ることのできるフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーである。
請求項23に記載の本発明は、
請求項22に従った、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーであって、ガラス転移(Tg)温度が非常に低く、これらのガラス転移温度は、ASTME‐1356‐98規格に従って測定され、好ましくは、−43〜−22℃の範囲、さらに好ましくは、−34〜−29℃の範囲であるようにすることを特徴とするエラストマーである。
請求項24に記載の本発明は、
請求項22又は23による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーであって、ASTMD‐2857‐95法によって測定した固有の粘度が0.9〜2.0mL/gの範囲であることを特徴とするエラストマーである。
請求項25に記載の本発明は、
請求項23又は24による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーであって、5%の質量損が計測される温度数値である10℃/分に於いて、空気中で297℃迄、熱安定性ATGが示されることを特徴とするエラストマーである。
請求項26に記載の本発明は、
請求項22〜25のいずれかによる、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の架橋し得るエラストマーの一つ以上の使用法であって:
‐膜、ポリマーの電解質、アイオノマー、たとえば水素もしくはメタノールに供される燃料電池の成分の製造;
‐気密継ぎ手、円環面状の継ぎ手、特殊ゴム管、パイプ、ポンプ本体、振動板、ピストンのヘッド(航空機産業、石油産業、自動車産業、鉱山業、原子力産業に用途のあるもの)の入手;及び
‐プラスチック加工(plasturgie)(実施補助製品)
のための使用法である。
請求項27に記載の本発明は、
請求項22〜26のいずれかに規定されている、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマー群の中から選ばれたスルフォン化されたポリマーのスルフォニル原子団を架橋する方法であって:
‐該ポリマーを、架橋剤と接触させて、隣り合っているポリマーの鎖状部から出ている二つのスルフォニル原子団同士の間に反応が起こって、架橋結合が形成され得るようにし;そして
‐架橋の際に形成される結合の少なくとも一部分はイオン電荷を持っているようにしてある方法である。
本発明は、端にニトリル化合物を含むトリフルオロビニルのモノマーの作成及び、このモノマーをフッ化モノマーと共に重合する共重合化について説明している。この方法によって、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の重合体で架橋することのできる新規のエラストマーを合成することができるが、このエラストマーは、ガラス転移(Tg)温度が低く、酸、石油及び燃料に対する耐性があり、使いやすいという特性がある。さらに、本発明は、これらのポリマーを架橋する方法に関するものでもある。
最後に、本発明は、上記のようにして得られたエラストマーを、様々な適用分野―特に膜や気密継ぎ手の製造とかプラスチック加工(plasturgie)の分野に使用することに関するものでもある。
本発明の第一の目的は、化学式Iにあて嵌まる化合物群である:
C=CWX(CYCN (I)
この化学式Iに於いて:Xは酸素原子又は他の原子を表わしており;Yは水素原子又はフッ素原子を表わしており;Zは水素原子又はフッ素原子を表わしており;Wは水素原子又はフッ素原子、或いは原子団CFを表わしており;そしてnは0〜10迄の、(ただし10を含む)整数(自然数)である。
好ましい実施態様によれば、本発明は、化学式IIにあて嵌まる化合物の小群によって構成されている:
C=CF(CHCN (II)
この化学式IIに於いて:nは0〜10迄の(ただし10を含む)の整数(自然数)である。
本発明の第二の目的は、もとの共重合体によってフッ素を含むコポリマー(共重合体)を作る方法よって構成されている。この方法には、化学式Iにあて嵌まる化合物と、下記の化学式III1、又は化学式III2にあて嵌まる化合物との反応が含まれている:
C=CWX(CYCN (I)
C=CFORF1 (III1
C=CFORF2‐G (III2
化学式III1に於いて、RF1は:C2n+1という化学式の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を表わしており、C2n+1という化学式に於けるnは、1〜10の整数
(自然数)を表わしている;
化学式III2に於いて、RF2は:(CFCFX’)y〔O(CFという化学式の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を表わしており、この化学式に於けるX’は、フッ素原子もしくはCFという原子団を表わしており;y,lとmは、それぞれ、1〜5,1〜4,0〜6という範囲(それぞれ両端を含む)の整数(自然数)である;そして、Gは、SOF,COH,CORという基を表すか(ただし、CORのRは、C2P+1という化学式の原子団を表わし、pは0〜5の整数((自然数))を表わしている)或いは,P(O)(OR’)という基を表わしている(ただし、R’は、単独の水素原子か、C〜Cのアルキル基を表わしているものとする)。
この方法の好ましい実施態様によれば、フッ素を含むコポリマー(共重合体)は、下記の化学式II’にあて嵌まる化合物を、化学式III1の化合物もしくは化学式III2の化合物と反応させて、下記の化学式IVに(統計をとれば)あて嵌まっている共重合体を得るようにして製造される:
C=CF(CHCN (II’)
なお、化学式III1と化学式III2については先に定めた通りである:
Figure 2008133288
なお、この(IV)の化学式に於いて:Rは、RF1又はRF2の原子団を表わしており、RがRF1を表わしている場合にはGという原子団は存在せず、RがRF2を表わしている場合には、Gという原子団が存在している。Gについては、先に定義した通りである;又、q,r及びsは、それぞれ、整数(自然数)を表わしているが、比q/rが1〜30の範囲で、sが20〜300の範囲の値であるような―好ましくは、比q/rが1〜25の範囲で、sが25〜250の範囲―さらに好ましくは、比q/rが3〜20の範囲で、sが30〜220の範囲の値であるような整数(自然数)を表わしている。
本発明の第三の目的は、次のような共重合化の方法によって構成されている。即ち、化学式II’にあて嵌まる化合物を、化学式III1にあて嵌まる化合物か、又は化学式III2にあて嵌まる化合物及び、化学式Vの化合物と反応させて、化学式VIに(統計をとれば)あて嵌まるコポリマー(共重合体)を得るようにするという共重合化の方法である。
C=CF(CHCN (II’)
C=CFORF1 (III1
なお、この(III1)の化学式に於いて、RF1は、化学式がC2n+1の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を表わしており、この化学式のnは1〜10の範囲の整数(自然数)を表わしている;
C=CFORF2‐G (III2
なお、この(III2)の化学式に於いて、RF2は、化学式が(CFCFX’)〔O(CFの直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を表わしており、この化学式のX’は、フッ素原子もしくはCFという原子団を表わしている;y,l及びmは、それぞれ、1〜5,1〜4,0〜6の範囲(それぞれの範囲の両端を含む)の整数(自然数)であり、Gは、SOF,COH,CORという官能基原子団(ただし、Rは、C2P+1という化学式の原子団を表わし、この化学式のpは、0〜5の範囲の整数―自然数―を表わしているものとする)か、又は、P(O)(OR’)という官能基原子団(ただし、R’は、水素原子か、C〜Cのアルキル基を表わしているものとする)を表わしている;
FCX=CYZ (V)
なお、この(V)の化学式に於いて、X,Y及びZは、水素原子かフッ素原子か、或いは化学式C2n+1(nは1,2又は3)の原子団を表わしているが、どの場合でもX=Y=Z=Fである;
Figure 2008133288
なお、この(VI)の化学式に於いて、Rは、先に定義した原子団RF1又はRF2を表わしており、RがRF1を表わしている場合には、原子団Gは存在しない;そして、e,f,g及びhは、整数(自然数)を表わしているが、比f/eが5〜50,比f/gが1〜20,そしてhが10〜250の範囲の値であるような整数、好ましくは、比f/eが5〜30,比f/gが2〜10,そしてhが15〜200の範囲の値であるような、さらに好ましくは、比f/eが10〜25,比f/gが2〜5そしてhが20〜150の範囲の値であるような整数を表わしているものとする。
前述の方法の好ましい実施態様によれば、共重合化の反応は、桶一杯の分量ずつで行われる(“バッチ”式)。そして、この反応は、エマルジョン,マイクロ‐エマルジョン,懸濁液、或いは溶液の状態で行われるようにする方が好ましい。
この反応は、好ましいやり方で、始められる。即ち、遊離基を含む有機質の触媒が少なくとも一つ存在するところで始められるが、少なくとも一つの触媒は、過酸化物,パーエステル,過炭酸塩,アルキルの過酸化ピバレート,及びジアゾ化合物によって構成される物質群から選ぶようにする方が好ましい。
特に好ましいやり方では、反応は、次の物質の存在下に於いて行われる。即ち:
‐t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl),t‐ブチルのヒドロ過酸化物(hydroperoxyde de t-butyl),t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl),及びt‐アミルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-amyle)によって構成される物質群から、好ましくは選ばれた過酸化物少なくとも一つ;及び/又は、
‐好ましくは過酸化ベンゾイルであるが、パーエステル少なくとも一つ;及び/又は、
‐好ましくは、t‐ブチル・シクロヘキシル・過オキシジカーボネイト(t-butyl cyclohexyle peroxydicarbonate)であるが、過炭酸塩少なくとも一つ、の存在下に於いて行われる。
好ましくは、反応の起こる環境に於いては、過酸化物及び/又はパーエステル及び/又は過炭酸塩の濃度は、次のようなものである。即ち、反応を開始させる呼び水となる物質(amorceur)とモノマーとの間の最初のモル比(〔amorceur〕/〔monomeres〕)が0.1〜2%の範囲、好ましくは0.5〜1%の範囲におさまっているような濃度である。反応を開始させる呼び水となる物質(amorceur)は化学式がtBuO‐OtBu又はtBuO‐OC(O)tBuの化合物であり、モノマーは、化学式がI,II,III1,III2,II’及びVの化合物である。〔amorceur〕という表現は、反応を開始させる呼び水となる物質(amorceur)の最初のモル濃度を表わし、〔monomeres〕という表現は、モノマー全体の最初の濃度を表わしている。
本発明の方法の今一つの好ましい実施態様によれば、該反応は次のようにして行われる:
‐t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)の存在下に於いて、70〜80℃の範囲の反応温度、好ましくは、およそ75℃の反応温度に於いて;あるいは、
‐t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)の存在下に於いて、135〜145℃の範囲の反応温度、好ましくは、およそ140℃の反応温度に於いて、行われる。
反応は、少なくとも一つの有機溶剤の存在元において、溶液の状態で行うのが有利である。この有機溶剤は、次の物質群から選ぶのが好ましい。即ち、過フルオロ‐n‐ヘキサン,アセトニトリル,もしくは、過フルオロ‐n‐ヘキサンとアセトニトリルとの混合物によって構成される物質群から選ぶのが好ましい。そして、反応の起こる環境に於ける溶剤の濃度は、溶剤とモノマーとの最初の質量比が、0.5〜1.5、好ましくは0.6〜1.2の範囲の値であるようにする。
本発明独特の実施態様によれば、化学式III2の反応体は、スルフォン酸基の過フルオロ
(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(perfluoro(4-methyl-3,6-dioxaoct-7-ene)fluorure de sulfonyle)であり、化学式Vの化合物は、ビニリデンのフッ化物(fluorure de vinylidene)である。
本発明の第四の目的は、フッ化ポリマー群によって構成されているが、好ましくは、フッ化コポリマー(共重合体)群によって、さらに好ましくは、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマー群であって、本発明の目的である方法を実施することによって得られるコポリマー群によって構成されている。
本発明の目的である、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーの好ましい小群は、次のものを含むコポリマーによって構成されている:即ち、
‐1〜20%の5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN);
‐20〜33%の、スルフォン酸基の過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(PFSOF);及び
‐65〜79%の、ビニリデンのフッ化物(VDF),
を含むコポリマーによって構成されている。ただし、パーセンテージは、モルで表われた数値である。
フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーの中で、さらに好ましいのは次のものを含むコポリマーである:即ち、
‐2〜14%の5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN);
‐20〜30%の、スルフォン酸基の過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(PFSOF);及び
‐66〜78%の、ビニリデンのフッ化物(VDF),
を含むコポリマーである。ただし、パーセンテージは、モルで表された数値である。
本発明特有のフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーは、後出の第2表に示されているのと同じか類似した分光学的な特徴を備えている。
本発明の第五の目的は、本発明による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーを製造することのできる方法によって構成されている。この方法は、本発明による一つ以上のコポリマーを、架橋の段階の工程に従わせることにある。この架橋は、できれば、テトラフェニル錫か、或いは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)の存在元において行うのが好ましく、しかも、これらのテトラフェニル錫もしくは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)が、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーの重量を100とすると、これに対して0.1〜10の割合の重量で存在するところに於いて行うのが好ましく、これらの混合物は、175℃に於いて2時間加圧され(20バールの圧力)、それから200℃に於いて24時間,そして最後に220℃に於いて12時間、加圧される。
本発明の第六の目的は、本発明の第五の目的による方法によって得られる、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーによって構成されている。
本発明による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーの中で、ガラス転移(Tg)の温度が極めて低いものには特別の利点がある。さらに、ガラス転移温度が、ASTME‐1356‐98規格に従って計測した場合で、好ましくは−43〜−22℃の範囲,より好ましくは−34〜−29℃の範囲であるエラストマーだと、ハイテクの分野での使用という興味深い可能性があるのである。
これらのエラストマーの中で、次のエラストマーによって、好ましいエラストマー小群が構成されている。即ち、ASTMD‐2857‐95法に従って計測した固有の粘度が0.9〜2.0mL/gであるエラストマー、及び/又は、5%の質量損が計測される温度数値である10℃/分に於いて、空気中で297℃迄、熱安定性ATGを示すエラストマーによって、好ましいエラストマー小群が構成されている。
本発明の第七の目的は、本発明による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーであって、架橋することのできるエラストマーを一つ以上、次のことのために使用する使用法によって構成されている。即ち、:
‐薄膜,ポリマーの電解質,アイオノマー,例えば水素もしくはメタノールに供される燃料電池の成分の製造;
‐機密継ぎ手と円環面上の継ぎ手、特殊ゴム管,パイプ,パイプ本体,振動板やピストンのヘッドの獲得(これらは、航空機産業,石油産業,自動車産業,鉱業,原子力産業に用途を見出せる);及び
‐プラスチック加工(plasturgie)(実施に当たっての補助製品)
のために使用する使用法によって構成されている。
本発明の第八の目的は、スルフォン化したポリマーのスルフォン酸基を含む物質群を架橋する方法によって構成されている。なお、スルフォン化したポリマーは、本発明の第六の目的に従ったフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマー群から選ばれるが、この方法では:
‐該ポリマーを架橋剤と接触させ、隣り合ったポリマーの鎖から出ているスルフォン酸基を含む二つの物質群同士の間で反応が起こり得るようにして、架橋結合が形成されるようにし;そして、
‐この架橋の際に形成される結合の少なくとも一部分は、イオン電荷を担うようにしている。
このように、本発明は、独創的なフッ素を含むコポリマーのエラストマーの合成について特に説明しているものであるが、このコポリマーは(F‐CNのような)フッ素を含むニトリル化合物のモノマーを共重合して合成したものを主成分としており、さらに、官能基を持つ過フルオロアルキル・ビニル・エーテル及び/又は、官能基を持つ過フルオロアルコキシアルキル・ビニル・エーテルと、場合によっては他のフッ化アルケンを含んでいる。この発明の独創性は、特に次の1°)〜6°)の諸点に存している:
1°)共重合化に於いて、市販のフッ化アルケン又は官能基を含むフッ化モノマーと反応するトリフルオロビニル・ω‐ニトリルのモノマーを作成すること。
2°)官能基を含む過フルオロアルキル・ビニル・エーテル及び/又は、官能基を含む過フルオロアルコキシ・ビニル・エーテル、及び、場合によっては他のフッ化アルケンを主成分とするフッ化エラストマーの合成を、テトラフルオロエチレン(TFE)とではなく、VDFと共に行うこと。なお、TFEは、フッ化エラストマーの製造用に広く使用されているものである。
3°)本発明で問題としているフッ化エラストマーの合成では、シロキサンの原子団を含むモノマーを必要としない。シロキサンの原子団を含むモノマーは、一般に、ガラス転移(Tg)の温度を下げるのに役立つものであるが、200℃を越えると質が劣化するという不都合な点がある。
4°)本発明によって得られる架橋し得るフッ化エラストマーは、その組成からいえば、構造式がZC=CWX(CYCN(この構造式のX,Y,Z,W及びnについては、先に規定した通りである)のフッ素を含むニトリル化合物のモノマーが占める割合のほうが小さく、コポリマー用の、官能基を含む過フルオロアルキル・ビニル・エーテル(PAVE),もしくは、官能基を含む過フルオロアルコキシアルキル・ビニル・エーテル(PAAVE)の占める割合のほうが大きい;そして、フッ素を含むニトリル化合物のモノマーが占める小さな割合と、VDF又は、官能基を含む過フルオロアルキル・ビニル・エーテルもしくは官能基を含む過フルオロアルコキシアルキル・ビニル・エーテルが占める大きな割合とは、ターポリマー用のこれら二つのフッ化モノマーの最初のモル比に従っている。
5°)本発明によって合成されるフッ化エラストマーは、ガラス転移(Tg)温度が非常に低いので、これらのエラストマーは、プラスチック加工(plasturgie)(《補助処理》もしくは実施剤)の分野に用途を見出すことができ、或いは、他の最先端の産業(航空宇宙産業,電子産業,自動車産業,石油産業,腐食性の流体や酸性流体や液体窒素・液体酸素・液体水素のような非常に冷たい流体の輸送産業)にも用途を見出すことができる。さらに、これらのエラストマーから、熱耐性の高い継ぎ手を作ることもできる。
6°)フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーは、テトラアルキル錫又は、テトラフェニル錫の存在元において容易に架橋することができる。このように架橋を行うと、熱に対する耐性や、酸化に対する耐性、溶剤・炭化水素・酸や苛酷な環境に対する耐性といった諸特性が目に見えて改善される。
かつ又、よく知られていることであるが、過フッ化ポリマーは、フッ素を含まないポリマーに対して従来用いられてきた技法によっては、普通、架橋することができない。フッ化物のイオンは簡単に離脱してしまうし、過フッ化の鎖状部分は、立体的に飽和状態となっているからである。しかしながら、PCT出願WO99/38897中に説明されている一般的な技法によれば、架橋を作りだすことができる。即ち、隣り合ったポリマーの鎖状部についているスルフォン酸基を含む原子団同士の間で結合を作り出すことができるのであるが、隣り合ったポリマーの中には、過フッ化の骨格を持つポリマーも含まれるものとする。過フッ化の骨格を持つポリマーというのは、たとえば、次のモノマーから誘導されたポリマーやその共重合体である。
Figure 2008133288
なお、上の構造式に於いて、Xは、F(フッ素)、Cl(塩素)もしくはCFであり
、nは0〜10(10を含む)とする。又、上記のPCT出願WO99/38897の内容は、ここに言及して本発明に組み込まれるものとする。
この架橋は、ポリマーが、イオン化されていない前駆体ポリマーの形をとっている場合に、しかし、望みの形に合わせてかたどられるか、もしくはプレスされた後で、実施されると好都合である。架橋を行うと、力学的に(行う前よりも)はるかに抵抗力のある素材が得られる。本発明は又、架橋したポリマーを、膜、もしくは中空の繊維(以後は“膜”と呼ぶことにする)の形に成形もしくはプレスすることにも関している。このような形に成形するのは、燃料電池,水中の電解槽,塩素‐ナトリウム法,電子合成,水の処理やオゾンの生産に利用するためである。架橋したポリマーを、或る種の化学反応の触媒として使用することも、本発明の一部をなしている。架橋したポリマーは、架橋の技法によって導入されるイオン化した原子団が極めて解離しやすく、ポリマーの鎖が解けないために触媒として使用できるのである。
隣り合ったポリマーの鎖状部から出ている二つの原子団‐SOL同士の間で反応を起こさせることによって、安定した架橋が作り出される。反応は、架橋を起こさせる作用物質によって始められ、次の化学式により誘導体が形成される:
Figure 2008133288
;又は
Figure 2008133288
;上の化学式に於いて:
rは0又は1である;
Mは無機又は有機の陽イオンから成る;
YはN又はCRを含んでおり、CRのRには、H,CN,F,SO,置換されたものであれ置換されていないものであれC20のアルキル基;置換されたものであれ置換されていないものであれC20のアリル基;置換されたものであれ置換されていないものであれC20のアルキレン基が含まれている。ただし、上記の基に於いて、置換基には一つ以上のハロゲン原子が含まれており、鎖状部には一つ以上の置換基F,SOR,アザ(aza),オキサ(oxa),チア(thia)又はジオキサチア(dioxathia)が含まれているものとする;
には、F,置換されたものであれ置換されていないものであれC20のアルキル基;置換されたものであれ置換されていないものであれC20のアリル基;置換されたものであれ置換されていないものであれC20のアルキレン基が含まれている。
ただし、これらの基に於いて、置換基には一つ以上のハロゲン原子が含まれているものとする;Qには、2価の基C20のアルキル基,C20のオキサアルキル基,C20のアザアルキル基,C20のチアアルキル基,C20のアリル基又は、C20のアルキルアリル基が含まれており、これらはそれぞれ、任意選択で一つ以上のハロゲン原子によって置換されるようにしてもよく、これらの鎖状部には、一つ以上の置換基オキサ(oxa),アザ(aza)又は、チア(thia)が含まれているものとする;
Aには、M,Si(R’),Ge(R’)又はSn(R’)が含まれており、これらにおけるR’は、C18のアルキル基である;
Lには、ハロゲン原子(F,Cl,Br)のような不安定な原子団,複素環式の親電子物質であるN‐imidazolyl(N−イミダゾール),N‐triazolyl(N−トリアゾール),RSOが含まれている。なお、RSOに於いて、Rは、有機の基で、任意選択でハロゲンと化合させてある;そして、Rには、プロトンが含まれており;アルキル基,アルケニル基,オキサアルキル基,オキサアルケニル基,アザアルキル基,アザアルケニル基,チアアルキル基,チアアルケニル基,ジアルキルアゾ基,任意選択で加水分解できる、シラアルキル基,任意選択で加水分解できる、シラアルケニル基も含まれているが、これらの基は、直鎖状でも分岐鎖状でも環式でもよく、1〜18個の炭素原子を含んでいるものとし;環式もしくは複素環式の脂肪族の基で炭素原子の数が4〜26個、任意選択で側鎖が少なくとも一つ備わっていて、この側鎖には、窒素、酸素もしくは硫黄のようなヘテロ原子(異種原子)が一つ以上含まれているものを含み;炭素原子が5〜26個のアリル,アリルアルキル,アルキルアリル及びアルケニルアリルで、芳香族化合物の核の中もしくは置換基の中に一つ以上のヘテロ原子を任意選択で含んでいるものを含んでいる。
架橋の反応は、スルフォン酸基の原子団の全体に及ぼすこともできるし、一部のみとどめることもできる。架橋の反応体は、当該技術分野の熟練者には周知の様々な技法に従って、付け加えられたり使用されたりする。ポリマーは、架橋を行う前に、望みの形状−というのは、たとえば、膜とか中空の繊維とかの形−にしておくほうが好都合である。それから、その素材を、結合反応を促進する一つ以上の溶剤の中に浸して、架橋の作用物質の溶液で被覆するのである。
ポリマーの鎖状部同士の間に端をかける結合は一部のみでよいという場合には、残りの部分の‐SOLの原子団を、従来からのやり方で加水分解して、アルカリ加水分解によるスルフォン酸塩の形にしておくことができる。
本発明の方法に従って得られる架橋したポリマーは、副次的な反応性生物から容易に分離することができる。副次的な反応性生物というのは、たとえば、(CHSiFとか(CHSiClのような揮発性物質である。或いは、架橋したポリマーは、適当な溶剤を用いて洗うこともできる。適当な溶剤というのは、たとえば、水とか、ポリマーが溶けない有機溶剤とかである。その上、当該技術分野の熟練者には周知の古典的な技法−たとえば、イオン交換とか電気泳動のような技法−を用いて、陽イオンM+(架橋反応の際に得られるM+及び/又は、架橋作用のないイオノゲンによってできるM+)を、最終的な用途のために望まれる陽イオンに代えることもできる。
本発明に関する利点は、主に次のとおりである:
1°)市販のニトリル化合物を含むオレフィンを使用すること、及び/又は、簡単な合成という手段によって、独特の、フッ素を含むニトリル化合物のモノマーを作成すること;
2°)共重合化を行う際に反応し得るフッ素を含むニトリル化合物のモノマーが使用されること;
3°)合成方法は、(《バッチ》式というやり方で)桶一杯の分量ずつで行われること;
4°)本発明で問題となっている方法は、溶液の状態で行われ、古典的な有機溶剤で、簡単に市販品を入手できる溶剤が使用されること;
5°)本発明の方法は、市販されていて容易に入手できる反応開始剤の存在下に於いて基の重合を行う点に存していること;
6°)本発明に於いては、テトラフルオロエチレン(TFE)は使用されないので、コポリマー(共重合体)合成の費用が目立って節減されるようになっていること;
7°)本発明によって作成されるフッ化エラストマーの組成に含まれる過フッ化オレフィンはビニリデンのフッ化物(VDF)である;これは、TFEよりも明らかに費用がかからず、はるかに危険が少なく、作成されたエラストマーに酸化に対するすぐれた耐性,化学物質,有極性溶剤や石油に対するすぐれた耐性を付与し、ガラス転移(Tg)温度を下げるものであること;
8°)本発明で問題としているフッ化エラストマーは、モノマーPFSOFから作ることができる。このモノマーを、アクリロニトリルもしくは5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN)と共に共重合化することや、アクリロニトリルもしくはF‐CN及びVDFと共にターポリマー化することについては、これまで文献中に研究対象として説明された例はない。さらに、スルフォン化したこのモノマーは、フッ化スルフォン酸基(‐SOF)の機能のおかげで、エラストマーの中に架橋の部位を作り出せること;
9°)この方法によって得られるフッ化エラストマーは、ガラス転移(Tg)温度が極めて低く、−43〜−22℃の範囲であること;
10°)フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のこれらのコポリマー(共重合体)は、テトラフェニル錫もしくは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)を用いて、容易に架橋することができ、このようにして、安定していて不活性で、あらゆる溶剤・炭化水素又は強酸に不溶の物質を作り出せること。
本発明は、より詳しくいえば、反応性のトリフルオロ・ビニル・ω‐ニトリル・モノマーの合成に関するものであり、さらに、VDF及びPAVEを主成分とするフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーを入手し、次いで、それらのエラストマーの架橋について研究し、エラストマーの利用分野について研究することにも関するものである。フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のこれらのポリマーの架橋は、テトラフェニル錫もしくは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)の存在下に於いて実施され、その結果、安定したトリアジン環が得られる。我々の知る限り、端にニトリル化合物を含むモノマーと共にPFSOFを共重合化すること、或いは、ニトリル化合物のモノマー及び他のフッ化オレフィンと共にPFSOFをターポリマー化することについて説明している研究はこれまでのところは一つもない。
トリフルオロビニル・ω‐ニトリル・モノマーの合成
本発明の第一の面は、フッ化オレフィンと共重合化する際に反応でき、端にニトリル化合物を含む新規のトリフルオロビニル・モノマーを作成することにある。問題となっている化合物は、例をあげるなら、次の化学式I及びIIによって表わすことができる;
C=CHX(CHCN (I)
C=CFX(CY)CN (II)
上の化学式に於いて:Xは酸素原子又は何らかの原子を表わしている;
Yは、水素原子又はフッ素原子をあらわしている;
nは0〜10(10を含む)の範囲の整数(自然数)である。
より詳しく言えば、本発明は、次の化学式III及びIVに合致する化合物について説明しているものである。
C=CH(CHCN (III)
C=CF(CHCN (IV)
上の化学式に於いて、nは先に定めた通りである。
たとえば、5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(FC=CFCCN)の合成は次のような反応図式に従って行われる:
Figure 2008133288
フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の作成
本発明の領域は、一般に用いられているあらゆるタイプの方法に及んでいるが、特に、エマルションの状態に於ける重合、マイクロエマルションの状態に於ける重合、塊の状態に於ける重合、懸濁液の状態に於ける重合と溶液の状態に於ける重合に及んでいる。溶液の状態に於ける重合は、しかしながら、特別のやり方で用いられている。
使用されている様々なフッ化アルケンには炭素原子は多くて4個含まれているだけであり、フッ化アルケンは、RC=CRという構造を備えているが、この構造に於いて、置換基Rは、Rの少なくとも一つがフッ化されているか、過フッ化となっているようなものである。従って、次のようなものが含まれている:ビニルのフッ化物(VF)、ビニリデンのフッ化物(VDF),トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、1‐ヒドロペンタフルオロプロピレン、ヘキサフルオロイソブチレン、3,3,3‐トリフルオロプロペン、1,2‐ジフルオロ‐1,2‐ジクロロエチレン、1,1‐ジフルオロ‐2‐クロロエチレン、そして、普通のやり方でフッ化されているか、又は過フッ化となっているすべてのビニル化合物。その上、過フルオロビニル・エーテルもコモノマーの役割を演じているが、中でも、過フルオロアルキル・ビニル・エーテル(PAVE)を挙げることができる。このPAVEのアルキル原子団には、1〜3個の炭素原子が含まれている:たとえば、過フルオロメチル・ビニル・エーテル(PMVE)、過フルオロエチル・ビニル・エーテル(PEVE)、及び、過フルオロプロピル・ビニル・エーテル(PPVE)、である。これらのモノマーとしては、過フルオロアルコキシ・アルキル・ビニル・エーテル(PAAVE)でもかまわない。PAAVEについては、米国特許3,291,843や、Prog.Polym.Sci誌のA.L.Logothetis、第14巻(1989)251ページやB.Ameduri et coll.の第26巻(2001)105ページに説明されており、たとえば、過フルオロ(2‐n‐プロポキシ)プロピル‐ビニル・エーテルとか、過フルオロ(2‐メトキシ)プロピル‐ビニル・エーテル;過フルオロ(3‐メトキシ)プロピル‐ビニル・エーテルとか過フルオロ(2‐メトキシ)エチル‐ビニル・エーテル;過フルオロ(3,6,9‐トリオキサ‐5,8‐ジメチル)ドデカ‐1‐エンとか過フルオロ(5‐メチル‐3,6‐ジオキソ)‐1‐ノネンのようなものである。さらに、過フルオロアルコキシアルキル・ビニル・エーテルのモノマーであって、端にカルボキシル基を持つか、又はスルフォニル基のフッ化物を持つモノマーとしては、過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)スルフォニルフッ化物(perfluoro(4-methyl-3,6-dioxaoct-7-ene)fluorure de sulfonyle)のようなものがあるが、これらのモノマーも又、本発明に於いて説明されているフッ化エラストマーの合成に使用することができる。PAVEとPAAVEの混合物がコポリマー中に存在しているようにしてもかまわない。
さらに詳しくいえば、過フルオロ(4−メチル−3,6−ジオキサオクト−7−エン)スルフォニルフッ化物(PFSOF)が、コモノマーとして使用される。
本発明に於いて使用されるニトリル化合物のモノマーは、オレフィンであるが、これらのオレフィンに於いて、少なくとも1個の水素原子は、ニトリル基によって置き換えられており、そして、任意選択ではあるが、残りの水素原子の1個以上は、他のハロゲン原子−主としてフッ素−によって置き換えられている。これらのモノマーには市販されているものがある。たとえば、アクリロニトリル、アリル基のシアン化物、アルファフルオロアクリロニトリル、1,1−ジシアノエチレンとか、或いは、過フルオロ(4‐シアノブチル‐ビニル・エーテル)もしくは過フルオロ8‐(シアノ‐5‐メチル‐3,6‐ジオキサ‐1‐オクテン)、1,1,2‐トリフルオロ‐4‐シアノブテンのような合成物とか、或いは、過フッ化カーボニトリルの他のすべてのモノマーである。我々は又、5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリルも合成している。
溶液の状態に於いて重合を行うために用いられる溶剤は次の通りである:
--)化学式がR‐COO‐R’のエステル。この化学式に於いて、R及びRは、水素又はアルキルの置換基で、1〜5個の炭素原子を含むことができるが、水酸基OHの原子団もしくはエステルOR”の原子団をも含むことができる。このエステルOR”に於いて、R”は、炭素原子を1〜5個含むアルキルである。さらに詳しくいえば、R=H又はCHであり、R’=CH、C、iC及びt‐Cである;
--)ClCFCFCl、C14、n‐C10、過フルオロ‐2‐ブチルテトラヒドロフラン(FC75)といったタイプのフッ素を含む溶剤;そして
--)アセトン、1,2‐ジクロロエタン、イソプロパノール、ターチオブタノール、アセトニトリル、もしくは、ブチロニトリル;
好んで用いられる溶剤は、メチルのアセテートとアセトニトリルで、量は可変である。
反応温度の範囲は、反応開始剤の分解温度によって決めることができるが、20〜200℃の枠内でこの範囲は様々に変動する。本発明の方法の好ましい実施態様によれば、反応は次のようにして実施される:
‐t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)の存在するところで、
そして、70〜80℃の範囲の反応温度、好ましくは、およそ75℃の反応温度に於いて;もしくは
‐t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)の存在するところで、そして、135〜145℃の範囲の反応温度、好ましくは、およそ140℃の反応温度に於いて実施される。
本発明による方法に於いては、基の重合に常用される反応開始剤を介して重合化を開始することができる。このような反応開始剤の代表的な例は、(アゾビスイソブチロニトリル、AIBNのような)アゾ化合物の誘導体、ジアルキルの過オキシジ炭酸塩、アセチルシクロヘキサンスルフォニルの過酸化物、(ジベンゾイルの過酸化物(peroxyde de dibenzoyle)、dicumyleの過酸化物(peroxyde de dicumyle)、t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)、t‐アルキルの過ベンゾエート、t‐アルキルの過酸化ピバレートのような)アリルもしくはアルキルの過酸化物である。しかしながら、好ましいものとしては次のようなものがある。即ち、ジアルキルの過酸化物(好ましくは、t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl))、ジアルキルの過オキシジカーボネイト(たとえばジエチルやジ−イソプロピルの過オキシジカーボネイト)そして、t‐アルキルの過酸化ピバレート(たとえばt‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)やt‐アミルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-amyle))である。
エマルションの状態に於いて重合を行う方法用としては、我々は広範囲の溶剤を、様々な割合で水と混合したものを使用してきたし、同じように、様々な表面活性剤も用いられている。
重合化を行う方法の一つとしては、マイクロ‐エマルションによる方法もあるが、この方法は、ヨーロッパ特許EP.250,767で説明されている。或いは、分散による方法もあるが、この方法については、米国特許4,789,717又はヨーロッパ特許196,904,280,312及び360,292中に示されている。
反応の際の圧力は、実験条件によって2〜120バールの範囲で、様々である。
連鎖部を移動させる作用物質も、コポリマーのモル量を調節し、主として減らすために広く使用することができる。これらの作用物質の中では、テロゲン(telogenes)を挙げることができる。テロゲン(telogenes)は、1〜10個の炭素原子を含み、末端原子として臭素又はヨウ素を持っているもので、たとえば、RXタイプの化合物(ただし、Rは、化学式がC2n+1、n=1〜10の過フッ化原子団であり、Xは、臭素原子又はヨウ素原子を示している)とか、XR’Xタイプの化合物(ただし、R’は、化学式が(CF、n=1〜6)とか、アルコール、エーテル、エステルである。フッ化モノマーのテロメリゼーション(telomerisation)の際に使用される様々な連鎖移動物質のリストは、1997年Springer Verlag刊(R.D.Chambers編集)《現代化学の諸問題》の192巻(1997)165ページのB.AmeduriとB.Boutevin執筆の《フルオロアルカンのTelomerization反応》中に示されている。
フッ化モノマーを合成して形成される様々なフッ化コポリマーに関するあらゆる種類の百分率が研究されている。(表1)
生成物は、アセトン又はDMF重水(deuteries)中のHと19FのRMN(resonance magnetique nucleaire:核磁気共鳴)で分析された。この分析方法によれば、生成物中に導入されているコモノマーのパーセンテージを明確に知ることができたのである。たとえば、19FのRMNに於けるコポリマーVDF/PFSOF/F‐CNの特徴的なしるしと生成物の構造との間の関係を、我々は文献中に規定されているマイクロ構造から、完全に明らかにしている([Polymer28号(1987)224ページ、J.Fluorine Chem.78号(1996)145ページ]、[PCT出願WO 01/49757]、[PCT出願WO 01/49760]及び[CA2,312,194])。この分析によって、diadeF‐CN/PFSOF、VDF/PFSOF、及びF‐CN/VDF並びに、構成単位となるVDFのブロック同士の頭と末尾、頭と頭のつながり(それぞれ、91及113、116ppmに於ける)が明らかにされている。
コポリマーVDF/PFSOF/F‐CN中に含まれている様々なモノマーのモル百分率は、下記の方程式1、2、3から求められている(表2)。
Figure 2008133288
これらの方程式に於いて:
A=L83+L91+L92+L93+L95+L108+L110+L113+L116+L127
B=L144
C=L161〜165+L178〜182
ただし、Lは、19FのスペクトルRMN上の‐ippmに位置するシグナルの統合値である。
示差走査熱量測定(DSC)によって、我々はコポリマーが無定形であること、ガラス転移温度(Tg)が独特で、融解温度がないことに気付いている(表1)。このようにTgの値が低いということは、増大したエラストマーの特徴、特に、フッ化ニトリルのポリマーとしては独創的な特徴を示している。
同時に、フッ化スルフォン酸基を含むニトリルのこれらのコポリマーの、空気中で算定した温度安定性(ATG)は、極めて満足のいくものである。
VDFをPFSOF及びF‐CNと共にラジカル共重合化する作業条件並びに重合結果
Figure 2008133288
P.P.=t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)。
t‐Bu=t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)。
t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)が反応開始剤の場合は、
温度74℃、t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)が反応開始剤の場合は135℃。
継続時間15時間。
=[反応開始剤]/([VDF]+[PFSOF]+[F‐CN]
コポリマーVDF/PFSOF/F‐CNの19Fの特徴づけRMN
Figure 2008133288
フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーの架橋
本発明のエラストマーは、テトラフェニル錫もしくは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)を用いて架橋することができる。テトラフェニル錫もしくは銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)が、ニトリル原子団に働きかけて環式のトリアジンヘと導くのである。このような方式はよく知られているもので、たとえば、Prog.Polym.Sci.誌14号(1989)251ページ及び同誌26号(2001)105ページや、《Macromolecular Design of Polymeric Materials(ポリマー物質の項分離設計)》という書物(1997)の《Perfluoroelastomers and their Functionalization》という章で説明されている方式がある。これらのエラストマーは又、イオンによる方法によったり、放射によったり、或いは電子衝突によったりして加硫することもできるが、これらの方法については、《Modern Fluoropolymers》(1997)(J.Scheirs編)という書物の第18章、335〜347ページのLyonsの記事中に説明されている。
このような組成のコポリマーは、エラストマーとしての良好な性質、特に低温に対して非常に抵抗力があることと結びついて、次のようなものの製造に用途を見出すことができる。即ち、円環面状の継ぎ手、ポンプ本体、(燃料、精油、t‐ブチル・メチル・エーテル、アルコール、モーター油、強酸−たとえば、HCl、HNOやHSO−に対して非常に耐性の強い)隔膜の製造に用途を見出すことができる。これらのコポリマーには又従来から使用されている作用物質の存在するところで、架橋することができるという利点がある。
以下の例は、本発明をよりよく説明するために掲げたもので、どの場合にも、本発明の範囲を限定するものと解されるべきではない。
1,2‐ジクロロ‐1‐ヨードトリフルオロエタンの合成
Carius管(内径:78mm、厚み:2.5mm、長さ:310mm)には、磁石の格子、175.5g(1.08モル)のヨウ素の−塩化物(ICl)、1.1g(0.006モル)のベンゾフェノン及び150gのメチルの塩化物が含まれているが、このCarius管を液体窒素/アセトンの混合物の中で冷やす(−80℃)。真空/窒素サイクルを三度繰返してから、131g(1.12モル)のクロロトリフルオロエチレン(CTFE)を管に導入する。管を密閉してから、周囲温度に迄、徐々にあたため、次いで、溶液を紫外線の下で(UV、水銀蒸気ランプPhilips HPK 125W)6時間ゆり動かす。ナトリウムのチオ硫酸塩の存在下で処理してから、マグネシウムの硫酸塩上で乾燥させ、メチレンの塩化物を蒸発させて蒸留すると、68%の収率で204.9gのローズ液(TEb=99〜101℃)が得られる。こうして得られる生成物は、二つの異性体の混合物で、二つの異性体というのは、1‐ヨード‐1,2‐ジクロロトリフルオロエタン(92%)と1,1‐ジクロロ‐2‐ヨードトリフルオロエタン(8%)である。
第一の異性体(CDCl)δのRMN19F:システムABXδ(F2a)=−62.31;δ(F2b)=−65.25;δ(F)=−72.87;J(F2a‐F2b)=163.9Hz;J(F2a‐F)=14.4Hz;J(F2b‐F)=15.6Hz
第二の異性体(CDCl)δのRMN19F:システムAX:δ(F)=−55.60;δ(F)=−67.65;J(F‐F)=14.4Hz
アリル基のシアン化物に、1,2‐ジクロロ‐1‐ヨードトリフルオロエタンを付加すること
冷却装置と、窒素除去システムとを備えた三口フラスコの中に、279.0g(1.00モル)のClCFCFClIと、70.5g(1.05モル)のアリル基のシアン化物とを導入する。反応作用のあるこの混合物は、80℃迄徐々に熱せられ、それから、前以てメタノール中で再結晶させておいた2.48g(15ミリモル)のAIBNが加えられる。反応作用のあるこの混合物は、2時間の間、ゆり動かし続け、AIBN(2.50g;15.2ミリモル)を又、加えてから、検体採取を行う。このようにして反応は、80℃に於いてそのまま放置され、追跡調査は、気体相に於けるクロマトグラフィ(CPV)によって行われる。反応を6時間続けた後、反応作用のある原油のクロマトグラムCPVは、1,2‐ジクロロ‐1‐ヨードトリフルオロエタンのほぼ全量が転換されたことを示している。全体の収率は、およそ90%である。反応しないで余ったアリル基のシアン化物を蒸留した後、IRTF(IR Nicolet510P)及びRMN(Bruker200MHz)で分析された色の黒ずんだ残留物310gを回収する。
IRTF(KBr,cm−1):2936.0(υC‐C);2270.8(υCN);1450(υCH2);1248〜1293(υCH2);1079及び1265(υC‐F);705.2(υC‐Cl);502.3(υC‐I)。
3‐ヨード‐5,6‐ジクロロ‐5,6,6‐トリフルオロ‐ヘキサンニトリルの特徴づけRMN
RMN1H(CDCl)δ:2.5‐3.4(m,CFClC 及びC CN,4H); 4.45(m,CHI,1H)。
RMN19F(CDCl)δ:−68(システムAB,ClCF2‐,2F);−118.5及び−122.5(システムABXのX部分、二つのピークは、二つのジアステレオマー、CFCl,1Fに割り当てられている)。
5,6‐ジクロロ‐5,6,6‐トリフルオロ‐ヘキサンニトリルの合成
冷却装置を備えた枝付きフラスコ(bicol)には、あらかじめアルゴンを飽和させてあり、且つ、ゆり動かしてまぜた溶液−108.1g(0.312モル)の誘導体、先にも記したフルオロ−ヨードニトリルと、100gの無水THFとから成る溶液−を入れておき、この枝付きフラスコ(bicol)の中に、トリブチル錫の水素化物の100.0g(0.344モル)を、0〜5℃に於いて一滴ずつ、アルゴンの下に加えていく。このように追加した後、ゆり動かされて反応作用のある混合物を、1時間、周囲温度に達する迄、徐々に熱し、次いで、40℃に達する迄2時間、熱する。冷却後、総体を蒸留する。まず、THFをとり除くと、黄色い液体部分(60.4g)が得られるが、これは、ヨウ素をもはや含んでいないフッ化ヘキサンニトリルに相当している。収率は、88%。TEb=104〜109℃/22mmHg。
5,6‐ジクロロ‐5,6,6‐トリフルオロ‐ヘキサンニトリル(ClCFCFClCHCHCHCN)の特徴づけ
IRTF(KBr,cm‐1):2951.5(υCC);2271.0(υCN);
1250〜1295(υCH2);1050〜1215(υCF);703.5(υCCl)。
1H(CDCl)δのRMN:2.05(q,HH=7.0Hz、C CHCN、2H);2.2〜2.5(m,CFClC ,4H)。
19F(CDCl)δのRMN:−68.5(システムAB、ClCF、2F);
−120.5(m、CFCl、1F)。
5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN)の合成
(CF=CF‐CHCHCHCN)
冷却装置を備えた枝付きフラスコ(bicol)には、21.34g(0.326モル)の亜鉛、6.62g(0.048モル)のZnCl及び130gのDMFとから成る溶液を入れ、ゆり動かしてまぜる。この枝付きフラスコ(bicol)の中に、65.3g(0.44モル)の5,6‐ジクロロ‐5,6,6‐トリフルオロ‐ヘキサンニトリルと40gのDMFとから成る溶液を、40℃に於いて一滴ずつ加えていく。このように追加した後、ゆり動かして反応作用のある混合物全体を、90℃に迄熱し、4時間の間、この温度に保っておく。冷却してから、全体を酸性溶液(HCl 10%)で処理し、次いで、NaHCOで中和し、水で洗う。MgSO上で乾燥させてから、ClCFCFCl(F‐113)に於いて抽出を行い、F‐113を蒸留すると、18.6gのFC=CFC6CNが得られるが、これは42%の収率に相当している。紫色の液体が得られ、TEb=76〜78℃/21mmHgである。
IRTF(KBr,cm−1):2945.7(υCC);2270.5(υCN);1799.81(υ=CF);1448.7(υCH2);1294〜1246(υCH2);1028〜1188(υCF).
RMN1H(CDCl)δ:2.45(t,HH=6.5Hz,CHCN,2H);2.35(dddt,HFC=22.5Hz,HFa=2.4Hz,4JHFb=4.0Hz,3JHH=6.8Hz,CHCF=,2H);1.85(q,HH=6.9Hz,C CHCN)。
RMN19F(CDCl)δ:−103.5(dd,FaFb=82.8Hz,
FaFc=33.3Hz;Fa);−124.0(ddq,FbFa=82.8Hz,FbFc=114.3Hz,FbH=3.7Hz;Fb);−175.5(ddt,FcFb=114.2Hz,FcFa=33.1Hz,FcH=21.0Hz;Fc)。
Figure 2008133288
フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーの合成
VDF/FC=CFCCN/CF=CFOCFCF(CF)OCSO
実施例5の場合(表I参照)、我々は、160mlのHastelloy形式の反応装
置を使用した。この反応装置は二つの弁、即ち、破断式のディスクとマノメーターとを備えたもので、この反応装置の中に、4.6g(0.030モル)のCF=CFCCN,28.4g(0.062モル)のPFSOF、或いは、CF=CFOCFCF(CF)OCSOF、0.22g(1,5,10−3モル)のターチオブチルの過酸化物及び30.0gのアセトニトリルが入れられる。反応装置は閉じられ、真空下に置かれ、そして、アセトン/液体窒素の混合物中で冷やされる。ひとたび、温度が−80℃に達すると、14.0g(0.218モル)のビニリデンのフッ化物(fluorure de vinylidene)が導入される。反応装置が周囲温度に戻る迄は放置しておき、それから15時間過熱して温度を135℃に迄あげる。氷の中で冷やしてから、反応装置からガスを取り除き、反応していなかった2.8gのVDFを塩析させる(VDFの転換率は80%)。反応作用のある総量の19FのRMNによる特徴でづけでわかることは、スルフォン化したモノマーの80%が反応したということである(−138.5ppmに中心を置く特徴的なシグナルが存在することから、すっかりは反応しきらなかったモノマーが存在することがわかる)。アセトニトリルを部分的に蒸発させてから、コポリマーを、一滴ずつ、200mlの強くまぜた冷たいペンタン中に加えて沈澱させる。コポリマーは、エルレンマイヤー(三角フラスコ)の隔壁にくっつき、デカンテーション(上澄みの移しとり)、分離、乾燥を、80℃に於いて真空下で、一定の重量に達する迄行うと、38gの非常に粘り気があって、コハク色がかった茶褐色の生成物が得られる。重量収率は75%である。19FのRMNスペクトルによれば、VDF(モルで72%)、PFSOF(モルで25%)及びニトリル・モノマーF‐CN(モルで3.0%)(表2参照)の主要構成要素中に含まれる様々なフッ化原子団の特徴を示す信号から、三つのコモノマーのモル百分率を明確に知ることができる。コポリマー(表2参照)のフッ化原子団の19FのRMNに於ける化学的な移動は、表1に実験の細目と結果が示されているポリマーすべてから、明確に、求められる。示差走査熱量測定(DSC)は、約15mgの試料から、インジウム及びオクタデカンに於いて検定されるPerkin Elmer Pyris 1の装置を用いて、−100℃から+165℃迄熱し(40次いで20℃/分に於いて)ては+165℃から−100℃迄冷却する(320℃/分に於いて)というサイクルを3回繰り返すことによって行われる。コポリマーについての結果からは、唯一のガラス転移(Tg)温度が明らかとなるが、この温度は、エンタルピーの動きの転換点に対応している。二回目と三回目のサイクルでは、再生可能なTg値が与えられる。このように、DSC分析の結果、融解に帰されるピークは存在しないが、唯一のガラス転移温度に帰されるエンタルピーの動きは存在していることがわかる。Tgは−31℃である。
Texas InstrumentsのTGA51〜133という装備を用いて、空気中で、10℃/分という加熱速度で行われる熱天秤測定分析(ATG)の結果、このコポリマーは、285℃に於いて、その質量の約5%を失うことがわかる。様々なフッ化原子団の様々な漸次的化学変化を特徴づける19FのRMN分析は、表2に報告されている。
IRTF(KBr,cm−1):2948.7(υCC);2266.8(υCN);
1464.6(υSO2F);1445.3(υCH2);1113〜1210(υCF)。
ラジカル共重合化による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーの合成
VDF/FC=CFCCN/CF=CFOCFCF(CF)OCSO
合成は、先の実施例5に於いて詳細に記した実験プロセスに従って行われる。ただし、モノマーVDF、PFSOF及びF‐CNの質量は例外で、これらの質量は、実施例5より増しており、反応開始剤も(実施例5とは)違った性質のもので、この反応開始剤の使用温度も違っている。以上のことは、比較表IのCo欄に示されている。
赤外線スペクトルは、実施例5の赤外線スペクトルと類似している。
ラジカル共重合化による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマー
の合成
VDF/FC=CFCCN/CF=CFOCFCF(CF)OCSO
合成は、先の実施例5に於いて詳述されている実験プロセスに従って行われる。ただし、モノマーVDF、PFSOF及びF‐CNの質量は例外で、これらの質量は(実施例5より)増しているが、このことは、比較表1に示されている。その上、モノマーPFSOFとF‐CNの質量は、実施例6に於いて使用された質量よりも増している。
赤外線スペクトルは、実施例5の赤外線スペクトルと類似している。
フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーの架橋
実施例5に記したコポリマー10.05gを、30.5gのアセトン中に溶かす。そこに、3.2gのカーボンブラック、0.53g(1.3モル)のテトラフェニル錫(Aldrich)を加える。溶液が均質になってから、アセトンを蒸発させ、次いで粘り気のある残留物を型の中に塗り伸ばしてPTFEの二枚の薄板の間に配し、175℃に於いて2時間(20バールの圧力で)加圧し、次いで200℃に於いて24時間、そして最後に220℃に於いて12時間加圧する。こうして得られるフィルム(薄膜)は極めて薄く(15〜20μm)均質で、すべての有機溶剤や炭化水素、それに濃縮したHClやHSOにも不溶である。
IRTF(KBr,cm−1):2962.8(υCH);1580及び1502(υC=N,トリアジン);1464.2(υSO2F);1110〜1207(υCF)。

Claims (27)

  1. 化学式Iに合致する化合物であって、化学式Iとは
    C=CWX(CYCN (I)であり、
    この化学式(I)に於いて:
    Xは酸素原子か何らかの原子を表わし;
    Yは水素原子かフッ素原子を表わし;
    Zは水素原子かフッ素原子を表わし;
    Wは、水素原子かフッ素原子か原子団CFを表わし;そして
    nは端を含む0〜10の範囲の自然数の整数とした化合物。
  2. 請求項1に記載の、化学式IIに合致する化合物であって、化学式IIとは、
    C=CF(CHCN (II)であり、
    この化学式(II)に於いて:nは端を含む0〜10の範囲の自然数の整数とした化合物。
  3. ラジカル共重合化によってフッ化コポリマーを作成する方法であって、この方法は、化学式Iに合致する化合物を、化学式III1に合致する化合物もしくは化学式III2に合致する
    化合物と反応させることから成っているが、化学式Iとは:
    C=CWX(CYCN (I)
    で、請求項1に記した通りのものであり、化学式III1とは:
    C=CFORF1 (III1
    であって、この化学式III1に於いてRF1は:化学式がC2n+1(nは1〜10
    の自然数の整数を示す)の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示しており、化学式III2
    は:
    C=CFORF2‐G (III2
    であって、この化学式III2に於いてRF2は:化学式が(CFCFX’)〔O(C
    の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示しており、この化学式に於いて、X
    ’は、フッ素原子又は原子団CFを表わし;y、l及びmは、それぞれ端を含む1〜5
    、1〜4及び0〜6という範囲の自然数の整数とし;そして、Gは:官能基の原子団SO
    F、COH、CORを表わし(ただし、Rは、C2p+1という化学式の原子
    団を示すものとし、且つpは0〜5の自然数の整数を表わすものとし)或いは、Gは、官
    能基の原子団P(O)(OR’)を示すものとし、ただし、R’は、水素原子か、C
    のアルキル基かのいずれかであるものとした方法。
  4. 請求項3によるフッ化コポリマーの作成方法であって、この方法は、化学式II’に合致
    する化合物を、化学式III1の化合物もしくは化学式III2の化合物と反応させて、(統計を
    とれば)化学式IVに合致するコポリマーを得るようにすることから成っているが、化学式
    II’とは:
    C=CF(CHCN (II’)
    であり、化学式III1とIII2とは請求項3に於いて定義した通りのものであり、化学式IV
    とは:
    Figure 2008133288
    であって、この化学式IVに於いて:
    は、請求項3に於いて定義された原子団RF1又はRF2を表わし、RがRF1
    を表わしている時には原子団Gは存在せず、RがRF2を表わしている時には原子団G
    が存在するが、この原子団Gは、請求項3に於いて定義された通りのものとし;そして、
    q、r及びsは、それぞれ自然数の整数を表わしているが、q/r比の値が1〜30の範囲で且つsが20〜300の範囲のものとし、好ましくはq/rが1〜25の範囲で且つsが25〜250の範囲、さらに好ましくはq/rが3〜20の範囲で且つsが30〜220のものとした方法。
  5. 共重合化の方法であって、化学式II’に合致する化合物を、化学式III1又は化学式III2
    に合致する化合物、及び化学式Vの化合物と反応させて、(統計をとれば)化学式VIに合致するコポリマー(共重合体)を得るようにする方法であるが、化学式II’とは:
    C=CF(CHCN (II’)
    であり、化学式III1とは:
    C=CFORF1 (III1
    であって、この化学式III1に於いて、RF1は、化学式がC2n+1(ただし、nは1〜10の範囲の自然数の整数を示す)の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示すものとし;又、化学式III2とは:
    C=CFORF2‐G (III2
    であって、この化学式(III2)に於いて、RF2は、化学式が(CFCFX’)〔O(CF)l〕の直鎖状もしくは分岐鎖状の原子団を示すものとし、ただし、X’は
    フッ素原子か、CFという原子団を表わし、y、l及びmは、それぞれ、端を含む1〜5、1〜4及び0〜6という範囲の自然数の整数であり、そしてGは、官能基の原子団SOF、COH、COR(ただし、Rは、C2p+1という原子団を示しており
    、pは0〜5の範囲の自然数の整数を表わしている)か、或いは官能基の原子団P(O)(OR’)−ただし、R’は水素原子かC〜Cのアルキル原子団を示す−を表わして
    いるものとし、そして化学式Vとは:
    FCX=CYZ (V)
    であって、この化学式(V)に於いて、X、Y及びZは、水素原子かフッ素原子か塩素原子か化学式がC2n+1(ただし、nは1、2又は3)の原子団を表わすが、いずれの場合にもX=Y=Z=Fであるものとし、そして化学式VIとは:
    Figure 2008133288
    であって、この化学式(VI)に於いて、Rは、請求項3に於いて定義された原子団RF1又はRF2を表わし、RがRF1を表わしている時には、原子団Gは存在しないものとし;そして、e、f、g及びhは、それぞれ自然数の整数を表わしているが、比f/eが5〜50の範囲、比f/gが1〜20の範囲でhが10〜250の範囲であるような、好ましくは、比f/eが5〜30の範囲、比f/gが2〜10の範囲でhが15〜200の範囲であるような、さらに好ましくは、比f/eが10〜25の範囲、比f/gが2〜5の範囲でhが20〜150の範囲であるような自然数の整数を表わしているものとした方法。
  6. 請求項4又は5による共重合化の方法であって、反応が桶一杯の分量ずつ(《バッチ》式)で行われることを特徴とする方法。
  7. 請求項4〜6のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が、エマルション、マイクロ‐エマルション、懸濁液又は溶液の状態で行われるということを特徴とする方法。
  8. 請求項4〜7のいずれかによる共重合化の方法であって、反応は、少なくとも一つの有機ラジカル反応開始剤の存在するところで、開始され、該少なくとも一つの有機ラジカル反応開始剤は、好ましくは、過酸化物、パーエステル、パーカーボネート、アルキルの過酸化ピバレート及びジアゾ化合物より成る物質群から選ばれることを特徴とする方法。
  9. 請求項4〜8のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が:
    ‐t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)、t‐ブチルのヒドロ過酸化物(hydroperoxyde de t-butyl)、t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)、及びt‐アミルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-amyle)より成る物質群から、好ましくは選ばれる過酸化物少なくとも一つ;及び/又は、
    ‐好ましくは、ベンゾイルの過酸化物(peroxyde de benzoyle)であるパーエステル少なくとも一つ;及び/又は
    ‐好ましくは、t‐ブチル・シクロヘキシル・過オキシジカーボネイト(t-butyl cyclohexyle peroxydicarbonate)であるパーカーボネイト少なくとも一つの存在するところで行われることを特徴とする方法。
  10. 請求項8又は9による共重合化の方法であって、反応の起こる環境に於ける過酸化物及び/又はパーエステル及び/又はパーカーボネイトの濃度は、反応開始剤とモノマーとの間の最初のモル比(〔amorceur〕/〔monomeres〕)が0.1〜2%、そして好ましくは、0.5〜1%の範囲にあるようなものとし、反応開始剤は、化学式がtBuO‐OtBu又は、tBuO‐OC(O)tBuの化合物であり、モノマーは、化学式がI、II、III1、 III2、 II’及びVの化合物であって、〔amorceur〕という表現は、反応開始剤の最初のモル濃度を表わし、〔monomeres〕という表現は、モノマーの最初の全体の濃度を表わしていることを特徴とする方法。
  11. 請求項4〜10のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が:
    ‐t‐ブチルの過酸化ピバレート(peroxypivalate de t-butyl)の存在するところで、
    70〜80℃の範囲の反応温度に於いて、好ましくは、およそ75℃の温度に於いて行われるか;或いは、
    ‐t‐ブチルの過酸化物(peroxyde de t-butyl)の存在するところで135〜145℃
    の範囲の反応温度に於いて、好ましくは、およそ140℃に於いて行われることを特徴とする方法。
  12. 請求項4〜11のいずれかによる共重合化の方法であって、反応が、少なくとも一つの有機溶剤の存在下に於いて、溶液の状態で行われることを特徴とする方法。
  13. 請求項12による共重合化の方法であって、過フルオロ‐n‐ヘキサン、アセトニトリル、又は、過フルオロ‐n‐ヘキサンとアセトニトリルとの混合物とより成る物質群から有機溶剤を選ぶことを特徴とする方法。
  14. 請求項12又は13による共重合化の方法であって、反応の起こる環境に於いて、溶剤中の含有量は、溶剤とモノマーとの最初の質量比が0.5〜1.5の範囲、好ましくは、0.6〜1.2の範囲であるような量とすることを特徴とする方法。
  15. 請求項4〜14のいずれかによる共重合化の方法であって、化学式III2の反応体は、スルフォニルの過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(perfluoro(4-methyl-3,6-dioxaoct-7-ene)fluorure de sulfonyle)であり、化学式Vの化合物は、ビニリデンのフッ化物(fluorure de vinylidene)であることを特徴とする方法。
  16. 請求項3〜15のいずれかに従って得られる可能性のあるフッ化ポリマー、好ましくはフッ化コポリマー。
  17. 請求項3〜16のいずれかに従って得られる可能性のあるフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマー。
  18. 請求項17に従ったフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーであって:
    ‐1〜20%の5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN)と;
    ‐20〜33%のスルフォニルの過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(perfluoro(4-methyl-3,6-dioxaoct-7-ene)fluorure de sulfonyle)
    と;
    ‐65〜79%のビニリデンのフッ化物(VDF)、を含むコポリマーで、ただし上の百分率は、モル百分率を表わしているものとしたコポリマー。
  19. 請求項18に従ったフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーであって:
    ‐2〜14%の5,6,6‐トリフルオロ‐5‐ヘキセンニトリル(F‐CN)と;
    ‐20〜30%のスルフォニルの過フルオロ(4‐メチル‐3,6‐ジオキサオクト‐7‐エン)フッ化物(PFSOF)と;
    ‐66〜78%のビニリデンのフッ化物(VDF)、を含むコポリマーで、ただし上の百分率は、モル百分率を表わしているものとしたコポリマー。
  20. 請求項18又は19に従ったフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーであって、次のような化学的官能基もしくはフッ化原子団、即ち、
    ‐SOF;
    ‐OC CF(C )OC CFSOF;
    tBuO‐C CH‐;
    ‐CH ‐CH ‐CHCF‐;
    ‐CFCF(R)‐CH ‐CHCF‐;
    ‐CFCF(R)‐CH ‐CHCF‐CFCF(R)‐;
    ‐CH ‐CHCF‐CFCH‐;
    ‐CFCF(ORSOF)‐CH ‐CFCF(ORSOF)‐;
    ‐CHCF‐CH ‐CFCF(R)‐;
    ‐OCFCF(CF)OCF SOF;
    ‐CHCF‐CH ‐CFCH‐;
    ‐CHCF‐C CH‐CHCF‐;
    ‐CHCF‐C CF(CCN)‐CHCF‐;
    ‐CFCF(OR‐SOF)‐C CF(CCN)‐CHCF‐;
    ‐CHCF‐C CF(ORSOF)‐CHCF‐;
    ‐CHCF‐CF(ORSOF)‐CHCF‐;
    ‐CHCF‐CFCF(ORSOF)‐C CH‐;
    ‐OCF(CF)OCSOF;
    ‐CHCF‐CF(CCN)‐CHCF‐;及び
    ‐CHCF‐CF(CCN)‐CF‐;
    を持ち、これらは、それぞれ、19FのRMN(resonance magnetique nucleaire:核
    磁気共鳴)によってppmで表わした次のような化学的な移動に結びつけられており、即
    ち:
    +45;
    −77〜−80;
    −83;
    −91;
    −92;
    −93;
    −95;
    −108;
    −110;
    −112;
    −113;
    −116;
    −119;
    −120;
    −122;
    −125;
    −127;
    −144;
    −161〜−165;及び
    −178〜−182と結びつけられているコポリマー。
  21. フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーを作成する方法であって、請求項3〜16のいずれかに於いて得られたコポリマーが、架橋の処理段階を経るようにし、この架橋は、好ましくは、テトラフェニル錫又は銀の酸化物(d'oxyde d'argent:酸化銀)の存在するところで、しかも、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のコポリマーの重量を100とすると、重量が0.1〜10の割合で存在するところで行われ、
    これらの混合物が、175℃に於いて2時間加圧され(20バールの圧力)、次いで200℃に於いて24時間、そして最後に220℃に於いて12時間加圧されることを特徴とする方法。
  22. 請求項21の方法によって得ることのできるフッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマー。
  23. 請求項22に従った、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーであって、ガラス転移(Tg)温度が非常に低く、これらのガラス転移温度は、ASTME‐1356‐98規格に従って測定され、好ましくは、−43〜−22℃の範囲、さらに好ましくは、−34〜−29℃の範囲であることを特徴とするエラストマー。
  24. 請求項22又は23による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーであって、ASTMD‐2857‐95法によって測定した固有の粘度が0.9〜2.0mL/gの範囲であることを特徴とするエラストマー。
  25. 請求項23又は24による、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマーであって、5%の質量損が計測される温度数値である10℃/分に於いて、空気中で297℃迄、熱安定性ATGが示されることを特徴とするエラストマー。
  26. 請求項22〜25のいずれかによる、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物の架橋し得るエラストマーの一つ以上の使用法であって:
    ‐膜、ポリマーの電解質、アイオノマー、たとえば水素もしくはメタノールに供される燃料電池の成分の製造;
    ‐気密継ぎ手、円環面状の継ぎ手、特殊ゴム管、パイプ、ポンプ本体、振動板、ピストンのヘッド(航空機産業、石油産業、自動車産業、鉱山業、原子力産業に用途のあるもの)の入手;及び
    ‐プラスチック加工(plasturgie)(実施補助製品)
    のための使用法。
  27. 請求項22〜26のいずれかに規定されている、フッ化スルフォン酸基を含むニトリル化合物のエラストマー群の中から選ばれたスルフォン化されたポリマーのスルフォニル原子団を架橋する方法であって:
    ‐該ポリマーを、架橋剤と接触させて、隣り合っているポリマーの鎖状部から出ている二つのスルフォニル原子団同士の間に反応が起こって、架橋結合が形成され得るようにし;そして
    ‐架橋の際に形成される結合の少なくとも一部分はイオン電荷を持っているようにしてある方法。
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