WO2022030389A1 - 含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a method for producing an aqueous dispersion containing a fluoroelastomer.
- Patent Document 1 describes a method for producing a polymer in an aqueous reaction medium, which comprises (a) at least one radical initiator, at least one non-fluorinated surfactant, and at least one monomer. Forming an aqueous emulsion; and (b) initiating the polymerization of the monomer: the non-fluorinated surfactant selected from the group consisting of polyvinyl phosphonic acid, polyacrylic acid, polyvinyl sulfonic acid and salts thereof.
- the non-fluorinated surfactant selected from the group consisting of polyvinyl phosphonic acid, polyacrylic acid, polyvinyl sulfonic acid and salts thereof.
- the present disclosure provides a method for producing a fluorinated elastomer aqueous dispersion capable of generating a sufficient number of fluorinated elastomer particles at a sufficient polymerization rate while suppressing adhesion of the fluorinated elastomer to the polymerization tank.
- a method for producing a liquid is provided.
- the monomer (1) is at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic acid and a salt thereof.
- the content of the polymerization unit based on the monomer (1) is preferably 50 mol% or more with respect to the total polymerization units constituting the polymer (1).
- the peak top molecular weight of the polymer (1) is preferably 1.0 ⁇ 108 or less.
- the amount of the polymer (1) is preferably 3% by mass or more and less than 100% by mass with respect to the aqueous medium. It is preferable to start the polymerization of the fluorine-containing monomer by adding the polymerization initiator after the polymer (1) is added.
- the fluorine-containing monomer is preferably vinylidene fluoride or tetrafluoroethylene.
- the fluorine-containing monomer is preferably vinylidene fluoride. Further, it is preferable to polymerize the fluorine-containing monomer in the presence of the fluorine-containing compound (A) represented by the general formula (A).
- General formula (A): CX i X k CX j R a- (CZ 1 Z 2 ) k -Y 3 (In the formula, X i , X j and X k are independently F, Cl, H or CF 3 ; Y 3 is a hydrophilic group; Ra is a linking group; Z 1 and Z 2 is independently H, F or CF 3 , where k is 0 or 1, but at least one of X i , X k , X j , Ra , Z 1 and Z 2 Includes F.
- Ra is a linking group other than a single bond.
- the Mooney viscosity (ML1 + 10 (100 ° C.)) of the fluorine-containing elastomer is preferably 10 to 130.
- the average particle size of the fluorine-containing elastomer is preferably 500 nm or less.
- a method for producing a fluorinated elastomer aqueous dispersion capable of generating a sufficient number of fluorinated elastomer particles at a sufficient polymerization rate while suppressing adhesion of the fluorinated elastomer to the polymerization tank. can do.
- the fluorine-containing elastomer is an amorphous fluoropolymer.
- “Amorphous” means a melting peak ( ⁇ H) that appears in differential scanning calorimetry [DSC] (heating rate 10 ° C / min) or differential thermal analysis [DTA] (heating rate 10 ° C / min) of a fluoropolymer. ) Is 4.5 J / g or less.
- Fluorine-containing elastomers exhibit elastomeric properties by cross-linking. Elastomer properties mean properties that can stretch a polymer and retain its original length when the forces required to stretch the polymer are no longer applied.
- the perfluoromonomer is a monomer that does not contain a carbon atom-hydrogen atom bond in the molecule.
- the perfluoro monomer may be a monomer in which some of the fluorine atoms bonded to the carbon atom are replaced with chlorine atoms, and the carbon atom and nitrogen may be used. It may have an atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a boron atom or a silicon atom.
- the perfluoromonomer is preferably a monomer in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.
- the perfluoromonomer does not contain a monomer that imparts a crosslinkable group.
- the monomer that gives a cross-linking site is a monomer (cure site monomer) that gives a cross-linking site to a fluoropolymer for forming a cross-linking with a cross-linking agent.
- the monomer giving a cross-linking site includes a monomer giving a cross-linking group.
- each monomer unit constituting the fluorine-containing elastomer can be calculated by appropriately combining NMR, FT-IR, elemental analysis, and fluorescent X-ray analysis depending on the type of monomer.
- organic group means a group containing one or more carbon atoms or a group formed by removing one hydrogen atom from an organic compound.
- An example of the "organic group” is Alkyl groups, which may have one or more substituents, An alkenyl group which may have one or more substituents, An alkynyl group, which may have one or more substituents, A cycloalkyl group which may have one or more substituents, Cycloalkenyl groups, which may have one or more substituents, A cycloalkazienyl group which may have one or more substituents, Aryl groups, which may have one or more substituents, An aralkyl group which may have one or more substituents, A non-aromatic heterocyclic group which may have one or more substituents, Heteroaryl groups, which may have one or more substituents, Cyano group, Holmil group, RaO-, RaCO-, RaSO 2- , RaCOO-, RaNRa
- substituted group means a substitutable group.
- substituted group include an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, an aliphatic oxy group, an aromatic oxy group, a heterocyclic oxy group, and an aliphatic oxycarbonyl group.
- the aliphatic group may be saturated or unsaturated, and may be a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group or an aliphatic amino group. , Acylamino group, carbamoylamino group and the like.
- the aliphatic group include an alkyl group having a total carbon atom number of 1 to 8, preferably 1 to 4, such as a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a cyclohexyl group and a carbamoylmethyl group.
- the aromatic group includes, for example, a nitro group, a halogen atom, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group and the like. You may be doing it.
- the aromatic group includes an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, preferably 6 to 10 total carbon atoms, for example, a phenyl group, a 4-nitrophenyl group, a 4-acetylaminophenyl group, and a 4-methanesulfonylphenyl group. And so on.
- the heterocyclic group has a halogen atom, a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group and the like. You may.
- Examples of the heterocyclic group include a 5- to 6-membered heterocycle having a total carbon atom number of 2 to 12, preferably 2 to 10, such as a 2-tetrahydrofuryl group and a 2-pyrimidyl group.
- the acyl group includes an aliphatic carbonyl group, an arylcarbonyl group, a heterocyclic carbonyl group, a hydroxy group, a halogen atom, an aromatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group and an amino group. , It may have an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group and the like.
- acyl group examples include an acyl group having a total carbon atom number of 2 to 8, preferably 2 to 4, such as an acetyl group, a propanoyl group, a benzoyl group, and a 3-pyridinecarbonyl group.
- the acylamino group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group and the like, and has, for example, an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group and the like. May be.
- the acylamino group include an acylamino group having a total carbon atom number of 2 to 12, preferably 2 to 8, and an alkylcarbonylamino group having a total carbon atom number of 2 to 8, such as an acetylamino group, a benzoylamino group, and a 2-pyridinecarbonylamino.
- Groups, propanoylamino groups and the like can be mentioned.
- the aliphatic oxycarbonyl group may be saturated or unsaturated, and may be a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group or an aliphatic group. It may have an amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group and the like.
- Examples of the aliphatic oxycarbonyl group include an alkoxycarbonyl group having a total carbon atom number of 2 to 8, preferably 2 to 4, such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and a (t) -butoxycarbonyl group.
- the carbamoyl group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group and the like.
- Examples of the carbamoyl group include an unsubstituted carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group having a total carbon number of 2 to 9, preferably an unsubstituted carbamoyl group, and an alkylcarbamoyl group having a total carbon atom number of 2 to 5, for example, an N-methylcarbamoyl group. Examples thereof include N, N-dimethylcarbamoyl group and N-phenylcarbamoyl group.
- the aliphatic sulfonyl group may be saturated or unsaturated, and may be a hydroxy group, an aromatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, or an amino group. , It may have an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group and the like.
- Examples of the aliphatic sulfonyl group include an alkylsulfonyl group having a total carbon atom number of 1 to 6, preferably a total carbon atom number of 1 to 4, such as a methanesulfonyl group.
- the aromatic sulfonyl group includes a hydroxy group, an aliphatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group and the like. You may be doing it.
- the aromatic sulfonyl group include arylsulfonyl groups having a total carbon atom number of 6 to 10, such as benzenesulfonyl groups.
- the amino group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group and the like.
- the acylamino group may have, for example, an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group, or the like.
- the acylamino group includes an acylamino group having a total carbon atom number of 2 to 12, preferably an acylamino group having a total carbon atom number of 2 to 8, and more preferably an alkylcarbonylamino group having a total carbon atom number of 2 to 8, such as an acetylamino group and a benzoylamino. Examples include a group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group and the like.
- the aliphatic sulfonamide group, aromatic sulfonamide group, and heterocyclic sulfonamide group may be, for example, a methanesulfonamide group, a benzenesulfonamide group, a 2-pyridinesulfonamide group, or the like.
- the sulfamoyl group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group and the like.
- the sulfamoyl group includes a sulfamoyl group, an alkyl sulfamoyl group having a total carbon atom number of 1 to 9, a dialkyl sulfamoyl group having a total carbon atom number of 2 to 10, and an aryl sulfamoyl group having a total carbon atom number of 7 to 13.
- Heterocyclic sulfamoyl group with total carbon atoms 2-12 more preferably sulfamoyl group, alkyl sulfamoyl group with total carbon atoms 1-7, dialkyl sulfamoyl group with total carbon atoms 3-6, total carbon
- Examples include a group, a 4-pyridinesulfamoyl group and the like.
- the aliphatic oxy group may be saturated or unsaturated, and may have a methoxy group, an ethoxy group, an i-propyloxy group, a cyclohexyloxy group, a methoxyethoxy group, or the like.
- Examples of the aliphatic oxy group include an alkoxy group having a total carbon atom number of 1 to 8, preferably 1 to 6, such as a methoxy group, an ethoxy group, an i-propyloxy group, a cyclohexyloxy group, and a methoxyethoxy group.
- the aromatic amino group and the heterocyclic amino group are an aliphatic group, an aliphatic oxy group, a halogen atom, a carbamoyl group, a heterocyclic group condensed with the aryl group, an aliphatic oxycarbonyl group, and preferably the total number of carbon atoms.
- the aliphatic thio group may be saturated or unsaturated, and an alkylthio group having a total carbon atom number of 1 to 8, more preferably a total carbon atom number of 1 to 6, for example, a methylthio group or an ethylthio group. , Carbamoylmethylthio group, t-butylthio group and the like.
- the carbamoylamino group may have an aliphatic group, an aryl group, a heterocyclic group and the like.
- Examples of the carbamoylamino group include a carbamoylamino group, an alkylcarbamoylamino group having a total carbon atom number of 2 to 9, a dialkylcarbamoylamino group having a total carbon atom number of 3 to 10, and an arylcarbamoylamino group having a total carbon atom number of 7 to 13.
- Heterocyclic carbamoylamino group having 3 to 12 total carbon atoms preferably carbamoylamino group, alkylcarbamoylamino group having 2 to 7 total carbon atoms, dialkylcarbamoylamino group having 3 to 6 total carbon atoms, total number of carbon atoms.
- arylcarbamoylamino groups heterocyclic carbamoylamino groups with 3-10 total carbon atoms, such as carbamoylamino groups, methylcarbamoylamino groups, N, N-dimethylcarbamoylamino groups, phenylcarbamoylamino groups, 4- Examples thereof include a pyridinecarbamoylamino group.
- the range represented by the endpoints includes all numerical values included in the range (for example, 1 to 10 include 1.4, 1.9, 2.33, 5.75, 9). .98 etc. are included).
- the description of "at least 1" includes all numbers greater than or equal to 1 (eg, at least 2, at least 4, at least 6, at least 8, at least 10, at least 25, at least 50, at least 100, etc.). ..
- the manufacturing method of the present disclosure is a method of manufacturing an aqueous dispersion containing a fluorine-containing elastomer.
- the fluorine-containing monomer is polymerized in the presence of the polymer (1) and an aqueous medium.
- the polymer (1) is at least one selected from the group consisting of vinylphosphonic acid, vinylsulfonic acid, (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, crotonic acid, fumaric acid, vinylacetic acid and salts thereof. Contains a polymerization unit based on the monomer (1).
- a method for producing an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer using such a polymer has not been known so far.
- the production method of the present disclosure uses the polymer (1) to polymerize the fluorine-containing monomer in an aqueous medium, sufficient polymerization is performed while suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- a sufficient number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at a high speed, and a fluorine-containing elastomer aqueous dispersion can be smoothly produced with high productivity.
- the particles of the fluoroelastomer produced by the polymerization are contained in an aqueous medium, such as preventing the particles of the fluoroelastomer from colliding with each other and settling as the polymer surfactant. It is presumed that it contributes to stable dispersion.
- the polymer (1) is vinylphosphonic acid, vinylphosphonate, vinylsulfonic acid, vinylsulfonic acid, (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid salt, itaconic acid, itaconate, maleic acid, maleic acid. It contains a polymerization unit based on at least one monomer (1) selected from the group consisting of salt, crotonic acid, crotonate, fumaric acid, fumarate, vinyl acetic acid and vinyl acetate.
- the monomer (1) contains at least one acid group among a phosphonic acid group, a sulfonic acid group and a carboxylic acid group.
- the monomer (1) includes vinyl phosphonate, vinyl sulfonate, (meth) acrylate, itaconate, maleate, crotonate, fumarate and vinyl acetate.
- These salts include metal salts, ammonium salts, imidazolium salts, pyridinium salts, phosphonium salts and the like.
- the polymer (1) contains a polymerization unit based on another monomer in addition to the polymerization unit based on the monomer (1).
- examples of other monomers include acrylics such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isobutyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, cyclohexyl acrylate, and dimethylaminoethyl acrylate.
- Acid esters; ethylene; styrene; monomers containing two or more acid groups (excluding itaconic acid, maleic acid and fumaric acid) and the like can be mentioned.
- a monomer containing two or more acid groups (however, excluding itaconic acid, maleic acid and fumaric acid) is preferable.
- the monomer containing two or more acid groups at least one selected from the group consisting of polyvalent carboxylic acid, polyphosphonic acid, polyvalent sulfonic acid and salts thereof is preferable, and polyvalent carboxylic acid and At least one selected from the group consisting of the salts is more preferred.
- polyvalent carboxylic acid examples include aconitic acid, mesaconic acid, 2-pentenylic acid, isopropyridenesuccinic acid, 2,2-dimethyl-4-methidylenepentanedioic acid, 1-butene-2,4-dicarboxylic acid, 3 -Butene-1,2,3-tricarboxylic acid, (E) -1-propene-1,2,3-tricarboxylic acid, etentricarboxylic acid, 3-pentene-1,3,4-tricarboxylic acid and the like can be mentioned. Of these, maleic acid is preferable.
- Polyvalent carboxylates include metal salts, ammonium salts, imidazolium salts, pyridinium salts, phosphonium salts and the like.
- the number of acid groups in the polymer (1) is preferably 0.5 times or more the number of carbon atoms in the main chain of the polymer (1).
- the number of acid groups in the polymer (1) is the total number of all kinds of acid groups contained in the polymer (1).
- the number of acid groups in the polymer (1) is determined. Includes the number of acid groups contained in the monomer (1) and the number of acid groups contained in the monomer containing two or more acid groups.
- the number of acid groups in the polymer (1) can be measured by NMR analysis.
- the polymer (1) is a fluoroelastomer having a small number of hydrogen atoms directly bonded to carbon atoms in the main chain by a single bond, which gives a molded product having good properties (for example, compression permanent strain resistance). It is preferable because it can be obtained.
- the content of the polymerization unit based on the monomer (1) in the polymer (1) is preferably 50 mol% or more, more preferably 60, with respect to all the polymerization units constituting the polymer (1). More than mol%, more preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, most preferably 90 mol% or more, 100 mol%. May be.
- (meth) acrylic acid and At least one selected from the group consisting of the salt and maleic acid and its salt is preferable, and at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic acid and its salt is more preferable.
- (Meta) acrylic acid and salts thereof include acrylic acid, acrylic acid salt, methacrylic acid and methacrylic acid salt.
- Examples of the polymer (1) include (1) polyacrylic acid (a homopolymer of acrylic acid) or a salt thereof, (2) polymethacrylic acid (a homopolymer of methacrylic acid) or a salt thereof, and (3) acrylic acid and methacrylic acid. (4) Polymers of acrylic acid and other monomers or salts thereof, (5) Polymers of methacrylic acid and other monomers or salts thereof, (6) Acrylic acid and methacrylic acid. Examples thereof include a polymer of and other monomers or a salt thereof.
- the salt of the polymer may be any one in which at least one H of —COOH of the polymerization unit based on acrylic acid or methacrylic acid is substituted with a cation, and all H may be substituted with a cation. , Only a part of H may be substituted with a cation.
- the polymerization unit based on at least one monomer (1) selected from the group consisting of (meth) acrylic acid and a salt thereof has a general formula: -[CH 2 CH (COM)]- (
- M is H, a metal atom, NR 74 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent
- R 7 is an H or an organic group, which may be the same or different.
- any two of them may be bonded to each other to form a ring), and the polymerization unit represented by the general formula: -[CH 2 C (CH 3 ) (COM)]- (
- M is H, a metal atom, NR 74 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent, R 7 is an H or an organic group, which may be the same or different. Any two of them may be bonded to each other to form a ring.) It is selected from the group consisting of the polymerization units represented by. At least one polymerization unit is preferred.
- an alkyl group is preferable.
- an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, and an alkyl group of H or C 1-4 is further preferable.
- metal atom examples include 1,2-valent metal atoms, alkali metals (Group 1), alkaline earth metals (Group 2), and the like, and Na, K, or Li is preferable.
- the polymer (1) contains a polymerization unit based on at least one monomer (1) selected from the group consisting of (meth) acrylic acid and a salt thereof, and further contains a polymerization unit based on the other monomer. It may be included.
- the content of the polymerization unit based on at least one monomer (1) selected from the group consisting of (meth) acrylic acid and a salt thereof in the polymer (1) is all constituting the polymer (1).
- it is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, still more preferably 70 mol% or more, still more preferably 80 mol% or more, and particularly preferably 80. It is mol% or more, most preferably 90 mol% or more, and may be 100 mol%.
- polyacrylic acid at least one selected from the group consisting of polyacrylic acid, polymethacrylic acid, a copolymer of acrylic acid and maleic acid, polymaleic acid, and salts thereof is preferable, and polyacrylic is preferable. More preferably, at least one selected from the group consisting of acids, polymethacrylic acid, copolymers of acrylic acid and maleic acid, and salts thereof. As these salts, sodium salt, potassium salt or ammonium salt is preferable.
- the peak top molecular weight of the polymer (1) is not particularly limited and may be 2.0 ⁇ 10 2 to 1.0 ⁇ 108 .
- the peak top molecular weight of the polymer (1) is preferably 2. because it is possible to generate a larger number of fluoropolymer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluoropolymer to the polymerization tank.
- the peak top molecular weight is a value measured using a gel permeation chromatograph GPC.
- a gel permeation chromatograph GPC (Agilent 1260 Infinity II)
- a differential refractometer detector RI is used as a detector, and one TSKgei GMPWXL column and one G3000PWXL ( ⁇ 7.8 mm ⁇ 30 cm, manufactured by Tosoh Corporation).
- the solvent is 0.1 M Tris (0.1 M KCl, pH 9) / acetonitrile (8/2, vol / vol), the flow velocity is 0.5 ml / min, and the column temperature is 28 ° C.
- the sample concentration at the time of driving is 2.0 mg / ml.
- PEO Polyethylene oxide
- PEG polyethylene glycol
- the peak top molecular weight is obtained from the position of the apex of the peak in the chart of the molecular weight distribution obtained in this way. When multiple peaks appear in the chart, the peak top molecular weight is obtained from the position of the peak showing the maximum value among those peaks.
- the polymer (1) is water-soluble, and it is preferable that the polymer (1) exhibits a thickening ability showing dispersibility, chelating ability, and fluidity.
- the polymer (1) can be produced by a conventionally known method. Moreover, a commercially available product can be used. Commercially available products of the polymer (1) include Eleminor MBN-2 (manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd.), Aron series (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), Aquaric L series (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), Viscomate (manufactured by Showa Denko Co., Ltd.), etc. Can be mentioned.
- Eleminor MBN-2 manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd.
- Aron series manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- Aquaric L series manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
- Viscomate manufactured by Showa Denko Co., Ltd.
- the amount of the polymer (1) when polymerizing the fluorine-containing monomer is preferably 3 to 5000 mass ppm, more preferably 5 mass ppm or more, and further preferably 10 with respect to the aqueous medium. It is mass ppm or more, particularly preferably 20 mass ppm or more, most preferably 30 mass ppm or more, more preferably 1000 mass ppm or less, still more preferably 500 mass ppm or less, and particularly preferably. Is 300 mass ppm or less, most preferably 200 mass ppm or less, and may be less than 100 mass ppm.
- the amount of the polymer (1) when polymerizing the fluorine-containing monomer within the above range, the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank is further suppressed, and a larger number of polymer (1) are polymerized at a higher polymerization rate. Fluorine-containing elastomer particles can be generated.
- the amount of the polymer (1) is preferably 3 to 300 mass ppm with respect to the aqueous medium, and 3 to 150 mass ppm. Is more preferable, 5 to 100 mass ppm is further preferable, and 8 to 80 mass ppm is most preferable.
- a non-redox polymerization initiator is used as the polymerization initiator and polymerization is carried out at a temperature of more than 70 ° C. and 98 ° C.
- the amount of the polymer (1) is preferably 3 to 500 mass ppm with respect to the aqueous medium, and 5 to 300%.
- the mass ppm is more preferable, 8 to 200 mass ppm is further preferable, and 10 to 180 mass ppm is most preferable.
- the amount of the polymer (1) is preferably 3 to 300 mass ppm with respect to the aqueous medium, and 3 to 100 mass by mass. ppm is more preferred, 5-80 mass ppm is even more preferred, and 10-70 mass ppm is most preferred.
- the amount of the polymer (1) is preferably 3 to 500% by mass and 5 to 300% by mass with respect to the aqueous medium. More preferably, 10 to 200 mass ppm is further preferable, and 15 to 150 mass ppm is most preferable.
- the amount of the polymer (1) is preferably 5 to 500% by mass, preferably 8 to 300% by mass, based on the aqueous medium.
- ppm is more preferred, 15-200 mass ppm is even more preferred, and 20-150 mass ppm is most preferred.
- the polymer (1) and the aqueous medium are charged in a pressure-resistant polymerization tank equipped with a stirrer, deoxidized, and then the monomer is charged and predetermined. It can be carried out by setting the temperature to the above temperature, adding a polymerization initiator, and initiating the reaction. Since the pressure decreases as the reaction progresses, additional monomers are continuously or intermittently additionally supplied so as to maintain the initial pressure, and the supply is stopped when a predetermined amount of monomers is supplied. , Purge the monomer in the reaction vessel and return the temperature to room temperature to terminate the reaction.
- the timing for adding the polymer (1) is not particularly limited, and the polymer (1) may be added at any time of the polymerization reaction.
- the solid content concentration of the polymer (fluorine-containing elastomer) produced by polymerization is preferably before reaching 1.0% by mass, more preferably before reaching 0.8% by mass, and further preferably 0. It is preferable that the polymer (1) is present in the polymerization system before reaching 5.5% by mass, particularly preferably 0.1% by mass, and most preferably 0% by mass.
- the solid content concentration is the concentration of the polymer with respect to the total of the aqueous medium and the polymer (fluorine-containing elastomer).
- the most preferable time to add the polymer (1) in the production method of the present disclosure is that the polymerization reaction can be easily controlled, so that the solid content concentration of the polymer (fluorine-containing elastomer) produced by the polymerization reaches 0% by mass.
- the polymerization initiator is present in the polymerization system and the polymer (1) is present before the polymerization reaction is started.
- the polymer (1) is added to the polymerization system before the polymer is produced by the polymerization or when the amount of the polymer produced by the polymerization is small, the polymer is subsequently produced.
- (1) may be further added to the polymerization system.
- the polymer (1) By additionally adding the polymer (1), it is possible to maintain a high polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluoroelastomer to the polymerization tank.
- the polymer (1) is additionally added, it is preferable to adjust the total amount (addition amount) of the polymer (1) so as to be within the range of the above-mentioned suitable amount of the polymer (1). ..
- Aqueous medium means a liquid containing water.
- the aqueous medium is not particularly limited as long as it contains water, and includes water and, for example, a fluorine-free organic solvent such as alcohol, ether, and a ketone, and / or a fluorine-containing organic solvent having a boiling point of 40 ° C. or lower. It may contain.
- the aqueous medium is preferably acidic.
- the pH of the aqueous medium is preferably 7 or less, more preferably 6 or less, and preferably 3 or more.
- the fluorine-containing monomer in the presence of a polymerization initiator in addition to the polymer (1) and the aqueous medium.
- a polymerization initiator in addition to the polymer (1) and the aqueous medium.
- the polymerization of the fluorine-containing monomer can be started.
- a larger number of fluorinated elastomers can be polymerized at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorinated elastomer to the polymerization tank. Fluorine-containing elastomer particles can be generated.
- the polymerization initiator examples include radical polymerization initiators.
- the polymerization initiator is not particularly limited as long as it can generate radicals at the temperature at which the fluorine-containing monomer is polymerized, and an oil-soluble polymerization initiator, a water-soluble polymerization initiator, or the like can be used. , A water-soluble polymerization initiator is preferable. Further, the polymerization initiator may be used as a redox initiator in combination with a reducing agent or the like.
- the amount of the polymerization initiator when polymerizing the fluorine-containing monomer is appropriately determined by the type of the monomer, the molecular weight of the target fluorine-containing elastomer, and the reaction rate.
- the amount of the polymerization initiator is appropriately determined depending on the molecular weight of the target fluoroelastomer and the polymerization reaction rate, but is preferably 0.00001 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the monomers. More preferably, it is 0.0001 to 1% by mass.
- an oil-soluble radical polymerization initiator a water-soluble radical polymerization initiator, or an azo compound can be used.
- the oil-soluble radical polymerization initiator may be a known oil-soluble peroxide, for example, dialkylperoxycarbonates such as diisopropylperoxydicarbonate and disec-butylperoxydicarbonate, and t-butylperoxy. Peroxyesters such as isobutyrate and t-butylperoxypivalate, dialkyl peroxides such as dit-butyl peroxide, and di ( ⁇ -hydro-dodecafluorohexanoyl) peroxides and di.
- dialkylperoxycarbonates such as diisopropylperoxydicarbonate and disec-butylperoxydicarbonate
- Peroxyesters such as isobutyrate and t-butylperoxypivalate
- dialkyl peroxides such as dit-butyl peroxide
- azo compound examples include azodicarboxylate, azodicarboxydiamide, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis 2,4-dimethylvaleronitrile, and 2,2'-azobis (. 2-Methylpropion amidine) dihydrochloride, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) can be mentioned.
- the water-soluble radical polymerization initiator may be a known water-soluble peroxide, for example, ammonium salts such as persulfuric acid, perboric acid, perchloric acid, perphosphoric acid, and percarbonate, potassium salts, and sodium salts.
- Organic peroxides such as disuccinic acid peroxide and diglutaric acid peroxide, t-butyl permalate, t-butyl hydroperoxide and the like.
- a reducing agent such as sulfites may also be contained, and the amount used thereof may be 0.1 to 20 times that of the peroxide.
- a salt of persulfate is preferable because the amount of generated radicals can be easily adjusted, and potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ) and ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O) are preferable. 8 ), sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ) is more preferable, and ammonium persulfate is most preferable.
- a redox initiator that combines an oxidizing agent and a reducing agent as the polymerization initiator. That is, the above polymerization is preferably carried out in the presence of a redox initiator.
- Examples of the oxidizing agent include persulfate, organic peroxide, potassium permanganate, manganese triacetate, ammonium cerium nitrate, bromate and the like.
- Examples of the reducing agent include sulfites, sulfites, bromate, diimine, oxalic acid, sulfinic acid metal salts and the like.
- Examples of the persulfate include ammonium persulfate, potassium persulfate, and sodium persulfate.
- Examples of the sulfite salt include sodium sulfite and ammonium sulfite.
- a copper salt and an iron salt to the combination of the redox initiator.
- the copper salt include copper sulfate (II)
- examples of the iron salt include iron sulfate (II).
- a chelating agent ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate is preferable.
- Examples of the redox initiator include potassium permanganate / oxalic acid, ammonium persulfate / persulfate / iron sulfate (II), ammonium persulfate / sulfite / iron sulfate (II), ammonium persulfate / sulfite, ammonium persulfate / Examples thereof include iron (II) sulfate, manganese triacetate / oxalic acid, ammonium cerium nitrate / oxalic acid, bromine salt / sulfite, bromine salt / bicarbonate sulfate, ammonium persulfate / sodium hydroxymethanesulfate dihydrate and the like. , Ammonium persulfate / sodium hydroxymethane sulfine dihydrate is preferred.
- either an oxidizing agent or a reducing agent may be charged in advance in a polymerization tank, and then the other may be continuously or intermittently added to initiate polymerization.
- an oxidizing agent or a reducing agent may be charged in advance in a polymerization tank, and then the other may be continuously or intermittently added to initiate polymerization.
- ammonium persulfate / sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate it is preferable to charge ammonium persulfate in a polymerization tank and continuously add sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate therein.
- the amount of the persulfate used in the redox initiator is preferably 0.001 to 2.0% by mass, more preferably 0.01 to 1.5% by mass, and 0. 05 to 1.0% by mass is particularly preferable.
- the amount of the reducing agent used is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 3 to 25% by mass, and particularly preferably 5 to 20% by mass with respect to the aqueous medium used for polymerization.
- the amount of the third component (copper salt, iron salt, etc.) used is preferably 0.001 to 0.5% by mass, preferably 0.005 to 0.4% by mass, based on the aqueous medium used for polymerization. Is more preferable, and 0.01 to 0.3% by mass is particularly preferable.
- the fluorine-containing monomer may be further polymerized in the presence of a chain transfer agent.
- a chain transfer agent known ones can be used, and for example, hydrocarbons, esters, ethers, alcohols, ketones, halogen-containing compounds, carbonates and the like can be used. Among them, isopentan, diethyl malonate and ethyl acetate are preferable from the viewpoint that the reaction rate does not easily decrease, and diiodine compounds such as I (CF 2 ) 4 I, I (CF 2 ) 6 I and ICH 2 I are used. It is preferable from the viewpoint that the terminal of the polymer can be iodinated and can be used as a reactive polymer.
- chain transfer agent it is particularly preferable to use a bromine compound or an iodine compound.
- examples of the polymerization method using a bromine compound or an iodine compound include iodine transfer polymerization and bromine transfer polymerization.
- Iodine compounds and bromine compounds are water-insoluble and difficult to emulsify. Therefore, there was originally a limitation in emulsion polymerization, and there was a tendency that a large amount of surfactant had to be used. According to the production method of the present disclosure, a fluorine-containing elastomer can be obtained by polymerization using an iodine compound or a bromine compound, for example, iodine transfer polymerization or bromine transfer polymerization, even in the absence of a conventionally used surfactant. It became possible.
- Iodine transfer polymerization is radically active due to the low dissociation energy of the carbon-iodine bond, and utilizes living radical polymerization by the radical chain reactivation mechanism, which occurs when the chain transfer reaction is involved in the process of radical polymerization reaction. It is a way to do it.
- reaction conditions known conditions can be appropriately used, and the reaction conditions are not particularly limited. For example, "Polymer Papers, Vol. 49, No. 10, pp. 765-783, October 1992" and Japanese Patent Application Laid-Open No. The conditions described in Japanese Patent Publication No. 53-3495 and the like can be appropriately adopted. Similar polymerization can be carried out by using a bromine compound instead of the iodine compound, and in the present disclosure, such polymerization is referred to as bromine transfer polymerization.
- iodine transfer polymerization is preferable from the viewpoint of polymerization reactivity, cross-linking reactivity and the like.
- bromine compounds or iodine compounds include, for example, the general formula: R 8 I x Br y (In the formula, x and y are integers of 0 to 2 and satisfy 1 ⁇ x + y ⁇ 2, respectively, and R 8 is a saturated or unsaturated fluorohydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms or chlorofluoro. Examples thereof include a compound represented by a hydrocarbon group or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms and may contain an oxygen atom).
- iodine or bromine is introduced into the polymer and functions as a cross-linking point.
- bromine compound and iodine compound examples include 1,3-diiodoperfluoropropane, 2-iodoperfluoropropane, 1,3-diiodo-2-chloroperfluoropropane, 1,4-diiodoperfluorobutane, 1.
- -Iodine ethyl) and (2-bromoethyl) substituents can be mentioned, and these compounds may be used alone or in combination with each other.
- compounds containing only iodine without bromine are preferable from the viewpoints of polymerization reactivity, cross-linking reactivity, availability, etc., and 1,4-diiodoperfluorobutane and 1,6-diiodo are preferable. It is preferable to use perfluorohexane or 2-iodoperfluoropropane.
- the amount of the chain transfer agent is preferably 0.2 ⁇ 10 -3 to 2 mol%, more preferably 1.0 ⁇ 10 -3 to 1 mol%, based on the total amount of the monomers used in the polymerization. Is.
- the fluorine-containing monomer is polymerized.
- the fluorine-containing monomer preferably does not contain a hydrophilic group.
- examples of the fluorine-containing monomer include vinylidene fluoride (vinylidene fluoride) (VdF), tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), perfluoro (alkyl vinyl ether) (PAVE), and chlorotrifluoroethylene (CTFE).
- PMVE perfluoro (methyl vinyl ether)
- PEVE perfluoro (ethyl vinyl ether)
- PPVE perfluoro (propyl vinyl ether)
- the fluorine-containing monomer (2) a monomer in which Rf is a linear fluoroalkyl group is preferable, and a monomer in which Rf is a linear perfluoroalkyl group is more preferable.
- the carbon number of Rf is preferably 1 to 6.
- the fluorine-containing elastomer particles since it is possible to generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, it can be used as a fluorine-containing monomer. It is preferable to polymerize at least vinylidene fluoride or tetrafluoroethylene, and more preferably to polymerize vinylidene fluoride.
- a fluorine-free monomer may be polymerized together with a fluorine-containing monomer.
- the fluorine-free monomer include ⁇ -olefin monomers having 2 to 10 carbon atoms such as ethylene, propylene, butene, and penten; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, and butyl vinyl ether.
- an aqueous dispersion containing a fluorine-containing elastomer can be produced.
- the fluorine-containing elastomer the polymerization of the fluorine-containing monomer proceeds more smoothly, and while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, a larger number of fluorine-containing elastomer particles are generated at a higher polymerization rate.
- Partially fluorinated elastomers are preferred because they can.
- the partially fluorinated elastomer is a fluoropolymer containing a fluorine-containing monomer unit and having a perfluoromonomer unit content of less than 90 mol% with respect to the total polymerization unit, and has a glass transition temperature of 20 ° C. or less. It is a fluoropolymer having a melting peak ( ⁇ H) of 4.5 J / g or less.
- the fluorine-containing elastomer preferably contains a methylene group (-CH 2- ) in the main chain.
- the fluorine-containing elastomer (partially fluorinated elastomer) containing -CH 2- in the main chain is not particularly limited as long as it contains a chemical structure represented by -CH 2- , and is, for example, -CH 2 -CF 2 .
- Fluorine-containing elastomers containing structures such as-, -CH 2 -CH (CH 3 )-, -CH 2 -CH 2- , -CH 2 -CF 2- (CF 3 )-, etc. are mentioned, for example.
- the content of the tetrafluoroethylene unit in the fluorinated elastomer may be less than 40 mol%.
- the fluorine-containing elastomer preferably contains VdF units or TFE units.
- fluorine-containing elastomer VdF-based fluorine-containing elastomer, TFE / propylene (Pr) -based fluorine-containing elastomer, TFE / Pr / VdF-based fluorine-containing elastomer, ethylene (Et) / HFP-based fluorine-containing elastomer, Et / Examples thereof include an HFP / VdF-based fluorine-containing elastomer, an Et / HFP / TFE-based fluorine-containing elastomer, and an Et / TFE / PAVE-based fluorine-containing elastomer.
- VdF-based fluoroelastomers TFE / Pr-based fluoroelastomers, TFE / Pr / VdF-based fluoroelastomers or Et / TFE / PAVE-based fluoroelastomers have good heat aging resistance and oil resistance. More suitable.
- the VdF-based fluorine-containing elastomer is a fluorine-containing elastomer having a VdF unit.
- the VdF-based fluorine-containing elastomer preferably has a VdF unit of 20 mol% or more and 90 mol% or less, and 40 mol% or more and 85 mol, of the total number of moles of the VdF unit and the monomer unit based on other monomers. % Or less is more preferable, 45 mol% or more and 80 mol% or less are further preferable, and 50 mol% or more and 80 mol% or less are particularly preferable.
- the other monomer in the VdF-based fluorine-containing elastomer is not particularly limited as long as it is a monomer copolymerizable with VdF, and for example, the above-mentioned fluorine-containing monomer can be used.
- VdF-based fluoropolymer examples include VdF / HFP copolymer, VdF / TFE / HFP copolymer, VdF / CTFE copolymer, VdF / CTFE / TFE copolymer, VdF / PAVE copolymer, and VdF / TFE.
- At least one copolymer selected from the group consisting of the copolymer of the body (2) is preferable. Further, as the monomer other than VdF, it is more preferable to have at least one monomer selected from the group consisting of TFE, HFP and PAVE.
- VdF-based fluoropolymers include VdF / HFP copolymers, VdF / TFE / HFP copolymers, VdF / fluoropolymers (2) copolymers, and VdF / PAVE copolymers.
- VdF / TFE / PAVE copolymer, VdF / HFP / PAVE copolymer and VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer.
- At least one copolymer selected from the group consisting of a polymer, a VdF / HFP / TFE copolymer, a VdF / fluorine-containing monomer (2) copolymer, and a VdF / PAVE copolymer. ..
- the VdF / PAVE copolymer preferably has a VdF / PAVE composition of (65 to 90) / (35 to 10) (mol%). Further, it is also one of the preferable forms that the composition of VdF / PAVE is (50 to 78) / (50 to 22) (mol%).
- the VdF / TFE / PAVE copolymer preferably has a composition of VdF / TFE / PAVE of (40 to 80) / (3 to 40) / (15 to 35) (mol%).
- the VdF / HFP / PAVE copolymer preferably has a composition of VdF / HFP / PAVE of (65 to 90) / (3 to 25) / (3 to 25) (mol%).
- the composition of VdF / HFP / TFE / PAVE is (40 to 90) / (0 to 25) / (0 to 40) / (3 to 35) (mol%). Those of (40 to 80) / (3 to 25) / (3 to 40) / (3 to 25) (mol%) are more preferable.
- the unit of VdF / fluorine-containing monomer (2) is (85 to 20) / (15 to 80) (mol%), and VdF and fluorine-containing monomer (2) are contained. It is preferable that the monomer unit other than the fluorine monomer (2) is 0 to 50 mol% of the total monomer unit, and the mol% ratio of the VdF / fluorine-containing monomer (2) unit is (80). It is more preferably ⁇ 20) / (20-80). Further, it is also one of the preferable forms that the composition of the VdF / fluorine-containing monomer (2) unit is (78 to 50) / (22 to 50) (mol%).
- the unit of VdF / fluorine-containing monomer (2) is (85 to 50) / (15 to 50) (mol%), and VdF. It is also preferable that the monomer unit other than the fluorine-containing monomer (2) is 1 to 50 mol% of the total monomer unit.
- the monomer other than VdF and the fluorine-containing monomer (2) include TFE, HFP, PMVE, perfluoroethyl vinyl ether (PEVE), PPVE, CTFE, trifluoroethylene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, and the like.
- Monomers exemplified as other monomers in VdF-based fluorine-containing elastomers such as Et, Pr, alkyl vinyl ether, and monomers giving a crosslinkable group are preferable, and PMVE, CTFE, HFP, and TFE are particularly preferable. More preferred.
- the TFE / Pr-based fluorine-containing elastomer refers to a fluorine-containing copolymer composed of TFE 45 to 70 mol% and Pr 55 to 30 mol%. In addition to these two components, a specific third component may be contained.
- Specific third components include, for example, fluorine-containing olefins other than TFE (for example, VdF, HFP, CTFE, perfluoro (butyl ethylene), etc.), fluorine-containing vinyl ethers (perfluoro (propyl vinyl ether), perfluoro (methyl vinyl ether)).
- fluorine-containing olefins other than TFE for example, VdF, HFP, CTFE, perfluoro (butyl ethylene), etc.
- fluorine-containing vinyl ethers perfluoro (propyl vinyl ether), perfluoro (methyl vinyl ether)
- Fluoro-containing monomers such as); ⁇ -olefins (ethylene, 1-butene, etc.), vinyl ethers (ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, etc.), vinyl esters (vinyl acetate, vinyl benzoate, crotonic acid, etc.) It may contain a hydrocarbon-based monomer (vinyl, vinyl methacrylate, etc.); and the like.
- the specific third component may be used alone or in combination of two or more.
- the TFE / Pr-based fluoroelastomer preferably contains VdF, and among the TFE / Pr-based fluoroelastomers, the elastomer composed of TFE, Pr, and VdF is referred to as a TFE / Pr / VdF-based fluoroelastomer.
- the TFE / Pr / VdF-based fluorine-containing elastomer may further contain the above-mentioned specific third component other than VdF.
- the specific third component may be used alone or in combination of two or more.
- the total content of the third component in the TFE / Pr-based fluoroelastomer is preferably 35 mol% or less, more preferably 33 mol% or less, still more preferably 31 mol% or less.
- the Et / HFP copolymer preferably has a composition of Et / HFP of (35 to 80) / (65 to 20) (mol%), and is preferably (40 to 75) / (60 to 25) (mol). %) Is more preferable.
- the Et / HFP / TFE copolymer preferably has a composition of Et / HFP / TFE of (35 to 75) / (25 to 50) / (0 to 15) (mol%), and is preferably (45 to 75). ) / (25 to 45) / (0 to 10) (mol%) is more preferable.
- the Et / TFE / PAVE copolymer preferably has a composition of Et / TFE / PAVE of (10 to 40) / (32 to 60) / (20 to 40) (mol%), preferably (20 to 40). ) / (40 to 50) / (20 to 30) (mol%).
- PMVE is preferable as PAVE.
- a fluorine-containing elastomer containing VdF units is preferable, a VdF / HFP copolymer or a VdF / HFP / TFE copolymer is more preferable, and the composition of VdF / HFP / TFE is (32 to 85) / (. Those having a ratio of 10 to 34) / (0 to 40) (mol%) are particularly preferable.
- the composition of VdF / HFP / TFE is more preferably (32 to 85) / (15 to 34) / (0 to 34) (mol%), and (47 to 81) / (17 to 32) / (0 to 0 to). 26) (mol%) is more preferred.
- the composition of VdF / HFP is preferably (45 to 85) / (15 to 55) (mol%), and more preferably (50 to 83) / (17). -50) (mol%), more preferably (55-81) / (19-45) (mol%), and particularly preferably (60-80) / (20-40) (mol%). be.
- the above-mentioned configuration is the configuration of the main monomer of the fluorine-containing elastomer, and in addition to the main monomer, a monomer giving a crosslinkable group may be copolymerized.
- the monomer giving a crosslinkable group may be any one as long as an appropriate crosslinkable group can be introduced into the fluorine-containing elastomer depending on the production method and the crosslinking system, for example, iodine atom, bromine atom, carbon-carbon double. Examples thereof include known polymerizable compounds containing a crosslinkable group such as a bond, a cyano group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group and an ester group.
- CY 1 2 CY 2 R f 2 X 1 (3)
- Y 1 and Y 2 may have a fluorine atom, a hydrogen atom or -CH 3 ; R f 2 may have one or more ether-bonded oxygen atoms, or may have an aromatic ring.
- R f 2 may have one or more ether-bonded oxygen atoms, or may have an aromatic ring.
- X 1 is an iodine atom or a bromine atom). Examples thereof include the compounds indicated by.
- CY 1 2 CY 2 R f 3 CHR 1 -X 1 (4)
- R f 3 may have one or more ether-binding oxygen atoms, and part or all of the hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms.
- a linear or branched fluorine-containing alkylene group that is, a linear or branched fluorine-containing alkylene group in which a part or all of a hydrogen atom is replaced with a fluorine atom, or a part or all of a hydrogen atom.
- CF 2 CFCF 2 (OCF (CF 3 ) CF 2 ) m (OCH 2 CF 2 CF 2 ) n OCH 2 CF 2 -X 1 (7)
- m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 0 to 5)
- CF 2 CFCF 2 (OCH 2 CF 2 CF 2 ) m (OCF (CF 3 ) CF 2 ) n OCF (CF 3 ) -X 1 (8)
- m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 0 to 5)
- CF 2 CF (OCF 2 CF (CF 3 )) m O (CF 2 ) n -X 1 (9)
- m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 8)
- CF 2 CF (OCF 2 CF (CF 3 )) m -X 1 (10) (In the formula, m is an integer from 1 to 5)
- CF 2 CF 2 (OC
- R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are the same or different, and all are H, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms;
- Z is a linear or branched chain.
- R may contain an oxygen atom, preferably at least a partially fluorinated alkylene or cycloalkylene group having 1 to 18 carbon atoms, or a bisolefin compound represented by (per) fluoropolyoxyalkylene group). It is preferable as a monomer that gives a crosslinkable group.
- the "(per) fluoropolyoxyalkylene group” means "fluoropolyoxyalkylene group or perfluoropolyoxyalkylene group”.
- Z is preferably a (per) fluoroalkylene group having 4 to 12 carbon atoms, and R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are preferably hydrogen atoms.
- Z is a (per) fluoropolyoxyalkylene group, the formula: -(Q) p -CF 2 O- (CF 2 CF 2 O) m- (CF 2 O) n -CF 2- (Q) p- (In the formula, Q is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms, p is 0 or 1, and m and n have an m / n ratio of 0.2 to 5.
- the (per) fluoropolyoxyalkylene group is a (per) fluoropolyoxyalkylene group represented by (an integer such that the molecular weight of the (per) fluoropolyoxyalkylene group is in the range of 500 to 10000, preferably 1000 to 4000). ..
- the number average molecular weight Mn of the fluorine-containing elastomer is preferably 1000 to 1000,000, more preferably 10,000 to 500,000, and particularly preferably 20,000 to 300,000.
- the fluorine-containing elastomer preferably has a fluorine content of 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and further preferably 60% by mass or more.
- the upper limit of the fluorine content is preferably 75% by mass or less, more preferably 73% by mass or less.
- the fluorine content is calculated based on the measured values of 19 F-NMR, 1 H-NMR, elemental analysis and the like.
- the fluorine-containing elastomer preferably has a Mooney viscosity (ML1 + 10 (100 ° C.)) at 100 ° C. of 130 or less.
- the Mooney viscosity is more preferably 110 or less, and even more preferably 90 or less. Further, the Mooney viscosity is more preferably 10 or more, and further preferably 20 or more.
- the Mooney viscosity is a value measured according to JIS K 630-1.2013.
- the fluorine-containing elastomer preferably has a glass transition temperature of ⁇ 50 to 0 ° C.
- the glass transition temperature is more preferably ⁇ 2 ° C. or lower, further preferably ⁇ 3 ° C. or lower. Further, the glass transition temperature is more preferably ⁇ 45 ° C. or higher, further preferably ⁇ 40 ° C. or higher.
- the glass transition temperature may be ⁇ 10 ° C. or higher, and may be ⁇ 9 ° C. or higher.
- a DSC curve is obtained by raising the temperature of 10 mg of the sample at 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter (for example, X-DSC7000 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.), and JIS K 6240: According to 2011, the glass transition temperature can be obtained from the DSC differential curve.
- a differential scanning calorimeter for example, X-DSC7000 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.
- the fluorine-containing elastomer preferably has an iodine content of 0.05 to 1.0% by mass.
- the iodine content is more preferably 0.08% by mass or more, further preferably 0.10% by mass or more, still more preferably 0.80% by mass or less, still more preferably 0.60% by mass or less.
- the iodine content can be determined by elemental analysis. Specifically, an absorption liquid in which 5 mg of Na 2 SO 3 is mixed with 12 mg of a fluorine-containing elastomer, and 30 mg of a mixture of Na 2 CO 3 and K 2 CO 3 in a ratio of 1: 1 (mass ratio) is dissolved in 20 ml of pure water. Can be measured using a Shimadzu 20A ion chromatograph after being burned in oxygen in a quartz flask and left for 30 minutes. As the calibration curve, a KI standard solution, one containing 0.5 mass ppm of iodine ion and one containing 1.0 mass ppm can be used.
- the fluorinated elastomer preferably contains a -CH 2 I structure.
- the inclusion of the -CH 2 I structure can be confirmed by 1 1 H-NMR spectrum.
- the fluorine-containing elastomer containing the -CH 2 I structure can be obtained by iodine transfer polymerization.
- the fluorine-containing elastomer preferably has an amount of -CH 2 I structure of 0.05 to 1.50 mol% with respect to 100 mol% of -CH 2- structure.
- the amount of the -CH 2 I structure is more preferably 0.08 mol% or more, further preferably 0.12 mol% or more, further preferably 1.20 mol% or less, further preferably 1.00 mol% or less, and 0. .80 mol% or less is particularly preferable.
- the amount of -CH 2 I structure can be determined by 1 1 H-NMR spectrum.
- the fluorinated elastomer further preferably contains a -CF 2 CH 2 I structure.
- the fluorine-containing elastomer containing the CF 2 CH 2 I structure can be obtained by producing a VdF-based fluorine-containing elastomer by iodine transfer polymerization.
- the fluorine-containing elastomer preferably has an amount of -CF 2 CH 2 I structure of 0.05 to 1.50 mol% with respect to 100 mol% of -CH 2 -structure.
- the amount of the -CF 2 CH 2 I structure is more preferably 0.08 mol% or more, further preferably 0.12 mol% or more, further preferably 1.20 mol% or less, still more preferably 1.00 mol% or less. , 0.80 mol% or less is particularly preferable.
- the amount of the -CF 2 CH 2 I structure is the integral value A of the total peak intensity observed in the region of chemical shift 3.75 to 4.05 ppm derived from -CH 2 I in the 1 H-NMR spectrum, and -CH. 2 -Derived chemical shift Calculated by A / B * 100 from the integrated value B of all peak intensities observed in the regions of 2.3 to 2.7 ppm and 2.9 to 3.75 ppm.
- the fluorine-containing monomer described for the fluorine-containing elastomer can be appropriately used.
- the fluorine-containing monomer may be polymerized in the presence of the fluorine-containing compound (A) containing a functional group and a hydrophilic group.
- the fluorine-containing monomer may be polymerized in the absence of the fluorine-containing compound (A).
- the fluorine-containing compound (A) is preferably a compound containing an anionic or nonionic hydrophilic group, and more preferably a compound containing an anionic hydrophilic group.
- the fluorine-containing compound (A) may contain, for example, only anionic hydrophilic groups or may contain only nonionic hydrophilic groups. Further, as the fluorine-containing compound (A), only a compound containing an anionic hydrophilic group may be used, only a compound containing a nonionic hydrophilic group may be used, or an anionic hydrophilic group may be used.
- a compound containing a group and a compound containing a nonionic hydrophilic group may be used in combination. It is presumed that the fluorine-containing compound (A) has a hydrophilic group, so that highly stable particles are formed and the particle forming power is high, so that the number of particles per unit water amount increases and the polymerization rate becomes higher. ..
- hydrophilic group in the fluorine-containing compound (A) examples include -NH 2 , -P (O) (OM) 2 , -OP (O) (OM) 2 , -SO 3 M, -OSO 3 M, and -COOM. , -B (OM) 2 , -OB (OM) 2 (
- M has H, a metal atom, NR 74 , an imidazolium which may have a substituent, and a substituent.
- Phosphorium, which may have a pyridinium or a substituent, R7 may be an H or an organic group and may be the same or different. Either two may be bonded to each other to form a ring. Good.) Can be mentioned.
- hydrophilic group -SO 3 M or -COOM is preferable, and -COOM is more preferable.
- organic group of R 7 an alkyl group is preferable.
- R 7 an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, an alkyl group of H or C 1-4 is more preferable, and H is most preferable.
- the metal atom include a monovalent or divalent metal atom, and an alkali metal (Group 1) or an alkaline earth metal (Group 2) is preferable, and Na, K or Li is more preferable.
- Examples of the "functional group capable of reacting with radical polymerization" in the fluorine-containing compound (A) include a group containing a radically polymerizable unsaturated bond.
- Examples of the group having a radically polymerizable unsaturated bond include a group having an ethylenically unsaturated bond such as a vinyl group and an allyl group.
- Examples of the linking group of R include a linking group as Ra, which will be described later.
- the fluorine-containing compound (A) Since the fluorine-containing compound (A) has a functional group capable of reacting with radical polymerization, when used in the above polymerization, it reacts with the fluorine-containing monomer at the initial stage of the polymerization reaction and is a hydrophilic group derived from the fluorine-containing compound (A). It is presumed that particles having a high stability are formed. Therefore, when the polymerization is carried out in the presence of the fluorine-containing compound (A), it is considered that the number of particles of the fluorine-containing elastomer generated during the polymerization increases.
- the fluorine-containing monomer may be polymerized in the presence of the represented fluorine-containing compound (A).
- Y3 in the general formula ( A) is a hydrophilic group.
- the hydrophilic group for example, since it is possible to generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, -NH 2 , -P (O).
- M is H, metal atom, NR 74 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent, R 7 is H or organic. It is a group and may be the same or different. Any two of them may be bonded to each other to form a ring). As the hydrophilic group, -SO 3 M or -COOM is more preferable, and -COOM is even more preferable.
- an alkyl group is preferable.
- an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, an alkyl group of H or C 1-4 is more preferable, and H is most preferable.
- the metal atom include a monovalent or divalent metal atom, and an alkali metal (Group 1) or an alkaline earth metal (Group 2) is preferable, and Na, K or Li is more preferable.
- Ra in the general formula (A) is a linking group.
- linking group refers to a divalent linking group.
- the linking group is preferably a single bond or a group containing at least one carbon atom.
- Ra is a linking group other than a single bond, and is preferably a group containing at least one carbon atom.
- the number of carbon atoms in the linking group may be 2 or more, 4 or more, 8 or more, 10 or more, or 20 or more.
- the upper limit of the number of carbon atoms of the linking group is not limited, but may be, for example, 100 or less, or 50 or less.
- the linking group may be chain or branched chain, cyclic or acyclic structure, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted, and optionally one or more selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen. It may contain a heteroatom and optionally contain one or more functional groups selected from the group consisting of esters, amides, sulfone amides, carbonyls, carbonates, urethanes, ureas and carbamate.
- the linking group does not contain a carbon atom and may be a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur or nitrogen.
- Ra is preferably a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur or nitrogen, or a divalent organic group.
- Ra is a divalent organic group
- the hydrogen atom bonded to the carbon atom may be replaced with a halogen other than fluorine, for example, chlorine, and may or may not contain a double bond.
- Ra may be in the form of a chain or a branched chain, and may be either a ring or a non-ring.
- Ra may contain a functional group (for example, an ester, an ether, a ketone, an amine, a halide, etc.).
- Ra may also be a non-fluorinated divalent organic group or a partially fluorinated or perfluorinated divalent organic group.
- R a are-(CH 2 ) a -,-(CF 2 ) a- , -O- (CF 2 ) a -,-(CF 2 ) a -O- (CF 2 ) b- , -O.
- a, b, c and d are independently at least 1 or more.
- a, b, c and d may be independently 2 or more, 3 or more, 4 or more, 10 or more, and 20 or more.
- the upper limit of a, b, c and d is, for example, 100.
- X 6 is H, F or CF 3 independently, e is an integer of 0 to 3, f is an integer of 0 to 3, g is 0 or 1, and h is.
- the compound represented by the general formula (A) has a CF bond and does not have a CH bond in the portion excluding the hydrophilic group (Y 3 ). That is, in the general formula (A), all of X i , X j , and X k are F, and Ra is preferably a perfluoroalkylene group having 1 or more carbon atoms, and the perfluoroalkylene group is preferably a perfluoroalkylene group. , Chained or branched, may be cyclic or acyclic, and may contain at least one catenary heteroatom. The perfluoroalkylene group may have 2 to 20 carbon atoms and may have 4 to 18 carbon atoms.
- the compound represented by the general formula (A) may be partially fluorinated. That is, the compound represented by the general formula (A) has at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom in the portion excluding the hydrophilic group (Y 3 ), and has at least one fluorine atom bonded to the carbon atom. It is also preferable to have.
- the compound represented by the general formula (A) is also preferably a compound represented by the following formula (Aa).
- CF 2 CF-O-Rf 0 -Y 3 (Aa)
- Y 3 is a hydrophilic group and Rf 0 is hyperfluorinated and may be chain or branched chain, cyclic or acyclic structure, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted.
- a perfluorinated divalent linking group optionally additionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen.
- the compound represented by the general formula (A) is also preferably a compound represented by the following formula (Ab).
- CH 2 CH-O-Rf 0 -Y 3 (Ab)
- Y 3 is a hydrophilic group and Rf 0 is a perfluorinated divalent linking group defined by the formula (Aa).
- Y 3 is one of the preferable forms of ⁇ OSO 3 M.
- Y 3 is ⁇ SO 3 M.
- M is the same as above.
- Y 3 is ⁇ COM.
- Y 3 is ⁇ OP (O) (OM) 2 .
- CF 2 CF (OCF 2 CF 2 CH 2 OP (O) (OM) 2 ), as the compound represented by the general formula (A).
- Y 3 is ⁇ P (O) (OM) 2 .
- CF 2 CF (OCF 2 CF 2 P (O) (OM) 2 ), CF 2 as the compound represented by the general formula (A).
- the compound represented by the general formula (A) includes the general formula (5) :.
- CX 2 CY (-CZ 2 -O-Rf-Y 3 ) (5)
- X is the same or different, -H or -F
- Y is an -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group
- Z is the same or different, -H,-.
- F an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group.
- Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms
- Y3 is a fluorine - containing alkylene group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms.
- CX 2 CY (-Rf-Y 3 ) (7)
- X is the same or different, -H or -F
- Y is an -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group
- Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms.
- Y3 is at least one selected from the group consisting of the compound represented by the above). Is preferable.
- the fluorine-containing alkylene group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms is an alkylene group that does not contain a structure in which an oxygen atom is a terminal and contains an ether bond between carbon carbons.
- X is -H or -F. Both of X may be -F, or at least one may be -H. For example, one may be -F and the other may be -H, or both may be -H.
- Y is an —H, —F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group.
- the alkyl group is an alkyl group that does not contain a fluorine atom, and may have 1 or more carbon atoms.
- the alkyl group preferably has 6 or less carbon atoms, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
- the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and may have 1 or more carbon atoms.
- the fluorine-containing alkyl group preferably has 6 or less carbon atoms, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
- Y, -H, -F or -CF 3 is preferable, and -F is more preferable.
- Z is the same or different, —H, —F, an alkyl group or a fluoroalkyl group.
- the alkyl group is an alkyl group that does not contain a fluorine atom, and may have 1 or more carbon atoms.
- the alkyl group preferably has 6 or less carbon atoms, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
- the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and may have 1 or more carbon atoms.
- the fluorine-containing alkyl group preferably has 6 or less carbon atoms, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
- -H, -F or -CF 3 is preferable, and -F is more preferable.
- X may be -H and Y and Z may be -F.
- the Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkylene group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms.
- the fluorine-containing alkylene group preferably has 2 or more carbon atoms.
- the carbon number of the fluorine-containing alkylene group is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less.
- Examples of the fluorine-containing alkylene group include -CF 2-, -CH 2 CF 2- , -CF 2 CF 2- , -CF 2 CH 2- , -CF 2 CF 2 CH 2- , -CF (CF 3 ) -. , -CF (CF 3 ) CF 2- , -CF (CF 3 ) CH 2- , and the like.
- the fluorine-containing alkylene group is preferably a perfluoroalkylene group.
- the number of carbon atoms of the fluorine-containing alkylene group having an ether bond is preferably 3 or more.
- the carbon number of the fluorine-containing alkylene group having an ether bond is preferably 60 or less, more preferably 30 or less, still more preferably 12 or less.
- Examples of the fluorine-containing alkylene group having an ether bond include the following formula: (In the equation, Z 1 is F or CF 3 ; Z 2 and Z 3 are H or F, respectively; Z 4 is H, F or CF 3 ; p1 + q1 + r1 is an integer of 1 to 10; s1 is 0 or 1; t1 is 0. It is also preferable that it is a divalent group represented by (an integer of 5).
- n is an integer of 1 to 10
- n is an integer of 1 to 10
- -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF 2 CF 2 O-CF 2- , -CF
- Y 3 is -COOM, -SO 3 M or -OSO 3 M
- M is H, a metal atom, NR 74 , an imidazolium which may have a substituent, a substituent.
- Pyridinium which may have or a phosphonium which may have a substituent, R7 may be an H or an organic group, and may be the same or different. Any two of them are bonded to each other and have a ring. May be formed.).
- an alkyl group is preferable.
- an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, and an alkyl group of H or C 1-4 is further preferable.
- the metal atom include an alkali metal (Group 1), an alkaline earth metal (Group 2), and the like, and Na, K, or Li is preferable.
- -H, a metal atom or -NR 74 is preferable, and -H, an alkali metal (Group 1 ), an alkaline earth metal (Group 2 ) or -NR 74 is more preferable, and -H, -Na, -K, -Li or -NH 4 is even more preferred, -Na, -K or -NH 4 is even more preferred, -Na or -NH 4 is particularly preferred, and -NH 4 is most preferred.
- Y 3 , -COOM or -SO 3 M is preferable, and -COOM is more preferable.
- the compound represented by the general formula (5) is preferably the compound (5a) represented by the general formula (5a).
- CH 2 CF (-CF 2 -O-Rf-Y 3 ) (5a) (In the formula, Rf and Y3 are the same as above.)
- Z 1 is F or CF 3 ;
- Z 2 and Z 3 are H or F, respectively;
- Z 4 is H, F or CF 3 ;
- p1 + q1 + r1 is an integer of 0 to 10;
- s1 is 0 or 1;
- t1 is 0.
- the integers of to 5 and Y 3 are the same as described above. However, when Z 3 and Z 4 are both H, p1 + q1 + r1 + s1 is not 0). More specifically
- Etc. are preferred, especially
- the compound represented by the general formula (5) is preferably the compound (5b) represented by the general formula (5b).
- CX 2 2 CFCF 2 -O- (CF (CF 3 ) CF 2 O) n5 -CF (CF 3 ) -Y 3 (5b)
- each X 2 is the same and represents F or H.
- N5 represents 0 or an integer of 1 to 10, and
- Y 3 is the same as the above definition.
- n5 is preferably 0 or an integer of 1 to 5 in terms of the stability of the obtained aqueous dispersion, more preferably 0, 1 or 2, and 0 or 1. It is more preferable to have.
- Y3 is preferably ⁇ COOM in that appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion can be obtained, and M is less likely to remain as an impurity and the heat resistance of the obtained molded product is improved.
- H or NH4 is preferred.
- X is -H or -F. Both of X may be -F, or at least one may be -H. For example, one may be -F and the other may be -H, or both may be -H.
- Y is an —H, —F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group.
- the alkyl group is an alkyl group that does not contain a fluorine atom, and may have 1 or more carbon atoms.
- the alkyl group preferably has 6 or less carbon atoms, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
- the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and may have 1 or more carbon atoms.
- the fluorine-containing alkyl group preferably has 6 or less carbon atoms, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
- Y, -H, -F or -CF 3 is preferable, and -F is more preferable.
- X and Y contains a fluorine atom.
- X may be -H and Y and Z may be -F.
- Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkylene group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms.
- the fluorine-containing alkylene group preferably has 2 or more carbon atoms.
- the number of carbon atoms of the fluorine-containing alkylene group is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less.
- Fluorine-containing alkylene groups include -CF 2-, -CH 2 CF 2- , -CF 2 CF 2- , -CF 2 CH 2- , -CF 2 CF 2 CH 2- , -CF (CF 3 )- , -CF (CF 3 ) CF 2- , -CF (CF 3 ) CH 2- , etc. may be mentioned.
- the fluorine-containing alkylene group is preferably a perfluoroalkylene group.
- Y 3 is -COOM, -SO 3 M or -OSO 3 M
- M is H, a metal atom, NR 74 , an imidazolium which may have a substituent, a substitution.
- Pyridinium, which may have a group, or phosphonium, R7 , which may have a substituent, may be an H or an organic group, which may be the same or different. A ring may be formed.
- an alkyl group is preferable.
- R 7 an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, and an alkyl group of H or C 1-4 is further preferable.
- the metal atom include alkali metals (Group 1), alkaline earth metals (Group 2) and the like, and Na, K or Li are preferable.
- -H a metal atom or -NR 74 is preferable, and -H, an alkali metal (Group 1 ), an alkaline earth metal (Group 2 ) or -NR 74 is more preferable, and -H, -Na.
- -K, -Li or -NH 4 is even more preferred, -Na, -K or -NH 4 is even more preferred, -Na or -NH 4 is particularly preferred, and -NH 4 is most preferred.
- Y 3 -COOM or -SO 3 M is preferable, and -COOM is more preferable.
- the compound represented by the general formula (6) is preferably at least one selected from the group consisting of the compounds represented by the general formulas (6a) to (6f).
- CF 2 CF-O- (CF 2 ) n1 -Y 3 (6a) (In the formula, n1 represents an integer from 1 to 10 , and Y3 is the same as the above definition).
- n1 is preferably an integer of 5 or less, and more preferably an integer of 2 or less.
- Y 3 is preferably -COOM or -SO 3 M in that appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion can be obtained, and M is Na, H or NH because it is easy to synthesize. It is preferably H or NH 4 in that it is less likely to remain as an impurity and the heat resistance of the obtained molded product is improved.
- n2 is preferably an integer of 3 or less in terms of the stability of the obtained aqueous dispersion
- Y3 is suitable for water solubility and stability of the aqueous dispersion.
- it is preferably -COOM or -SO 3 M
- M is preferably H or NH 4 in that it does not easily remain as an impurity and the heat resistance of the obtained molded product is improved.
- n3 is preferably an integer of 5 or less in terms of water solubility
- Y3 is -COOM or - in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion.
- SO 3 M is preferable, and M is preferably H, Na or NH 4 in terms of improving dispersion stability.
- X 1 is preferably ⁇ CF 3 in terms of the stability of the aqueous dispersion
- n4 is preferably an integer of 5 or less in terms of water solubility
- Y 3 Is preferably -COOM or -SO 3 M
- M is preferably H, Na or NH 4 in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion.
- n5 is preferably an integer of 5 or less in terms of water solubility
- Y3 is ⁇ COM in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion.
- M is preferably H, Na or NH 4 .
- Rf is preferably a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms. In the general formula (7), it is preferable that at least one of X and Y contains a fluorine atom.
- the compound represented by the general formula (7) is the general formula (7a) :.
- CF 2 CF- (CF 2 ) n1 -Y 3 (7a) (In the formula, n1 represents an integer of 1 to 10, Y3 is the same as the above definition), and the general formula (7b) :.
- CF 2 CF- (CF 2 C (CF 3 ) F) n2 -Y 3 (7b) (In the formula, n2 represents an integer of 1 to 5 , and Y3 is the same as the above definition.)
- At least one selected from the group consisting of the compounds represented by the above is preferable.
- Y 3 is preferably -SO 3 M or -COOM, and M has H, a metal atom, NR 74 , an imidazolium which may have a substituent, and a substituent. It is preferably pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent.
- R 7 represents H or an organic group.
- n1 is preferably an integer of 5 or less, and more preferably an integer of 2 or less.
- Y3 is preferably ⁇ COOM in that appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion can be obtained, and M is less likely to remain as an impurity and the heat resistance of the obtained molded product is improved.
- H or NH4 is preferred.
- n2 is preferably an integer of 3 or less in terms of the stability of the obtained aqueous dispersion
- Y3 is suitable for obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion.
- it is preferably ⁇ COOM
- M is preferably H or NH 4 in that it does not easily remain as an impurity and the heat resistance of the obtained molded product is improved.
- the fluorine-containing compound (A) is at least one selected from the group consisting of the compound represented by the general formula (5), the compound represented by the general formula (6), and the compound represented by the general formula (7).
- the species is preferable, and at least one selected from the group consisting of the compound represented by the general formula (5) and the compound represented by the general formula (6) is more preferable, and the compound represented by the general formula (5) is more preferable. More preferred.
- the compound represented by the general formula (5) is a group consisting of a compound represented by the general formula (5a), a compound represented by the general formula (5b), and a compound represented by the general formula (5c). It is preferably at least one selected from the above. Among them, one selected from the group consisting of the compound represented by the general formula (5a) and the compound represented by the general formula (5b) is more preferable, and the compound represented by the general formula (5a) is further preferable. ..
- the amount of the fluorine-containing compound (A) is preferably 3 to 5000 mass ppm, more preferably 5 mass ppm or more, and further preferably 10 with respect to the aqueous medium. It is mass ppm or more, particularly preferably 20 mass ppm or more, most preferably 30 mass ppm or more, more preferably 1000 mass ppm or less, still more preferably 500 mass ppm or less, and particularly preferably. Is 200 mass ppm or less, and most preferably 100 mass ppm or less.
- the amount of the fluorine-containing compound (A) is preferably 3 to 300 mass ppm with respect to the aqueous medium, and 3 to 150 mass by mass. ppm is more preferred, 5-100 mass ppm is even more preferred, and 8-80 mass ppm is most preferred.
- a non-redox polymerization initiator is used as the polymerization initiator and polymerization is carried out at a temperature of more than 70 ° C.
- the amount of the fluorine-containing compound (A) is preferably 3 to 500 mass ppm with respect to the aqueous medium, and 3 to 3 to 200 mass ppm is more preferable, 5 to 120 mass ppm is further preferable, and 20 to 110 mass ppm is most preferable.
- the amount of the fluorine-containing compound (A) is preferably 3 to 300 mass ppm with respect to the aqueous medium, and 3 to 100% by mass.
- the mass ppm is more preferable, 5 to 80 mass ppm is more preferable, and 10 to 70 mass ppm is most preferable.
- the amount of the fluorine-containing compound (A) is preferably 3 to 500 mass ppm with respect to the aqueous medium, and 5 to 300 mass ppm. Is more preferable, 10 to 200 mass ppm is further preferable, and 15 to 150 mass ppm is most preferable.
- a redox polymerization initiator is used as the polymerization initiator and polymerization is carried out at a temperature of more than 70 ° C. and 98 ° C.
- the amount of the fluorine-containing compound (A) is preferably 5 to 500 mass ppm with respect to the aqueous medium, preferably 8 to 300.
- the mass ppm is more preferable, 15 to 200 mass ppm is further preferable, and 20 to 150 mass ppm is most preferable.
- the amount of the fluorine-containing compound (A) is in the above range, the adhesion rate can be further reduced and the polymerization time can be shortened.
- the fluorine-containing compound (A) is preferably added before the polymerization initiator is added and the polymerization reaction is started. Further, it is preferable to add it only before the start of the polymerization reaction and not after the start of the polymerization.
- a fluorine-containing monomer may be polymerized in the presence of a compound containing a functional group and a hydrophilic group.
- Examples of the compound containing a functional group and a hydrophilic group that can be reacted by radical polymerization include a compound having a triple bond and a hydrophilic group (A1), a fluorine-containing compound represented by the general formula (A2) (A2), and a general formula (A3). ), And at least one compound selected from the group consisting of the compound having an aromatic ring, a hydrophilic group and an unsaturated double bond (A4) is preferable.
- M is H, a metal atom, NR 14 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or phosphonium which may have a substituent.
- R 1 is independently an H or an organic group, and any two of R 1 may be attached to each other to form a ring.
- CR 1 X 1 CX2- R2 - COMM
- R 1 is an H or an alkyl group and the alkyl group may contain an ether bond, an ester bond or an amide bond
- R 2 is a single bond or an alkylene group and the alkylene group is At least one hydrogen atom attached to a carbon atom may be substituted with a group represented by -R 3 -COM (R 3 is a single bond or an alkylene group), and an ether bond, an ester bond, etc.
- X 1 and X 2 are independently -R 1 (R 1 is as described above) or -R 2 -COMM (R 2 is as described above). )); M is H, a metal atom, NR 44 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a substituent. It is a phosphonium which may be possessed; R4 is independently an H or an organic group, and any two of R4 may be bonded to each other to form a ring. )
- Compound (A1) is a compound having one or more triple bonds and one or more hydrophilic groups in the molecule.
- the triple bond is preferably a carbon-carbon triple bond.
- the number of triple bonds in the compound (A1) is preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, and even more preferably 1.
- the hydrophilic group is a group showing affinity for an aqueous medium.
- the hydrophilic group include an anionic hydrophilic group, a cationic hydrophilic group, and a nonionic hydrophilic group.
- the compound (A1) may have, for example, only an anionic hydrophilic group or may have only a nonionic hydrophilic group.
- a compound (A1) having a triple bond and an anionic hydrophilic group is preferable.
- hydrophilic group for example, an anionic hydrophilic group is preferable because a larger number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- -COMM, -SO 3 M, -OSO 3 M, -B (OM) (OR 2 ), -OB (OM) (OR 2 ), -PO (OM) (OR 2 ), or -OPO (OM) (OR 2 ) is more preferable, and —COM is even more preferable.
- M is H, a metal atom, NR 34 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent.
- R 3 is the same or different in each appearance, H, or an organic group.
- R 2 is H, a metal atom, NR 34 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, a phosphonium which may have a substituent, or an alkynyl. It is a group.
- H a metal atom or NR 34 is preferable, H, an alkali metal (Group 1), an alkaline earth metal (Group 2) or NR 34 is more preferable, and H, Na, K, Li or NH 4 is preferable . Is more preferable, and H, Na, K or NH 4 is particularly preferable.
- the number of hydrophilic groups in the compound (A1) is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
- the carbon number of the compound (A1) is preferably 2 to 25 because it is possible to generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. 2 to 10 is more preferable, 2 to 6 is more preferable, and 2 to 4 is particularly preferable. In the present disclosure, the carbon number of the compound (A1) does not include the number of carbon atoms of the carboxylic acid group and the carboxylic acid base that can be contained in the compound (A1).
- the compound (A1) a compound containing no fluorine is preferable.
- one kind or two or more kinds of compounds (A1) may be used.
- the compound (A1) only a compound having an anionic hydrophilic group may be used, only a compound having a nonionic hydrophilic group may be used, or a compound containing an anionic hydrophilic group may be used. , May be used in combination with a compound containing a nonionic hydrophilic group.
- the compound (A1) is preferably the compound (A1) represented by the general formula (A1).
- M is H, a metal atom, NR 34 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, Alternatively, it may be a phosphonium which may have a substituent;
- R 3 is the same or different at each appearance, H, or an organic group;
- R 2 is H, a metal atom, NR 34 , substituted.
- It is an imidazolium which may have a group, a pyridinium which may have a substituent, a phosphonium which may have a substituent, or an alkynyl group;
- R 1 is a single bond or a halogen. It is a divalent hydrocarbon group which may have an atom;
- X 1 is an H, A 1 or a hydrocarbon group which may have a halogen atom, an ether bond, an ester bond or an amide bond. be.
- a 1 is -COMM, -SO 3 M, -OSO 3 M, -B (OM) (OR 2 ), -OB (OM) (OR 2 ), -PO (OM) ( OR 2 ) or -OPO (OM) (OR 2 ).
- M is H, a metal atom, NR 34 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or phosphonium which may have a substituent.
- R 3 is an H, or an organic group, which is the same or different at each appearance
- R 2 is an H, a metal atom, NR 34 , an imidazolium which may have a substituent , a substituent. It is a pyridinium which may have a group, a phosphonium which may have a substituent, or an alkynyl group.
- -COOM is preferable because it is possible to generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- H a metal atom or NR 34 can be generated because a larger number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine - containing elastomer to the polymerization tank.
- alkali metals (Group 1), alkaline earth metals (Group 2 ) or NR 34 are more preferred, H, Na, K, Li or NH 4 are even more preferred, H, Na, K or NH 4 . Is particularly preferable.
- alkynyl group of R2 an alkynyl group containing no fluorine atom is preferable.
- alkynyl group of R 2 an ethynyl group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and an unsubstituted ethynyl group is more preferable.
- H a metal atom or NR 34 is preferable, H, an alkali metal (Group 1 ), an alkaline earth metal (Group 2 ) or NR 34 is more preferable, and H, Na, K, Li or NH. 4 is more preferred, H, Na, K or NH 4 is particularly preferred, and H is most preferred.
- R 2 is an ethynyl group.
- R 1 is a divalent hydrocarbon group which may have a single bond or a halogen atom.
- the divalent hydrocarbon group of R1 in the general formula (A1) includes, for example, a linear or branched alkanediyl group, a linear or branched alkenyl group, a linear or branched chain. Examples thereof include an alkaziendiyl group and a cycloalkanediyl group.
- halogen atom that R 1 can contain, F, Cl, Br, or I is preferable, and Cl, Br, or I is more preferable.
- R 1 has a single bond or a halogen atom because it can generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- a linear or branched alkanediyl group having 1 to 5 carbon atoms may be preferable, a single bond, a methylene group or an ethylene group is more preferable, a single bond or a methylene group is further preferable, and a single bond is particularly preferable. ..
- the carbon number of R 1 is preferably 0 to 20, more preferably 0 to 10, further preferably 0 to 5, and particularly preferably 0 to 3.
- X 1 is an H, A 1 , or a hydrocarbon group which may have a halogen atom, an ether bond, an ester bond or an amide bond.
- a 1 is as described above.
- the hydrocarbon group of X 1 includes, for example, an alkyl group which may have an aromatic group or a cycloalkyl group, an alkenyl group which may have an aromatic group or a cycloalkyl group, and an aromatic group. Examples thereof include a cycloalkyl group which may be used, an aromatic group which may have an alkyl group, and the like.
- the alkyl group of X 1 and the alkenyl group of X 1 are linear or branched.
- the aromatic group which may have a cycloalkyl group of X1 and an alkyl group of X1 is monocyclic or polycyclic.
- halogen atom that X 1 can contain, F, Cl, Br, or I is preferable, and Cl, Br, or I is more preferable.
- the hydrocarbon group of X 1 preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, further preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms.
- X 1 since it is possible to generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, even if it has H and halogen atoms.
- a good alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or A 1 is preferable, H or A 1 is more preferable, H, -SO 3 M, or -COOM is more preferable, and H or -COOM is particularly preferable.
- X 1 is A 1 , that is, X 1 is -COMM, -SO 3 M, -OSO 3 M, -B (OM) 2 , -OB (OM) 2 , -PO (OM) 2 , or , -OPO (OM) 2 , as M, H, a metal atom or NR 34 is preferable, and H, an alkali metal (Group 1 ), an alkaline earth metal (Group 2 ) or NR 34 is more preferable. , H, Na, K, Li or NH 4 is more preferred, H, Na, K or NH 4 is particularly preferred, and H is most preferred.
- Examples of the compound (A1) include a compound (A1-1) represented by the general formula (A1-1).
- compound (A1-1) contains two A1s and A1 contains one M
- compound (A1-1) contains two Ms.
- the compound (A1-1) includes a compound represented by the following general formula.
- the compound (A1-1) has a general formula: MOOC-R 1 -C ⁇ C-COMM (In the formula, R1 and M are as described above and may be the same or different at each appearance.)
- the compound represented by is preferable.
- Examples of the compound (A1) include a compound (A1-2) represented by the general formula (A1-2).
- R 4 is H or a hydrocarbon group which may have a halogen atom, an ether bond, an ester bond or an amide bond.
- the hydrocarbon group of R 4 includes, for example, an alkyl group which may have an aromatic group or a cycloalkyl group, an alkenyl group which may have an aromatic group or a cycloalkyl group, and an aromatic group. Examples thereof include a cycloalkyl group which may be used, an aromatic group which may have an alkyl group, and the like.
- the alkyl group of R4 and the alkenyl group of R4 are linear or branched chain.
- the aromatic group which may have a cycloalkyl group of R4 and an alkyl group of R4 is monocyclic or polycyclic.
- halogen atom that can be contained in the hydrocarbon group of R4 , F, Cl, Br, or I is preferable, and Cl, Br, or I is more preferable.
- the hydrocarbon group of R4 has a preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms.
- H or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms can be generated. Is preferable, H or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable, H or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is further preferable, H or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is particularly preferable, and H is most preferable.
- the compound (A1-2) has a general formula: MOOC-R 1 -C ⁇ C-R 4 (In the formula, R 1 , R 4 and M are as described above and may be the same or different at each appearance.)
- the compound represented by is preferable.
- Examples of the compound (A1) include, for example. Acetylene sulfonic acid, Propiolic acid, Etinyl hydrogen sulphate, undec-10-hydrogen inyl sulphate, but-3-inyl hydrogen sulphate, rop-2-inyl hydrogen sulphate, pent-4-inyl hydrogen sulphate, 5-Methyl-1-hexyne-3-yl hydrogen sulphate, Ethynylboronic acid, Ethynyl dihydrogen phosphate, Disodium hydrogen phosphate, Acetylene sulfonic acid, Acetylenedicarboxylic acid, 1-propynyl sulfonic acid, 2-Phenyl-1-ethynylsulfonic acid, hex-1-in-1-sulfonic acid, hexadec-1-in-1-sulfonic acid, 3,3-Dimethyl-1-butyne sulfonic acid, 2-Cyclopropy
- propiolic acid, acetylenedicarboxylic acid, and acetylenedicarboxylic acid can be used because a larger number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- These salts eg, ammonium salt, sodium salt, potassium salt
- ammonium salt, sodium salt, potassium salt are more preferred.
- the fluorine-containing compound (A2) is a compound containing at least one fluorine atom in the molecule, and is a compound represented by the general formula (A2).
- one kind or two or more kinds of fluorine-containing compounds (A2) may be used.
- General formula (A2): CX 1 X 2 CX 3 -Z (In the formula: X 1 to X 3 are H, F or a fluorine-containing alkyl group, respectively; when X 1 and X 2 are both H, X 3 is an F or a fluorine-containing alkyl group.
- Z is a group represented by -COMM, -SO 3 M, -OSO 3 M, -PO (OM) 2 , -OPO (OM) 2 , -BO (OM) 2 or -OBO (OM) 2 .
- M is H, a metal atom, NR 14 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or phosphonium which may have a substituent.
- R 1 is independently an H or an organic group, and any two of R 1 may be attached to each other to form a ring.
- X 1 to X 3 are independently H, F or a fluorine-containing alkyl group.
- X 1 and X 2 are independent of each other, preferably H or F, and more preferably X 1 and X 2 are both H.
- the fluorine-containing alkyl group is not particularly limited as long as it is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and examples thereof include linear, branched chain, and cyclic fluorine-containing alkyl groups.
- the fluorine-containing alkyl group of X 3 may contain an ether bond, an ester bond or an amide bond.
- the fluorine - containing alkyl group of X3 has preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less, and particularly preferably 3 or less.
- fluorine-containing alkyl group of X 1 and X 2 , CF 3 , CF 2 H or CF H 2 is preferable.
- fluorine-containing alkyl group of X 3 , CF 3 , CF 2 H or CF H 2 is preferable.
- X 3 is F or a fluorine-containing alkyl group.
- F, CF 3 , CF 2 H or CFH 2 is preferable, and F or CF 3 is more preferable.
- Z is -COMM, -SO 3 M, -OSO 3 M, -PO (OM) 2 , -OPO (OM) 2 , -BO (OM) 2 or -OBO (OM) 2 . It is a group represented by.
- Z since it is possible to generate a larger number of fluoropolymer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluoropolymer to the polymerization tank, -COOM, -SO 3 M or -OSO 3 can be generated. M is preferable, and -COOM is more preferable.
- M is H, a metal atom, NR 14 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or phosphonium which may have a substituent.
- R 1 is independently an H or an organic group, and any two of R 1 may be bonded to each other to form a ring.
- an alkyl group is preferable.
- R 1 an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, an alkyl group of H or C 1-4 is more preferable, and H is most preferable.
- metal atom examples include monovalent or divalent metal atoms, and alkali metal (Group 1) or alkaline earth metal (Group 2) is preferable, and Na, K or Li is more preferable.
- H a metal atom or NR 14 is preferable because it is possible to generate a larger number of fluoropolymer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluoropolymer to the polymerization tank.
- H or NR 14 is more preferred, and H or NH 4 is even more preferred.
- 2-trifluoromethylacrylic acid can generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- Acid ⁇ -fluoroacrylic acid, 3-fluoroacrylic acid, 2,3-difluoroacrylic acid, 3,3-difluoroacrylic acid, perfluoroacrylic acid, 3-trifluoromethylacrylic acid, 2-difluoromethylacrylic acid, At least one selected from the group consisting of 2-monofluoromethylacrylic acid, 3-monofluoromethylacrylic acid, 3-difluoromethylacrylic acid, and salts thereof is preferable, 2-trifluoromethylacrylic acid and ⁇ . -At least one selected from the group consisting of fluoroacrylic acid is more preferable.
- the fluorine-free compound (A3) is a compound that does not contain a fluorine atom in the molecule and is a compound represented by the general formula (A3). In the production method of the present disclosure, one kind or two or more kinds of fluorine-free compounds (A3) may be used.
- CR 1 X 1 CX2- R2 - COMM
- R 1 is an H or an alkyl group and the alkyl group may contain an ether bond, an ester bond or an amide bond
- R 2 is a single bond or an alkylene group and the alkylene group is At least one hydrogen atom attached to a carbon atom may be substituted with a group represented by -R 3 -COM (R 3 is a single bond or an alkylene group), and an ether bond, an ester bond, etc.
- X 1 and X 2 are independently -R 1 (R 1 is as described above) or -R 2 -COMM (R 2 is as described above). )); M is H, a metal atom, NR 44 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a substituent. It is a phosphonium which may be possessed; R4 is independently an H or an organic group, and any two of R4 may be bonded to each other to form a ring. )
- the fluorine-free compound (A3) is usually water-soluble.
- the solubility of the fluorine-free compound (A3) in water may be 0.1 g or more with respect to 100 g of water.
- R 1 is an H or an alkyl group.
- the alkyl group of R 1 is not particularly limited as long as it is an alkyl group containing no fluorine atom, and examples thereof include a linear, branched or cyclic alkyl group.
- the alkyl group of R 1 may contain an ether bond, an ester bond or an amide bond.
- the number of carbon atoms of the alkyl group of R 1 is preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less, and particularly preferably 3 or less.
- the alkyl group of R 1 may be at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom substituted with a substituent, but is preferably an unsubstituted alkyl group.
- the alkyl groups of R 1 include -CH 3 , -CH 2 CH 3 , -CH 2 CH 2 CH 3 , -CH (CH 3 ) CH 3 ,-(CH 2 ) y CH 3 (y is 3 to 19). , -COOCH 3 and the like, among which -CH 3 or -CH 2 CH 3 is preferable, and -CH 3 is more preferable.
- R 2 is a single bond or an alkylene group.
- the alkylene group of R 2 is not particularly limited as long as it is an alkylene group that does not contain a fluorine atom, and examples thereof include a linear or branched alkylene group.
- the carbon number of the alkylene group of R2 is preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less, and particularly preferably 3 or less.
- At least one hydrogen atom bonded to a carbon atom may be substituted with a substituent.
- substituents include the groups represented by ⁇ R3 - COMM in addition to those described above.
- the number of groups represented by —R3 ⁇ COM in the alkylene of R2 is preferably 1 to 3, and more preferably 1.
- the alkylene group of R 2 may contain an ether bond, an ester bond, an amide bond or an unsaturated bond. Further, the alkylene group of R 2 may contain a cyclic structure such as a cycloalkylene group which may contain an unsaturated bond.
- the alkylene groups of R 2 include -CH 2-, -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 CH 2- , -CH (CH 3 ) CH 2- , -CH 2 - C (CH 3 ) 2- ,-(CH 2 ) y- (y is 3 to 19), -CH 2 -CH (-COMM)-, -CH 2 -C (-CH 3 ) (-COOM)-, -CH 2 -O-CH 2- , -CH (-COMM) -CH 2- , Among them, -CH 2- or -CH 2 CH 2- is preferable, and -CH 2- is more preferable.
- R 3 is a single bond or an alkylene group, preferably a single bond.
- the alkylene group of R 3 is not particularly limited as long as it is an alkylene group that does not contain a fluorine atom, and examples thereof include a linear or branched alkylene group.
- the carbon number of the alkylene group of R 3 is preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less, and particularly preferably 3 or less.
- the alkylene group of R 3 may have at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom substituted with a substituent.
- substituent include those described above.
- the alkylene group of R 3 may contain an ether bond, an ester bond, an amide bond or an unsaturated bond. Further, the alkylene group of R 3 may contain a cyclic structure such as a cycloalkylene group which may contain an unsaturated bond.
- alkylene group of R 3 examples include -CH 2- , -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 CH 2- , -CH (CH 3 ) CH 2- , and the like, among which -CH 2- Is preferable.
- X 1 and X 2 are independent groups represented by -R 1 or -R 2 -COM.
- R 1 , R 2 and M are as described above.
- M is H, a metal atom, NR 44 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent.
- R 4 is independently an H or an organic group, and any two of R 4 may be bonded to each other to form a ring.
- an alkyl group is preferable.
- R4 an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, an alkyl group of H or C 1-4 is more preferable, and H is most preferable.
- metal atom examples include monovalent or divalent metal atoms, and alkali metal (Group 1) or alkaline earth metal (Group 2) is preferable, and Na, K or Li is more preferable.
- H a metal atom or NR 44 is preferable because it is possible to generate a larger number of fluorine - containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- H or NR 4 4 is more preferred, and H or NH 4 is even more preferred.
- the fluorine-free compound (A3) has the following general formula because it can generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- a fluorine-free compound represented by any of them is preferable.
- fluorine-free compound (A3) a larger number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- the fluorine-free compound represented by A3-1-1) is preferable.
- General formula (A3-1-1): CH 2 CH-R 2 -COM
- R2 and M are as described above.
- the carbon number of the fluorine-free compound (A3) it is preferable because a larger number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. It is 2 or more, preferably 30 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less, and particularly preferably 3 or less. In the present disclosure, the carbon number of the fluorine-free compound (A3) does not include the number of carbon atoms that can be contained in -COMM in the fluorine-free compound (A3).
- fluorine-free compound represented by the general formula (A3-1) Acrylic acid, Methacrylic acid, Crotonic acid, 2-Buthenic acid (isocrotonic acid), 3-Butenic acid, 3-Methyl crotonic acid, 2-Methylisocrotonic acid (angelic acid), 4-Pentenoic acid, 2-Ethyl-2-butenoic acid, 2-None acid, 4-decenoic acid, 10-Undecenoic acid, 4-Undecenoic acid, Tetradecenoic acid, cis-15-heptadecenoic acid, Heptadeca-16-enoic acid, Henicos-20-enoic acid, Monomethyl fumarate, 2-allyl malonic acid, Ethyl (propa-2-ene-1-yl) propandioacid, (3-Methyl-but-2-enyloxy) acetic acid, 2-allyl-3,3-dimethyl-1-cyclohexenecarboxylic acid, 2-allyl-1
- fluorine-free compound represented by the general formula (A3-2) or the general formula (A3-3) Itaconic acid, Fumaric acid, Maleic acid, Methylmaleic acid (citraconic acid), Mesaconic acid, 2-Pentene diacid, Isopropyriden succinic acid, 2,2-dimethyl-4-methylidenepentanedioic acid, 1-Butene-2,4-dicarboxylic acid, 3-Butene-1,2,3-tricarboxylic acid, And these salts and the like.
- acrylic acid can generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- 3-Buthenic acid, and salts thereof eg, ammonium salt, sodium salt, potassium salt are preferred.
- Compound (A4) has an aromatic ring, a hydrophilic group and an unsaturated double bond.
- the aromatic ring refers to a cyclic structure having aromaticity.
- the aromatic ring includes a monocyclic aromatic ring such as a benzene ring, a fused aromatic ring such as a naphthalene ring, an aromatic ring in which a phenyl group such as a biphenyl ring is bonded by a single bond, and a furan ring. Includes complex aromatic rings and the like.
- the aromatic ring may be either a monocyclic ring or a polycyclic ring, but is preferably a monocyclic ring.
- the number of aromatic rings contained in the compound (A4) is preferably 1 to 5, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
- the aromatic ring may be either a carbocyclic ring or a heterocyclic ring, but is preferably a carbocyclic ring.
- the aromatic ring may have a substituent. That is, the aromatic ring may be a substituted or unsubstituted aromatic ring.
- substituents include those described above, and among them, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, a phenyl group or a fluorophenyl group is preferable, and an F, Cl, hydroxy group, CH 3 or a p-fluorophenyl group is more preferable. preferable.
- the hydrophilic group is a group showing affinity for an aqueous medium.
- examples of the hydrophilic group include an anionic hydrophilic group, a cationic hydrophilic group, and a nonionic hydrophilic group.
- the compound (A4) may have, for example, only an anionic hydrophilic group or may have only a nonionic hydrophilic group.
- the number of hydrophilic groups contained in the compound (A4) may be 1 to 4, may be 1 to 3, may be 1 to 2, and may be 1.
- M is H, a metal atom, NR 64 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent.
- R 6 is independently an H or an organic group, and any two of R 6 may be bonded to each other to form a ring.
- an alkyl group is preferable.
- R 6 an organic group of H or C 1-10 is preferable, an organic group of H or C 1-4 is more preferable, an alkyl group of H or C 1-4 is more preferable, and H is most preferable.
- metal atom examples include monovalent or divalent metal atoms, and alkali metal (Group 1) or alkaline earth metal (Group 2) is preferable, and Na, K or Li is more preferable.
- H a metal atom or NR 64 is preferable because it is possible to generate a larger number of fluorine - containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- H, Na, K or NR 64 is more preferred, and H, Na, K or NH 4 is even more preferred.
- the unsaturated double bond a radically polymerizable unsaturated double bond is preferable, and a vinyl bond may be used.
- the carbon number of the compound (A4) is preferably 6 to 80 because it is possible to generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. 8 to 40 is more preferable, 8 to 30 is even more preferable, and 8 to 20 is particularly preferable. In the present disclosure, the carbon number of the compound (A4) does not include the number of carbon atoms in the hydrophilic group contained in the compound (A4).
- the compound (A4) a compound containing no fluorine is preferable.
- Compound (A4) is usually water-soluble.
- the solubility of compound (A4) in water may be 0.1 g or more with respect to 100 g of water.
- one kind or two or more kinds of compounds may be used as the compound (A4).
- the compound (A4) only a compound having an anionic hydrophilic group may be used, only a compound having a nonionic hydrophilic group may be used, or a compound containing an anionic hydrophilic group and a compound. It may be used in combination with a compound containing a nonionic hydrophilic group.
- the compound (A4) is preferably at least one compound selected from the group consisting of the compounds represented by the general formulas (A4-1) to (A4-4).
- R 1 to R 3 are independent groups represented by H, a halogen atom, an alkyl group or —R 4 -Z, respectively.
- the alkyl group is not particularly limited, and examples thereof include a linear, branched or cyclic alkyl group. When the alkyl group has 2 or more carbon atoms, the alkyl group may contain an ether bond.
- the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less, and particularly preferably 3 or less.
- the alkyl group may have at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom substituted with a substituent.
- substituent include the groups represented by ⁇ R4 - Z in addition to those described above.
- the number of groups represented by —R4 - Z contained in the compound (A4) is preferably 1 or more, preferably 8 or less, more preferably 5 or less, and further preferably 4 or less. , Particularly preferably 3 or less.
- alkyl group an alkyl group containing no fluorine atom is preferable.
- alkyl group examples include -CH 3 , -CH 2 CH 3 , -CH 2 CH 2 CH 3 , -CH (CH 3 ) CH 3 , cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
- -CH 3 is preferable.
- the halogen atom is preferably F, Cl or Br, and more preferably F.
- H, F, —CH 3 , cyclopropyl group, cyclopentyl group or cyclohexyl group are preferable, and H, —CH 3 , cyclopropyl group, cyclopentyl group or cyclohexyl group is more preferable.
- R4 is a single bond or an alkylene group.
- the alkylene group include a linear or branched alkylene group.
- the carbon number of the alkylene group is preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and further preferably 3 or less.
- -CH 2- , -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 CH 2- or -CH (CH 3 ) CH 2- is preferable, and -CH 2- is more preferable.
- R4 a single bond or —CH 2 ⁇ is preferable, and a single bond is more preferable.
- R5 is a single bond or an alkylene group.
- the alkylene group include a linear or branched alkylene group.
- the carbon number of the alkylene group is preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and further preferably 3 or less.
- -CH 2- , -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 CH 2- or -CH (CH 3 ) CH 2- is preferable, and -CH 2- is more preferable.
- a single bond or —CH 2 ⁇ is preferable, and a single bond is more preferable.
- M and R 6 are as described above.
- x represents the number of groups represented by -R 4 -Z attached to the ring A, and is an integer of 1 or more.
- the upper limit of x may be a number obtained by dividing 1 from the number of atoms forming all the rings constituting the ring A, preferably 5 or less, more preferably 3 or less, still more preferably 2. It is as follows.
- the ring A and the ring B are aromatic rings which may have a substituent.
- Ring A and ring B may be either monocyclic or polycyclic, but are preferably monocyclic.
- the number of aromatic rings contained in the rings A and B is preferably 1 to 5, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
- the ring A and the ring B may be either a carbocycle or a heterocycle, but are preferably a carbocycle.
- the substituents that the ring A and the ring B can have are not particularly limited as long as they are substituents other than the group represented by —R4 - Z, and examples thereof include those described above, among which halogen atoms and hydroxys are used. Groups, alkyl groups, phenyl groups or fluorophenyl groups are preferred, with F, Cl, hydroxy groups, CH 3 or p-fluorophenyl groups being more preferred.
- ring A in the general formulas (A4-1) and (A4-4) a larger number of fluorine-containing elastomer particles are generated at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. Therefore, a ring represented by any of the following equations is preferable.
- the wavy line is a carbon atom constituting a vinyl group in the compounds represented by the general formulas (A4-1) and ( A4-4 ), a carbon atom of an alkylene group of R5, or ⁇ R4 ⁇ . It represents the bonding position to which the ring A is bonded to the group represented by Z.
- the hydrogen atom bonded to the carbon atom may be substituted with a substituent, or the hydrogen atom bonded to the carbon atom may not be substituted with a substituent.
- substituents examples include those described above, and among them, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, a phenyl group or a fluorophenyl group is preferable, and F, Cl, a hydroxy group, CH 3 or a p-fluorophenyl group is more preferable. preferable.
- ring B in the general formulas (A4-2) to (A4-4) a larger number of fluorine-containing elastomer particles are generated at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. Therefore, a ring represented by any of the following equations is preferable.
- the wavy line represents the bond position where the ring B is bonded to the carbon atom constituting the vinyl group in the compounds represented by the general formulas (A4-2) to (A4-4).
- a hydrogen atom bonded to a carbon atom may be substituted with a substituent.
- substituents include those described above, and among them, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, a phenyl group or a fluorophenyl group is preferable, and F, Cl, a hydroxy group, CH 3 or a p-fluorophenyl group is more preferable. preferable.
- the carbon number of the compound (A4) is preferably 6 or more because it is possible to generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. It is more preferably 8 or more, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 12 or less, and particularly preferably 10 or less. In the present disclosure, the carbon number of the compound (A4) does not include the number of carbon atoms that can be contained in Z in the compound (A4).
- the compounds represented by the general formulas (A4-1) to (A4-4) are particularly preferable.
- compound (A4) p-styrene sulfonic acid, 2-Styrene Sulfonic Acid, m-styrene sulfonic acid, 4- (2-propenyl) benzoic acid, 4-Vinyl benzoic acid, 4- (1-Fluorovinyl) benzoic acid, 2-Vinylphenylphosphonic acid (styrene phosphonic acid), 4-Vinylphenylphosphonic acid (styrene phosphonic acid), 4-vinylbenzyl phosphonic acid, 4-Vinyl Phenyl Sulfuric Acid, 2- (1-Cyclopentyl Vinyl) Benzoic Acid, (E) -2- (2-Cyclopentylvinyl) benzoic acid, 2-[(E) -2-Cyclohexylvinyl)] Benzoic acid, (E) -2- (3- (Naphthalene-1-yl) allyl) benzoic acid,
- p-styrene sulfonic acid can generate a larger number of fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
- 4-Vinylbenzoic acid, 4-vinylphenylboronic acid, and salts thereof are preferred.
- the compound (A4) having a hydrophilic group and an unsaturated double bond has a functional group capable of reacting with radical polymerization, when used in the above polymerization, it reacts with a fluorine-containing monomer at the initial stage of the polymerization reaction, and these It is presumed that particles having a hydrophilic group derived from the compound and having high stability are formed. Therefore, when the polymerization is carried out in the presence of these compounds, it is considered that the number of particles of the fluorine-containing elastomer generated during the polymerization increases.
- a compound having a triple bond and a hydrophilic group (A1), a fluorine-containing compound represented by the general formula (A2) (A2), and a fluorine-free compound represented by the general formula (A3) is preferable with respect to an aqueous medium. Is 3 to 5000 mass ppm, more preferably 5 mass ppm or more, further preferably 10 mass ppm or more, particularly preferably 20 mass ppm or more, most preferably 30 mass ppm or more, and also.
- the polymerization temperature for polymerizing the fluorine-containing monomer is preferably 10 to 120 ° C, more preferably 20 to 100 ° C.
- the polymerization temperature is preferably 15 to 60 ° C, more preferably 18 to 55 ° C, still more preferably 20 to 50 ° C, from the viewpoint of stability of the aqueous dispersion and reduction of the adhesion rate.
- the polymerization temperature is preferably 60 to 120 ° C., more preferably 60 to 100 ° C., and more preferably 70 to 70 to 100 ° C. because a fluorine-containing elastomer that has a high polymerization rate and gives a molded product having excellent physical characteristics can be obtained. 90 ° C. is more preferable.
- the polymerization pressure for polymerizing the fluorine-containing monomer is preferably 0.5 to 10 MPaG, more preferably 1 to 7 MPaG.
- a phosphate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or the like may be used as the pH adjuster.
- the fluorine-containing monomer may be polymerized in the presence or absence of the fluorine-containing monomer polymerization seed particles.
- fluorinated monomer polymerization seed particles are obtained by polymerizing a fluorine-containing monomer in an aqueous medium, and are monomers and additives (for example, polymerization) constituting the polymerization reaction system. It is present at the time of the second polymerization in which the types and abundance ratios of components such as initiators and the like, reaction conditions and the like are different.
- the fluorine-containing monomer polymerization seed particles act as so-called seed particles during the polymerization of the fluorine-containing monomer, and constitute the polymerization of the fluorine-containing monomer in the presence of the seed particles, so-called seed polymerization. In the production method of the present disclosure, such seed polymerization may not be performed when polymerizing the fluorine-containing monomer.
- the fluorine-containing monomer is polymerized in the presence of the polymer (1) and the aqueous medium, the adhesion of the polymer (fluorine-containing elastomer) to the polymerization tank can be suppressed.
- the polymer adhesion rate to the polymerization tank is preferably 8% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, further preferably 2% by mass or less, and most preferably 1% by mass or less.
- the polymer adhesion rate is a ratio (adhesion rate to the polymerization tank) of the mass of the polymer deposits attached to the polymerization tank after the completion of the polymerization to the total amount of the polymer (fluorine-containing elastomer) after the completion of the polymerization.
- the polymer deposits are released from the aqueous dispersion by aggregation with the polymer adhering to the inside of the polymerization tank such as the inner wall of the polymerization tank and the stirring blade, and are dispersed in the aqueous solution. It contains polymers that are suspended or precipitated without being dispersed in the liquid.
- the mass of the polymer deposit is the mass after the water contained in the polymer deposit is dried and removed at 120 ° C.
- Polymer adhesion rate (% by mass) mass of polymer deposits / mass of obtained polymer (including deposits) x 100
- the mass of the obtained polymer the mass of the aqueous dispersion ⁇ the solid content concentration (mass%) of the aqueous dispersion / 100 + the mass of the polymer deposits
- the fluorine-containing monomer is polymerized in the presence of a fluorine-free surfactant (hydrocarbon-based surfactant). Further, in one embodiment of the production method of the present disclosure, the fluorine-containing monomer is polymerized in the absence of a fluorine-free surfactant (hydrocarbon-based surfactant). According to the production method of the present disclosure, even when the fluorine-containing monomer is polymerized in the absence of the fluorine-free surfactant, it is high while suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. A sufficient number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at the polymerization rate.
- the fluorine-free compound preferably does not contain a functional group that can be reacted by radical polymerization.
- the fluorine-containing monomer is polymerized substantially in the absence of a fluorine-containing surfactant. According to the production method of the present disclosure, even when a fluorine-containing monomer is polymerized in the absence of a fluorine-containing surfactant, high polymerization is performed while suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. A sufficient number of fluoroelastomer particles can be generated at a rate.
- the fluorine-containing surfactant preferably does not contain a functional group that can be reacted by radical polymerization.
- fluorine-containing surfactant examples include anionic fluorine-containing surfactant and the like.
- the anionic fluorine-containing surfactant may be, for example, a surfactant containing a fluorine atom having a total carbon number of 20 or less in a portion excluding the anionic group.
- the fluorine-containing surfactant may also be a surfactant containing fluorine having a molecular weight of 800 or less in the anionic portion.
- the "anionic portion” means a portion of the fluorine-containing surfactant excluding the cation. For example, in the case of F (CF 2 ) n1 COOM represented by the formula (I) described later, it is a part of “F (CF 2 ) n1 COOM”.
- Examples of the fluorine-containing surfactant include a fluorine-containing surfactant having a LogPOW of 3.5 or less.
- the LogPOW is the partition coefficient between 1-octanol and water, and LogP [in the formula, P is the octanol in which the octanol / water (1: 1) mixture containing the fluorine-containing surfactant is phase-separated. Represents the concentration of the fluorine-containing surfactant in water / the concentration of the fluorine-containing surfactant in water].
- the above-mentioned anionic fluorine-containing surfactant includes the following general formula (N 0 ): X n0 -Rf n0 -Y 0 (N 0 ) (In the formula, X n0 is H, Cl or F. Rf n0 has 3 to 20 carbon atoms, is chain-like, branched-chain-like or cyclic, and some or all H is substituted with F. It is an alkylene group, and the alkylene group may contain one or more ether bonds, and a part of H may be substituted with Cl. Y0 is an anionic group). Can be mentioned.
- the anionic group of Y 0 may be -COOM, -SO 2 M, or -SO 3 M, and may be -COOM, or -SO 3 M.
- M is H, a metal atom, NR 74 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent or a phosphonium which may have a substituent
- R 7 Is an H or an organic group.
- the metal atom include alkali metals (Group 1), alkaline earth metals (Group 2), and the like, and examples thereof include Na, K, and Li.
- the R 7 may be an organic group of H or C 1-10 , an organic group of H or C 1-4 , or an alkyl group of H or C 1-4 .
- M may be H, a metal atom or NR 74 , H, alkali metal (Group 1 ), alkaline earth metal (Group 2 ) or NR 74 , H, Na, K, Li or It may be NH 4 .
- the Rf n0 may be one in which 50% or more of H is replaced with fluorine.
- Examples of the compound represented by the above general formula (N 0 ) include the following general formula (N 1 ) :. X n0- (CF 2 ) m1 -Y 0 (N 1 ) (In the formula, X n0 is H, Cl and F, m1 is an integer of 3 to 15, and Y0 is the one defined above.)
- Rf n1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- m2 is an integer of 0 to 3
- X n1 is F or CF 3
- Y 0 is defined above.
- Rf n2 (CH 2 ) m3- (Rf n3 ) q -Y 0 (N 3 )
- Rf n2 is a partially or fully fluorinated alkyl group which may contain an ether bond having 1 to 13 carbon atoms
- m3 is an integer of 1 to 3
- Rf n3 is linear.
- it is a branched perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms
- q is 0 or 1
- Y 0 is defined above.
- Rf n4 is a linear or branched chain moiety or a fully fluorinated alkyl group which may contain an ether bond and / or a chlorine atom having 1 to 12 carbon atoms
- Y n1 and Yn2 are , Same or different, H or F, p is 0 or 1, Y 0 is defined above
- N 5 the following general formula (N 5 ) :.
- X n2 , X n3 and X n4 may be the same or different, and may contain an ether bond of H, F, or 1 to 6 carbon atoms, which may be a linear or branched chain portion or a complete chain. It is a fluorinated alkyl group.
- Rf n5 is a linear or branched chain moiety or a fully fluorinated alkylene group that may contain an ether bond having 1 to 3 carbon atoms, and L is a linking group.
- Y 0 is as defined above. However, the total carbon number of X n2 , X n3 , X n4 and Rf n5 is 18 or less).
- the perfluorocarboxylic acid (I) represented by the following general formula (I) and the ⁇ -H par represented by the following general formula (II) are used.
- the compound (XIII) represented by is mentioned.
- the perfluorocarboxylic acid (I) has the following general formula (I).
- F (CF 2 ) n1 COM (I) (In the formula, n1 is an integer of 3 to 14, and M is H, a metal atom, NR 74 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or It is a phosphonium which may have a substituent, and R7 is represented by H or an organic group).
- ⁇ -H perfluorocarboxylic acid (II) has the following general formula (II).
- H (CF 2 ) n2 COM (II) (In the formula, n2 is an integer of 4 to 15, and M is the one defined above.).
- the above perfluoroether carboxylic acid (III) has the following general formula (III).
- Rf 1 -O- (CF (CF 3 ) CF 2 O) n3 CF (CF 3 ) COM (III) (In the formula, Rf 1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, n3 is an integer of 0 to 3, and M is the one defined above.) ..
- the perfluoroalkylalkylene carboxylic acid (IV) is described in the following general formula (IV).
- Rf 2 (CH 2 ) n4 Rf 3 COM (IV) (In the formula, Rf 2 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, Rf 3 is a linear or branched perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and n4 is 1 to 3 carbon atoms. It is an integer of, and M is the one defined above.).
- the alkoxyfluorocarboxylic acid (V) has the following general formula (V).
- Rf 4 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -COMM (V) (In the formula, Rf 4 is a linear or branched chain moiety or a fully fluorinated alkyl group that may contain ether bonds and / or chlorine atoms having 1 to 12 carbon atoms, and Y 1 and Y 2 are , Same or different, H or F, where M is as defined above).
- the perfluoroalkyl sulfonic acid (VI) has the following general formula (VI). F (CF 2 ) n5 SO 3 M (VI) (In the formula, n5 is an integer of 3 to 14, and M is the one defined above.).
- ⁇ -H perfluorosulfonic acid has the following general formula (VII).
- H (CF 2 ) n6 SO 3 M (VII) (In the formula, n6 is an integer of 4 to 14, and M is the one defined above.).
- the perfluoroalkylalkylene sulfonic acid (VIII) has the following general formula (VIII).
- Rf 5 (CH 2 ) n7 SO 3 M (VIII) (In the formula, Rf 5 is a perfluoroalkyl group having 1 to 13 carbon atoms, n7 is an integer of 1 to 3, and M is the one defined above.) ..
- the above alkylalkylene carboxylic acid (IX) has the following general formula (IX).
- Rf 6 (CH 2 ) n8 COM (IX) (In the formula, Rf 6 is a linear or branched chain moiety or a fully fluorinated alkyl group that may contain an ether bond having 1 to 13 carbon atoms, and n8 is an integer of 1 to 3. M is as defined above).
- the fluorocarboxylic acid (X) has the following general formula (X).
- Rf 7 -O-Rf 8 -O-CF 2 -COMM (X) (In the formula, Rf 7 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group that may contain ether bonds and / or chlorine atoms having 1 to 6 carbon atoms, and Rf 8 is a carbon number of carbon atoms. 1 to 6 linear or branched moieties or fully fluorinated alkyl groups, where M is as defined above).
- the alkoxyfluorosulfonic acid (XI) has the following general formula (XI).
- Rf 9 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -SO 3 M (XI) (In the formula, Rf 9 is a partially or fully fluorinated alkyl group which is a linear or branched chain which may contain an ether bond having 1 to 12 carbon atoms and may contain chlorine, and is Y1.
- Y 2 are the same or different, H or F, and M is as defined above).
- the compound (XII) has the following general formula (XII):
- X 1 , X 2 and X 3 may be the same or different and may contain H, F and ether bonds of 1 to 6 carbon atoms in a linear or branched chain moiety or fully fluorinated. It is an alkyl group, Rf 10 is a perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms, L is a linking group, and Y 0 is an anionic group. ).
- Y 0 may be -COOM, -SO 2 M, or -SO 3 M, and may be -SO 3 M, or -COOM (where M is defined above).
- Examples of L include a single bond, a moiety capable of containing an ether bond having 1 to 10 carbon atoms, or a completely fluorinated alkylene group.
- the above compound (XIII) has the following general formula (XIII).
- Rf 11 -O- (CF 2 CF (CF 3 ) O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COM (XIII) (In the formula, Rf 11 is a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms containing chlorine, n9 is an integer of 0 to 3, n10 is an integer of 0 to 3, and M is the above definition. It is represented by).
- CF 2 ClO (CF 2 CF (CF 3 ) O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COONH 4 mixture having an average molecular weight of 750, in the formula, n9 and n10 are defined above. There is.).
- the fluorine-containing monomer is polymerized in the presence of a fluorine-containing surfactant.
- the fluorine-containing monomer can be polymerized in the absence of the fluorine-containing compound represented by the general formula: X- (CF 2 ) m2 -Y.
- it is contained in the presence of a fluorine-containing surfactant and in the absence of a fluorine-containing compound represented by the general formula: X- (CF 2 ) m2 -Y.
- Fluorine monomers can be polymerized.
- the fluorine-containing surfactant that can be present at the time of polymerization among the fluorine-containing surfactants, the general formula: X- (CF 2 ) m2 -Y (in the formula, X represents H or F, and m2 is 6). Representing the above integers, Y represents -SO 3 M, -SO 4 M, -SO 3 R, -SO 4 R, -COOM, -PO 3 M 2 , -PO 4 M 2 (M is H, NH 4 or It represents an alkali metal, and R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.) Represents a fluorine-containing surfactant other than the fluorine-containing compound represented by).
- a fluorine-containing surfactant (however, excluding the fluorine-containing compound represented by the general formula: X- (CF 2 ) m2 -Y). It is preferable to polymerize the fluorine monomer.
- the fluorine-containing surfactant that can be present at the time of polymerization among the fluorine-containing surfactants exemplified above as the fluorine-containing surfactant that is not present at the time of polymerization, the general formula: X- (CF 2 ) m2 -Y ( In the formula, X represents H or F, m2 represents an integer greater than or equal to 6, and Y represents -SO 3 M, -SO 4 M, -SO 3 R, -SO 4 R, -COOM, -PO 3 M 2 . , -PO 4 M 2 (M represents H, NH 4 or an alkali metal, and R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms).
- Fluorine-containing surfactant other than the fluorine-containing compound represented by. Agents are mentioned.
- Examples of the fluorine-containing surfactant that can be present at the time of polymerization include International Publication No. 2019/009248, International Publication No. 2007/120346, International Publication No. 2007/011633, International Publication No. 2007/011631, and International Publication No. 2007/011631. Examples thereof include those described in Publication No. 2007/062059.
- an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer can be obtained.
- the solid content concentration (content of the fluorine-containing elastomer) of the obtained fluorine-containing elastomer aqueous dispersion is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 15 to 40% by mass at the time when the polymerization is completed. More preferably, it is 20 to 30% by mass.
- the solid content concentration (content of fluorine-containing elastomer) of the aqueous dispersion containing fluorine-containing elastomer 1 g of the aqueous dispersion was dried at 150 ° C. for 180 minutes, and the mass of the heating residue was measured to measure the mass of the aqueous dispersion. It can be specified by calculating the ratio of the mass of the heating residue to the mass.
- the aqueous dispersion of the fluorinated elastomer may contain fluorinated elastomer particles.
- the average particle size of the fluorine-containing elastomer particles is preferably 10 to 800 nm, more preferably 50 to 500 nm, and further preferably 70 to 300 nm.
- the average particle size of the fluorine-containing elastomer particles is the average diameter of cumulant and can be measured by a dynamic light scattering method.
- the number of particles of the fluorine-containing elastomer particles contained in the aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer is preferably 1.0 ⁇ 10 12 particles / cc or more, and more preferably 5.0 ⁇ 10 12 particles / cc or more. More preferably, it is 1.0 ⁇ 10 13 pieces / cc or more.
- the number of particles (number of polymer particles) can be calculated according to the following formula.
- the number of fluorine-containing elastomer particles obtained by the above formula is the number per 1 cc of water.
- the specific gravity is the specific gravity of the fluorine-containing elastomer.
- the specific gravity of the fluorine-containing elastomer can be determined according to JIS Z 8807: 2012.
- the aqueous dispersion contains a fluorine-containing surfactant.
- An aqueous dispersion containing a fluorine-containing surfactant has an advantage that it can be stably produced with high productivity by using a fluorine-containing surfactant.
- a fluorine-containing surfactant (however, excluding the fluorine-containing compound represented by the general formula: X- (CF 2 ) m2 -Y) is preferable, and the fluorine-containing surfactant can be present at the time of polymerization. Examples thereof include those exemplified as a surfactant.
- a fluorine-containing surfactant As the fluorine-containing surfactant, a fluorine-containing surfactant is more preferable.
- the aqueous dispersion does not have to contain a fluorine-containing compound represented by the general formula: X- (CF 2 ) m2 -Y.
- the aqueous dispersion does not substantially contain a fluorine-containing surfactant.
- An aqueous dispersion that does not substantially contain a fluorine-containing surfactant needs to be produced by polymerizing a fluorine-containing monomer without using a fluorine-containing surfactant, but the present disclosure using the polymer (1) is used. This method of producing a fluorine-containing elastomer has made it possible to produce it.
- substantially free of a fluorine-containing surfactant means that the content of the fluorine-containing surfactant in the aqueous dispersion is 10% by mass or less, preferably 1% by mass. It is ppm or less, more preferably 100 mass ppb or less, still more preferably 10 mass ppb or less, even more preferably 1 mass ppb or less, and particularly preferably liquid chromatography-mass spectrometry (LC /). The fluorine-containing surfactant as measured by MS) is below the detection limit.
- the content of the fluorine-containing surfactant can be quantified by a known method. For example, it can be quantified by LC / MS analysis. First, methanol is added to the aqueous dispersion to perform extraction, and the obtained extract is subjected to LC / MS analysis. In order to further improve the extraction efficiency, treatment by Soxhlet extraction, ultrasonic treatment or the like may be performed. Molecular weight information is extracted from the obtained LC / MS spectrum, and agreement with the structural formula of the candidate fluorine-containing surfactant is confirmed.
- an aqueous solution having a content of 5 levels or more of the confirmed fluorine-containing surfactant was prepared, and LC / MS analysis was performed on the aqueous solution having each content to determine the relationship between the content and the area area with respect to the content. Plot and draw a calibration curve. Then, using the calibration curve, the area area of the LC / MS chromatogram of the fluorine-containing surfactant in the extract can be converted into the content of the fluorine-containing surfactant.
- the aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer can further contain a cross-linking agent, a filler and the like.
- the cross-linking agent and the like will be described later.
- the aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer can be made into a dispersion suitable for rubber molding by adding or concentrating a dispersion stabilizer such as a hydrocarbon-based surfactant, if necessary.
- the dispersion is processed by adjusting the pH, coagulating, heating and the like. Each process is performed as follows.
- the aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer may be subjected to treatments such as coagulation and heating.
- the above coagulation can be performed by adding alkaline earth and earth metal salts to the aqueous dispersion.
- alkaline earth and earth metal salts include sulfates such as calcium, magnesium and aluminum, nitrates, hydrochlorides, acetates and the like.
- the coagulated fluorinated elastomer may be washed with water to remove impurities such as a small amount of buffer solution and salt existing in the fluorinated elastomer, and then the washed fluorinated elastomer may be dried.
- the drying temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 180 ° C, and even more preferably 80 to 150 ° C.
- the form of the fluorine-containing elastomer obtained after coagulation is not particularly limited, but may be gum, crumb, powder, pellets, etc., and is preferably gum or crumb. Gum is a small granular mass made of a fluorine-containing elastomer, and crumb is a result of the fluorine-containing elastomer being unable to maintain a small granular shape as a gum at room temperature and fusing to each other. It is in the form of an amorphous mass.
- the gum or crumb is preferably obtained by coagulating, drying or the like from the aqueous dispersion obtained by the production method of the present disclosure by a conventionally known method.
- a fluorine-containing elastomer composition can be produced by adding a cross-linking agent, a filler, or the like to the fluorine-containing elastomer obtained by the production method of the present disclosure.
- the type and amount of the cross-linking agent and the filler are not particularly limited, and can be used within a known range.
- the method for obtaining the above-mentioned fluorine-containing elastomer composition is not particularly limited as long as a method capable of uniformly mixing the fluorine-containing elastomer obtained by the production method of the present disclosure with a cross-linking agent, a filler, or the like is used.
- a method of kneading a powder obtained by coagulating a fluorine-containing elastomer alone and, if necessary, another additive or a compounding agent with a kneading machine such as an open roll is kneading a powder obtained by coagulating a fluorine-containing elastomer alone and, if necessary, another additive or a compounding agent with a kneading machine such as an open roll.
- the cross-linking system includes, for example, a peroxide cross-linking system, a polyol cross-linking system, a polyamine cross-linking system, etc. It is preferably at least one selected. From the viewpoint of chemical resistance, a peroxide cross-linking system is preferable, and from the viewpoint of heat resistance, a polyol cross-linking system is preferable.
- the cross-linking agent at least one cross-linking agent selected from the group consisting of a polyol cross-linking agent and a peroxide cross-linking agent is preferable, and a peroxide cross-linking agent is more preferable.
- the blending amount of the cross-linking agent may be appropriately selected depending on the type of the cross-linking agent and the like, but is preferably 0.2 to 6.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluoroelastomer, and more preferably 0. It is 3 to 5.0 parts by mass.
- Peroxide cross-linking can be performed by using an uncross-linked elastomer that can be cross-linked with peroxide as a fluorine-containing elastomer and an organic peroxide as a cross-linking agent.
- the uncrosslinked elastomer that can be crosslinked with peroxide is not particularly limited, and any uncrosslinked elastomer having a site that can be crosslinked with peroxide may be used.
- the site that can be crosslinked with peroxide is not particularly limited, and examples thereof include a site having an iodine atom and a site having a bromine atom.
- the organic peroxide may be any organic peroxide that can easily generate peroxy radicals in the presence of heat or an oxidation-reduction system, for example, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3, 5,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, ⁇ , ⁇ -bis (t-) Butylperoxy) -p-diisopropylbenzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -hexine -3, benzoyl peroxide, t-butyl peroxybenzene, t-butyl peroxymaleic acid, t-butyl peroxyisopropyl carbon
- 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane and 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -hexyne-3 are preferable.
- the blending amount of the organic peroxide is preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 0.3 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluorine-containing elastomer.
- the fluorine-containing elastomer composition further contains a cross-linking aid.
- the cross-linking aid include triallyl cyanurate, triallyl isosianurate (TAIC), triacrylic formal, triallyl trimellitate, N, N'-m-phenylene bismaleimide, dipropargyl terephthalate, diallyl phthalate, and tetra.
- Examples include fight and trimetaallyl isocyanurate.
- triallyl isocyanurate (TAIC) is preferable from the viewpoint of excellent crosslinkability, mechanical properties, and flexibility.
- the blending amount of the cross-linking aid is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.01 to 7.0 parts by mass, and further preferably 0 with respect to 100 parts by mass of the fluoroelastomer. .1 to 5.0 parts by mass. If the amount of the cross-linking aid is less than 0.01 parts by mass, the mechanical properties are lowered and the flexibility is lowered. If it exceeds 10 parts by mass, the heat resistance is inferior and the durability of the molded product tends to be lowered.
- Polyol cross-linking can be performed by using an uncross-linked elastomer capable of cross-linking a polyol as a fluorine-containing elastomer and a polyhydroxy compound as a cross-linking agent.
- the blending amount of the polyhydroxy compound in the polyol cross-linking system is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the non-crosslinked elastomer capable of cross-linking the polyol.
- the polyol cross-linking can be sufficiently promoted. More preferably, it is 0.02 to 8 parts by mass. More preferably, it is 0.03 to 4 parts by mass.
- the uncrosslinked elastomer capable of cross-linking the polyol is not particularly limited, and any uncrosslinked elastomer having a site capable of cross-linking the polyol may be used.
- the site capable of cross-linking the polyol is not particularly limited, and examples thereof include a site having a vinylidene fluoride (VdF) unit.
- Examples of the method for introducing the crosslinked site include a method of copolymerizing a monomer that gives a crosslinked site during the polymerization of the uncrosslinked elastomer.
- polyhydroxy compound a polyhydroxy aromatic compound is preferably used because of its excellent heat resistance.
- the polyhydroxyaromatic compound is not particularly limited, and for example, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (hereinafter referred to as bisphenol A) and 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) perfluoropropane.
- bisphenol A 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane
- bisphenol AF 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) perfluoropropane
- Bisphenol AF can be obtained from, for example, Fujifilm Wako Junyaku Co., Ltd., Central Glass Co., Ltd.), 1,3-dihydroxybenzene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene.
- polyhydroxy aromatic compounds may be alkali metal salts, alkaline earth metal salts, or the like, but when the copolymer is coagulated with an acid, it is preferable not to use the metal salt.
- the blending amount of the polyhydroxyaromatic compound is 0.1 to 15 parts by mass, preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the uncrosslinked elastomer.
- the fluorine-containing elastomer composition further contains a cross-linking accelerator.
- the cross-linking accelerator promotes the formation of an intramolecular double bond in the defluoric acid reaction of the polymer backbone and the addition of the polyhydroxy compound to the formed double bond.
- the cross-linking accelerator may be further used in combination with an acid receiving agent such as magnesium oxide or a cross-linking aid.
- cross-linking accelerator examples include onium compounds, and among the onium compounds, ammonium compounds such as quaternary ammonium salts, phosphonium compounds such as quaternary phosphonium salts, oxonium compounds, sulfonium compounds, cyclic amines, and 1 It is preferably at least one selected from the group consisting of functional amine compounds, and more preferably at least one selected from the group consisting of quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts.
- the quaternary ammonium salt is not particularly limited, and for example, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium chloride, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5, 4,0] -7-undecenium iodide, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium hydroxyside, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5] , 4,0] -7-undecenium methylsulfate, 8-ethyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium bromide, 8-propyl-1,8-diazabicyclo [5] , 4,0] -7-undecenium bromide, 8-dodecyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium chloride, 8-dodecyl-1,8-di
- DBU-B is, for example, for example. (Available from Fujifilm Wako Junyakusha, etc.), 8-benzyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium hydroxyside, 8-phenetyl-1,8-diazabicyclo [5] , 4,0] -7-undecenium chloride, 8- (3-phenylpropyl) -1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium chloride, tetrabutylammonium hydrogensulfate, tetra Examples thereof include butylammonium hydroxide, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide and the like. Among these, DBU-B is preferable from the viewpoint of crosslinkability, mechanical properties, and flexibility.
- the quaternary phosphonium salt is not particularly limited, and for example, tetrabutylphosphonium chloride, benzyltriphenylphosphonium chloride (hereinafter referred to as BTPPC), benzyltrimethylphosphonium chloride, benzyltributylphosphonium chloride, tributylallylphosphonium chloride, tributyl. -2-methoxypropylphosphonium chloride, benzylphenyl (dimethylamino) phosphonium chloride, etc. can be mentioned.
- BTPPC benzyltriphenylphosphonium chloride
- BTPPC benzyltriphenylphosphonium chloride
- crosslinking accelerator a solid solution of a quaternary ammonium salt and bisphenol AF, a solid solution of a quaternary phosphonium salt and bisphenol AF, and a chlorine-free crosslinking accelerator disclosed in JP-A-11-147891 are used. You can also do it.
- the blending amount of the crosslinking accelerator is preferably 0.01 to 8.00 parts by mass, more preferably 0.02 to 5.00 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the uncrosslinked elastomer. More preferably, it is 0.03 to 3.00 parts by mass. If the amount of the cross-linking accelerator is less than 0.01 parts by mass, the cross-linking of the uncross-linked elastomer does not proceed sufficiently, and the heat resistance of the obtained molded product may decrease. If it exceeds 8.00 parts by mass, the moldability of the fluoroelastomer composition may be lowered, the elongation in the mechanical properties may be lowered, and the flexibility may be lowered.
- the acid receiving agent is used to neutralize the acidic substance generated during polyol cross-linking, and specific examples thereof include magnesium oxide, calcium hydroxide (for example, NICC5000 (manufactured by Inoue Lime Industry Co., Ltd.), CALDIC). # 2000, CALDI C # 1000 (manufactured by Omi Chemical Industry Co., Ltd.)), calcium oxide, litharge (lead oxide), zinc flower, dibasic lead phosphite, hydrotalcite, etc., with high activity magnesium oxide and low activity. It is preferably at least one selected from the group consisting of active magnesium.
- Polyamine cross-linking can be performed by using a fluorine-containing elastomer capable of cross-linking polyamine as a fluorine-containing elastomer and a polyamine compound as a cross-linking agent.
- the fluoroelastomer that can be crosslinked with polyamine is not particularly limited, and may be any fluorine-containing elastomer having a site that can be crosslinked with polyamine.
- the site that can be crosslinked with polyamine is not particularly limited, and examples thereof include a site having a vinylidene fluoride (VdF) unit.
- Examples of the method for introducing the cross-linking site include a method of copolymerizing a monomer that gives a cross-linking site during the polymerization of the fluoroelastomer.
- polyamine compound examples include hexamethylenediamine carbamate, N, N'-dicinnamylidene-1,6-hexamethylenediamine, and 4,4'-bis (aminocyclohexyl) methanecarbamate.
- N, N'-dicinnamimidene-1,6-hexamethylenediamine is preferable.
- the fluorine-containing elastomer composition may contain at least one polyfunctional compound.
- a polyfunctional compound is a compound having two or more functional groups having the same or different structures in one molecule.
- the functional group of the polyfunctional compound includes a carbonyl group, a carboxyl group, a haloformyl group, an amide group, an olefin group, an amino group, an isocyanate group, a hydroxy group, an epoxy group and the like, which are generally known to have reactivity. Any group can be used as long as it is a group.
- the fluoroelastomer composition contains ordinary additives, such as fillers, processing aids, plasticizers, colorants, stabilizers, adhesive aids, mold release agents, and conductive materials, which are blended into the elastomer as needed.
- additives such as an imparting agent, a heat conductivity imparting agent, a surface non-adhesive agent, a flexibility imparting agent, a heat resistance improving agent, and a flame retardant agent can be blended, and these additives impair the effects of the present disclosure. It may be used within the range that does not exist.
- a molded product can be obtained from the above-mentioned fluorine-containing elastomer composition.
- the molded product can be obtained by molding and cross-linking the above-mentioned fluorine-containing elastomer composition.
- the fluorine-containing elastomer composition can be molded by a conventionally known method.
- the molding and crosslinking methods and conditions may be within the range of known methods and conditions for the molding and crosslinking to be adopted.
- the order of molding and cross-linking is not limited, and may be molded and then crosslinked, may be crosslinked and then molded, or may be molded and crosslinked at the same time.
- Examples of the molding method include, but are not limited to, a pressure molding method using a mold, an injection molding method, and the like.
- a steam cross-linking method a normal method in which the cross-linking reaction is started by heating, a radiation cross-linking method and the like can be adopted, and among them, the cross-linking reaction by heating is preferable.
- Specific cross-linking conditions that are not limited may be appropriately determined depending on the type of cross-linking agent or the like to be used, usually within a temperature range of 140 to 250 ° C. and a cross-linking time of 1 minute to 24 hours.
- the obtained molded product can be used as various parts in various fields such as the automobile industry, the aircraft industry, and the semiconductor industry.
- the molded product is the same as the crosslinked rubber molded product described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-216915, such as a sealing material, a sliding member, and a non-adhesive member, and the fluororubber molded product described in JP-A-2019-94430. Can be used for various purposes.
- Examples of the usage form of the molded product include various sealing materials and packings such as rings, packings, gaskets, diaphragms, oil seals, and bearing seals.
- As the sealing material it can be used in applications that require excellent non-adhesiveness and low friction. In particular, it can be suitably used for various sealing materials in the automobile industry and the like.
- tubes hoses, rolls, various rubber rolls, flexible joints, rubber plates, coatings, belts, dampers, valves, valve seats, valve bodies of valves, chemical resistant coating materials, laminating materials, lining materials, etc. can.
- Solid content concentration of the aqueous dispersion 1 g of the aqueous dispersion was dried in a blower dryer at 150 ° C. for 180 minutes, the mass of the heating residue was measured, and the heating residue was relative to the mass (1 g) of the aqueous dispersion. The ratio of the mass of the minute (mass%) was calculated.
- the ratio (adhesion rate to the polymerization tank) of the mass of the polymer deposits adhering to the polymerization tank after the completion of polymerization to the total amount of the polymer (fluorine-containing elastomer) after the completion of polymerization was calculated by the following formula.
- Polymer adhesion rate (% by mass) mass of polymer deposits / mass of obtained polymer (including polymer deposits) x 100
- the mass of the obtained polymer the mass of the aqueous dispersion ⁇ the solid content concentration of the aqueous dispersion (% by mass) / 100 + the mass of the polymer deposits
- Polymers adhering to the inside of the polymerization tank such as the inner wall of the polymerization tank and stirring blades, and polymers that are released from the aqueous dispersion by aggregation and are suspended or precipitated without being dispersed in the aqueous dispersion. ..
- the mass of the polymer deposit is the mass after the water contained in the polymer deposit is dried and removed at 120 ° C.
- Average particle diameter The average particle diameter (cumulant average diameter) of the fluorine-containing elastomer particles in the aqueous dispersion was measured by the dynamic light scattering method using ELSZ-1000S (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) and calculated by the cumulant method. ..
- Number of particles (number of fluorine-containing elastomer particles in the aqueous dispersion) It was calculated by the following formula.
- the average particle size is the average diameter of the cumrant calculated by the above method
- the number of polymer particles (the number of fluorine-containing elastomer particles) is the number per 1 cc of water, and all of the examples and comparative examples contain fluorine.
- the specific gravity of the elastomer was set to 1.8.
- Mooney Viscosity Mooney viscosity was measured at 100 ° C. according to JIS K 6300-1.2013 using a Mooney viscometer MV2000E manufactured by ALPHA TECHNOLOGIES.
- Copolymerization composition Obtained by NMR analysis.
- the peak top molecular weight of the polymer (1) was measured using a gel permeation chromatograph GPC.
- GPC gel permeation chromatograph GPC (Agilent 1260 Infinity II)
- the differential refractometer RI is used as a detector
- the column is TSKgei GMPWXL 1 piece, G3000PWXL 1 piece ( ⁇ 7.8 mm ⁇ 30 cm, manufactured by Tosoh Corporation)
- the solvent is 0. .1 M Tris (0.1 M KCl, pH 9) / acetonitrile (8/2, vol / vol), flow velocity 0.5 ml / min
- column temperature was 28 ° C.
- the sample concentration at the time of driving was 2.0 mg / ml.
- PEO Polyethylene oxide
- PEG polyethylene glycol
- the peak top molecular weight was obtained from the position of the apex of the peak in the obtained molecular weight distribution chart. When multiple peaks appear in the chart, the peak top molecular weight is obtained from the peak showing the maximum value among those peaks. Table 1 shows the peak top molecular weight of the polymer (1) used in each example.
- Example 1 As the polymer (1), an aqueous solution of ammonium polyacrylate (1) (trade name "polyammonium polyacrylate solution 70 to 110", molecular weight of about 10,000, concentration of about 44% by mass, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used. board.
- ammonium polyacrylate solution 70 to 110 molecular weight of about 10,000, concentration of about 44% by mass, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Example 2 As the polymer (1), an aqueous solution of sodium polyacrylate (2) (trade name “poly (acrylic acid, sodium salt) solution", weight average molecular weight ⁇ 1200, concentration about 45% by mass, obtained from Sigma Aldrich Japan GK ) was used.
- sodium polyacrylate (2) trade name "poly (acrylic acid, sodium salt) solution"
- weight average molecular weight ⁇ 1200, concentration about 45% by mass obtained from Sigma Aldrich Japan GK
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Example 3 As the polymer (1), sodium polyacrylate (3) (trade name “sodium polyacrylate (polymerization degree 22000 to 70000)", manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. Polymerization was carried out in the same manner as in Example 2 except that 0.075 g of sodium polyacrylate (3) was used instead of 0.167 g of the aqueous solution of sodium polyacrylate (2).
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Example 4 As the polymer (1), an aqueous solution of polysodium methacrylate (4) (trade name “poly (methacrylic acid, sodium salt) solution", number average molecular weight to 5400, weight average molecular weight to 9500, concentration 30% by mass, sigma aldrich (Obtained from Japan GK) was used.
- polysodium methacrylate (4) trade name "poly (methacrylic acid, sodium salt) solution”
- number average molecular weight to 5400 number average molecular weight to 5400, weight average molecular weight to 9500, concentration 30% by mass, sigma aldrich (Obtained from Japan GK) was used.
- Example 2 except that 0.250 g of an aqueous solution of polysodium (4) (the content of sodium polymethacrylate is 0.075 g) was used instead of 0.167 g of the aqueous solution of sodium polyacrylate (2).
- the polymerization was carried out in the same manner as in the above.
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Example 5 As the polymer (1), an aqueous solution of an acrylic acid-maleic acid copolymer (5) (trade name “poly (acrylic acid-co-maleic acid) solution", weight average molecular weight 3000, concentration 50% by mass, Sigma Aldrich Japan (Obtained from a limited liability company) was used.
- an acrylic acid-maleic acid copolymer (5) trade name "poly (acrylic acid-co-maleic acid) solution", weight average molecular weight 3000, concentration 50% by mass, Sigma Aldrich Japan (Obtained from a limited liability company) was used.
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- polyacrylic acid (6) (trade name “polyacrylic acid 25000”, average molecular weight of about 25,000, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.
- Polymerization was carried out in the same manner as in Example 2 except that 0.075 g of polyacrylic acid (6) was used instead of 0.167 g of the aqueous solution of sodium polyacrylate (2).
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Example 7 As the polymer (1), polyacrylic acid (7) (trade name “polyacrylic acid 250,000”, average molecular weight of about 250,000, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.
- Polymerization was carried out in the same manner as in Example 2 except that 0.075 g of polyacrylic acid (7) was used instead of 0.167 g of the aqueous solution of sodium polyacrylate (2).
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Example 8 As the polymer (1), an aqueous solution of an acrylic acid-maleic acid copolymer (5) (trade name “poly (acrylic acid-co-maleic acid) solution", weight average molecular weight 3000, concentration 50% by mass, Sigma Aldrich Japan (Obtained from a limited liability company) was used.
- an acrylic acid-maleic acid copolymer (5) trade name "poly (acrylic acid-co-maleic acid) solution", weight average molecular weight 3000, concentration 50% by mass, Sigma Aldrich Japan (Obtained from a limited liability company) was used.
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- Example 10 As the polymer (1), an aqueous solution of polymaleic acid (10) (trade name “Poly (maleic acid), 50% solid.in water", molecular weight 800 to 1200, manufacturer Polysciences, Inc., manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Obtained from) was used.
- polymaleic acid 10
- Poly (maleic acid), 50% solid.in water molecular weight 800 to 1200, manufacturer Polysciences, Inc., manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- Table 1 shows the polymer adhesion rate, the solid content concentration of the aqueous dispersion, the mass of the aqueous dispersion, the average particle size and the number of particles.
- MT carbon Themax N-990 Cancarb TAIC: Triallyl isocyanurate, Tyke Nihon Kasei Co., Ltd.
- Perhexa 25B 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, NOF Corporation
- a dumbbell No. 6 shaped test piece was prepared according to JIS K6251, and the prepared test piece was 100% modulus (M100) in the normal state, tensile strength at break (TB), The elongation at break (EB) was measured.
- Hardness A dumbbell No. 6 shaped test piece was prepared in the same manner as above, and the hardness (Shore A) of the prepared test piece was measured according to JIS K6253 (peak value, 1 sec, 3 sec).
- Compression Permanent Strain Using a fluoroelastomer composition, press-crosslinking and oven-crosslinking are performed under the above conditions to prepare an O-ring (P24 size), and according to JIS K6262, at 200 ° C. for 72 hours and a compressibility of 25%. Under the conditions of, the compression set of the prepared O-ring was measured.
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Abstract
ビニルホスホン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、フマル酸、ビニル酢酸およびそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位を含む重合体(1)および水性媒体の存在下に、含フッ素単量体を重合することによって、含フッ素エラストマーの水性分散液を製造する含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法を提供する。
Description
本開示は、含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法に関する。
特許文献1には、水性反応媒体中でのポリマーの製造方法であって、(a)少なくとも1種のラジカル開始剤と少なくとも1種の非フッ素化界面活性剤と少なくとも1種のモノマーとを含む水性エマルションを形成させ;そして(b)前記モノマーの重合を開始させる:ことを含み、前記非フッ素化界面活性剤がポリビニルホスホン酸、ポリアクリル酸、ポリビニルスルホン酸及びそれらの塩より成る群から選択される、前記製造方法が記載されている。
本開示では、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、十分な重合速度で十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法を提供することを目的とする。
本開示によれば、ビニルホスホン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、フマル酸、ビニル酢酸およびそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位を含む重合体(1)および水性媒体の存在下に、含フッ素単量体を重合することによって、含フッ素エラストマーの水性分散液を製造する含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法が提供される。
単量体(1)が、(メタ)アクリル酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
単量体(1)に基づく重合単位の含有量が、重合体(1)を構成する全重合単位に対して、50モル%以上であることが好ましい。
重合体(1)のピークトップ分子量が、1.0×108以下であることが好ましい。
重合体(1)の量が、前記水性媒体に対して、3質量ppm以上100質量ppm未満であることが好ましい。
重合体(1)を添加した後、重合開始剤を添加することにより、含フッ素単量体の重合を開始することが好ましい。
前記含フッ素単量体が、ビニリデンフルオライドまたはテトラフルオロエチレンであることが好ましい。
前記含フッ素単量体が、ビニリデンフルオライドであることが好ましい。
さらに、一般式(A)で表される含フッ素化合物(A)の存在下に、前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
一般式(A):CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、XjおよびXkは、それぞれ独立して、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり;Raは連結基であり;Z1及びZ2は、それぞれ独立して、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1及びZ2の少なくとも1つはFを含む。但し、kが0である場合、Raは単結合以外の連結基である。)
さらに、連鎖移動剤の存在下に、前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
10~120℃で前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
0.5~10MPaGで前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
前記含フッ素エラストマーが、主鎖に-CH2-を含むことが好ましい。
前記含フッ素エラストマーのムーニー粘度(ML1+10(100℃))が、10~130であることが好ましい。
前記含フッ素エラストマーの平均粒子径が、500nm以下であることが好ましい。
単量体(1)に基づく重合単位の含有量が、重合体(1)を構成する全重合単位に対して、50モル%以上であることが好ましい。
重合体(1)のピークトップ分子量が、1.0×108以下であることが好ましい。
重合体(1)の量が、前記水性媒体に対して、3質量ppm以上100質量ppm未満であることが好ましい。
重合体(1)を添加した後、重合開始剤を添加することにより、含フッ素単量体の重合を開始することが好ましい。
前記含フッ素単量体が、ビニリデンフルオライドまたはテトラフルオロエチレンであることが好ましい。
前記含フッ素単量体が、ビニリデンフルオライドであることが好ましい。
さらに、一般式(A)で表される含フッ素化合物(A)の存在下に、前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
一般式(A):CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、XjおよびXkは、それぞれ独立して、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり;Raは連結基であり;Z1及びZ2は、それぞれ独立して、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1及びZ2の少なくとも1つはFを含む。但し、kが0である場合、Raは単結合以外の連結基である。)
さらに、連鎖移動剤の存在下に、前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
10~120℃で前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
0.5~10MPaGで前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
前記含フッ素エラストマーが、主鎖に-CH2-を含むことが好ましい。
前記含フッ素エラストマーのムーニー粘度(ML1+10(100℃))が、10~130であることが好ましい。
前記含フッ素エラストマーの平均粒子径が、500nm以下であることが好ましい。
本開示によれば、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、十分な重合速度で十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法を提供することができる。
本開示の具体的な実施形態に説明する前に、本開示で使用するいくつかの用語を定義または説明する。
本開示において、含フッ素エラストマーとは、非晶質フルオロポリマーである。「非晶質」とは、フルオロポリマーの示差走査熱量測定〔DSC〕(昇温速度10℃/分)あるいは示差熱分析〔DTA〕(昇温速度10℃/分)において現われた融解ピーク(ΔH)の大きさが4.5J/g以下であることをいう。含フッ素エラストマーは、架橋することにより、エラストマー特性を示す。エラストマー特性とは、ポリマーを延伸することができ、ポリマーを延伸するのに必要とされる力がもはや適用されなくなったときに、その元の長さを保持できる特性を意味する。
本開示において、パーフルオロ単量体とは、分子中に炭素原子-水素原子結合を含まない単量体である。上記パーフルオロ単量体は、炭素原子及びフッ素原子の他、炭素原子に結合しているフッ素原子のいくつかが塩素原子で置換された単量体であってもよく、炭素原子の他、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、燐原子、硼素原子又は珪素原子を有するものであってもよい。上記パーフルオロ単量体としては、全ての水素原子がフッ素原子に置換された単量体であることが好ましい。上記パーフルオロ単量体には、架橋性基を与える単量体は含まれない。
架橋部位を与える単量体とは、架橋剤により架橋を形成するための架橋部位をフルオロポリマーに与える単量体(キュアサイトモノマー)である。架橋部位を与える単量体には、架橋性基を与える単量体が含まれる。
本開示において、含フッ素エラストマーを構成する各単量体単位の含有量は、NMR、FT-IR、元素分析、蛍光X線分析を単量体の種類によって適宜組み合わせることで算出できる。
本開示において、「有機基」は、1個以上の炭素原子を含有する基、または有機化合物から1個の水素原子を除去して形成される基を意味する。
当該「有機基」の例は、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
シアノ基、
ホルミル基、
RaO-、
RaCO-、
RaSO2-、
RaCOO-、
RaNRaCO-、
RaCONRa-、
RaOCO-、
RaOSO2-、および、
RaNRbSO2-
(これらの式中、Raは、独立して、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、または、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
Rbは、独立して、Hまたは1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基である)
を包含する。
上記有機基としては、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
当該「有機基」の例は、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
シアノ基、
ホルミル基、
RaO-、
RaCO-、
RaSO2-、
RaCOO-、
RaNRaCO-、
RaCONRa-、
RaOCO-、
RaOSO2-、および、
RaNRbSO2-
(これらの式中、Raは、独立して、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、または、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
Rbは、独立して、Hまたは1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基である)
を包含する。
上記有機基としては、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
また、本開示において、「置換基」は、置換可能な基を意味する。当該「置換基」の例は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、脂肪族オキシ基、芳香族オキシ基、ヘテロ環オキシ基、脂肪族オキシカルボニル基、芳香族オキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、脂肪族スルホニル基、芳香族スルホニル基、ヘテロ環スルホニル基、脂肪族スルホニルオキシ基、芳香族スルホニルオキシ基、ヘテロ環スルホニルオキシ基、スルファモイル基、脂肪族スルホンアミド基、芳香族スルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基、アミノ基、脂肪族アミノ基、芳香族アミノ基、ヘテロ環アミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基、芳香族オキシカルボニルアミノ基、ヘテロ環オキシカルボニルアミノ基、脂肪族スルフィニル基、芳香族スルフィニル基、脂肪族チオ基、芳香族チオ基、ヒドロキシ基、シアノ基、スルホ基、カルボキシ基、脂肪族オキシアミノ基、芳香族オキシアミノ基、カルバモイルアミノ基、スルファモイルアミノ基、ハロゲン原子、スルファモイルカルバモイル基、カルバモイルスルファモイル基、ジ脂肪族オキシホスフィニル基、および、ジ芳香族オキシホスフィニル基を包含する。
上記脂肪族基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族基としては、総炭素原子数1~8、好ましくは1~4のアルキル基、たとえば、メチル基、エチル基、ビニル基、シクロヘキシル基、カルバモイルメチル基などが挙げられる。
上記芳香族基は、たとえば、ニトロ基、ハロゲン原子、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記芳香族基としては、炭素数6~12、好ましくは総炭素原子数6~10のアリール基、たとえば、フェニル基、4-ニトロフェニル基、4-アセチルアミノフェニル基、4-メタンスルホニルフェニル基などが挙げられる。
上記ヘテロ環基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記ヘテロ環基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは2~10の5~6員ヘテロ環、たとえば2-テトラヒドロフリル基、2-ピリミジル基などが挙げられる。
上記アシル基は、脂肪族カルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、芳香族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシル基としては、総炭素原子数2~8、好ましくは2~4のアシル基、たとえばアセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基、3-ピリジンカルボニル基などが挙げられる。
上記アシルアミノ基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよく、たとえば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシルアミノ基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは2~8のアシルアミノ基、総炭素原子数2~8のアルキルカルボニルアミノ基、たとえばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などが挙げられる。
上記脂肪族オキシカルボニル基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族オキシカルボニル基としては、総炭素原子数2~8、好ましくは2~4のアルコキシカルボニル基、たとえばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、(t)-ブトキシカルボニル基などが挙げられる。
上記カルバモイル基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記カルバモイル基としては、無置換のカルバモイル基、総炭素数2~9のアルキルカルバモイル基、好ましくは無置換のカルバモイル基、総炭素原子数2~5のアルキルカルバモイル基、たとえばN-メチルカルバモイル基、N,N-ジメチルカルバモイル基、N-フェニルカルバモイル基などが挙げられる。
上記脂肪族スルホニル基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、芳香族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族スルホニル基としては、総炭素原子数1~6、好ましくは総炭素原子数1~4のアルキルスルホニル基、たとえばメタンスルホニル基などが挙げられる。
上記芳香族スルホニル基は、ヒドロキシ基、脂肪族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記芳香族スルホニル基としては、総炭素原子数6~10のアリールスルホニル基、たとえばベンゼンスルホニル基などが挙げられる。
上記アミノ基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。
上記アシルアミノ基は、たとえば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシルアミノ基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは総炭素原子数2~8のアシルアミノ基、より好ましくは総炭素原子数2~8のアルキルカルボニルアミノ基、たとえばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などが挙げられる。
上記脂肪族スルホンアミド基、芳香族スルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基は、たとえば、メタンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基、2-ピリジンスルホンアミド基などであってもよい。
上記スルファモイル基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記スルファモイル基としては、スルファモイル基、総炭素原子数1~9のアルキルスルファモイル基、総炭素原子数2~10のジアルキルスルファモイル基、総炭素原子数7~13のアリールスルファモイル基、総炭素原子数2~12のヘテロ環スルファモイル基、より好ましくはスルファモイル基、総炭素原子数1~7のアルキルスルファモイル基、総炭素原子数3~6のジアルキルスルファモイル基、総炭素原子数6~11のアリールスルファモイル基、総炭素原子数2~10のヘテロ環スルファモイル基、たとえば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、N,N-ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基、4-ピリジンスルファモイル基などが挙げられる。
上記脂肪族オキシ基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、メトキシ基、エトキシ基、i-プロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシエトキシ基などを有していてもよい。上記脂肪族オキシ基としては、総炭素原子数1~8、好ましくは1~6のアルコキシ基、たとえばメトキシ基、エトキシ基、i-プロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシエトキシ基などが挙げられる。
上記芳香族アミノ基、ヘテロ環アミノ基は、脂肪族基、脂肪族オキシ基、ハロゲン原子、カルバモイル基、該アリール基と縮環したヘテロ環基、脂肪族オキシカルボニル基、好ましくは総炭素原子数1~4の脂肪族基、総炭素原子数1~4の脂肪族オキシ基、ハロゲン原子、総炭素原子数1~4のカルバモイル基、ニトロ基、総炭素原子数2~4の脂肪族オキシカルボニル基を有していてもよい。
上記脂肪族チオ基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、総炭素原子数1~8、より好ましくは総炭素原子数1~6のアルキルチオ基、たとえばメチルチオ基、エチルチオ基、カルバモイルメチルチオ基、t-ブチルチオ基などが挙げられる。
上記カルバモイルアミノ基は、脂肪族基、アリール基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記カルバモイルアミノ基としては、カルバモイルアミノ基、総炭素原子数2~9のアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~10のジアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数7~13のアリールカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~12のヘテロ環カルバモイルアミノ基、好ましくはカルバモイルアミノ基、総炭素原子数2~7のアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~6のジアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数7~11のアリールカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~10のヘテロ環カルバモイルアミノ基、たとえば、カルバモイルアミノ基、メチルカルバモイルアミノ基、N,N-ジメチルカルバモイルアミノ基、フェニルカルバモイルアミノ基、4-ピリジンカルバモイルアミノ基などが挙げられる。
本開示において、端点によって表わされる範囲には、その範囲内に含まれるすべての数値が含まれる(たとえば、1~10には、1.4、1.9、2.33、5.75、9.98などが含まれる)。
本開示において、「少なくとも1」の記載には、1以上の全ての数値が含まれる(たとえば、少なくとも2、少なくとも4、少なくとも6、少なくとも8、少なくとも10、少なくとも25、少なくとも50、少なくとも100など)。
以下、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。
本開示の製造方法は、含フッ素エラストマーを含有する水性分散液を製造する方法である。本開示の製造方法においては、重合体(1)および水性媒体の存在下に、含フッ素単量体を重合する。重合体(1)は、ビニルホスホン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、フマル酸、ビニル酢酸およびそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位を含む。このような重合体を用いて、含フッ素エラストマーの水性分散液を製造する方法は、これまで知られていない。
本開示の製造方法は、重合体(1)を用いて水性媒体中で含フッ素単量体を重合するものであることから、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、十分な重合速度で十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができ、高い生産性で円滑に含フッ素エラストマー水性分散液を製造することができる。
本開示の製造方法で用いる重合体(1)は、高分子界面活性剤として、含フッ素エラストマーの粒子が衝突して沈降することを防ぐなど、重合により生成する含フッ素エラストマーの粒子が水性媒体中に安定して分散するのに寄与しているものと推測される。
重合体(1)は、ビニルホスホン酸、ビニルホスホン酸塩、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸塩、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸塩、イタコン酸、イタコン酸塩、マレイン酸、マレイン酸塩、クロトン酸、クロトン酸塩、フマル酸、フマル酸塩、ビニル酢酸およびビニル酢酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位を含む。
単量体(1)は、ホスホン酸基、スルホン酸基およびカルボン酸基のうち、少なくとも1種の酸基を1つ含有する。単量体(1)には、ビニルホスホン酸塩、ビニルスルホン酸塩、(メタ)アクリル酸塩、イタコン酸塩、マレイン酸塩、クロトン酸塩、フマル酸塩およびビニル酢酸塩が含まれる。これら塩には、金属塩、アンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、ホスホニウム塩などが含まれる。
重合体(1)は、単量体(1)に基づく重合単位に加えて、他のモノマーに基づく重合単位を含むことも好ましい。他のモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸イソブチル、2-メトキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート等のアクリル酸エステル;エチレン;スチレン;2以上の酸基を含有する単量体(ただし、イタコン酸、マレイン酸およびフマル酸を除く)等が挙げられる。
他のモノマーとしては、2以上の酸基を含有する単量体(ただし、イタコン酸、マレイン酸およびフマル酸を除く)が好ましい。2以上の酸基を含有する単量体としては、多価カルボン酸、多価ホスホン酸、多価スルホン酸およびこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、多価カルボン酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。
多価カルボン酸としては、アコニット酸、メサコン酸、2-ペンテン二酸、イソプロピリデンコハク酸、2,2-ジメチル-4-メチリデンペンタン二酸、1-ブテン-2,4-ジカルボン酸、3-ブテン-1,2,3-トリカルボン酸、(E)-1-プロペン-1,2,3-トリカルボン酸、エテントリカルボン酸、3-ペンテン-1,3,4-トリカルボン酸などが挙げられ、なかでも、マレイン酸が好ましい。多価カルボン酸塩には、金属塩、アンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、ホスホニウム塩などが含まれる。
重合体(1)における酸基の数としては、重合体(1)の主鎖炭素数に対して、好ましくは0.5倍以上である。重合体(1)における酸基の数は、重合体(1)が含有するすべての種類の酸基の数の合計である。たとえば、重合体(1)が単量体(1)に基づく重合単位および2以上の酸基を含有する単量体に基づく重合単位を含有する場合、重合体(1)における酸基の数には、単量体(1)が含有する酸基の数、および、2以上の酸基を含有する単量体が含有する酸基の数が含まれる。重合体(1)における酸基の数は、NMR分析により測定することができる。
重合体(1)は、主鎖の炭素原子に単結合で直接結合した水素原子の数が少ないことが、良好な特性(たとえば、耐圧縮永久歪み性)を有する成形品を与える含フッ素エラストマーが得られることから好ましい。
重合体(1)における単量体(1)に基づく重合単位の含有量としては、重合体(1)を構成する全重合単位に対して、好ましくは50モル%以上であり、より好ましくは60モル%以上であり、さらに好ましくは70モル%以上であり、殊更に好ましくは80モル%以上であり、特に好ましくは80モル%以上であり、最も好ましくは90モル%以上であり、100モル%であってもよい。
単量体(1)としては、重合槽への含フッ素ポリマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素ポリマー粒子を発生させることができることから、(メタ)アクリル酸およびその塩、ならびに、マレイン酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、(メタ)アクリル酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。(メタ)アクリル酸およびその塩には、アクリル酸、アクリル酸塩、メタクリル酸およびメタクリル酸塩が含まれる。
重合体(1)としては、(1)ポリアクリル酸(アクリル酸のホモポリマー)又はその塩、(2)ポリメタクリル酸(メタクリル酸のホモポリマー)又はその塩、(3)アクリル酸とメタクリル酸との重合体又はその塩、(4)アクリル酸と他のモノマーとの重合体又はその塩、(5)メタクリル酸と他のモノマーとの重合体又はその塩、(6)アクリル酸とメタクリル酸と他のモノマーとの重合体又はその塩、などが挙げられる。上記重合体の塩は、アクリル酸又はメタクリル酸に基づく重合単位が有する-COOHの少なくとも1つのHがカチオンに置換されたものであればよく、全てのHがカチオンに置換されていてもよいし、一部のHのみがカチオンに置換されていてもよい。
(メタ)アクリル酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位としては、一般式:
-[CH2CH(COOM)]-
(式中、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)で示される重合単位、および、一般式:
-[CH2C(CH3)(COOM)]-
(式中、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)で示される重合単位からなる群より選択される少なくとも1種の重合単位が好ましい。
-[CH2CH(COOM)]-
(式中、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)で示される重合単位、および、一般式:
-[CH2C(CH3)(COOM)]-
(式中、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)で示される重合単位からなる群より選択される少なくとも1種の重合単位が好ましい。
R7の有機基としては、アルキル基が好ましい。上記R7としては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましい。
上記金属原子としては、1、2価の金属原子が挙げられ、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、Na、K又はLiが好ましい。
重合体(1)は、(メタ)アクリル酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位を含み、更に、上記他のモノマーに基づく重合単位を含んでもよい。
重合体(1)における(メタ)アクリル酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位の含有量としては、重合体(1)を構成する全重合単位に対して、好ましくは50モル%以上であり、より好ましくは60モル%以上であり、さらに好ましくは70モル%以上であり、殊更に好ましくは80モル%以上であり、特に好ましくは80モル%以上であり、最も好ましくは90モル%以上であり、100モル%であってもよい。
重合体(1)としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸とマレイン酸との共重合体、ポリマレイン酸、および、これらの塩からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸とマレイン酸との共重合体、および、これらの塩からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。これらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩またはアンモニウム塩が好ましい。
重合体(1)のピークトップ分子量は、特に限定されず、2.0×102~1.0×108であってよい。重合体(1)のピークトップ分子量は、重合槽への含フッ素ポリマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素ポリマー粒子を発生させることができることから、好ましくは2.5×102以上であり、より好ましくは5.0×102以上であり、さらに好ましくは1.0×103以上であり、特に好ましくは2.0×103以上であり、好ましくは5.0×106以下であり、より好ましくは5.0×105以下であり、さらに好ましくは2.5×105以下であり、特に好ましくは5.0×104以下である。
ピークトップ分子量は、ゲル浸透クロマトグラフGPCを用いて測定する値である。
具体的には、ゲル浸透クロマトグラフGPC(Agilent 1260 Infinity II)を用いて、検出器として示差屈折率検出器 RI、カラムはTSKgei GMPWXL 1本、G3000PWXL 1本(φ7.8mm×30cm、東ソー社製)、溶媒は0.1M Tris(0.1M KCl,pH9)/アセトニトリル(8/2,vol/vol)、流速0.5ml/min、カラム温度を28℃とする。打ち込み時のサンプル濃度を2.0mg/mlとする。標準試料として、ポリエチレンオキサイド(PEO)又はポリエチレングリコール(PEG)を用いる。高分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104以上)ではPEOを、低分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104未満)ではPEGを用いる。このようにして得られる分子量分布のチャート中のピークの頂点の位置からピークトップ分子量を求める。チャート中に複数のピークが現れる場合には、それらのピークの中で最大値を示すピークの位置からピークトップ分子量を求める。
具体的には、ゲル浸透クロマトグラフGPC(Agilent 1260 Infinity II)を用いて、検出器として示差屈折率検出器 RI、カラムはTSKgei GMPWXL 1本、G3000PWXL 1本(φ7.8mm×30cm、東ソー社製)、溶媒は0.1M Tris(0.1M KCl,pH9)/アセトニトリル(8/2,vol/vol)、流速0.5ml/min、カラム温度を28℃とする。打ち込み時のサンプル濃度を2.0mg/mlとする。標準試料として、ポリエチレンオキサイド(PEO)又はポリエチレングリコール(PEG)を用いる。高分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104以上)ではPEOを、低分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104未満)ではPEGを用いる。このようにして得られる分子量分布のチャート中のピークの頂点の位置からピークトップ分子量を求める。チャート中に複数のピークが現れる場合には、それらのピークの中で最大値を示すピークの位置からピークトップ分子量を求める。
重合体(1)は、水溶性であり、分散能、キレート能、流動性を示す増粘性を示すことが好ましい。
重合体(1)は従来公知の方法により製造することができる。また、市販品を用いることができる。重合体(1)の市販品としては、エレミノール MBN-2(三洋化成社製)、アロンシリーズ(東亜合成社製)、アクアリックLシリーズ(日本触媒社製)、ビスコメート(昭和電工社製)等が挙げられる。
含フッ素単量体を重合する際の重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、好ましくは3~5000質量ppmであり、より好ましくは5質量ppm以上であり、さらに好ましくは10質量ppm以上であり、特に好ましくは20質量ppm以上であり、最も好ましくは30質量ppm以上であり、また、より好ましくは1000質量ppm以下であり、さらに好ましくは500質量ppm以下であり、特に好ましくは300質量ppm以下であり、最も好ましくは200質量ppm以下であり、100質量ppm未満であってもよい。含フッ素単量体を重合する際の重合体(1)の量を上記の範囲内とすることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。
重合に用いる重合開始剤の種類および重合温度によって、重合体(1)の量を調整することも好ましい。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~150質量ppmがより好ましく、5~100質量ppmがさらに好ましく、8~80質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、5~300質量ppmがより好ましく、8~200質量ppmがさらに好ましく、10~180質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、10℃以上40℃未満で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~100質量ppmがより好ましく、5~80質量ppmがさらに好ましく、10~70質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、5~300質量ppmがより好ましく、10~200質量ppmがさらに好ましく、15~150質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、5~500質量ppmが好ましく、8~300質量ppmがより好ましく、15~200質量ppmがさらに好ましく、20~150質量ppmが最も好ましい。
含フッ素単量体を重合する際の重合体(1)の量を上記の範囲内とすることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~150質量ppmがより好ましく、5~100質量ppmがさらに好ましく、8~80質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、5~300質量ppmがより好ましく、8~200質量ppmがさらに好ましく、10~180質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、10℃以上40℃未満で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~100質量ppmがより好ましく、5~80質量ppmがさらに好ましく、10~70質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、5~300質量ppmがより好ましく、10~200質量ppmがさらに好ましく、15~150質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、重合体(1)の量としては、水性媒体に対して、5~500質量ppmが好ましく、8~300質量ppmがより好ましく、15~200質量ppmがさらに好ましく、20~150質量ppmが最も好ましい。
含フッ素単量体を重合する際の重合体(1)の量を上記の範囲内とすることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。
本開示の製造方法において、含フッ素単量体の重合は、たとえば、攪拌機を備えた耐圧の重合槽に、重合体(1)および水性媒体を仕込み、脱酸素後、単量体を仕込み、所定の温度にし、重合開始剤を添加して、反応を開始することによって行うことができる。反応の進行とともに圧力が低下するので、初期圧力を維持するように、追加の単量体を連続的又は間欠的に追加供給し、所定量の単量体を供給した時点で、供給を停止し、反応容器内の単量体をパージし、温度を室温に戻して反応を終了させる。
本開示の製造方法において、重合体(1)を添加する時機は、特に限定されず、重合反応の任意の時点において、重合体(1)を添加すればよい。
本開示の製造方法において、重合により生成するポリマー(含フッ素エラストマー)の固形分濃度が、好ましくは1.0質量%に達する前、より好ましくは0.8質量%に達する前、さらに好ましくは0.5質量%に達する前、特に好ましくは0.1質量%に達する前、最も好ましくは0質量%に達する前に、重合系に重合体(1)が存在していることが好ましい。重合によりポリマーが生成する前に、あるいは、重合により生成するポリマーが少量である時期に、重合体(1)を重合系に添加することによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。上記固形分濃度は、水性媒体およびポリマー(含フッ素エラストマー)の合計に対するポリマーの濃度である。
本開示の製造方法における重合体(1)を添加する最も好ましい時機は、重合反応の制御が容易であることから、重合により生成するポリマー(含フッ素エラストマー)の固形分濃度が0質量%に達する前である。すなわち、本開示の製造方法において、重合開始剤を重合系に存在させ、重合反応を開始させる前に、重合体(1)を存在させることが好ましい。
また、本開示の製造方法において、重合によりポリマーが生成する前に、あるいは、重合により生成するポリマーが少量である時期に、重合体(1)を重合系に添加した場合でも、その後に重合体(1)をさらに重合系に添加してもよい。重合体(1)を追加で添加することによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、高い重合速度を維持できる。重合体(1)を追加で添加する場合、重合体(1)の合計の量(添加量)を、上述した重合体(1)の好適な量の範囲内となるように調整することが好ましい。
水性媒体は、水を含む液体を意味する。水性媒体は、水を含むものであれば特に限定されず、水と、例えば、アルコール、エーテル、ケトン等のフッ素非含有有機溶媒、及び/又は、沸点が40℃以下であるフッ素含有有機溶媒とを含むものであってもよい。
水性媒体は酸性であることが好ましい。酸性の水性媒体を用いて、重合体(1)の存在下に、含フッ素単量体を重合することによって、重合槽への含フッ素ポリマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素ポリマー粒子を発生させることができる。水性媒体のpHとしては、好ましくは7以下であり、より好ましくは6以下であり、好ましくは3以上である。
本開示の製造方法では、重合体(1)および水性媒体に加えて、さらに、重合開始剤の存在下に、前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。本開示の製造方法では、たとえば、重合体(1)を重合系に添加した後、重合開始剤を重合系に添加することにより、含フッ素単量体の重合を開始することができる。重合体(1)および重合開始剤を併存させた状態で、含フッ素単量体を重合させることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。
重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が挙げられる。重合開始剤としては、含フッ素単量体を重合する温度において、ラジカルを発生しうるものであれば特に限定されず、油溶性重合開始剤、水溶性重合開始剤などを使用することができるが、水溶性重合開始剤が好ましい。また、重合開始剤を、還元剤などと組み合わせて、レドックス開始剤として用いてもよい。
含フッ素単量体を重合する際の重合開始剤の量は、単量体の種類、目的とする含フッ素エラストマーの分子量、反応速度によって適宜決定される。重合開始剤の量は、目的とする含フッ素エラストマーの分子量や、重合反応速度によって適宜決定されるが、単量体全量100質量%に対して、好ましくは0.00001~10質量%であり、より好ましくは0.0001~1質量%である。
重合開始剤としては、油溶性ラジカル重合開始剤、水溶性ラジカル重合開始剤、またはアゾ化合物を使用できる。
油溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の油溶性の過酸化物であってよく、たとえばジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジsec-ブチルパーオキシジカーボネートなどのジアルキルパーオキシカーボネート類、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシピバレートなどのパーオキシエステル類、ジt-ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類などが、また、ジ(ω-ハイドロ-ドデカフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(ω-ハイドロ-テトラデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω-ハイドロ-ヘキサデカフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロバレリル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-ヘキサフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-デカフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-テトラデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ω-ハイドロ-ドデカフルオロヘプタノイル-ω-ハイドロヘキサデカフルオロノナノイル-パーオキサイド、ω-クロロ-ヘキサフルオロブチリル-ω-クロ-デカフルオロヘキサノイル-パーオキサイド、ω-ハイドロドデカフルオロヘプタノイル-パーフルオロブチリル-パーオキサイド、ジ(ジクロロペンタフルオロブタノイル)パーオキサイド、ジ(トリクロロオクタフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(テトラクロロウンデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(ペンタクロロテトラデカフルオロデカノイル)パーオキサイド、ジ(ウンデカクロロドトリアコンタフルオロドコサノイル)パーオキサイドなどのジ[パーフロロ(またはフルオロクロロ)アシル]パーオキサイド類などが代表的なものとしてあげられる。
アゾ化合物としては、アゾジカルボキシレ-ト、アゾジカルボキシルジアミド、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス2,4-ジメチルバレロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)が挙げられる。
水溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の水溶性過酸化物であってよく、たとえば、過硫酸、過ホウ酸、過塩素酸、過リン酸、過炭酸などのアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタル酸パーオキシド等の有機過酸化物、t-ブチルパーマレエート、t-ブチルハイドロパーオキサイドなどがあげられる。亜硫酸塩類のような還元剤も併せて含んでもよく、その使用量は過酸化物に対して0.1~20倍であってよい。
水溶性過酸化物としては、発生ラジカル量の調整が容易であることから、過硫酸の塩が好ましく、過硫酸カリウム(K2S2O8)、過硫酸アンモニウム((NH4)2S2O8)、過硫酸ナトリウム(Na2S2O8)がより好ましく、過硫酸アンモニウムが最も好ましい。
重合温度が45℃以上で水溶性過酸化物を用いて重合を実施する場合には、還元剤を用いずに、重合することが好ましい。
例えば、60℃以下の低温で重合を実施する場合等では、重合開始剤として、酸化剤と還元剤を組み合わせるレドックス開始剤を用いるのが好ましい。すなわち、上記重合は、レドックス開始剤の存在下で行なうことが好ましい。
酸化剤としては、過硫酸塩、有機過酸化物、過マンガン酸カリウム、三酢酸マンガン、セリウム硝酸アンモニウム、臭素酸塩等が挙げられる。還元剤としては、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、臭素酸塩、ジイミン、シュウ酸、スルフィン酸金属塩等が挙げられる。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムが挙げられる。亜硫酸塩としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸アンモニウムが挙げられる。開始剤の分解速度を上げるため、レドックス開始剤の組み合わせには、銅塩、鉄塩を加えることも好ましい。銅塩としては、硫酸銅(II)、鉄塩としては硫酸鉄(II)が挙げられる。また、銅塩、鉄塩を用いる場合、キレート剤を加えることが特に好ましい。キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩2水和物が好ましい。
レドックス開始剤としては、例えば、過マンガン酸カリウム/シュウ酸、過硫酸アンモニウム/重亜硫酸塩/硫酸鉄(II)、過硫酸アンモニウム/亜硫酸塩/硫酸鉄(II)、過硫酸アンモニウム/亜硫酸塩、過硫酸アンモニウム/硫酸鉄(II)、三酢酸マンガン/シュウ酸、セリウム硝酸アンモニウム/シュウ酸、臭素酸塩/亜硫酸塩、臭素酸塩/重亜硫酸塩、過硫酸アンモニウム/ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物等が挙げられ、過硫酸アンモニウム/ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物が好ましい。
レドックス開始剤を用いる場合は、酸化剤又は還元剤のいずれかをあらかじめ重合槽に仕込み、ついでもう一方を連続的又は断続的に加えて重合を開始させてもよい。例えば、過硫酸アンモニウム/ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物を用いる場合、重合槽に過硫酸アンモニウムを仕込み、そこへヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物を連続的に添加することが好ましい。
レドックス開始剤における、過硫酸塩の使用量は、重合に用いる上記水性媒体に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.01~1.5質量%がより好ましく、0.05~1.0質量%が特に好ましい。
還元剤の使用量は、重合に用いる上記水性媒体に対して、1~30質量%が好ましく、3~25質量%がより好ましく、5~20質量%が特に好ましい。
また、第三成分(上記銅塩、鉄塩等)の使用量は、重合に用いる上記水性媒体に対して、0.001~0.5質量%が好ましく、0.005~0.4質量%がより好ましく、0.01~0.3質量%が特に好ましい。
本開示の製造方法において、さらに連鎖移動剤の存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。連鎖移動剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、炭化水素、エステル、エーテル、アルコール、ケトン、含ハロゲン化合物、カーボネート等を用いることができる。なかでも、イソペンタン、マロン酸ジエチル及び酢酸エチルは、反応速度が低下しにくいという観点から好ましく、I(CF2)4I、I(CF2)6I、ICH2I等のジヨウ素化合物は、ポリマー末端のヨウ素化が可能で、反応性ポリマーとして使用できる観点から好ましい。
連鎖移動剤としては、特に、臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することが好ましい。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用して行う重合方法としては、たとえば、ヨウ素移動重合又は臭素移動重合が挙げられる。
ヨウ素化合物及び臭素化合物は非水溶性で乳化しにくい。そのため、元来乳化重合では制限があり、界面活性剤を多量に使用しなければならない傾向があった。本開示の製造方法により、従来用いられてきた界面活性剤の非存在下であっても、ヨウ素化合物又は臭素化合物を使用する重合、例えば、ヨウ素移動重合又は臭素移動重合によって、含フッ素エラストマーを得ることが可能となった。
ヨウ素移動重合は、炭素-ヨウ素結合の解離エネルギーが低いためラジカル的に活性で、ラジカル重合反応の過程では連鎖移動反応が関与することにより起こる、ラジカル的連鎖再賦活化機構によるリビングラジカル重合を利用する方法のことである。反応条件については公知の条件を適宜利用することができ、特に限定されないが、例えば、「高分子論文集、Vol.49、No.10、pp.765-783、1992年10月」及び特開昭53-3495号公報等に記載の条件を適宜採用することができる。ヨウ素化合物の代わりに臭素化合物を使用して同様の重合を行うことができ、本開示では、このような重合を臭素移動重合という。
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性などの点から、ヨウ素移動重合が好ましい。
臭素化合物又はヨウ素化合物の代表例としては、たとえば、一般式:
R8IxBry
(式中、xおよびyはそれぞれ0~2の整数であり、かつ1≦x+y≦2を満たすものであり、R8は炭素数1~16の飽和もしくは不飽和のフルオロ炭化水素基またはクロロフルオロ炭化水素基、または炭素数1~3の炭化水素基であり、酸素原子を含んでいてもよい)で表される化合物があげられる。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することによって、ヨウ素または臭素が重合体に導入され、架橋点として機能する。
R8IxBry
(式中、xおよびyはそれぞれ0~2の整数であり、かつ1≦x+y≦2を満たすものであり、R8は炭素数1~16の飽和もしくは不飽和のフルオロ炭化水素基またはクロロフルオロ炭化水素基、または炭素数1~3の炭化水素基であり、酸素原子を含んでいてもよい)で表される化合物があげられる。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することによって、ヨウ素または臭素が重合体に導入され、架橋点として機能する。
臭素化合物及びヨウ素化合物としては、たとえば1,3-ジヨードパーフルオロプロパン、2-ヨードパーフルオロプロパン、1,3-ジヨード-2-クロロパーフルオロプロパン、1,4-ジヨードパーフルオロブタン、1,5-ジヨード-2,4-ジクロロパーフルオロペンタン、1,6-ジヨードパーフルオロヘキサン、1,8-ジヨードパーフルオロオクタン、1,12-ジヨードパーフルオロドデカン、1,16-ジヨードパーフルオロヘキサデカン、ジヨードメタン、1,2-ジヨードエタン、1,3-ジヨード-n-プロパン、CF2Br2、BrCF2CF2Br、CF3CFBrCF2Br、CFClBr2、BrCF2CFClBr、CFBrClCFClBr、BrCF2CF2CF2Br、BrCF2CFBrOCF3、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエタン、1-ブロモ-3-ヨードパーフルオロプロパン、1-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブタン、2-ブロモ-3-ヨードパーフルオロブタン、3-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブテン-1、2-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブテン-1、ベンゼンのモノヨードモノブロモ置換体、ジヨードモノブロモ置換体、ならびに(2-ヨードエチル)および(2-ブロモエチル)置換体などがあげられ、これらの化合物は、単独で使用してもよく、相互に組み合わせて使用することもできる。
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性、入手容易性などの点から、臭素を含まず、ヨウ素のみを含む化合物が好ましく、1,4-ジヨードパーフルオロブタン、1,6-ジヨードパーフルオロヘキサン、又は、2-ヨードパーフルオロプロパンを用いるのが好ましい。
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性、入手容易性などの点から、臭素を含まず、ヨウ素のみを含む化合物が好ましく、1,4-ジヨードパーフルオロブタン、1,6-ジヨードパーフルオロヘキサン、又は、2-ヨードパーフルオロプロパンを用いるのが好ましい。
連鎖移動剤の量は、重合で使用される単量体全量に対して、好ましくは0.2×10-3~2モル%であり、より好ましくは1.0×10-3~1モル%である。
本開示の製造方法においては、含フッ素単量体を重合する。含フッ素単量体は、好ましくは親水基を含有しない。含フッ素単量体としては、フッ化ビニリデン(ビニリデンフルオライド)(VdF)、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、トリフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、テトラフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロブテン、テトラフルオロイソブテン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、ヨウ素含有フッ素化ビニルエーテル、一般式(2):
CHX1=CX2Rf (2)
(式中、X1およびX2は、一方がHであり、他方がFであり、Rfは炭素数1~12の直鎖または分岐したフルオロアルキル基)で表される含フッ素単量体(2)などのフッ素含有単量体が挙げられる。
CHX1=CX2Rf (2)
(式中、X1およびX2は、一方がHであり、他方がFであり、Rfは炭素数1~12の直鎖または分岐したフルオロアルキル基)で表される含フッ素単量体(2)などのフッ素含有単量体が挙げられる。
PAVEとしては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)(PMVE)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)(PEVE)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)がより好ましく、特にPMVEが好ましい。
また、PAVEとしては、式:CF2=CFOCF2ORfc(式中、Rfcは、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖状パーフルオロアルキル基、炭素数5~6の環式パーフルオロアルキル基、又は、1~3個の酸素原子を含む炭素数2~6の直鎖または分岐鎖状パーフルオロオキシアルキル基である)で表されるパーフルオロビニルエーテルを用いることもできる。PAVEとしては、例えば、CF2=CFOCF2OCF3、CF2=CFOCF2OCF2CF3またはCF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3が好ましい。
含フッ素単量体(2)としては、Rfが直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Rfが直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Rfの炭素数は1~6であることが好ましい。
含フッ素単量体(2)としては、CH2=CFCF3、CH2=CFCF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF2CF3、CHF=CHCF3(1,3,3,3-テトラフルオロプロペン)、CHF=CHCF3(E体)、CHF=CHCF3(Z体)などが挙げられ、なかでも、CH2=CFCF3で示される2,3,3,3-テトラフルオロプロピレンが好ましい。
本開示の製造方法においては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、含フッ素単量体として、少なくともビニリデンフルオライドまたはテトラフルオロエチレンを重合することが好ましく、ビニリデンフルオライドを重合することがより好ましい。
本開示の製造方法において、含フッ素単量体とともに、フッ素非含有単量体を重合してもよい。フッ素非含有単量体としては、たとえばエチレン、プロピレン、ブテン、ペンテンなどの炭素数2~10のα-オレフィン単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどのアルキル基が炭素数1~20であるアルキルビニルエーテルなどが挙げられ、これらの単量体や化合物のなかから1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
本開示の製造方法によれば、含フッ素エラストマーを含有する水性分散液を製造することができる。含フッ素エラストマーとしては、含フッ素単量体の重合が一層円滑に進行し、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、部分フッ素化エラストマーが好ましい。部分フッ素化エラストマーとは、含フッ素単量体単位を含み、全重合単位に対するパーフルオロ単量体単位の含有量が90モル%未満のフルオロポリマーであって、20℃以下のガラス転移温度を有し、4.5J/g以下の融解ピーク(ΔH)の大きさを有するフルオロポリマーである。
含フッ素エラストマーは、主鎖にメチレン基(-CH2-)を含むことが好ましい。主鎖に-CH2-を含む含フッ素エラストマー(部分フッ素化エラストマー)としては、-CH2-で表される化学構造を含むものであれば特に限定されず、例えば、-CH2-CF2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-CH2-、-CH2-CF2-(CF3)-等の構造を含む含フッ素エラストマーが挙げられ、これらは、例えば、ビニリデンフルオライド、プロピレン、エチレン、2,3,3,3-テトラフルオロプロピレン等を重合することにより、含フッ素エラストマーの主鎖に導入することができる。含フッ素エラストマーにおけるテトラフルオロエチレン単位の含有量(含フッ素エラストマーの全重合単位に対するテトラフルオロエチレンに基づく重合単位の含有量)は、40モル%未満であってよい。
含フッ素エラストマーとしては、たとえばテトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VdF)および一般式:CF2=CF-Rfa(式中、Rfaは-CF3または-ORfb(Rfbは炭素数1~5のパーフルオロアルキル基))で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物(たとえばヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)など)からなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体に基づく単量体単位を含有することが好ましい。含フッ素エラストマーとしては、なかでも、VdF単位またはTFE単位を含有することが好ましい。
含フッ素エラストマーとしてより具体的には、VdF系含フッ素エラストマー、TFE/プロピレン(Pr)系含フッ素エラストマー、TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマー、エチレン(Et)/HFP系含フッ素エラストマー、Et/HFP/VdF系含フッ素エラストマー、Et/HFP/TFE系含フッ素エラストマー、Et/TFE/PAVE系含フッ素エラストマーなどが挙げられる。これらの中でも、VdF系含フッ素エラストマー、TFE/Pr系含フッ素エラストマー、TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマー又はEt/TFE/PAVE系含フッ素エラストマーが、耐熱老化性、耐油性が良好な点からより好適である。
VdF系含フッ素エラストマーは、VdF単位を有する含フッ素エラストマーである。VdF系含フッ素エラストマーは、VdF単位が、VdF単位とその他の単量体に基づく単量体単位との合計モル数の20モル%以上、90モル%以下が好ましく、40モル%以上、85モル%以下がより好ましく、45モル%以上、80モル%以下が更に好ましく、50モル%以上、80モル%以下が特に好ましい。
VdF系含フッ素エラストマーにおけるその他の単量体としては、VdFと共重合可能な単量体であれば特に限定されず、たとえば、上述した含フッ素単量体を使用することができる。
VdF系含フッ素エラストマーとしては、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/CTFE共重合体、VdF/CTFE/TFE共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体、VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体、VdF/TFE/Pr共重合体、VdF/Et/HFP共重合体及びVdF/含フッ素単量体(2)の共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましい。また、VdF以外の他の単量体として、TFE、HFP及びPAVEからなる群より選択される少なくとも1種の単量体を有するものであることがより好ましい。
VdF系含フッ素エラストマーとしては、これらのなかでも、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体及びVdF/HFP/TFE/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましく、VdF/HFP共重合体、VdF/HFP/TFE共重合体、VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体及びVdF/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体がより好ましい。
VdF/PAVE共重合体としては、VdF/PAVEの組成が(65~90)/(35~10)(モル%)のものが好ましい。
また、VdF/PAVEの組成は、(50~78)/(50~22)(モル%)であることも好ましい形態の一つである。
また、VdF/PAVEの組成は、(50~78)/(50~22)(モル%)であることも好ましい形態の一つである。
VdF/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/TFE/PAVEの組成が(40~80)/(3~40)/(15~35)(モル%)のものが好ましい。
VdF/HFP/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/PAVEの組成が(65~90)/(3~25)/(3~25)(モル%)のものが好ましい。
VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/TFE/PAVEの組成が(40~90)/(0~25)/(0~40)/(3~35)(モル%)のものが好ましく、(40~80)/(3~25)/(3~40)/(3~25)(モル%)のものがより好ましい。
VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体としては、VdF/含フッ素単量体(2)単位が(85~20)/(15~80)(モル%)であり、VdFおよび含フッ素単量体(2)以外の他の単量体単位が全単量体単位の0~50モル%のものが好ましく、VdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が(80~20)/(20~80)であることがより好ましい。また、VdF/含フッ素単量体(2)単位の組成は、(78~50)/(22~50)(モル%)であることも好ましい形態の一つである。
また、VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体としては、VdF/含フッ素単量体(2)単位が(85~50)/(15~50)(モル%)であり、VdFおよび含フッ素単量体(2)以外他の単量体単位が全単量体単位の1~50モル%であるものも好ましい。VdFおよび含フッ素単量体(2)以外の他の単量体としては、TFE、HFP、PMVE、パーフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)、PPVE、CTFE、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、Et、Pr、アルキルビニルエーテル、架橋性基を与える単量体などのVdF系含フッ素エラストマーにおけるその他の単量体として例示した単量体が好ましく、なかでもPMVE、CTFE、HFP、TFEであることがより好ましい。
TFE/Pr系含フッ素エラストマーは、TFE45~70モル%、Pr55~30モル%からなる含フッ素共重合体をいう。これら2成分に加えて、特定の第3成分を含んでいてもよい。
特定の第3成分としては、例えばTFE以外の含フッ素オレフィン(例えば、VdF、HFP、CTFE、パーフルオロ(ブチルエチレン)等)、含フッ素ビニルエーテル(パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)等)等の含フッ素単量体;α-オレフィン(エチレン、1-ブテン等)、ビニルエーテル類(エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル等)、ビニルエステル類(酢酸ビニル、安息香酸ビニル、クロトン酸ビニル、メタクリル酸ビニル等)の炭化水素系単量体;等を含んでいてもよい。上記特定の第3成分は、1種でもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
TFE/Pr系含フッ素エラストマーは、VdFを含むことが好ましく、TFE/Pr系含フッ素エラストマーの中で、TFEとPrとVdFとからなるエラストマーを、TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマーという。
TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマーは、更に、VdF以外の上記特定の第3成分を含んでいてもよい。上記特定の第3成分は、1種でもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。TFE/Pr系含フッ素エラストマーにおける、第3成分の合計の含有量は、35モル%以下が好ましく、33モル%以下がより好ましく、31モル%以下が更に好ましい。
Et/HFP共重合体としては、Et/HFPの組成が、(35~80)/(65~20)(モル%)であるものが好ましく、(40~75)/(60~25)(モル%)であるものがより好ましい。
Et/HFP/TFE共重合体は、Et/HFP/TFEの組成が、(35~75)/(25~50)/(0~15)(モル%)であるものが好ましく、(45~75)/(25~45)/(0~10)(モル%)であるものがより好ましい。
Et/TFE/PAVE共重合体は、Et/TFE/PAVEの組成が、(10~40)/(32~60)/(20~40)(モル%)であることが好ましく、(20~40)/(40~50)/(20~30)(モル%)であることがより好ましい。PAVEとしてはPMVEが好ましい。
含フッ素エラストマーとしては、VdF単位を含む含フッ素エラストマーが好ましく、VdF/HFP共重合体またはVdF/HFP/TFE共重合体がより好ましく、VdF/HFP/TFEの組成が(32~85)/(10~34)/(0~40)(モル%)であるものが特に好ましい。VdF/HFP/TFEの組成としては、(32~85)/(15~34)/(0~34)(モル%)がより好ましく、(47~81)/(17~32)/(0~26)(モル%)が更に好ましい。
例えば、上記VdF/HFP共重合体において、VdF/HFPの組成としては、好ましくは(45~85)/(15~55)(モル%)であり、より好ましくは(50~83)/(17~50)(モル%)であり、さらに好ましくは(55~81)/(19~45)(モル%)であり、特に好ましくは(60~80)/(20~40)(モル%)である。
上述した構成は、含フッ素エラストマーの主単量体の構成であり、主単量体に加えて、架橋性基を与える単量体を共重合してもよい。架橋性基を与える単量体としては、製造法や架橋系に応じて適切な架橋性基を含フッ素エラストマー中に導入できるものであればよく、たとえばヨウ素原子、臭素原子、炭素-炭素二重結合、シアノ基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、エステル基などの架橋性基を含む公知の重合性化合物が挙げられる。
好ましい架橋性基を与える単量体としては、一般式(3):
CY1 2=CY2Rf 2X1 (3)
(式中、Y1、Y2はフッ素原子、水素原子または-CH3;Rf 2は1個以上のエーテル結合性酸素原子を有していてもよく、芳香族環を有していてもよい、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基;X1はヨウ素原子または臭素原子)
で示される化合物が挙げられる。
CY1 2=CY2Rf 2X1 (3)
(式中、Y1、Y2はフッ素原子、水素原子または-CH3;Rf 2は1個以上のエーテル結合性酸素原子を有していてもよく、芳香族環を有していてもよい、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基;X1はヨウ素原子または臭素原子)
で示される化合物が挙げられる。
架橋性基を与える単量体としては、具体的には、たとえば、一般式(4):
CY1 2=CY2Rf 3CHR1-X1 (4)
(式中、Y1、Y2、X1は前記同様であり、Rf 3は1個以上のエーテル結合性酸素原子を有していてもよく水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基、すなわち水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素オキシアルキレン基、または水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素ポリオキシアルキレン基;R1は水素原子またはメチル基)
で示されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式(5)~(22):
CY4 2=CY4(CF2)n-X1 (5)
(式中、Y4は、同一又は異なり、水素原子またはフッ素原子、nは1~8の整数)
CF2=CFCF2Rf 4-X1 (6)
(式中、R4は、-(OCF2)n-または-(OCF(CF3))n-であり、nは0~5の整数)
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2-X1 (7)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF3)-X1 (8)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n-X1 (9)
(式中、mは0~5の整数、nは1~8の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m-X1 (10)
(式中、mは1~5の整数)
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(-X1)CF3 (11)
(式中、nは1~4の整数)
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)-X1 (12)
(式中、nは2~5の整数)
CF2=CFO(CF2)n-(C6H4)-X1 (13)
(式中、nは1~6の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)-X1 (14)
(式中、nは1~2の整数)
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)-X1 (15)
(式中、nは0~5の整数)、
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X1 (16)
(式中、mは0~5の整数、nは1~3の整数)
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)-X1 (17)
CH2=CFCF2OCH2CF2-X1 (18)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)-X1 (19)
(式中、mは0以上の整数)
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n-X1 (20)
(式中、nは1以上の整数)
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3)OCF2-X1 (21)
CH2=CH-(CF2)nX1 (22)
(式中、nは2~8の整数)
(一般式(5)~(22)中、X1は前記と同様)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体などが挙げられ、これらをそれぞれ単独で、または任意に組合わせて用いることができる。
CY1 2=CY2Rf 3CHR1-X1 (4)
(式中、Y1、Y2、X1は前記同様であり、Rf 3は1個以上のエーテル結合性酸素原子を有していてもよく水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基、すなわち水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素オキシアルキレン基、または水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素ポリオキシアルキレン基;R1は水素原子またはメチル基)
で示されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式(5)~(22):
CY4 2=CY4(CF2)n-X1 (5)
(式中、Y4は、同一又は異なり、水素原子またはフッ素原子、nは1~8の整数)
CF2=CFCF2Rf 4-X1 (6)
(式中、R4は、-(OCF2)n-または-(OCF(CF3))n-であり、nは0~5の整数)
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2-X1 (7)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF3)-X1 (8)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n-X1 (9)
(式中、mは0~5の整数、nは1~8の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m-X1 (10)
(式中、mは1~5の整数)
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(-X1)CF3 (11)
(式中、nは1~4の整数)
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)-X1 (12)
(式中、nは2~5の整数)
CF2=CFO(CF2)n-(C6H4)-X1 (13)
(式中、nは1~6の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)-X1 (14)
(式中、nは1~2の整数)
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)-X1 (15)
(式中、nは0~5の整数)、
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X1 (16)
(式中、mは0~5の整数、nは1~3の整数)
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)-X1 (17)
CH2=CFCF2OCH2CF2-X1 (18)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)-X1 (19)
(式中、mは0以上の整数)
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n-X1 (20)
(式中、nは1以上の整数)
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3)OCF2-X1 (21)
CH2=CH-(CF2)nX1 (22)
(式中、nは2~8の整数)
(一般式(5)~(22)中、X1は前記と同様)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体などが挙げられ、これらをそれぞれ単独で、または任意に組合わせて用いることができる。
一般式(4)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としては、一般式(23):
(式中、mは1~5の整数であり、nは0~3の整数)
で表されるヨウ素含有フッ素化ビニルエーテルが好ましく挙げられ、より具体的には、
などが挙げられるが、これらの中でも、ICH2CF2CF2OCF=CF2が好ましい。
で表されるヨウ素含有フッ素化ビニルエーテルが好ましく挙げられ、より具体的には、
一般式(5)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としてより具体的には、ICF2CF2CF=CH2、I(CF2CF2)2CF=CH2が好ましく挙げられる。
一般式(9)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としてより具体的には、I(CF2CF2)2OCF=CF2が好ましく挙げられる。
一般式(22)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としてより具体的には、CH2=CHCF2CF2I、I(CF2CF2)2CH=CH2が好ましく挙げられる。
また、式:R2R3C=CR4-Z-CR5=CR6R7
(式中、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は同じかまたは異なり、いずれもH、または炭素数1~5のアルキル基;Zは、直鎖もしくは分岐鎖状の、酸素原子を含んでいてもよい、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1~18のアルキレンもしくはシクロアルキレン基、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィン化合物も架橋性基を与える単量体として好ましい。なお、本開示において、「(パー)フルオロポリオキシアルキレン基」とは、「フルオロポリオキシアルキレン基又はパーフルオロポリオキシアルキレン基」を意味する。
(式中、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は同じかまたは異なり、いずれもH、または炭素数1~5のアルキル基;Zは、直鎖もしくは分岐鎖状の、酸素原子を含んでいてもよい、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1~18のアルキレンもしくはシクロアルキレン基、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィン化合物も架橋性基を与える単量体として好ましい。なお、本開示において、「(パー)フルオロポリオキシアルキレン基」とは、「フルオロポリオキシアルキレン基又はパーフルオロポリオキシアルキレン基」を意味する。
Zは好ましくは炭素数4~12の(パー)フルオロアルキレン基であり、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は好ましくは水素原子である。
Zが(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である場合、式:
-(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-(Q)p-
(式中、Qは炭素数1~10のアルキレン基または炭素数2~10のオキシアルキレン基であり、pは0または1であり、m及びnはm/n比が0.2~5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500~10000、好ましくは1000~4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、-CH2OCH2-及び-CH2O(CH2CH2O)sCH2-(s=1~3)の中から選ばれる。
-(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-(Q)p-
(式中、Qは炭素数1~10のアルキレン基または炭素数2~10のオキシアルキレン基であり、pは0または1であり、m及びnはm/n比が0.2~5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500~10000、好ましくは1000~4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、-CH2OCH2-及び-CH2O(CH2CH2O)sCH2-(s=1~3)の中から選ばれる。
好ましいビスオレフィンは、
CH2=CH-(CF2)2-CH=CH2、
CH2=CH-(CF2)4-CH=CH2、
CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2、
式:CH2=CH-Z1-CH=CH2
(式中、Z1は-CH2OCH2-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-CH2OCH2-(m/nは0.5)、分子量が好ましくは2000である)
などが挙げられる。
CH2=CH-(CF2)2-CH=CH2、
CH2=CH-(CF2)4-CH=CH2、
CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2、
式:CH2=CH-Z1-CH=CH2
(式中、Z1は-CH2OCH2-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-CH2OCH2-(m/nは0.5)、分子量が好ましくは2000である)
などが挙げられる。
なかでも、CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2で示される3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-ドデカフルオロ-1,9-デカジエンが好ましい。
含フッ素エラストマーの数平均分子量Mnは、1000~1000000が好ましく、10000~500000が更に好ましく、特に20000~300000が好ましい。
含フッ素エラストマーは、フッ素含有率が50質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが更に好ましい。フッ素含有率の上限は、75質量%以下であることが好ましく、73質量%以下であることがより好ましい。フッ素含有率は、19F-NMRと1H-NMR、元素分析などでの測定値を元に算出する。
含フッ素エラストマーは、100℃におけるムーニー粘度(ML1+10(100℃))が130以下であることが好ましい。上記ムーニー粘度は110以下がより好ましく、90以下が更に好ましい。また、上記ムーニー粘度は、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましい。ここで、ムーニー粘度は、JIS K 6300-1.2013に準拠して測定した値である。
含フッ素エラストマーは、ガラス転移温度が-50~0℃であることが好ましい。上記ガラス転移温度は-2℃以下がより好ましく、-3℃以下が更に好ましい。また、上記ガラス転移温度は、-45℃以上がより好ましく、-40℃以上が更に好ましい。上記ガラス転移温度は、-10℃以上であってよく、-9℃以上であってもよい。ここで、ガラス転移温度は、示差走査熱量計(例えば、日立ハイテクサイエンス社製X-DSC7000)を用い、試料10mgを20℃/minで昇温することによりDSC曲線を得て、JIS K 6240:2011に従い、DSC微分曲線からガラス転移温度を求めることができる。
含フッ素エラストマーは、ヨウ素含有量が0.05~1.0質量%であることが好ましい。上記ヨウ素含有量は、0.08質量%以上がより好ましく、0.10質量%以上が更に好ましく、また、0.80質量%以下がより好ましく、0.60質量%以下が更に好ましい。
ヨウ素含有量は、元素分析により求めることができる。具体的には、含フッ素エラストマー12mgにNa2SO3を5mg混ぜ、純水20mlにNa2CO3とK2CO3とを1対1(質量比)で混合したものを30mg溶解した吸収液を用い、石英製のフラスコ中、酸素中で燃焼させ、30分放置後、島津20Aイオンクロマトグラフを用い測定することができる。検量線としては、KI標準溶液、ヨウ素イオン0.5質量ppmを含むもの及び1.0質量ppmを含むものを用いることができる。
含フッ素エラストマーは、好ましくは-CH2I構造を含む。-CH2I構造を含むことは、1H-NMRスペクトルにより確認できる。-CH2I構造を含む含フッ素エラストマーは、ヨウ素移動重合により得ることができる。
含フッ素エラストマーは、-CH2-構造100モル%に対する-CH2I構造の量が0.05~1.50モル%であることが好ましい。-CH2I構造の量は、0.08モル%以上がより好ましく、0.12モル%以上が更に好ましく、1.20モル%以下がより好ましく、1.00モル%以下が更に好ましく、0.80モル%以下が特に好ましい。-CH2I構造の量は、1H-NMRスペクトルにより求めることができる。
含フッ素エラストマーは、さらに好ましくは-CF2CH2I構造を含む。-CF2CH2I構造を含む含フッ素エラストマーは、VdF系含フッ素エラストマーをヨウ素移動重合で製造することにより得ることができる。
含フッ素エラストマーは、-CH2-構造100モル%に対する-CF2CH2I構造の量が0.05~1.50モル%であることが好ましい。-CF2CH2I構造の量は、0.08モル%以上がより好ましく、0.12モル%以上が更に好ましく、1.20モル%以下がより好ましく、1.00モル%以下が更に好ましく、0.80モル%以下が特に好ましい。-CF2CH2I構造の量は、1H-NMRスペクトルにおいて、-CH2I由来のケミカルシフト3.75~4.05ppmの領域に観測される全ピーク強度の積分値Aと、-CH2-由来のケミカルシフト2.3~2.7ppmと2.9~3.75ppmの領域に観測される全ピーク強度の積分値Bから、A/B*100により算出する。
本開示の製造方法において用いる含フッ素単量体としては、含フッ素エラストマーについて記載した含フッ素単量体を適宜使用することができる。
本開示の製造方法において、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、さらに、ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基を含有する含フッ素化合物(A)の存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。本開示の製造方法においては、1種または2種以上の含フッ素化合物(A)を用いてよい。また、本開示の製造方法においては、含フッ素化合物(A)の非存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。本開示の製造方法によれば、含フッ素化合物(A)の非存在下に、含フッ素単量体を重合した場合であっても、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、十分な重合速度で十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。
含フッ素化合物(A)は、アニオン性または非イオン性の親水基を含有する化合物であることが好ましく、アニオン性の親水基を含有する化合物であることが更に好ましい。含フッ素化合物(A)は、たとえば、アニオン性の親水基のみを含有してもよいし、非イオン性の親水基のみを含有してもよい。また、含フッ素化合物(A)としては、アニオン性の親水基を含有する化合物のみを用いてもよいし、非イオン性の親水基を含有する化合物のみを用いてもよいし、アニオン性の親水基を含有する化合物と、非イオン性の親水基を含有する化合物とを併用してもよい。含フッ素化合物(A)が親水基を有することで、安定性の高い粒子が形成される上、粒子形成力が高いため単位水量当たりの粒子数が多くなり、より高い重合速度となると推測される。
含フッ素化合物(A)における親水基としては、例えば、-NH2、-P(O)(OM)2、-OP(O)(OM)2、-SO3M、-OSO3M、-COOM、-B(OM)2、-OB(OM)2(各式において、Mは、H、金属原子、NR7
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)が挙げられる。上記親水基としては、なかでも、-SO3M又は-COOMが好ましく、-COOMがより好ましい。R7の有機基としてはアルキル基が好ましい。R7としては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましく、Hが最も好ましい。各式において2つのMが含まれる場合は、2つのMは同一でも異なっていてもよい。金属原子としては、1価または2価の金属原子が挙げられ、アルカリ金属(1族)またはアルカリ土類金属(2族)が好ましく、Na、KまたはLiがより好ましい。
含フッ素化合物(A)における「ラジカル重合で反応可能な官能基」としては、ラジカル重合性不飽和結合を含有する基が挙げられる。
ラジカル重合性不飽和結合を有する基としては、例えば、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合を有する基が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基は、下記式:
CXeXg=CXfR-
(式中、Xe、Xf及びXgは、それぞれ独立して、F、Cl、H、CF3、CF2H、CFH2、又は、CH3であり;Rは連結基である。)で示すことができる。Rの連結基としては後述するRaとしての連結基が挙げられる。
CXeXg=CXfR-
(式中、Xe、Xf及びXgは、それぞれ独立して、F、Cl、H、CF3、CF2H、CFH2、又は、CH3であり;Rは連結基である。)で示すことができる。Rの連結基としては後述するRaとしての連結基が挙げられる。
ラジカル重合性不飽和結合を有する基としては、-CH=CH2、-CF=CH2、-CH=CF2、-CF=CF2、-CH2-CH=CH2、-CF2-CF=CH2、-CF2-CF=CF2、-(C=O)-CH=CH2、-(C=O)-CF=CH2、-(C=O)-CH=CF2、-(C=O)-CF=CF2、-(C=O)-C(CH3)=CH2、-(C=O)-C(CF3)=CH2、-(C=O)-C(CH3)=CF2、-(C=O)-C(CF3)=CF2、-O-CH2-CH=CH2、-O-CF2-CF=CH2、-O-CH2-CH=CF2、-O-CF=CF2、-O-CF2-CF=CF2などが挙げられる。
含フッ素化合物(A)は、ラジカル重合で反応可能な官能基を有するので、上記重合において使用すると、重合反応初期に含フッ素単量体と反応し、含フッ素化合物(A)に由来する親水基を有し安定性が高い粒子が形成されると推測される。このため、含フッ素化合物(A)の存在下に重合を行うと、重合の際に発生する含フッ素エラストマーの粒子数が多くなると考えられる。
本開示の製造方法において、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、さらに、一般式(A)で表される含フッ素化合物(A)の存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。
一般式(A):CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、XjおよびXkは、それぞれ独立して、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり;Raは連結基であり;Z1及びZ2は、それぞれ独立して、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1及びZ2の少なくとも1つはFを含む。但し、kが0である場合、Raは単結合以外の連結基である。)
一般式(A):CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、XjおよびXkは、それぞれ独立して、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり;Raは連結基であり;Z1及びZ2は、それぞれ独立して、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1及びZ2の少なくとも1つはFを含む。但し、kが0である場合、Raは単結合以外の連結基である。)
一般式(A)におけるY3は親水基である。親水基としては、例えば、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、-NH2、-P(O)(OM)2、-OP(O)(OM)2、-SO3M、-OSO3M、-COOM、-B(OM)2、-OB(OM)2(各式において、Mは、H、金属原子、NR7
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)が好ましい。上記親水基としては、なかでも、-SO3M又は-COOMがより好ましく、-COOMがさらに好ましい。R7の有機基としてはアルキル基が好ましい。R7としては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましく、Hが最も好ましい。金属原子としては、1価または2価の金属原子が挙げられ、アルカリ金属(1族)またはアルカリ土類金属(2族)が好ましく、Na、KまたはLiがより好ましい。
一般式(A)におけるRaは、連結基である。本開示において「連結基」は、二価連結基を指す。連結基としては、単結合または少なくとも1個の炭素原子を含む基が好ましい。但し、kが0である場合、Raは、単結合以外の連結基であり、少なくとも1個の炭素原子を含む基であることが好ましい。連結基の炭素原子の数は、2以上であってよく、4以上であってよく、8以上であってよく、10以上であってよく、20以上であってもよい。連結基の炭素原子の数の上限は限定されないが、例えば、100以下であってよく、50以下であってよい。
連結基は、鎖状又は分岐鎖状、環状又は非環状構造、飽和又は不飽和、置換又は非置換であってよく、所望により硫黄、酸素、及び窒素からなる群から選択される1つ以上のヘテロ原子を含み、所望によりエステル、アミド、スルホンアミド、カルボニル、カーボネート、ウレタン、尿素及びカルバメートからなる群から選択される1つ以上の官能基を含んでよい。連結基は、炭素原子を含まず、酸素、硫黄又は窒素等のカテナリーヘテロ原子であってもよい。
Raは、例えば、酸素、硫黄、窒素等のカテナリーヘテロ原子、又は、2価の有機基であることが好ましい。
Raが2価の有機基である場合、炭素原子に結合する水素原子は、フッ素以外のハロゲン、例えば塩素等で置き換えられてもよく、二重結合を含んでも含まなくてもよい。また、Raは、鎖状及び分岐鎖状のいずれでもよく、環状及び非環状のいずれでもよい。また、Raは、官能基(例えば、エステル、エーテル、ケトン、アミン、ハロゲン化物等)を含んでもよい。
Raはまた、非フッ素の2価の有機基であってもよいし、部分フッ素化又は過フッ素化された2価の有機基であってもよい。
Raとしては、例えば、炭素原子にフッ素原子が結合していない炭化水素基、炭素原子に結合する水素原子の一部がフッ素原子で置換された炭化水素基、炭素原子に結合する水素原子の全てがフッ素原子で置換された炭化水素基、-(C=O)-、-(C=O)-O-、又は、エーテル結合を含有する炭化水素基であってもよく、これらは酸素原子を含んでいてもよく、二重結合を含んでいてもよく、官能基を含んでいてもよい。
Raは、-(C=O)-、-(C=O)-O-、又は、エーテル結合を含んでいてもよく、カルボニル基を含んでいてもよい炭素数1~100の炭化水素基であることが好ましく、該炭化水素基は、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がフッ素に置換されていてもよい。
Raとして好ましくは、-(CH2)a-、-(CF2)a-、-O-(CF2)a-、-(CF2)a-O-(CF2)b-、-O(CF2)a-O-(CF2)b-、-(CF2)a-[O-(CF2)b]c-、-O(CF2)a-[O-(CF2)b]c-、-[(CF2)a-O]b-[(CF2)c-O]d-、-O[(CF2)a-O]b-[(CF2)c-O]d-、-O-[CF2CF(CF3)O]a-(CF2)b-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH2)a-、-(C=O)-(CF2)a-、-(C=O)-O-(CH2)a-、-(C=O)-O-(CF2)a-、-(C=O)-[(CH2)a-O]b-、-(C=O)-[(CF2)a-O]b-、-(C=O)-O[(CH2)a-O]b-、-(C=O)-O[(CF2)a-O]b-、-(C=O)-O[(CH2)a-O]b-(CH2)c-、-(C=O)-O[(CF2)a-O]b-(CF2)c-、-(C=O)-(CH2)a-O-(CH2)b-、-(C=O)-(CF2)a-O-(CF2)b-、-(C=O)-O-(CH2)a-O-(CH2)b-、-(C=O)-O-(CF2)a-O-(CF2)b-、-(C=O)-O-C6H4-、及び、これらの組み合わせから選択される少なくとも1種である。
式中、a、b、c及びdは独立して少なくとも1以上である。a、b、c及びdは独立して、2以上であってよく、3以上であってよく、4以上であってよく、10以上であってよく、20以上であってよい。a、b、c及びdの上限は、例えば、100である。
Raとして好適な具体例としては、-CF2-O-、-CF2-O-CF2-、-CF2-O-CH2-、-CF2-O-CH2CF2-、-CF2-O-CF2CF2-、-CF2-O-CF2CH2-、-CF2-O-CF2CF2CH2-、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-、-CF2-O-CF(CF3)CH2-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH2)-、-(C=O)-(CF2)-、-(C=O)-O-(CH2)-、-(C=O)-O-(CF2)-、-(C=O)-[(CH2)2-O]n-、-(C=O)-[(CF2)2-O]n-、-(C=O)-O[(CH2)2-O]n-、-(C=O)-O[(CF2)2-O]n-、-(C=O)-O[(CH2)2-O]n-(CH2)-、-(C=O)-O[(CF2)2-O]n-(CF2)-、-(C=O)-(CH2)2-O-(CH2)-、-(C=O)-(CF2)2-O-(CF2)-、-(C=O)-O-(CH2)2-O-(CH2)-、-(C=O)-O-(CF2)2-O-(CF2)-、-(C=O)-O-C6H4-等が挙げられる。中でも、Raとしては、-CF2-O-、-CF2-O-CF2-、-CF2-O-CF2CF2-、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH2)-、-(C=O)-O-(CH2)-、-(C=O)-O[(CH2)2-O]n-、-(C=O)-O[(CH2)2-O]n-(CH2)-、-(C=O)-(CH2)2-O-(CH2)-、又は、-(C=O)-O-C6H4-が好ましい。
上記式中、nは1~10の整数である。
上記式中、nは1~10の整数である。
一般式(A)における-Ra-(CZ1Z2)k-としては、-CF2-O-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-C(CF3)2-、-CF2-O-CF2-CF2-、-CF2-O-CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2-C(CF3)2-、-CF2-O-CF2CF2-CF2-、-CF2-O-CF2CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2CF2-C(CF3)2-、-CF2-O-CF(CF3)-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)-C(CF3)2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-C(CF3)2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF2-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-C(CF3)2-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH2)-、-(C=O)-(CF2)-、-(C=O)-O-(CH2)-、-(C=O)-O-(CF2)-、-(C=O)-[(CH2)2-O]n-(CH2)-、-(C=O)-[(CF2)2-O]n-(CF2)-、-(C=O)-[(CH2)2-O]n-(CH2)-(CH2)-、-(C=O)-[(CF2)2-O]n-(CF2)-(CF2)-、-(C=O)-O[(CH2)2-O]n-(CF2)-、-(C=O)-O[(CH2)2-O]n-(CH2)-(CH2)-、-(C=O)-O[(CF2)2-O]n-(CF2)-、-(C=O)-O[(CF2)2-O]n-(CF2)-(CF2)-、-(C=O)-(CH2)2-O-(CH2)-(CH2)-、-(C=O)-(CF2)2-O-(CF2)-(CF2)-、-(C=O)-O-(CH2)2-O-(CH2)-(CH2)-、-(C=O)-O-(CF2)2-O-(CF2)-(CF2)-、-(C=O)-O-(CH2)2-O-(CH2)-C(CF3)2-、-(C=O)-O-(CF2)2-O-(CF2)-C(CF3)2-、又は、-(C=O)-O-C6H4-C(CF3)2-が好ましく、-CF2-O-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF2CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-CF(CF3)-、-CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)-、-(C=O)-、-(C=O)-O-(CH2)-、-(C=O)-O-(CH2)-(CH2)-、-(C=O)-O[(CH2)2-O]n-(CH2)-(CH2)-、-(C=O)-O-(CH2)2-O-(CH2)-C(CF3)2-、又は、-(C=O)-O-C6H4-C(CF3)2-がより好ましい。
上記式中、nは1~10の整数である。
上記式中、nは1~10の整数である。
Raとしては、下記一般式(r1):
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX6 2)e-{O-CF(CF3)}f-(O)g- (r1)
(式中、X6はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、fは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1である)で表される2価の基が好ましく、下記一般式(r2):
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX7 2)e-(O)g- (r2)(式中、X7はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1である。)で表される2価の基も好ましい。
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX6 2)e-{O-CF(CF3)}f-(O)g- (r1)
(式中、X6はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、fは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1である)で表される2価の基が好ましく、下記一般式(r2):
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX7 2)e-(O)g- (r2)(式中、X7はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1である。)で表される2価の基も好ましい。
一般式(A)の-Ra-(CZ1Z2)k-としてはまた、下記式(t1):
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX6 2)e-{O-CF(CF3)}f-(O)g-CZ1Z2- (t1)
(式中、X6はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、fは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1であり、Z1及びZ2は、それぞれ独立して、F又はCF3である)で表される2価の基も好ましく、式(t1)において、Z1及びZ2は、一方がFで他方がCF3であることがより好ましい。
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX6 2)e-{O-CF(CF3)}f-(O)g-CZ1Z2- (t1)
(式中、X6はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、fは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1であり、Z1及びZ2は、それぞれ独立して、F又はCF3である)で表される2価の基も好ましく、式(t1)において、Z1及びZ2は、一方がFで他方がCF3であることがより好ましい。
また、上記一般式(A)において、-Ra-(CZ1Z2)k-としては、下記式(t2):
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX7 2)e-(O)g-CZ1Z2- (t2)
(式中、X7はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1であり、Z1及びZ2は、それぞれ独立して、F又はCF3である)で表される2価の基も好ましく、式(t2)において、Z1及びZ2は、一方がFで他方がCF3であることがより好ましい。
-(C=O)h-(O)i-CF2-O-(CX7 2)e-(O)g-CZ1Z2- (t2)
(式中、X7はそれぞれ独立してH、F又はCF3であり、eは0~3の整数であり、gは0又は1であり、hは0又は1であり、iは0又は1であり、Z1及びZ2は、それぞれ独立して、F又はCF3である)で表される2価の基も好ましく、式(t2)において、Z1及びZ2は、一方がFで他方がCF3であることがより好ましい。
一般式(A)で表される化合物は、親水基(Y3)を除いた部分において、C-F結合を有し、C-H結合を有していないことも好ましい。すなわち、一般式(A)において、Xi、Xj、及びXkの全てがFであり、Raは炭素数が1以上のパーフルオロアルキレン基であることが好ましく、上記パーフルオロアルキレン基は、鎖状及び分岐鎖状のいずれでもよく、環状及び非環状のいずれでもよく、少なくとも1つのカテナリーヘテロ原子を含んでもよい。上記パーフルオロアルキレン基の炭素数は、2~20であってよく、4~18であってもよい。
一般式(A)で表される化合物は、部分フッ素化されたものであってもよい。すなわち、一般式(A)で表される化合物は、親水基(Y3)を除いた部分において、炭素原子に結合した少なくとも1つの水素原子を有し、炭素原子に結合した少なくとも1つのフッ素原子を有することも好ましい。
一般式(A)で表される化合物は、下記式(Aa)で示される化合物であることも好ましい。
CF2=CF-O-Rf0-Y3 (Aa)
(式中、Y3は親水基であり、Rf0は、過フッ素化されており、鎖状又は分岐鎖状、環状又は非環状構造、飽和又は不飽和、置換又は非置換であってもよく、硫黄、酸素、及び窒素からなる群から選択される1つ以上のヘテロ原子を任意追加的に含有する過フッ素化二価連結基である。)
CF2=CF-O-Rf0-Y3 (Aa)
(式中、Y3は親水基であり、Rf0は、過フッ素化されており、鎖状又は分岐鎖状、環状又は非環状構造、飽和又は不飽和、置換又は非置換であってもよく、硫黄、酸素、及び窒素からなる群から選択される1つ以上のヘテロ原子を任意追加的に含有する過フッ素化二価連結基である。)
一般式(A)で表される化合物は、下記式(Ab)で示される化合物であることも好ましい。
CH2=CH-O-Rf0-Y3 (Ab)
(式中、Y3は親水基であり、Rf0は式(Aa)で定義される過フッ素化二価連結基である。)
CH2=CH-O-Rf0-Y3 (Ab)
(式中、Y3は親水基であり、Rf0は式(Aa)で定義される過フッ素化二価連結基である。)
一般式(A)において、Y3は-OSO3Mであることが好ましい形態の一つである。Y3が-OSO3Mである場合、一般式(A)で表される化合物としては、CF2=CF(OCF2CF2CH2OSO3M)、CH2=CH((CF2)4CH2OSO3M)、CF2=CF(O(CF2)4CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2CH2OSO3M)、CH2=CH((CF2)4CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OSO3M)、CH2=CH(CF2CF2CH2OSO3M)、CF2=CF(OCF2CF2CF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OSO3M)、CH2=CH(CF2CF2CH2OSO3M)等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
一般式(A)において、Y3は-SO3Mであることも好ましい形態の一つである。Y3が-SO3Mである場合、一般式(A)で表される化合物としては、CF2=CF(OCF2CF2SO3M)、CF2=CF(O(CF2)4SO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)SO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3M)、CH2=CH(CF2CF2SO3M)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2CF2SO3M)、CH2=CH((CF2)4SO3M)、CH2=CH((CF2)3SO3M)等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
一般式(A)において、Y3は-COOMであることも好ましい形態の一つである。Y3が-COOMである場合、一般式(A)で表される化合物としては、CF2=CF(OCF2CF2COOM)、CF2=CF(OCF2CF2CF2COOM)、CF2=CF(O(CF2)5COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)O(CF2)nCOOM)(nは1より大きい)、CH2=CH(CF2CF2COOM)、CH2=CH((CF2)4COOM)、CH2=CH((CF2)3COOM)、CF2=CF(OCF2CF2SO2NR’CH2COOM)、CF2=CF(O(CF2)4SO2NR’CH2COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)SO2NR’CH2COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2NR’CH2COOM)、CH2=CH(CF2CF2SO2NR’CH2COOM)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2CF2SO2NR’CH2COOM)、CH2=CH((CF2)4SO2NR’CH2COOM)、CH2=CH(CF2CF2SO2NR’CH2COOM)、CH2=CH((CF2)3SO2NR’CH2COOM)等が挙げられる。上記式中、R’はH又はC1-4アルキル基であり、Mは上記と同じである。
一般式(A)において、Y3は-OP(O)(OM)2であることも好ましい形態の一つである。Y3が-OP(O)(OM)2である場合、一般式(A)で表される化合物としては、CF2=CF(OCF2CF2CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(O(CF2)4CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OP(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF2CF2CF2SO2N(CH3)CH2CH2OP(O)(OM)2)、CH2=CH(CF2CF2CH2OP(O)(OM)2、CH2=CH((CF2)4CH2OP(O)(OM)2)、CH2=CH((CF2)3CH2OP(O)(OM)2)等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
一般式(A)において、Y3は-P(O)(OM)2であることも好ましい形態の一つである。Y3が-P(O)(OM)2である場合、一般式(A)で表される化合物としては、CF2=CF(OCF2CF2P(O)(OM)2)、CF2=CF(O(CF2)4P(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)P(O)(OM)2)、CF2=CF(OCF2CF(CF3)OCF2CF2P(O)(OM)2)、CH2=CH(CF2CF2P(O)(OM)2)、CH2=CH((CF2)4P(O)(OM)2)、CH2=CH((CF2)3P(O)(OM)2)等が挙げられ、式中、Mは上記と同じである。
一般式(A)で表される化合物としては、一般式(5):
CX2=CY(-CZ2-O-Rf-Y3) (5)
(式中、Xは、同一又は異なって、-H又は-Fであり、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基であり、Zは、同一又は異なって、-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基である。Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。Y3は、前記と同じである。)で表される化合物、一般式(6):
CX2=CY(-O-Rf-Y3) (6)
(式中、Xは、同一又は異なって、-H又は-Fであり、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基であり、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。Y3は、前記と同じである。)で表される化合物、及び、一般式(7):
CX2=CY(-Rf-Y3) (7)
(式中、Xは、同一又は異なって、-H又は-Fであり、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基であり、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。Y3は、前記と同じである。)で表される化合物、からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
CX2=CY(-CZ2-O-Rf-Y3) (5)
(式中、Xは、同一又は異なって、-H又は-Fであり、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基であり、Zは、同一又は異なって、-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基である。Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。Y3は、前記と同じである。)で表される化合物、一般式(6):
CX2=CY(-O-Rf-Y3) (6)
(式中、Xは、同一又は異なって、-H又は-Fであり、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基であり、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。Y3は、前記と同じである。)で表される化合物、及び、一般式(7):
CX2=CY(-Rf-Y3) (7)
(式中、Xは、同一又は異なって、-H又は-Fであり、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基であり、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。Y3は、前記と同じである。)で表される化合物、からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
なお、上記炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基は、酸素原子が末端である構造を含まず、炭素炭素間にエーテル結合を含んでいるアルキレン基である。
一般式(5)において、Xは-H又は-Fである。Xは、両方が-Fであってもよいし、少なくとも1つが-Hであってよい。例えば、片方が-Fで他方が-Hであってもよいし、両方が-Hであってもよい。
一般式(5)において、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基である。アルキル基は、フッ素原子を含有しないアルキル基であり、炭素数は1以上であればよい。上記アルキル基の炭素数は6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。含フッ素アルキル基は、フッ素原子を少なくとも1つ含有するアルキル基であり、炭素数は1以上であればよい。上記含フッ素アルキル基の炭素数は6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。Yとしては、-H、-F又は-CF3が好ましく、-Fがより好ましい。
一般式(5)において、Zは、同一又は異なって、-H、-F、アルキル基又はフルオロアルキル基である。アルキル基は、フッ素原子を含有しないアルキル基であり、炭素数は1以上であればよい。上記アルキル基の炭素数は6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。含フッ素アルキル基は、フッ素原子を少なくとも1つ含有するアルキル基であり、炭素数は1以上であればよい。上記含フッ素アルキル基の炭素数は6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。Zとしては、-H、-F又は-CF3が好ましく、-Fがより好ましい。
一般式(5)において、上記X、Y及びZの少なくとも1つはフッ素原子を含むことが好ましい。例えば、Xが-Hであり、Y及びZが-Fであってよい。
一般式(5)において、上記Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。含フッ素アルキレン基の炭素数は2以上が好ましい。また、上記含フッ素アルキレン基の炭素数は、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下が更に好ましい。上記含フッ素アルキレン基としては、-CF2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CF2CH2-、-CF2CF2CH2-、-CF(CF3)-、-CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CH2-等が挙げられる。上記含フッ素アルキレン基は、パーフルオロアルキレン基であることが好ましい。
エーテル結合を有する含フッ素アルキレン基の炭素数は3以上が好ましい。また、エーテル結合を有する含フッ素アルキレン基の炭素数は、60以下が好ましく、30以下がより好ましく、12以下が更に好ましい。
エーテル結合を有する含フッ素アルキレン基としては、例えば、下記式:
(式中、Z1はFまたはCF3;Z2及びZ3はそれぞれHまたはF;Z4はH、FまたはCF3;p1+q1+r1が1~10の整数;s1は0または1;t1は0~5の整数)で表される2価の基であることも好ましい。
エーテル結合を有する含フッ素アルキレン基として具体的には、-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)-、-(CF(CF3)CF2-O)n-CF(CF3)-(式中、nは1~10の整数)、-CF(CF3)CF2-O-CF(CF3)CH2-、-(CF(CF3)CF2-O)n-CF(CF3)CH2-(式中、nは1~10の整数)、-CH2CF2CF2O-CH2CF2CH2-、-CF2CF2CF2O-CF2CF2-、-CF2CF2CF2O-CF2CF2CH2-、-CF2CF2O-CF2-、-CF2CF2O-CF2CH2-等が挙げられる。上記エーテル結合を有する含フッ素アルキレン基は、パーフルオロアルキレン基であることが好ましい。
一般式(5)において、Y3は、-COOM、-SO3M又は-OSO3M(Mは、H、金属原子、NR7
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)であることが好ましい。
R7の有機基としてはアルキル基が好ましい。R7としては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましい。金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、Na、K又はLiが好ましい。Mとしては、-H、金属原子又は-NR7
4が好ましく、-H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又は-NR7
4がより好ましく、-H、-Na、-K、-Li又は-NH4が更に好ましく、-Na、-K又は-NH4が更により好ましく、-Na又は-NH4が特に好ましく、-NH4が最も好ましい。Y3としては、-COOM又は-SO3Mが好ましく、-COOMがより好ましい。
一般式(5)で表される化合物は、一般式(5a)で表される化合物(5a)であることが好ましい。
CH2=CF(-CF2-O-Rf-Y3) (5a)
(式中、Rf及びY3は前記と同じ。)
CH2=CF(-CF2-O-Rf-Y3) (5a)
(式中、Rf及びY3は前記と同じ。)
一般式(5a)で表される化合物として具体的には、下記式
(式中、Z1はFまたはCF3;Z2及びZ3はそれぞれHまたはF;Z4はH、FまたはCF3;p1+q1+r1が0~10の整数;s1は0または1;t1は0~5の整数、Y3は前記と同じ。ただし、Z3及びZ4がともにHの場合、p1+q1+r1+s1が0でない)で表される化合物が挙げられる。より具体的には、
などが好ましく挙げられ、なかでも
であることが好ましい。
一般式(5a)で表される化合物としては、式(5a)中のY3が-COOMであることが好ましく、特に、CH2=CFCF2OCF(CF3)COOM、及び、CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM(式中、Mは上記定義と同じ。)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、CH2=CFCF2OCF(CF3)COOMがより好ましい。
一般式(5)で表される化合物は、一般式(5b)で表される化合物(5b)であることが好ましい。
CX2 2=CFCF2-O-(CF(CF3)CF2O)n5-CF(CF3)-Y3 (5b)
(式中、各X2は、同一であり、F又はHを表す。n5は、0又は1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)
CX2 2=CFCF2-O-(CF(CF3)CF2O)n5-CF(CF3)-Y3 (5b)
(式中、各X2は、同一であり、F又はHを表す。n5は、0又は1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)
一般式(5b)において、n5は、得られる水性分散液の安定性の点で0又は1~5の整数であることが好ましく、0、1又は2であることがより好ましく、0又は1であることが更に好ましい。Y3は、適度な水溶性と水性分散液の安定性が得られる点で-COOMであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られた成形品の耐熱性が向上する点で、H又はNH4であることが好ましい。
一般式(5b)で表される化合物としては、例えば、CH2=CFCF2OCF(CF3)COOM、CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM(式中、Mは上記定義と同じ。)が挙げられる。
また、一般式(5)で表される化合物としては、一般式(5c)で表される化合物(5c)等も挙げられる。
CF2=CFCF2-O-Rf-Y3 (5c)
(式中、Rf及びY3は上記と同じ)
CF2=CFCF2-O-Rf-Y3 (5c)
(式中、Rf及びY3は上記と同じ)
一般式(6)において、Xは-H又は-Fである。Xは、両方が-Fであってもよいし、少なくとも1つが-Hであってよい。例えば、片方が-Fで他方が-Hであってもよいし、両方が-Hであってもよい。
一般式(6)において、Yは-H、-F、アルキル基又は含フッ素アルキル基である。アルキル基は、フッ素原子を含有しないアルキル基であり、炭素数は1以上であればよい。上記アルキル基の炭素数は6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。含フッ素アルキル基は、フッ素原子を少なくとも1つ含有するアルキル基であり、炭素数は1以上であればよい。上記含フッ素アルキル基の炭素数は6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。Yとしては、-H、-F又は-CF3が好ましく、-Fがより好ましい。
一般式(6)において、X及びYの少なくとも1つはフッ素原子を含むことが好ましい。例えば、Xが-Hであり、Y及びZが-Fであってよい。
一般式(6)において、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、又は、炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキレン基である。含フッ素アルキレン基の炭素数は2以上が好ましい。また、含フッ素アルキレン基の炭素数は、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下が更に好ましい。含フッ素アルキレン基としては、-CF2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CF2CH2-、-CF2CF2CH2-、-CF(CF3)-、-CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CH2-等が挙げられる。含フッ素アルキレン基は、パーフルオロアルキレン基であることが好ましい。
上記一般式(6)において、Y3は、-COOM、-SO3M又は-OSO3M(Mは、H、金属原子、NR7
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)であることが好ましい。
R7の有機基としてはアルキル基が好ましい。R7としては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましい。上記金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、Na、K又はLiが好ましい。上記Mとしては、-H、金属原子又は-NR7
4が好ましく、-H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又は-NR7
4がより好ましく、-H、-Na、-K、-Li又は-NH4が更に好ましく、-Na、-K又は-NH4が更により好ましく、-Na又は-NH4が特に好ましく、-NH4が最も好ましい。上記Y3としては、-COOM又は-SO3Mが好ましく、-COOMがより好ましい。
一般式(6)で表される化合物は、一般式(6a)~(6f)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
CF2=CF-O-(CF2)n1-Y3 (6a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ)
CF2=CF-O-(CF2C(CF3)F)n2-Y3 (6b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O-(CFX1)n3-Y3 (6c)
(式中、X1は、F又はCF3を表し、n3は、1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O-(CF2CFX1O)n4-(CF2)n6-Y3 (6d)
(式中、n4は、1~10の整数を表し、n6は、1~3の整数を表し、Y3及びX1は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O-(CF2CF2CFX1O)n5-CF2CF2CF2-Y3 (6e)
(式中、n5は、0~10の整数を表し、Y3及びX1は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O(-CF2)n6-O-CF2-Y3 (6f)
(式中、n6は、1~6の整数を表し、Y3及びX1は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O-(CF2)n1-Y3 (6a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ)
CF2=CF-O-(CF2C(CF3)F)n2-Y3 (6b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O-(CFX1)n3-Y3 (6c)
(式中、X1は、F又はCF3を表し、n3は、1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O-(CF2CFX1O)n4-(CF2)n6-Y3 (6d)
(式中、n4は、1~10の整数を表し、n6は、1~3の整数を表し、Y3及びX1は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O-(CF2CF2CFX1O)n5-CF2CF2CF2-Y3 (6e)
(式中、n5は、0~10の整数を表し、Y3及びX1は、前記定義と同じ。)
CF2=CF-O(-CF2)n6-O-CF2-Y3 (6f)
(式中、n6は、1~6の整数を表し、Y3及びX1は、前記定義と同じ。)
一般式(6a)において、n1は、5以下の整数であることが好ましく、2以下の整数であることがより好ましい。Y3は、適度な水溶性及び水性分散液の安定性を得られる点で、-COOMまたは-SO3Mであることが好ましく、Mは、合成が容易であることから、Na、H又はNH4であることが好ましく、不純物として残留しにくく、得られる成形品の耐熱性が向上する点で、H又はNH4であることが好ましい。
一般式(6a)で表される化合物としては、例えば、CF2=CF-O-CF2COOM、CF2=CF(OCF2CF2COOM)、CF2=CF(OCF2CF2CF2COOM)、CF2=CF(OCF2CF2SO3M)、CF2=CF(OCF2SO3M)、CF2=CF(OCF2CF2CF2SO3M)(式中、Mは上記定義と同じ。)が挙げられる。
一般式(6b)において、n2は、得られる水性分散液の安定性の点で、3以下の整数であることが好ましく、Y3は、適度な水溶性及び水性分散液の安定性が得られる点で、-COOMまたは-SO3Mであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られる成形品の耐熱性が向上する点で、H又はNH4であることが好ましい。
一般式(6c)において、n3は、水溶性の点で5以下の整数であることが好ましく、Y3は、適度な水溶性及び水性分散液の安定性が得られる点で、-COOMまたは-SO3Mであることが好ましく、Mは、分散安定性がよくなる点で、H、Na又はNH4であることが好ましい。
一般式(6d)において、X1は、水性分散液の安定性の点で、-CF3であることが好ましく、n4は、水溶性の点で5以下の整数であることが好ましく、Y3は、適度な水溶性と水性分散液の安定性が得られる点で-COOMまたは-SO3Mであることが好ましく、Mは、H、Na又はNH4であることが好ましい。
一般式(6d)で表される化合物としては、例えば、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOM、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2COOM、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2COOM、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2SO3M、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3M、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO3M(式中、Mは、H、NH4又はアルカリ金属を表す。)が挙げられる。
一般式(6e)において、n5は、水溶性の点で5以下の整数であることが好ましく、Y3は、適度な水溶性と水性分散液の安定性が得られる点で-COOMであることが好ましく、Mは、H、Na又はNH4であることが好ましい。
一般式(6e)で表される化合物としては、例えば、CF2=CFOCF2CF2CF2COOM(式中、Mは、H、NH4又はアルカリ金属を表す。)が挙げられる。
一般式(6f)で表される化合物としては、例えば、CF2=CFOCF2CF2CF2OCF2COOM(式中、Mは、H、NH4又はアルカリ金属を表す。)が挙げられる。
一般式(7)において、Rfは、炭素数1~40の含フッ素アルキレン基であることが好ましい。一般式(7)において、X及びYの少なくとも1つはフッ素原子を含むことが好ましい。
一般式(7)で表される化合物は、一般式(7a):
CF2=CF-(CF2)n1-Y3 (7a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)で表される化合物、及び、一般式(7b):
CF2=CF-(CF2C(CF3)F)n2-Y3 (7b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
CF2=CF-(CF2)n1-Y3 (7a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)で表される化合物、及び、一般式(7b):
CF2=CF-(CF2C(CF3)F)n2-Y3 (7b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Y3は、前記定義と同じ。)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
一般式(7)におけるY3は、-SO3M又は-COOMが好ましく、Mは、H、金属原子、NR7
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであることが好ましい。R7は、H又は有機基を表す。
一般式(7a)において、n1は、5以下の整数であることが好ましく、2以下の整数であることがより好ましい。Y3は、適度な水溶性及び水性分散液の安定性を得られる点で、-COOMであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られる成形品の耐熱性が向上する点で、H又はNH4であることが好ましい。
一般式(7a)で表される化合物としては、例えば、CF2=CFCF2COOM(式中、Mは上記定義と同じ。)が挙げられる。
一般式(7b)において、n2は、得られる水性分散液の安定性の点で、3以下の整数であることが好ましく、Y3は、適度な水溶性及び水性分散液の安定性が得られる点で、-COOMであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られる成形品の耐熱性が向上する点で、H又はNH4であることが好ましい。
含フッ素化合物(A)としては、一般式(5)で表される化合物、一般式(6)で表される化合物及び一般式(7)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、一般式(5)で表される化合物及び一般式(6)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、一般式(5)で表される化合物が更に好ましい。
また、一般式(5)で表される化合物としては、一般式(5a)で表される化合物、一般式(5b)で表される化合物及び一般式(5c)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。中でも一般式(5a)で表される化合物及び一般式(5b)で表される化合物からなる群より選択される少なくなる1種がより好ましく、一般式(5a)で表される化合物が更に好ましい。
含フッ素単量体の重合において、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、好ましくは3~5000質量ppmであり、より好ましくは5質量ppm以上であり、さらに好ましくは10質量ppm以上であり、特に好ましくは20質量ppm以上であり、最も好ましくは30質量ppm以上であり、また、より好ましくは1000質量ppm以下であり、さらに好ましくは500質量ppm以下であり、特に好ましくは200質量ppm以下であり、最も好ましくは100質量ppm以下である。
重合に用いる重合開始剤の種類および重合温度によって、含フッ素化合物(A)の量を調整することも好ましい。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~150質量ppmがより好ましく、5~100質量ppmがさらに好ましく、8~80質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、3~200質量ppmがより好ましく、5~120質量ppmがさらに好ましく、20~110質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、10℃以上40℃未満で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~100質量ppmがより好ましく、5~80質量ppmがさらに好ましく、10~70質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、5~300質量ppmがより好ましく、10~200質量ppmがさらに好ましく、15~150質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、5~500質量ppmが好ましく、8~300質量ppmがより好ましく、15~200質量ppmがさらに好ましく、20~150質量ppmが最も好ましい。
含フッ素化合物(A)の量が上記範囲であることによって、より付着率を少なく、また、重合時間を短くすることができる。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~150質量ppmがより好ましく、5~100質量ppmがさらに好ましく、8~80質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤として非レドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、3~200質量ppmがより好ましく、5~120質量ppmがさらに好ましく、20~110質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、10℃以上40℃未満で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~300質量ppmが好ましく、3~100質量ppmがより好ましく、5~80質量ppmがさらに好ましく、10~70質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、40~70℃で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、3~500質量ppmが好ましく、5~300質量ppmがより好ましく、10~200質量ppmがさらに好ましく、15~150質量ppmが最も好ましい。
重合開始剤としてレドックス重合開始剤を用い、70℃超98℃以下で重合する場合、含フッ素化合物(A)の量としては、水性媒体に対して、5~500質量ppmが好ましく、8~300質量ppmがより好ましく、15~200質量ppmがさらに好ましく、20~150質量ppmが最も好ましい。
含フッ素化合物(A)の量が上記範囲であることによって、より付着率を少なく、また、重合時間を短くすることができる。
含フッ素化合物(A)は、重合開始剤を添加して重合反応を開始する前に添加することが好ましい。また、重合反応を開始する前のみに添加し、重合開始後は添加しないことが好ましい。
本開示の製造方法において、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、さらに、ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基を含有する化合物の存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。
ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基を含有する化合物としては、三重結合および親水基を有する化合物(A1)、一般式(A2)で表される含フッ素化合物(A2)、一般式(A3)で表されるフッ素非含有化合物(A3)、および、芳香族環、親水基および不飽和二重結合を有する化合物(A4)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好ましい。
一般式(A2):CX1X2=CX3-Z
(式中:X1~X3は、それぞれ独立して、H、Fまたは含フッ素アルキル基であり;X1およびX2がいずれもHである場合、X3はFまたは含フッ素アルキル基であり;Zは、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-PO(OM)2、-OPO(OM)2、-BO(OM)2または-OBO(OM)2で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR1 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R1は、独立に、Hまたは有機基であり、R1のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
(式中:X1~X3は、それぞれ独立して、H、Fまたは含フッ素アルキル基であり;X1およびX2がいずれもHである場合、X3はFまたは含フッ素アルキル基であり;Zは、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-PO(OM)2、-OPO(OM)2、-BO(OM)2または-OBO(OM)2で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR1 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R1は、独立に、Hまたは有機基であり、R1のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
一般式(A3):CR1X1=CX2-R2-COOM
(式中:R1は、Hまたはアルキル基であり、前記アルキル基は、エーテル結合、エステル結合またはアミド結合を含んでもよく;R2は、単結合またはアルキレン基であり、前記アルキレン基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が-R3-COOM(R3は、単結合またはアルキレン基である)で表される基で置換されていてもよく、また、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、不飽和結合または環状構造を含んでもよく;X1およびX2は、それぞれ独立して、-R1(R1は上記のとおり)または-R2-COOM(R2は上記のとおり))で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR4 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R4は、独立に、Hまたは有機基であり、R4のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
(式中:R1は、Hまたはアルキル基であり、前記アルキル基は、エーテル結合、エステル結合またはアミド結合を含んでもよく;R2は、単結合またはアルキレン基であり、前記アルキレン基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が-R3-COOM(R3は、単結合またはアルキレン基である)で表される基で置換されていてもよく、また、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、不飽和結合または環状構造を含んでもよく;X1およびX2は、それぞれ独立して、-R1(R1は上記のとおり)または-R2-COOM(R2は上記のとおり))で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR4 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R4は、独立に、Hまたは有機基であり、R4のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
化合物(A1)は、分子中に1以上の三重結合および1以上の親水基を有する化合物である。
三重結合とは、炭素-炭素間の三重結合であることが好ましい。化合物(A1)における、三重結合の数は、1~3が好ましく、1~2がより好ましく、1がさらに好ましい。
本開示において、親水基とは、水性媒体に対する親和性を示す基である。親水基としては、たとえば、アニオン性の親水基、カチオン性の親水基、非イオン性の親水基が挙げられる。化合物(A1)は、たとえば、アニオン性の親水基のみを有してもよいし、非イオン性の親水基のみを有してもよい。化合物(A1)としては、三重結合およびアニオン性の親水基を有する化合物(A1)が好ましい。
親水基としては、たとえば、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、アニオン性の親水基が好ましく、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-B(OM)(OR2)、-OB(OM)(OR2)、-PO(OM)(OR2)、または、-OPO(OM)(OR2)がより好ましく、-COOMがさらに好ましい。Mは、H、金属原子、NR3
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムである。R3は、各出現において同一または異なって、H、または、有機基である。R2は、H、金属原子、NR3
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、置換基を有していてもよいホスホニウム、または、アルキニル基である。
Mとしては、H、金属原子またはNR3
4が好ましく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)またはNR3
4がより好ましく、H、Na、K、LiまたはNH4がさらに好ましく、H、Na、KまたはNH4が特に好ましい。
化合物(A1)における、親水基の数は、1~3が好ましく、1または2がより好ましく、1がさらに好ましい。
化合物(A1)の炭素数は、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、2~25が好ましく、2~10がより好ましく、2~6がさらに好ましく、2~4が特に好ましい。本開示において、化合物(A1)の炭素数には、化合物(A1)に含まれ得るカルボン酸基およびカルボン酸塩基の炭素原子の数を含めない。
化合物(A1)としては、フッ素を含有しない化合物が好ましい。
本開示の製造方法においては、1種または2種以上の化合物(A1)を用いてよい。化合物(A1)としては、アニオン性の親水基を有する化合物のみを用いてもよいし、非イオン性の親水基を有する化合物のみを用いてもよいし、アニオン性の親水基を含有する化合物と、非イオン性の親水基を含有する化合物とを併用してもよい。
化合物(A1)は、一般式(A1)で表される化合物(A1)であることが好ましい。
一般式(A1):A1-R1-C≡CX1
(式中:A1は、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-B(OM)(OR2)、-OB(OM)(OR2)、-PO(OM)(OR2)、または、-OPO(OM)(OR2)であり;Mは、H、金属原子、NR3 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R3は、各出現において同一または異なって、H、または、有機基であり;R2は、H、金属原子、NR3 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、置換基を有していてもよいホスホニウム、または、アルキニル基であり;R1は、単結合、または、ハロゲン原子を有していてもよい二価の炭化水素基であり;X1は、H、A1、または、ハロゲン原子、エーテル結合、エステル結合もしくはアミド結合を有していてもよい炭化水素基である。)
一般式(A1):A1-R1-C≡CX1
(式中:A1は、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-B(OM)(OR2)、-OB(OM)(OR2)、-PO(OM)(OR2)、または、-OPO(OM)(OR2)であり;Mは、H、金属原子、NR3 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R3は、各出現において同一または異なって、H、または、有機基であり;R2は、H、金属原子、NR3 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、置換基を有していてもよいホスホニウム、または、アルキニル基であり;R1は、単結合、または、ハロゲン原子を有していてもよい二価の炭化水素基であり;X1は、H、A1、または、ハロゲン原子、エーテル結合、エステル結合もしくはアミド結合を有していてもよい炭化水素基である。)
一般式(A1)において、A1は、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-B(OM)(OR2)、-OB(OM)(OR2)、-PO(OM)(OR2)、または、-OPO(OM)(OR2)である。ここで、Mは、H、金属原子、NR3
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R3は、各出現において同一または異なって、H、または、有機基であり、R2は、H、金属原子、NR3
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、置換基を有していてもよいホスホニウム、または、アルキニル基である。
A1としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、-COOMが好ましい。
A1におけるMとしては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、H、金属原子またはNR3
4が好ましく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)またはNR3
4がより好ましく、H、Na、K、LiまたはNH4がさらに好ましく、H、Na、KまたはNH4が特に好ましい。
R2のアルキニル基としては、フッ素原子を含有しないアルキニル基が好ましい。R2のアルキニル基としては、炭素数1~5のアルキル基により置換されていてもよいエチニル基が好ましく、非置換のエチニル基がより好ましい。
R2としては、H、金属原子またはNR3
4が好ましく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)またはNR3
4がより好ましく、H、Na、K、LiまたはNH4がさらに好ましく、H、Na、KまたはNH4が特に好ましく、Hが最も好ましい。
A1が-PO(OM)(OR2)または-OPO(OM)(OR2)である場合には、R2がエチニル基であることも好適な態様の1つである。
一般式(A1)において、R1は、単結合、または、ハロゲン原子を有していてもよい二価の炭化水素基である。
一般式(A1)における、R1の二価の炭化水素基としては、たとえば、直鎖状または分岐鎖状のアルカンジイル基、直鎖状または分岐鎖状のアルケンジイル基、直鎖状または分岐鎖状のアルカジエンジイル基、シクロアルカンジイル基が挙げられる。
R1が含み得るハロゲン原子としては、F、Cl、Br、または、Iが好ましく、Cl、Br、または、Iがより好ましい。
R1としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、単結合、または、ハロゲン原子を有していてもよい直鎖状または分岐鎖状の炭素数1~5のアルカンジイル基が好ましく、単結合、メチレン基またはエチレン基がより好ましく、単結合またはメチレン基がさらに好ましく、単結合が特に好ましい。
R1の炭素数は、0~20が好ましく、0~10がより好ましく、0~5がさらに好ましく、0~3が特に好ましい。
一般式(A1)において、X1は、H、A1、または、ハロゲン原子、エーテル結合、エステル結合もしくはアミド結合を有していてもよい炭化水素基である。ここで、A1は、上記のとおりである。
X1の炭化水素基としては、たとえば、芳香族基またはシクロアルキル基を有していてもよいアルキル基、芳香族基またはシクロアルキル基を有していてもよいアルケニル基、芳香族基を有していてもよいシクロアルキル基、アルキル基を有していてもよい芳香族基などが挙げられる。X1のアルキル基およびX1のアルケニル基は、直鎖状または分岐鎖状である。X1のシクロアルキル基およびX1のアルキル基を有していてもよい芳香族基は、単環式または多環式である。
X1が含み得るハロゲン原子としては、F、Cl、Br、または、Iが好ましく、Cl、Br、または、Iがより好ましい。
X1の炭化水素基の炭素数としては、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5がさらに好ましく、1~3が特に好ましい。
X1としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、H、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1~5のアルキル基、または、A1が好ましく、HまたはA1がより好ましく、H、-SO3M、または-COOMがさらに好ましく、Hまたは-COOMが特に好ましい。
X1がA1である場合、すなわち、X1が、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-B(OM)2、-OB(OM)2、-PO(OM)2、または、-OPO(OM)2である場合、Mとしては、H、金属原子またはNR3
4が好ましく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)またはNR3
4がより好ましく、H、Na、K、LiまたはNH4がさらに好ましく、H、Na、KまたはNH4が特に好ましく、Hが最も好ましい。
化合物(A1)としては、たとえば、一般式(A1-1)で表される化合物(A1-1)が挙げられる。
一般式(A1-1):A1-R1-C≡C-A1
(式中、R1およびA1は上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
一般式(A1-1):A1-R1-C≡C-A1
(式中、R1およびA1は上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
化合物(A1-1)は、2つのA1を含み、A1はMを1つ含むため、化合物(A1-1)は2つのMを含む。化合物(A1-1)としては、2つのMのうちいずれか一方のみがHであるものが好ましい。
化合物(A1-1)としては、より具体的には、下記一般式で表される化合物が挙げられる。
MOOC-R1-C≡C-COOM
MO3S-R1-C≡C-SO3M
MO3SO-R1-C≡C-OSO3M
(R2O)(MO)B-R1-C≡C-B(OM)(OR2)
(R2O)(MO)BO-R1-C≡C-OB(OM)(OR2)
(R2O)(MO)OP-R1-C≡C-PO(OM)(OR2)
(R2O)(MO)OPO-R1-C≡C-OPO(OM)(OR2)
(式中、R1、M、および、R2は、上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
MOOC-R1-C≡C-COOM
MO3S-R1-C≡C-SO3M
MO3SO-R1-C≡C-OSO3M
(R2O)(MO)B-R1-C≡C-B(OM)(OR2)
(R2O)(MO)BO-R1-C≡C-OB(OM)(OR2)
(R2O)(MO)OP-R1-C≡C-PO(OM)(OR2)
(R2O)(MO)OPO-R1-C≡C-OPO(OM)(OR2)
(式中、R1、M、および、R2は、上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
なかでも、化合物(A1-1)としては、一般式:
MOOC-R1-C≡C-COOM
(式中、R1およびMは上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
で表される化合物が好ましい。
MOOC-R1-C≡C-COOM
(式中、R1およびMは上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
で表される化合物が好ましい。
化合物(A1)としては、たとえば、一般式(A1-2)で表される化合物(A1-2)が挙げられる。
一般式(A1-2):A1-R1-C≡C-R4
(式中、A1およびR1は上記のとおりであり、R4は、H、または、ハロゲン原子、エーテル結合、エステル結合もしくはアミド結合を有していてもよい炭化水素基である。)
一般式(A1-2):A1-R1-C≡C-R4
(式中、A1およびR1は上記のとおりであり、R4は、H、または、ハロゲン原子、エーテル結合、エステル結合もしくはアミド結合を有していてもよい炭化水素基である。)
一般式(A1-2)において、R4は、H、または、ハロゲン原子、エーテル結合、エステル結合もしくはアミド結合を有していてもよい炭化水素基である。
R4の炭化水素基としては、たとえば、芳香族基またはシクロアルキル基を有していてもよいアルキル基、芳香族基またはシクロアルキル基を有していてもよいアルケニル基、芳香族基を有していてもよいシクロアルキル基、アルキル基を有していてもよい芳香族基などが挙げられる。R4のアルキル基およびR4のアルケニル基は、直鎖状または分岐鎖状である。R4のシクロアルキル基およびR4のアルキル基を有していてもよい芳香族基は、単環式または多環式である。
R4の炭化水素基が含み得るハロゲン原子としては、F、Cl、Br、または、Iが好ましく、Cl、Br、または、Iがより好ましい。
R4の炭化水素基の炭素数としては、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5がさらに好ましく、1~3が特に好ましい。
R4としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、Hまたは炭素数1~20のアルキル基が好ましく、Hまたは炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、Hまたは炭素数1~5のアルキル基がさらに好ましく、Hまたは炭素数1~3のアルキル基が特に好ましく、Hが最も好ましい。
なかでも、化合物(A1-2)としては、一般式:
MOOC-R1-C≡C-R4
(式中、R1、R4およびMは上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
で表される化合物が好ましい。
MOOC-R1-C≡C-R4
(式中、R1、R4およびMは上記のとおりであり、各出現において同一または異なってよい。)
で表される化合物が好ましい。
化合物(A1)としては、たとえば、
アセチレンスルホン酸、
プロピオール酸、
エチニル硫酸水素、
undec-10-イニル硫酸水素、
but-3-イニル硫酸水素、
prop-2-イニル硫酸水素、
pent-4-イニル硫酸水素、
5-メチル-1-ヘキシン-3-イル硫酸水素、
エチニルボロン酸、
エチニル二水素リン酸、
リン酸水素ジエチニル、
アセチレンジスルホン酸、
アセチレンジカルボン酸、
1-プロピニルスルホン酸、
2-フェニル-1-エチニルスルホン酸、
hex-1-イン-1-スルホン酸、
hexadec-1-イン-1-スルホン酸、
3,3-ジメチル-1-ブチンスルホン酸、
2-シクロプロピル-1-エチンスルホン酸、
3-メトキシ-1-プロピニルスルホン酸、
3-フェノキシ-1-プロピニルスルホン酸、
hept-2-イン酸、
6-フェニルヘキサ-2-イン酸、
3-シクロプロピルー2ープロパン酸、
シクロヘキシルプロピオール酸、
3-シクロペンチル-2-プロピン酸、
but-2-イン酸、
undeca-2,4-ジエン-6-イン酸、
3-(シクロヘプタ-2,4,6-トリエン-1-イル)プロパン酸、
6-(フルオレン-9-イル)ヘキサ-2-イン酸、
6-シクロヘキシル-ヘキサ-2-イン酸、
pent-3-イン酸、
4-フェニル-3-ブチン酸、
4-(4-メチルフェニル)-3-ブチン酸、
4-p-クロロフェニル-3-ブチン酸、
4-p-ブロモフェニル-3-ブチン酸、
4-(4-フルオロフェニル)-3-ブチン酸、
4-[4-(トリフルオロメチル)フェニル]-3-ブチン酸、
4-(3-メチルフェニル)-3-ブチン酸、
3ーシクロプロピル-1-(1-カルボキシシクロプロピル)-1-プロピン酸、
4-(2-ナフタレニル)-3-ブチン酸、
4-シクロヘキシル-3-プロピン酸、
5-フェニルペント-1-イノキシボロン酸、
but-3-エン-1-イノキシボロン酸、
2-フェニルエチノキシボロン酸、
2-フェニルエチニルリン酸、
および、これらの塩が挙げられる。
アセチレンスルホン酸、
プロピオール酸、
エチニル硫酸水素、
undec-10-イニル硫酸水素、
but-3-イニル硫酸水素、
prop-2-イニル硫酸水素、
pent-4-イニル硫酸水素、
5-メチル-1-ヘキシン-3-イル硫酸水素、
エチニルボロン酸、
エチニル二水素リン酸、
リン酸水素ジエチニル、
アセチレンジスルホン酸、
アセチレンジカルボン酸、
1-プロピニルスルホン酸、
2-フェニル-1-エチニルスルホン酸、
hex-1-イン-1-スルホン酸、
hexadec-1-イン-1-スルホン酸、
3,3-ジメチル-1-ブチンスルホン酸、
2-シクロプロピル-1-エチンスルホン酸、
3-メトキシ-1-プロピニルスルホン酸、
3-フェノキシ-1-プロピニルスルホン酸、
hept-2-イン酸、
6-フェニルヘキサ-2-イン酸、
3-シクロプロピルー2ープロパン酸、
シクロヘキシルプロピオール酸、
3-シクロペンチル-2-プロピン酸、
but-2-イン酸、
undeca-2,4-ジエン-6-イン酸、
3-(シクロヘプタ-2,4,6-トリエン-1-イル)プロパン酸、
6-(フルオレン-9-イル)ヘキサ-2-イン酸、
6-シクロヘキシル-ヘキサ-2-イン酸、
pent-3-イン酸、
4-フェニル-3-ブチン酸、
4-(4-メチルフェニル)-3-ブチン酸、
4-p-クロロフェニル-3-ブチン酸、
4-p-ブロモフェニル-3-ブチン酸、
4-(4-フルオロフェニル)-3-ブチン酸、
4-[4-(トリフルオロメチル)フェニル]-3-ブチン酸、
4-(3-メチルフェニル)-3-ブチン酸、
3ーシクロプロピル-1-(1-カルボキシシクロプロピル)-1-プロピン酸、
4-(2-ナフタレニル)-3-ブチン酸、
4-シクロヘキシル-3-プロピン酸、
5-フェニルペント-1-イノキシボロン酸、
but-3-エン-1-イノキシボロン酸、
2-フェニルエチノキシボロン酸、
2-フェニルエチニルリン酸、
および、これらの塩が挙げられる。
化合物(A1)としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、プロピオール酸、アセチレンジカルボン酸、および、これらの塩(たとえば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩)がより好ましい。
含フッ素化合物(A2)は、分子中に少なくとも1個のフッ素原子を含有する化合物であって、一般式(A2)で表される化合物である。本開示の製造方法においては、1種または2種以上の含フッ素化合物(A2)を用いてよい。
一般式(A2):CX1X2=CX3-Z
(式中:X1~X3は、それぞれ独立して、H、Fまたは含フッ素アルキル基であり;X1およびX2がいずれもHである場合、X3はFまたは含フッ素アルキル基であり;Zは、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-PO(OM)2、-OPO(OM)2、-BO(OM)2または-OBO(OM)2で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR1 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R1は、独立に、Hまたは有機基であり、R1のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
一般式(A2):CX1X2=CX3-Z
(式中:X1~X3は、それぞれ独立して、H、Fまたは含フッ素アルキル基であり;X1およびX2がいずれもHである場合、X3はFまたは含フッ素アルキル基であり;Zは、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-PO(OM)2、-OPO(OM)2、-BO(OM)2または-OBO(OM)2で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR1 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R1は、独立に、Hまたは有機基であり、R1のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
一般式(A2)おいて、X1~X3は、それぞれ独立して、H、Fまたは含フッ素アルキル基である。
一般式(A2)おいて、X1およびX2は、それぞれ独立して、好ましくはHまたはFであり、より好ましくはX1およびX2がいずれもHである。
含フッ素アルキル基としては、少なくとも1つのフッ素原子を含有するアルキル基であれば特に限定されず、直鎖状、分岐鎖状または環状の含フッ素アルキル基が挙げられる。X3の含フッ素アルキル基は、エーテル結合、エステル結合またはアミド結合を含んでもよい。X3の含フッ素アルキル基の炭素数は、好ましくは1以上であり、好ましくは20以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは5以下であり、特に好ましくは3以下である。
X1およびX2の含フッ素アルキル基としては、CF3、CF2HまたはCFH2が好ましい。
X3の含フッ素アルキル基としては、CF3、CF2HまたはCFH2が好ましい。
一般式(A2)において、X1およびX2がいずれもHである場合、X3はFまたは含フッ素アルキル基である。X3としては、F、CF3、CF2HまたはCFH2が好ましく、FまたはCF3がより好ましい。
一般式(A2)中、Zは、-COOM、-SO3M、-OSO3M、-PO(OM)2、-OPO(OM)2、-BO(OM)2または-OBO(OM)2で表される基である。Zとしては、重合槽への含フッ素ポリマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素ポリマー粒子を発生させることができることから、-COOM、-SO3Mまたは-OSO3Mが好ましく、-COOMがより好ましい。
Mは、H、金属原子、NR1
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムである。
R1は、独立に、Hまたは有機基であり、R1のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。有機基としては、アルキル基が好ましい。R1としては、HまたはC1-10の有機基が好ましく、HまたはC1-4の有機基がより好ましく、HまたはC1-4のアルキル基がさらに好ましく、Hが最も好ましい。
金属原子としては、1価または2価の金属原子が挙げられ、アルカリ金属(1族)またはアルカリ土類金属(2族)が好ましく、Na、KまたはLiがより好ましい。
Mとしては、重合槽への含フッ素ポリマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素ポリマー粒子を発生させることができることから、H、金属原子またはNR1
4が好ましく、HまたはNR1
4がより好ましく、HまたはNH4がさらに好ましい。
含フッ素化合物(A2)としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、2-トリフルオロメチルアクリル酸、α-フルオロアクリル酸、3-フルオロアクリル酸、2,3-ジフルオロアクリル酸、3,3-ジフルオロアクリル酸、パーフルオロアクリル酸、3-トリフルオロメチルアクリル酸、2-ジフルオロメチルアクリル酸、2-モノフルオロメチルアクリル酸、3-モノフルオロメチルアクリル酸、3-ジフルオロメチルアクリル酸、および、これらの塩からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、2-トリフルオロメチルアクリル酸およびα-フルオロアクリル酸からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。
フッ素非含有化合物(A3)は、分子中にフッ素原子を含有しない化合物であって、一般式(A3)で表される化合物である。本開示の製造方法においては、1種または2種以上のフッ素非含有化合物(A3)を用いてよい。
一般式(A3):CR1X1=CX2-R2-COOM
(式中:R1は、Hまたはアルキル基であり、前記アルキル基は、エーテル結合、エステル結合またはアミド結合を含んでもよく;R2は、単結合またはアルキレン基であり、前記アルキレン基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が-R3-COOM(R3は、単結合またはアルキレン基である)で表される基で置換されていてもよく、また、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、不飽和結合または環状構造を含んでもよく;X1およびX2は、それぞれ独立して、-R1(R1は上記のとおり)または-R2-COOM(R2は上記のとおり))で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR4 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R4は、独立に、Hまたは有機基であり、R4のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
一般式(A3):CR1X1=CX2-R2-COOM
(式中:R1は、Hまたはアルキル基であり、前記アルキル基は、エーテル結合、エステル結合またはアミド結合を含んでもよく;R2は、単結合またはアルキレン基であり、前記アルキレン基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が-R3-COOM(R3は、単結合またはアルキレン基である)で表される基で置換されていてもよく、また、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、不飽和結合または環状構造を含んでもよく;X1およびX2は、それぞれ独立して、-R1(R1は上記のとおり)または-R2-COOM(R2は上記のとおり))で表される基であり;Mは、H、金属原子、NR4 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムであり;R4は、独立に、Hまたは有機基であり、R4のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。)
フッ素非含有化合物(A3)は、通常、水溶性である。フッ素非含有化合物(A3)の水への溶解度は、水100gに対して、0.1g以上であってよい。
一般式(A3)において、R1は、Hまたはアルキル基である。
R1のアルキル基としては、フッ素原子を含有しないアルキル基であれば特に限定されず、直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が挙げられる。R1のアルキル基は、エーテル結合、エステル結合またはアミド結合を含んでもよい。R1のアルキル基の炭素数としては、好ましくは1以上であり、好ましくは20以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは5以下であり、特に好ましくは3以下である。
R1のアルキル基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が置換基により置換されていてもよいが、好ましくは非置換のアルキル基である。R1のアルキル基としては、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH3、-(CH2)yCH3(yは3~19)、-COOCH3などが挙げられ、なかでも、-CH3または-CH2CH3が好ましく、-CH3がより好ましい。
一般式(A3)において、R2は、単結合またはアルキレン基である。R2のアルキレン基としては、フッ素原子を含有しないアルキレン基であれば特に限定されず、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。R2のアルキレン基の炭素数としては、好ましくは1以上であり、好ましくは20以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは5以下であり、特に好ましくは3以下である。
R2のアルキレン基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が置換基により置換されていてもよい。置換基としては、上述したものの他、-R3-COOMで表される基が挙げられる。R2のアルキレンが有する-R3-COOMで表される基の数としては、好ましくは1~3であり、より好ましくは1である。
R2のアルキレン基は、エーテル結合、エステル結合、アミド結合または不飽和結合を含んでもよい。また、R2のアルキレン基は、不飽和結合を含有してもよいシクロアルキレン基などの環状構造を含んでもよい。
R2のアルキレン基としては、-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH(CH3)CH2-、-CH2-C(CH3)2-、-(CH2)y-(yは3~19)、-CH2-CH(-COOM)-、-CH2-C(-CH3)(-COOM)-、-CH2-O-CH2-、-CH(-COOM)-CH2-、
などが挙げられ、なかでも、-CH2-または-CH2CH2-が好ましく、-CH2-がより好ましい。
R3は、単結合またはアルキレン基であり、好ましくは単結合である。R3のアルキレン基としては、フッ素原子を含有しないアルキレン基であれば特に限定されず、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。R3のアルキレン基の炭素数としては、好ましくは1以上であり、好ましくは20以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは5以下であり、特に好ましくは3以下である。
R3のアルキレン基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が置換基により置換されていてもよい。置換基としては、上述したものが挙げられる。
R3のアルキレン基は、エーテル結合、エステル結合、アミド結合または不飽和結合を含んでもよい。また、R3のアルキレン基は、不飽和結合を含有してもよいシクロアルキレン基などの環状構造を含んでもよい。
R3のアルキレン基としては、-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH(CH3)CH2-などが挙げられ、なかでも、-CH2-が好ましい。
一般式(A3)において、X1およびX2は、それぞれ独立して、-R1または-R2-COOMで表される基である。R1、R2およびMは、上記のとおりである。
Mは、H、金属原子、NR4
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムである。
R4は、独立に、Hまたは有機基であり、R4のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。有機基としては、アルキル基が好ましい。R4としては、HまたはC1-10の有機基が好ましく、HまたはC1-4の有機基がより好ましく、HまたはC1-4のアルキル基がさらに好ましく、Hが最も好ましい。
金属原子としては、1価または2価の金属原子が挙げられ、アルカリ金属(1族)またはアルカリ土類金属(2族)が好ましく、Na、KまたはLiがより好ましい。
Mとしては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、H、金属原子またはNR4
4が好ましく、HまたはNR4
4がより好ましく、HまたはNH4がさらに好ましい。
フッ素非含有化合物(A3)としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、以下の一般式のいずれかで表されるフッ素非含有化合物が好ましい。
一般式(A3-1):CR1 2=CR1-R2-COOM
一般式(A3-2):CR1 2=C(-R2-COOM)2
一般式(A3-3):MOCO-R2-CR1=CR1-R2-COOM
一般式(A3-4):MOCO-R2-CR1=C(-R2-COOM)2
一般式(A3-1)~(A3-4)中、R1、R2およびMは、上記のとおりである。
一般式(A3-1):CR1 2=CR1-R2-COOM
一般式(A3-2):CR1 2=C(-R2-COOM)2
一般式(A3-3):MOCO-R2-CR1=CR1-R2-COOM
一般式(A3-4):MOCO-R2-CR1=C(-R2-COOM)2
一般式(A3-1)~(A3-4)中、R1、R2およびMは、上記のとおりである。
さらに、フッ素非含有化合物(A3)としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、一般式(A3-1-1)で表されるフッ素非含有化合物が好ましい。
一般式(A3-1-1):CH2=CH-R2-COOM
一般式(A3-1-1)中、R2およびMは、上記のとおりである。
一般式(A3-1-1):CH2=CH-R2-COOM
一般式(A3-1-1)中、R2およびMは、上記のとおりである。
フッ素非含有化合物(A3)の炭素数としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、好ましくは2以上であり、好ましくは30以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは5以下であり、特に好ましくは3以下である。本開示において、フッ素非含有化合物(A3)の炭素数には、フッ素非含有化合物(A3)中の-COOMに含まれ得る炭素原子の数を含めない。
一般式(A3-1)で表されるフッ素非含有化合物としては、
アクリル酸、
メタクリル酸、
クロトン酸、
2-ブテン酸(イソクロトン酸)、
3-ブテン酸、
3-メチルクロトン酸、
2-メチルイソクロトン酸(アンゲリカ酸)、
4-ペンテン酸、
2-エチル-2-ブテン酸、
2-ノネン酸、
4-デセン酸、
10-ウンデセン酸、
4-ウンデセン酸、
テトラデセン酸、
cis-15-ヘプタデセン酸、
ヘプタデカ-16-エン酸、
ヘニコス-20-エン酸、
フマル酸モノメチル、
2-アリルマロン酸、
エチル(プロパ-2-エン-1-イル)プロパン二酸、
(3-メチル-ブト-2-エニルオキシ)酢酸、
2-アリル-3,3-ジメチル-1-シクロヘキセンカルボン酸、
2-アリル-1-シクロヘキセンカルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
アクリル酸、
メタクリル酸、
クロトン酸、
2-ブテン酸(イソクロトン酸)、
3-ブテン酸、
3-メチルクロトン酸、
2-メチルイソクロトン酸(アンゲリカ酸)、
4-ペンテン酸、
2-エチル-2-ブテン酸、
2-ノネン酸、
4-デセン酸、
10-ウンデセン酸、
4-ウンデセン酸、
テトラデセン酸、
cis-15-ヘプタデセン酸、
ヘプタデカ-16-エン酸、
ヘニコス-20-エン酸、
フマル酸モノメチル、
2-アリルマロン酸、
エチル(プロパ-2-エン-1-イル)プロパン二酸、
(3-メチル-ブト-2-エニルオキシ)酢酸、
2-アリル-3,3-ジメチル-1-シクロヘキセンカルボン酸、
2-アリル-1-シクロヘキセンカルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
一般式(A3-2)または一般式(A3-3)で表されるフッ素非含有化合物としては、
イタコン酸、
フマル酸、
マレイン酸、
メチルマレイン酸(シトラコン酸)、
メサコン酸、
2-ペンテン二酸、
イソプロピリデンコハク酸、
2,2-ジメチル-4-メチリデンペンタン二酸、
1-ブテン-2,4-ジカルボン酸、
3-ブテン-1,2,3-トリカルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
イタコン酸、
フマル酸、
マレイン酸、
メチルマレイン酸(シトラコン酸)、
メサコン酸、
2-ペンテン二酸、
イソプロピリデンコハク酸、
2,2-ジメチル-4-メチリデンペンタン二酸、
1-ブテン-2,4-ジカルボン酸、
3-ブテン-1,2,3-トリカルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
一般式(A3-4)で表されるフッ素非含有化合物としては、
(E)-1-プロペン-1,2,3-トリカルボン酸、
エテントリカルボン酸、
3-ペンテン-1,3,4-トリカルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
(E)-1-プロペン-1,2,3-トリカルボン酸、
エテントリカルボン酸、
3-ペンテン-1,3,4-トリカルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
フッ素非含有化合物(A3)としては、なかでも、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、アクリル酸、3-ブテン酸、および、これらの塩(たとえば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩)が好ましい。
化合物(A4)は、芳香族環、親水基および不飽和二重結合を有する。
本開示において、芳香族環とは、芳香族性を有する環状の構造をいう。芳香族環には、ベンゼン環のような単環の芳香族環、ナフタレン環のような縮合芳香族環、ビフェニル環のようなフェニル基が単結合により結合した芳香族環、フラン環のような複素芳香族環などが含まれる。
芳香族環は、単環および多環のいずれあってもよいが、単環であることが好ましい。化合物(A4)に含まれる芳香族環の数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1または2であり、さらに好ましくは1である。芳香族環は、炭素環および複素環のいずれあってもよいが、好ましくは炭素環である。
芳香族環は、置換基を有していてもよい。すなわち、芳香族環は、置換または非置換の芳香族環であってもよい。置換基としては、上述したものが挙げられ、なかでも、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、フェニル基またはフルオロフェニル基が好ましく、F、Cl、ヒドロキシ基、CH3またはp-フルオロフェニル基がより好ましい。
本開示において、親水基とは、水性媒体に対する親和性を示す基である。親水基としては、たとえば、アニオン性の親水基、カチオン性の親水基、非イオン性の親水基が挙げられる。化合物(A4)は、たとえば、アニオン性の親水基のみを有してもよいし、非イオン性の親水基のみを有してもよい。化合物(A4)が有する親水基の数は、1~4個であってよく、1~3個であってよく、1~2個であってよく、1個であってよい。
親水基としては、たとえば、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、-SO3M、-OSO3M、-COOM、-P(=O)(OM)2、-OP(O)(OM)2、-B(OM)2または-OB(OM)2が好ましく、-SO3M、-OSO3Mまたは-COOMがより好ましく、-SO3Mがさらに好ましい。
Mは、H、金属原子、NR6
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、または、置換基を有していてもよいホスホニウムである。
R6は、独立に、Hまたは有機基であり、R6のいずれか2つがお互いに結合して環を形成してもよい。有機基としては、アルキル基が好ましい。R6としては、HまたはC1-10の有機基が好ましく、HまたはC1-4の有機基がより好ましく、HまたはC1-4のアルキル基がさらに好ましく、Hが最も好ましい。
金属原子としては、1価または2価の金属原子が挙げられ、アルカリ金属(1族)またはアルカリ土類金属(2族)が好ましく、Na、KまたはLiがより好ましい。
Mとしては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、H、金属原子またはNR6
4が好ましく、H、Na、KまたはNR6
4がより好ましく、H、Na、KまたはNH4がさらに好ましい。
不飽和二重結合としては、ラジカル重合性不飽和二重結合が好ましく、ビニル結合であってよい。
化合物(A4)の炭素数は、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、6~80が好ましく、8~40がより好ましく、8~30がさらに好ましく、8~20が特に好ましい。本開示において、化合物(A4)の炭素数には、化合物(A4)に含まれる親水基中の炭素原子の数を含めない。
化合物(A4)としては、フッ素を含有しない化合物が好ましい。
化合物(A4)は、通常、水溶性である。化合物(A4)の水への溶解度は、水100gに対して、0.1g以上であってよい。
本開示の製造方法においては、化合物(A4)として、1種または2種以上の化合物を用いてよい。化合物(A4)として、アニオン性の親水基を有する化合物のみを用いてもよいし、非イオン性の親水基を有する化合物のみを用いてもよいし、アニオン性の親水基を含有する化合物と、非イオン性の親水基を含有する化合物とを併用してもよい。
化合物(A4)は、一般式(A4-1)~(A4-4)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
一般式(A4-1)~(A4-4)において、R1~R3は、それぞれ独立して、H、ハロゲン原子、アルキル基または-R4-Zで表される基である。
アルキル基としては、特に限定されず、直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が挙げられる。アルキル基の炭素数が2以上である場合、アルキル基は、エーテル結合を含んでもよい。アルキル基の炭素数としては、好ましくは1以上であり、好ましくは20以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは5以下であり、特に好ましくは3以下である。
アルキル基は、炭素原子に結合する少なくとも1つの水素原子が置換基により置換されていてもよい。置換基としては、上述したものの他、-R4-Zで表される基が挙げられる。化合物(A4)が有する-R4-Zで表される基の数としては、好ましくは1以上であり、好ましくは8以下であり、より好ましくは5以下であり、さらに好ましくは4以下であり、特に好ましくは3以下である。
アルキル基としては、フッ素原子を含有しないアルキル基が好ましい。アルキル基としては、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH3、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられ、なかでも、-CH3が好ましい。
ハロゲン原子としては、好ましくはF、ClまたはBrであり、より好ましくはFである。
R1~R3としては、なかでも、H、F、-CH3、シクロプロピル基、シクロペンチル基またはシクロヘキシル基が好ましく、H、-CH3、シクロプロピル基、シクロペンチル基またはシクロヘキシル基がより好ましい。
一般式(A4-1)~(A4-4)において、R4は単結合またはアルキレン基である。アルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。アルキレン基の炭素数としては、好ましくは1以上であり、好ましくは20以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは3以下である。アルキレン基としては、-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-または-CH(CH3)CH2-が好ましく、-CH2-がより好ましい。
R4としては、単結合または-CH2-が好ましく、単結合がより好ましい。
一般式(A4-1)および(A4-4)において、R5は単結合またはアルキレン基である。アルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。アルキレン基の炭素数としては、好ましくは1以上であり、好ましくは20以下であり、より好ましくは10以下であり、さらに好ましくは3以下である。アルキレン基としては、-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-または-CH(CH3)CH2-が好ましく、-CH2-がより好ましい。
R5としては、単結合または-CH2-が好ましく、単結合がより好ましい。
一般式(A4-1)~(A4-4)において、Zは、-SO3M、-OSO3M、-COOM、-P(=O)(OM)2、-OP(O)(OM)2、-B(OM)2または-OB(OM)2である。MおよびR6は、上述したとおりである。
一般式(A4-1)および(A4-4)において、xは、環Aに結合する-R4-Zで表される基の数を表し、1以上の整数である。xの上限は、環Aを構成するすべての環を形成する原子の数から1を除した数以下であってよく、好ましくは5以下であり、より好ましくは3以下であり、さらに好ましくは2以下である。
一般式(A4-1)~(A4-4)において、環Aおよび環Bは置換基を有していてもよい芳香族環である。
環Aおよび環Bは、単環および多環のいずれあってもよいが、単環であることが好ましい。環Aおよび環Bに含まれる芳香族環の数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1または2であり、さらに好ましくは1である。環Aおよび環Bは、炭素環および複素環のいずれあってもよいが、好ましくは炭素環である。
環Aおよび環Bとしては、
ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、アントラセン環、
フラン環、ベンゾフラン環、
ピロール環、インドール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラゾール環、インダゾール環、
ピリジン環、キノリン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、
チオフェン環、ベンゾチオフェン環、
オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、
チアゾール環、ベンゾチアゾール環
などが挙げられ、いずれも、置換基により置換されていてもよい。
ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、アントラセン環、
フラン環、ベンゾフラン環、
ピロール環、インドール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラゾール環、インダゾール環、
ピリジン環、キノリン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、
チオフェン環、ベンゾチオフェン環、
オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、
チアゾール環、ベンゾチアゾール環
などが挙げられ、いずれも、置換基により置換されていてもよい。
環Aおよび環Bが有し得る置換基としては、-R4-Zで表される基以外の置換基であれば特に限定されず、上述したものが挙げられ、なかでも、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、フェニル基またはフルオロフェニル基が好ましく、F、Cl、ヒドロキシ基、CH3またはp-フルオロフェニル基がより好ましい。
一般式(A4-1)および(A4-4)における環Aとしては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、以下の式のいずれかで表される環が好ましい。
上記の各式において、波線は、一般式(A4-1)および(A4-4)で表される化合物中のビニル基を構成する炭素原子、R5のアルキレン基の炭素原子または-R4-Zで表される基に対して、環Aが結合する結合位置を表す。いずれの芳香族環においても、炭素原子に結合した水素原子が置換基により置換されていてもよいし、炭素原子に結合した水素原子が置換基により置換されていなくてもよい。置換基としては、上述したものが挙げられ、なかでも、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、フェニル基またはフルオロフェニル基が好ましく、F、Cl、ヒドロキシ基、CH3またはp-フルオロフェニル基がより好ましい。
一般式(A4-2)~(A4-4)における環Bとしては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、以下の式のいずれかで表される環が好ましい。
上記の各式において、波線は、一般式(A4-2)~(A4-4)で表される化合物中のビニル基を構成する炭素原子に対して、環Bが結合する結合位置を表す。いずれの芳香族環においても、炭素原子に結合した水素原子が置換基により置換されていてもよい。置換基としては、上述したものが挙げられ、なかでも、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、フェニル基またはフルオロフェニル基が好ましく、F、Cl、ヒドロキシ基、CH3またはp-フルオロフェニル基がより好ましい。
化合物(A4)の炭素数としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、好ましくは6以上であり、より好ましくは8以上であり、好ましくは30以下であり、より好ましくは20以下であり、さらに好ましくは12以下であり、特に好ましくは10以下である。本開示において、化合物(A4)の炭素数には、化合物(A4)中のZに含まれ得る炭素原子の数を含めない。
化合物(A4)としては、なかでも、一般式(A4-1)~(A4-4)で表される化合物が好ましい。
化合物(A4)としては、
p-スチレンスルホン酸、
2-スチレンスルホン酸、
m-スチレンスルホン酸、
4-(2-プロペニル)安息香酸、
4-ビニル安息香酸、
4-(1-フルオロビニル)安息香酸、
2-ビニルフェニルホスホン酸(スチレンホスホン酸)、
4-ビニルフェニルホスホン酸(スチレンホスホン酸)、
4-ビニルベンジルホスホン酸、
4-ビニルフェニル硫酸、
2-(1-シクロペンチルビニル)安息香酸、
(E)-2-(2-シクロペンチルビニル)安息香酸、
2-[(E)-2-シクロヘキシルビニル)]安息香酸、
(E)-2-(3-(ナフタレン-1-イル)アリル)安息香酸、
1-シンナミル-2-ナフトエ酸、
(Z)-2-(3-フェニルアリル)安息香酸、
3-アリルナフタレン-2-カルボン酸、
4-エテニルベンゼン-1,3-ジカルボン酸、
4-ビニルフェニルボロン酸、
4-アリル-2,3,5,6-テトラフルオロ安息香酸、
2-アリル安息香酸、
2-アリル-3-クロロ安息香酸、
2-アリル-4-フルオロ安息香酸、
2-アリル-4-メチル安息香酸、
2-アリル-5,6-ジクロロ安息香酸、
2-(アリル-3,3-d2)-6-フルオロ安息香酸、
4-ビニルフタル酸、
3-エテニルベンゼン-1,2-ジカルボン酸、
2-ビニルテレフタル酸、
5-ビニルイソフタル酸、
4-ビニルナフタレン-1,2-ジカルボン酸、
2-フェニルアクリル酸、
trans-けい皮酸、
3-フェニル-2-ブテン酸、
3-メチル-4-フェニル-3-ブテン酸、
trans-2-ヒドロキシけい皮酸、
5-ビニル-2-フラン酸、
2-ビニル-3-フロ酸、
2-メチル-5-ビニル-3-フロ酸、
2-(4-フルオロフェニル)-4-ビニル-2,5-ジヒドロフラン-3-カルボン酸、
3,5-ジメチル-4-ビニル-1H-ピロール-2-カルボン酸、
2-ビニル-3-チオフェンカルボン酸、
5-ビニルピリジン-2-カルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
p-スチレンスルホン酸、
2-スチレンスルホン酸、
m-スチレンスルホン酸、
4-(2-プロペニル)安息香酸、
4-ビニル安息香酸、
4-(1-フルオロビニル)安息香酸、
2-ビニルフェニルホスホン酸(スチレンホスホン酸)、
4-ビニルフェニルホスホン酸(スチレンホスホン酸)、
4-ビニルベンジルホスホン酸、
4-ビニルフェニル硫酸、
2-(1-シクロペンチルビニル)安息香酸、
(E)-2-(2-シクロペンチルビニル)安息香酸、
2-[(E)-2-シクロヘキシルビニル)]安息香酸、
(E)-2-(3-(ナフタレン-1-イル)アリル)安息香酸、
1-シンナミル-2-ナフトエ酸、
(Z)-2-(3-フェニルアリル)安息香酸、
3-アリルナフタレン-2-カルボン酸、
4-エテニルベンゼン-1,3-ジカルボン酸、
4-ビニルフェニルボロン酸、
4-アリル-2,3,5,6-テトラフルオロ安息香酸、
2-アリル安息香酸、
2-アリル-3-クロロ安息香酸、
2-アリル-4-フルオロ安息香酸、
2-アリル-4-メチル安息香酸、
2-アリル-5,6-ジクロロ安息香酸、
2-(アリル-3,3-d2)-6-フルオロ安息香酸、
4-ビニルフタル酸、
3-エテニルベンゼン-1,2-ジカルボン酸、
2-ビニルテレフタル酸、
5-ビニルイソフタル酸、
4-ビニルナフタレン-1,2-ジカルボン酸、
2-フェニルアクリル酸、
trans-けい皮酸、
3-フェニル-2-ブテン酸、
3-メチル-4-フェニル-3-ブテン酸、
trans-2-ヒドロキシけい皮酸、
5-ビニル-2-フラン酸、
2-ビニル-3-フロ酸、
2-メチル-5-ビニル-3-フロ酸、
2-(4-フルオロフェニル)-4-ビニル-2,5-ジヒドロフラン-3-カルボン酸、
3,5-ジメチル-4-ビニル-1H-ピロール-2-カルボン酸、
2-ビニル-3-チオフェンカルボン酸、
5-ビニルピリジン-2-カルボン酸、
および、これらの塩
などが挙げられる。
化合物(A4)としては、なかでも、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができることから、p-スチレンスルホン酸、4-ビニル安息香酸、4-ビニルフェニルボロン酸、および、これらの塩(たとえば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩)が好ましい。
三重結合および親水基を有する化合物(A1)、一般式(A2)で表される含フッ素化合物(A2)、一般式(A3)で表されるフッ素非含有化合物(A3)、および、芳香族環、親水基および不飽和二重結合を有する化合物(A4)は、ラジカル重合で反応可能な官能基を有するので、上記重合において使用すると、重合反応初期に含フッ素単量体と反応し、これらの化合物に由来する親水基を有し安定性が高い粒子が形成されると推測される。このため、これらの化合物の存在下に重合を行うと、重合の際に発生する含フッ素エラストマーの粒子数が多くなると考えられる。
含フッ素単量体を重合する際の、三重結合および親水基を有する化合物(A1)、一般式(A2)で表される含フッ素化合物(A2)、一般式(A3)で表されるフッ素非含有化合物(A3)、および、芳香族環、親水基および不飽和二重結合を有する化合物(A4)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物の量としては、水性媒体に対して、好ましくは3~5000質量ppmであり、より好ましくは5質量ppm以上であり、さらに好ましくは10質量ppm以上であり、特に好ましくは20質量ppm以上であり、最も好ましくは30質量ppm以上であり、また、より好ましくは1000質量ppm以下であり、さらに好ましくは500質量ppm以下であり、特に好ましくは300質量ppm以下であり、最も好ましくは200質量ppm以下である。これらの化合物の量を上記の範囲内とすることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、より高い重合速度で一層多数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。
本開示の製造方法において、含フッ素単量体を重合するための重合温度としては、10~120℃が好ましく、20~100℃がさらに好ましい。また、重合温度としては、水性分散液の安定性、付着率の低減の観点から、15~60℃が好ましく、18~55℃がより好ましく、20~50℃がさらに好ましい。また、重合温度としては、重合速度が高く、さらには、優れた物性を有する成形品を与える含フッ素エラストマーが得られることから、60~120℃が好ましく、60~100℃がより好ましく、70~90℃がさらに好ましい。
本開示の製造方法において、含フッ素単量体を重合するための重合圧力としては、0.5~10MPaGが好ましく、1~7MPaGがより好ましい。
含フッ素単量体の重合において、pH調整剤として、リン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどを用いてもよい。
本開示の製造方法において、含フッ素単量体重合種粒子の存在下または非存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。
上記「含フッ素単量体重合種粒子」は、含フッ素単量体を水性媒体中で重合することにより得られるものであって、重合反応系を構成する単量体、添加剤(例えば、重合開始剤等)等の成分の種類や存在割合、反応条件等が異なる第2の重合時に存在させるものである。含フッ素単量体重合種粒子は、含フッ素単量体の重合時にいわゆる種粒子として作用し、該種粒子存在下の含フッ素単量体の重合、いわゆるシード重合を構成するものである。本開示の製造方法においては、含フッ素単量体を重合する際に、このようなシード重合を行わないものであってよい。
本開示の製造方法は、重合体(1)および水性媒体の存在下に、含フッ素単量体を重合することから、重合槽へのポリマー(含フッ素エラストマー)の付着を抑制することができる。重合槽へのポリマー付着率としては、好ましくは8質量%以下であり、より好ましくは4質量%以下であり、さらに好ましくは2質量%以下であり、最も好ましくは1質量%以下である。
ポリマー付着率は、重合終了後に重合槽に付着したポリマー付着物の質量の、重合終了後のポリマー(含フッ素エラストマー)の総量に対する比率(重合槽への付着率)である。ポリマー付着物には、重合終了後に水性分散液を重合槽から抜き出した後に、重合槽内壁や撹拌翼などの重合槽内部に付着しているポリマーと、凝集により水性分散液から遊離し、水性分散液中に分散せずに、浮遊または沈殿しているポリマーとが含まれる。ポリマー付着物の質量は、ポリマー付着物に含まれる水分を120℃で乾燥し除去した後の質量である。
ポリマー付着率(質量%)=ポリマー付着物の質量/得られたポリマー(付着物込み)の質量×100
得られたポリマーの質量=水性分散液の質量×水性分散液の固形分濃度(質量%)/100+ポリマー付着物の質量
ポリマー付着率(質量%)=ポリマー付着物の質量/得られたポリマー(付着物込み)の質量×100
得られたポリマーの質量=水性分散液の質量×水性分散液の固形分濃度(質量%)/100+ポリマー付着物の質量
本開示の製造方法の一実施形態においては、フッ素非含有界面活性剤(炭化水素系界面活性剤)の存在下に、含フッ素単量体を重合する。また、本開示の製造方法の一実施形態においては、実質的にフッ素非含有界面活性剤(炭化水素系界面活性剤)の非存在下に、含フッ素単量体を重合する。本開示の製造方法によれば、フッ素非含有界面活性剤の非存在下に、含フッ素単量体を重合する場合であっても、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、高い重合速度で十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。フッ素非含有化合物は、好ましくはラジカル重合で反応可能な官能基を含有しない。
本開示の製造方法の一実施形態においては、実質的に含フッ素界面活性剤の非存在下に、含フッ素単量体を重合する。本開示の製造方法によれば、含フッ素界面活性剤の非存在下に、含フッ素単量体を重合する場合であっても、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、高い重合速度で十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。含フッ素界面活性剤は、好ましくはラジカル重合で反応可能な官能基を含有しない。
上記含フッ素界面活性剤としては、アニオン性含フッ素界面活性剤等が挙げられる。上記アニオン性含フッ素界面活性剤は、例えば、アニオン性基を除く部分の総炭素数が20以下のフッ素原子を含む界面活性剤であってよい。
上記含フッ素界面活性剤としてはまた、アニオン性部分の分子量が800以下のフッ素を含む界面活性剤であってよい。なお、上記「アニオン性部分」は、上記含フッ素界面活性剤のカチオンを除く部分を意味する。例えば、後述する式(I)で表されるF(CF2)n1COOMの場合には、「F(CF2)n1COO」の部分である。
上記含フッ素界面活性剤としてはまた、LogPOWが3.5以下の含フッ素界面活性剤が挙げられる。上記LogPOWは、1-オクタノールと水との分配係数であり、LogP[式中、Pは、含フッ素界面活性剤を含有するオクタノール/水(1:1)混合液が相分離した際のオクタノール中の含フッ素界面活性剤濃度/水中の含フッ素界面活性剤濃度比を表す]で表されるものである。
上記LogPOWは、カラム;TOSOH ODS-120Tカラム(φ4.6mm×250mm、東ソー社製)、溶離液;アセトニトリル/0.6質量%HClO4水=1/1(vol/vol%)、流速;1.0ml/分、サンプル量;300μL、カラム温度;40℃、検出光;UV210nmの条件で、既知のオクタノール/水分配係数を有する標準物質(ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸及びデカン酸)についてHPLCを行い、各溶出時間と既知のオクタノール/水分配係数との検量線を作成し、この検量線に基づき、試料液におけるHPLCの溶出時間から算出する。
上記含フッ素界面活性剤として具体的には、米国特許出願公開第2007/0015864号明細書、米国特許出願公開第2007/0015865号明細書、米国特許出願公開第2007/0015866号明細書、米国特許出願公開第2007/0276103号明細書、米国特許出願公開第2007/0117914号明細書、米国特許出願公開第2007/142541号明細書、米国特許出願公開第2008/0015319号明細書、米国特許第3250808号明細書、米国特許第3271341号明細書、特開2003-119204号公報、国際公開第2005/042593号、国際公開第2008/060461号、国際公開第2007/046377号、特開2007-119526号公報、国際公開第2007/046482号、国際公開第2007/046345号、米国特許出願公開第2014/0228531号、国際公開第2013/189824号、国際公開第2013/189826号に記載されたもの等が挙げられる。
上記アニオン性含フッ素界面活性剤としては、下記一般式(N0):
Xn0-Rfn0-Y0 (N0)
(式中、Xn0は、H、Cl又は及びFである。Rfn0は、炭素数3~20で、鎖状、分岐鎖状または環状で、一部または全てのHがFにより置換されたアルキレン基であり、該アルキレン基は1つ以上のエーテル結合を含んでもよく、一部のHがClにより置換されていてもよい。Y0はアニオン性基である。)で表される化合物が挙げられる。
Xn0-Rfn0-Y0 (N0)
(式中、Xn0は、H、Cl又は及びFである。Rfn0は、炭素数3~20で、鎖状、分岐鎖状または環状で、一部または全てのHがFにより置換されたアルキレン基であり、該アルキレン基は1つ以上のエーテル結合を含んでもよく、一部のHがClにより置換されていてもよい。Y0はアニオン性基である。)で表される化合物が挙げられる。
Y0のアニオン性基は、-COOM、-SO2M、又は、-SO3Mであってよく、-COOM、又は、-SO3Mであってよい。
Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、H又は有機基である。
上記金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、例えば、Na、K又はLiである。
R7としては、H又はC1-10の有機基であってよく、H又はC1-4の有機基であってよく、H又はC1-4のアルキル基であってよい。
Mは、H、金属原子又はNR7 4であってよく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR7 4であってよく、H、Na、K、Li又はNH4であってよい。
上記Rfn0は、Hの50%以上がフッ素に置換されているものであってよい。
Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、H又は有機基である。
上記金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、例えば、Na、K又はLiである。
R7としては、H又はC1-10の有機基であってよく、H又はC1-4の有機基であってよく、H又はC1-4のアルキル基であってよい。
Mは、H、金属原子又はNR7 4であってよく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR7 4であってよく、H、Na、K、Li又はNH4であってよい。
上記Rfn0は、Hの50%以上がフッ素に置換されているものであってよい。
上記一般式(N0)で表される化合物としては、下記一般式(N1):
Xn0-(CF2)m1-Y0 (N1)
(式中、Xn0は、H、Cl及びFであり、m1は3~15の整数であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N2):
Rfn1-O-(CF(CF3)CF2O)m2CFXn1-Y0 (N2)
(式中、Rfn1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、m2は、0~3の整数であり、Xn1は、F又はCF3であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N3):
Rfn2(CH2)m3-(Rfn3)q-Y0 (N3)
(式中、Rfn2は、炭素数1~13のエーテル結合を含み得る、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、m3は、1~3の整数であり、Rfn3は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基であり、qは0又は1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N4):
Rfn4-O-(CYn1Yn2)pCF2-Y0 (N4)
(式中、Rfn4は、炭素数1~12のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Yn1及びYn2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、pは0又は1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、及び、下記一般式(N5):
(式中、Xn2、Xn3及びXn4は、同一若しくは異なってもよく、H、F、又は、炭素数1~6のエーテル結合を含んでよい直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基である。Rfn5は、炭素数1~3のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキレン基であり、Lは連結基であり、Y0は、上記定義したものである。但し、Xn2、Xn3、Xn4及びRfn5の合計炭素数は18以下である。)で表される化合物が挙げられる。
Xn0-(CF2)m1-Y0 (N1)
(式中、Xn0は、H、Cl及びFであり、m1は3~15の整数であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N2):
Rfn1-O-(CF(CF3)CF2O)m2CFXn1-Y0 (N2)
(式中、Rfn1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、m2は、0~3の整数であり、Xn1は、F又はCF3であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N3):
Rfn2(CH2)m3-(Rfn3)q-Y0 (N3)
(式中、Rfn2は、炭素数1~13のエーテル結合を含み得る、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、m3は、1~3の整数であり、Rfn3は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基であり、qは0又は1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N4):
Rfn4-O-(CYn1Yn2)pCF2-Y0 (N4)
(式中、Rfn4は、炭素数1~12のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Yn1及びYn2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、pは0又は1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、及び、下記一般式(N5):
一般式(N0)で表される化合物としてより具体的には、下記一般式(I)で表されるパーフルオロカルボン酸(I)、下記一般式(II)で表されるω-Hパーフルオロカルボン酸(II)、下記一般式(III)で表されるパーフルオロエーテルカルボン酸(III)、下記一般式(IV)で表されるパーフルオロアルキルアルキレンカルボン酸(IV)、下記一般式(V)で表されるパーフルオロアルコキシフルオロカルボン酸(V)、下記一般式(VI)で表されるパーフルオロアルキルスルホン酸(VI)、下記一般式(VII)で表されるω-Hパーフルオロスルホン酸(VII)、下記一般式(VIII)で表されるパーフルオロアルキルアルキレンスルホン酸(VIII)、下記一般式(IX)で表されるアルキルアルキレンカルボン酸(IX)、下記一般式(X)で表されるフルオロカルボン酸(X)、下記一般式(XI)で表されるアルコキシフルオロスルホン酸(XI)、下記一般式(XII)で表される化合物(XII)、下記一般式(XIII)で表される化合物(XIII)が挙げられる。
上記パーフルオロカルボン酸(I)は、下記一般式(I)
F(CF2)n1COOM (I)
(式中、n1は、3~14の整数であり、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、H又は有機基である。)で表されるものである。
F(CF2)n1COOM (I)
(式中、n1は、3~14の整数であり、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、H又は有機基である。)で表されるものである。
上記ω-Hパーフルオロカルボン酸(II)は、下記一般式(II)
H(CF2)n2COOM (II)
(式中、n2は、4~15の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
H(CF2)n2COOM (II)
(式中、n2は、4~15の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記パーフルオロエーテルカルボン酸(III)は、下記一般式(III)
Rf1-O-(CF(CF3)CF2O)n3CF(CF3)COOM (III)
(式中、Rf1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、n3は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf1-O-(CF(CF3)CF2O)n3CF(CF3)COOM (III)
(式中、Rf1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、n3は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記パーフルオロアルキルアルキレンカルボン酸(IV)は、下記一般式(IV)
Rf2(CH2)n4Rf3COOM (IV)
(式中、Rf2は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、Rf3は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基、n4は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf2(CH2)n4Rf3COOM (IV)
(式中、Rf2は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、Rf3は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基、n4は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記アルコキシフルオロカルボン酸(V)は、下記一般式(V)
Rf4-O-CY1Y2CF2-COOM (V)
(式中、Rf4は、炭素数1~12のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1及びY2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf4-O-CY1Y2CF2-COOM (V)
(式中、Rf4は、炭素数1~12のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1及びY2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記パーフルオロアルキルスルホン酸(VI)は、下記一般式(VI)
F(CF2)n5SO3M (VI)
(式中、n5は、3~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
F(CF2)n5SO3M (VI)
(式中、n5は、3~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記ω-Hパーフルオロスルホン酸(VII)は、下記一般式(VII)
H(CF2)n6SO3M (VII)
(式中、n6は、4~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
H(CF2)n6SO3M (VII)
(式中、n6は、4~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記パーフルオロアルキルアルキレンスルホン酸(VIII)は、下記一般式(VIII)
Rf5(CH2)n7SO3M (VIII)
(式中、Rf5は、炭素数1~13のパーフルオロアルキル基であり、n7は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf5(CH2)n7SO3M (VIII)
(式中、Rf5は、炭素数1~13のパーフルオロアルキル基であり、n7は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記アルキルアルキレンカルボン酸(IX)は、下記一般式(IX)
Rf6(CH2)n8COOM (IX)
(式中、Rf6は、炭素数1~13のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、n8は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf6(CH2)n8COOM (IX)
(式中、Rf6は、炭素数1~13のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、n8は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記フルオロカルボン酸(X)は、下記一般式(X)
Rf7-O-Rf8-O-CF2-COOM (X)
(式中、Rf7は、炭素数1~6のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Rf8は、炭素数1~6の直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf7-O-Rf8-O-CF2-COOM (X)
(式中、Rf7は、炭素数1~6のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Rf8は、炭素数1~6の直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記アルコキシフルオロスルホン酸(XI)は、下記一般式(XI)
Rf9-O-CY1Y2CF2-SO3M (XI)
(式中、Rf9は、炭素数1~12のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状であって、塩素を含んでもよい、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1及びY2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
Rf9-O-CY1Y2CF2-SO3M (XI)
(式中、Rf9は、炭素数1~12のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状であって、塩素を含んでもよい、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1及びY2は、同一若しくは異なって、H又はFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
上記化合物(XII)は、下記一般式(XII):
式中、X1、X2及びX3は、同一若しくは異なってもよく、H、F及び炭素数1~6のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Rf10は、炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基であり、Lは連結基であり、Y0はアニオン性基である。)で表されるものである。
Y0は、-COOM、-SO2M、又は、-SO3Mであってよく、-SO3M、又は、-COOMであってよい(式中、Mは上記定義したものである。)。
Lとしては、例えば、単結合、炭素数1~10のエーテル結合を含みうる部分又は完全フッ素化されたアルキレン基が挙げられる。
Lとしては、例えば、単結合、炭素数1~10のエーテル結合を含みうる部分又は完全フッ素化されたアルキレン基が挙げられる。
上記化合物(XIII)は、下記一般式(XIII)
Rf11-O-(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COOM (XIII)
(式中、Rf11は、塩素を含む炭素数1~5のフルオロアルキル基であり、n9は、0~3の整数であり、n10は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。化合物(XIII)としては、CF2ClO(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COONH4(平均分子量750の混合物、式中、n9およびn10は上記定義したものである。)が挙げられる。
Rf11-O-(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COOM (XIII)
(式中、Rf11は、塩素を含む炭素数1~5のフルオロアルキル基であり、n9は、0~3の整数であり、n10は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。化合物(XIII)としては、CF2ClO(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COONH4(平均分子量750の混合物、式中、n9およびn10は上記定義したものである。)が挙げられる。
本開示の製造方法の一実施形態においては、含フッ素界面活性剤の存在下に、含フッ素単量体を重合する。本開示の製造方法の一実施形態においては、一般式:X-(CF2)m2-Yで表される含フッ素化合物の非存在下に、含フッ素単量体を重合することができる。本開示の製造方法の一実施形態においては、含フッ素界面活性剤の存在下に、かつ、一般式:X-(CF2)m2-Yで表される含フッ素化合物の非存在下に、含フッ素単量体を重合することができる。
重合時に存在させることができる含フッ素界面活性剤としては、含フッ素界面活性剤のうち、一般式:X-(CF2)m2-Y(式中、XはH又はFを表し、m2は6以上の整数を表し、Yは-SO3M、-SO4M、-SO3R、-SO4R、-COOM、-PO3M2、-PO4M2(MはH、NH4またはアルカリ金属を表し、Rは炭素数1~12のアルキル基を表す。)を表す。)で表される含フッ素化合物以外の含フッ素界面活性剤が挙げられる。すなわち、本開示の製造方法の一実施形態においては、含フッ素界面活性剤(ただし、一般式:X-(CF2)m2-Yで表される含フッ素化合物を除く)の存在下に、含フッ素単量体を重合することが好ましい。
重合時に存在させることができる含フッ素界面活性剤としては、重合時に存在させない含フッ素界面活性剤として上記に例示した含フッ素界面活性剤のうち、一般式:X-(CF2)m2-Y(式中、XはH又はFを表し、m2は6以上の整数を表し、Yは-SO3M、-SO4M、-SO3R、-SO4R、-COOM、-PO3M2、-PO4M2(MはH、NH4またはアルカリ金属を表し、Rは炭素数1~12のアルキル基を表す。)を表す。)で表される含フッ素化合物以外の含フッ素界面活性剤が挙げられる。また、重合時に存在させることができる含フッ素界面活性剤としては、国際公開第2019/009248号、国際公開第2007/120346号、国際公開第2007/011633号、国際公開第2007/011631号、国際公開第2007/062059号に記載されたものなどが挙げられる。
本開示の製造方法によれば、含フッ素エラストマーの水性分散液が得られる。得られる含フッ素エラストマー水性分散液の固形分濃度(含フッ素エラストマーの含有量)は、重合が終了した時点で、好ましくは10~50質量%であり、より好ましくは15~40質量%であり、さらに好ましくは20~30質量%である。
含フッ素エラストマー水性分散液の固形分濃度(含フッ素エラストマーの含有量)は、水性分散液1gを150℃、180分の条件で乾燥させ、加熱残分の質量を測定して、水性分散液の質量に対する加熱残分の質量の割合を算出することにより、特定することができる。
含フッ素エラストマーの水性分散液は、含フッ素エラストマー粒子を含むものであってもよい。含フッ素エラストマー粒子の平均粒子径としては、好ましくは10~800nmであり、より好ましくは50~500nmであり、さらに好ましくは70~300nmである。含フッ素エラストマー粒子の平均粒子径は、キュムラント平均径であり、動的光散乱法により測定できる。
含フッ素エラストマーの水性分散液に含まれる含フッ素エラストマー粒子の粒子数としては、好ましくは1.0×1012個/cc以上であり、より好ましくは5.0×1012個/cc以上であり、さらに好ましくは1.0×1013個/cc以上である。上記粒子数(ポリマー粒子の個数)は下記式に従い算出することができる。
水性分散液の一実施形態においては、含フッ素界面活性剤を含有する。含フッ素界面活性剤を含有する水性分散液は、含フッ素界面活性剤を用いて、高い生産性で安定的に製造することができる利点がある。含フッ素界面活性剤としては、含フッ素界面活性剤(ただし、一般式:X-(CF2)m2-Yで表される含フッ素化合物を除く)が好ましく、重合時に存在させることができる含フッ素界面活性剤として例示したものが挙げられる。含フッ素界面活性剤としては、含フッ素界面活性剤がより好ましい。水性分散液は、一般式:X-(CF2)m2-Yで表される含フッ素化合物を含有しなくてよい。
水性分散液の一実施形態においては、含フッ素界面活性剤を実質的に含有しない。含フッ素界面活性剤を実質的に含有しない水性分散液は、含フッ素界面活性剤を用いることなく含フッ素単量体を重合させて製造する必要があるが、重合体(1)を用いる本開示の含フッ素エラストマーの製造方法により、製造が可能となった。
本開示において、「含フッ素界面活性剤を実質的に含有しない」とは、水性分散液中の含フッ素界面活性剤の含有量が、10質量ppm以下であることを意味し、好ましくは1質量ppm以下であり、より好ましくは100質量ppb以下であり、更に好ましくは10質量ppb以下であり、更により好ましくは1質量ppb以下であり、特に好ましくは、液体クロマトグラフィー-質量分析法(LC/MS)による測定による、含フッ素界面活性剤が検出限界未満である。
含フッ素界面活性剤の含有量は、公知な方法で定量できる。例えば、LC/MS分析にて定量することができる。まず、水性分散液にメタノールを加え、抽出を行ない、得られた抽出液をLC/MS分析する。
さらに抽出効率を高めるために、ソックスレー抽出、超音波処理等による処理を行ってもよい。
得られたLC/MSスペクトルから、分子量情報を抜出し、候補となる含フッ素界面活性剤の構造式との一致を確認する。
その後、確認された含フッ素界面活性剤の5水準以上の含有量の水溶液を作製し、それぞれの含有量の水溶液のLC/MS分析を行ない、含有量と、その含有量に対するエリア面積と関係をプロットし、検量線を描く。
そして、検量線を用いて、抽出液中の含フッ素界面活性剤のLC/MSクロマトグラムのエリア面積を、含フッ素界面活性剤の含有量に換算することができる。
さらに抽出効率を高めるために、ソックスレー抽出、超音波処理等による処理を行ってもよい。
得られたLC/MSスペクトルから、分子量情報を抜出し、候補となる含フッ素界面活性剤の構造式との一致を確認する。
その後、確認された含フッ素界面活性剤の5水準以上の含有量の水溶液を作製し、それぞれの含有量の水溶液のLC/MS分析を行ない、含有量と、その含有量に対するエリア面積と関係をプロットし、検量線を描く。
そして、検量線を用いて、抽出液中の含フッ素界面活性剤のLC/MSクロマトグラムのエリア面積を、含フッ素界面活性剤の含有量に換算することができる。
含フッ素エラストマーの水性分散液は、さらに、架橋剤、充填剤等を含むことができる。架橋剤等については後述する。
含フッ素エラストマーの水性分散液は、必要に応じて、炭化水素系界面活性剤等の分散安定剤の添加、濃縮等をすることにより、ゴム成形加工に適したディスパージョンにすることができる。上記ディスパージョンは、pH調節、凝固、加熱等を行い処理される。各処理は次のように行われる。
含フッ素エラストマーの水性分散液に対して、凝析、加熱などの処理を行ってもよい。
上記凝析は、アルカリ土類および土類金属塩を、水性分散液に添加することにより、行うことができる。アルカリ土類および土類金属塩としては、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、酢酸塩などが挙げられる。
凝析された含フッ素エラストマーを水で洗浄し、含フッ素エラストマー内に存在する少量の緩衝液や塩等の不純物を除去した後、洗浄した含フッ素エラストマーを乾燥させてもよい。乾燥温度は、好ましくは40~200℃であり、より好ましくは60~180℃であり、さらに好ましくは80~150℃である。
凝析後に得られる含フッ素エラストマーの形態は、特に限定されないが、ガム(gum)、クラム(crumb)、粉末、ペレットなどであってよく、ガムまたはクラムであることが好ましい。ガム(gum)は、含フッ素エラストマーからなる粒状の小さな塊であり、クラム(crumb)とは、含フッ素エラストマーが、室温でガムとして小粒状の形を保つことができず互いに融着した結果、不定形な塊状の形態となったものである。ガムまたはクラムは、好適には、本開示の製造方法により得られる水性分散液から従来公知の方法で凝析、乾燥等することにより得られる。
本開示の製造方法で得られる含フッ素エラストマーに、架橋剤、充填剤等を加えることによって、含フッ素エラストマー組成物を製造することができる。架橋剤、充填剤の種類及び量は特に限定されず、公知の範囲で使用することができる。
上記含フッ素エラストマー組成物を得る方法は、本開示の製造方法で得られる含フッ素エラストマーと、架橋剤、充填材等とを均一に混合できる方法を用いれば特に制限はない。例えば、含フッ素エラストマーを単独で凝析した粉末と必要に応じて他の添加剤や配合剤とをオープンロール等の混練機で混練する方法が挙げられる。
上記含フッ素エラストマーが未架橋エラストマーである場合、その架橋系は、例えば、パーオキサイド架橋系、ポリオール架橋系、ポリアミン架橋系等があげられ、パーオキサイド架橋系、及び、ポリオール架橋系からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。耐薬品性の観点からはパーオキサイド架橋系が好ましく、耐熱性の観点からはポリオール架橋系が好ましい。
従って、上記架橋剤としては、ポリオール架橋剤、及び、パーオキサイド架橋剤からなる群より選択される少なくとも1種の架橋剤が好ましく、パーオキサイド架橋剤がより好ましい。
架橋剤の配合量は、架橋剤の種類等によって適宜選択すればよいが、含フッ素エラストマー100質量部に対して、0.2~6.0質量部であることが好ましく、より好ましくは0.3~5.0質量部である。
パーオキサイド架橋は、含フッ素エラストマーとしてパーオキサイド架橋可能な未架橋エラストマー及び架橋剤として有機過酸化物を使用することにより行うことができる。
パーオキサイド架橋可能な未架橋エラストマーとしては特に限定されず、パーオキサイド架橋可能な部位を有する未架橋エラストマーであればよい。上記パーオキサイド架橋可能な部位としては特に限定されず、例えば、ヨウ素原子を有する部位、臭素原子を有する部位等を挙げることができる。
有機過酸化物としては、熱や酸化還元系の存在下で容易にパーオキシラジカルを発生し得る有機過酸化物であればよく、例えば1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジヒドロパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α-ビス(t-ブチルパーオキシ)-p-ジイソプロピルベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-ヘキシン-3、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシベンゼン、t-ブチルパーオキシマレイン酸、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルパーオキシベンゾエイトなどをあげることができる。これらの中でも、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-ヘキシン-3が好ましい。
有機過酸化物の配合量は、含フッ素エラストマー100質量部に対して0.1~15質量部が好ましく、より好ましくは0.3~5質量部である。
架橋剤が有機過酸化物である場合、上記含フッ素エラストマー組成物は更に架橋助剤を含むことが好ましい。架橋助剤としては、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアクリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N′-m-フェニレンビスマレイミド、ジプロパルギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタレートアミド、トリアリルホスフェート、ビスマレイミド、フッ素化トリアリルイソシアヌレート(1,3,5-トリス(2,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリオン)、トリス(ジアリルアミン)-S-トリアジン、N,N-ジアリルアクリルアミド、1,6-ジビニルドデカフルオロヘキサン、ヘキサアリルホスホルアミド、N,N,N′,N′-テトラアリルフタルアミド、N,N,N′,N′-テトラアリルマロンアミド、トリビニルイソシアヌレート、2,4,6-トリビニルメチルトリシロキサン、トリ(5-ノルボルネン-2-メチレン)シアヌレート、トリアリルホスファイト、トリメタアリルイソシアヌレートなどが挙げられる。これらの中でも、架橋性及び機械物性、柔軟性が優れる点から、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)が好ましい。
架橋助剤の配合量は、含フッ素エラストマー100質量部に対して0.01~10質量部であることが好ましく、0.01~7.0質量部であることがより好ましく、更に好ましくは0.1~5.0質量部である。架橋助剤が、0.01質量部より少ないと、機械物性が低下したり、柔軟性が低下したりする。10質量部をこえると、耐熱性に劣り、成形品の耐久性も低下する傾向がある。
ポリオール架橋は、含フッ素エラストマーとしてポリオール架橋可能な未架橋エラストマー及び架橋剤としてポリヒドロキシ化合物を使用することにより行うことができる。ポリオール架橋系における、ポリヒドロキシ化合物の配合量としては、ポリオール架橋可能な未架橋エラストマー100質量部に対して0.01~10質量部であることが好ましい。ポリヒドロキシ化合物の配合量がこのような範囲であることにより、ポリオール架橋を充分に進行させることができる。より好ましくは0.02~8質量部である。さらに好ましくは0.03~4質量部である。
上記ポリオール架橋可能な未架橋エラストマーとしては特に限定されず、ポリオール架橋可能な部位を有する未架橋エラストマーであればよい。上記ポリオール架橋可能な部位としては特に限定されず、例えば、フッ化ビニリデン(VdF)単位を有する部位等を挙げることができる。上記架橋部位を導入する方法としては、未架橋エラストマーの重合時に架橋部位を与える単量体を共重合する方法等が挙げられる。
ポリヒドロキシ化合物としては、耐熱性に優れる点からポリヒドロキシ芳香族化合物が好適に用いられる。
上記ポリヒドロキシ芳香族化合物としては、特に限定されず、例えば、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、ビスフェノールAという)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)パーフルオロプロパン(以下、ビスフェノールAFという。ビスフェノールAFは、例えば、富士フイルム和光純薬社、セントラル硝子社等から入手できる。)、1,3-ジヒドロキシベンゼン、1,7-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレン、1,6-ジヒドロキシナフタレン、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、4,4’-ジヒドロキシスチルベン、2,6-ジヒドロキシアントラセン、ヒドロキノン、カテコール、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン(以下、ビスフェノールBという)、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)吉草酸、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)テトラフルオロジクロロプロパン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルケトン、トリ(4-ヒドロキシフェニル)メタン、3,3’,5,5’-テトラクロロビスフェノールA、3,3’,5,5’-テトラブロモビスフェノールAなどが挙げられる。これらのポリヒドロキシ芳香族化合物は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などであってもよいが、酸を用いて共重合体を凝析した場合は、上記金属塩は用いないことが好ましい。ポリヒドロキシ芳香族化合物の配合量は、未架橋エラストマー100質量部に対して、0.1~15質量部、好ましくは0.5~5質量部である。
架橋剤がポリヒドロキシ化合物である場合、上記含フッ素エラストマー組成物は更に架橋促進剤を含むことが好ましい。架橋促進剤は、ポリマー主鎖の脱フッ酸反応における分子内二重結合の生成と、生成した二重結合へのポリヒドロキシ化合物の付加を促進する。
なお、架橋促進剤は、更に、酸化マグネシウム等の受酸剤や、架橋助剤と組み合わせて用いてもよい。
架橋促進剤としては、オニウム化合物があげられ、オニウム化合物のなかでも、第4級アンモニウム塩等のアンモニウム化合物、第4級ホスホニウム塩等のホスホニウム化合物、オキソニウム化合物、スルホニウム化合物、環状アミン、及び、1官能性アミン化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、第4級アンモニウム塩及び第4級ホスホニウム塩からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
第4級アンモニウム塩としては特に限定されず、例えば、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムアイオダイド、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムハイドロキサイド、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムメチルスルフェート、8-エチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムブロミド、8-プロピル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムブロミド、8-ドデシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-ドデシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムハイドロキサイド、8-エイコシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-テトラコシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-ベンジル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド(以下、DBU-Bとする。DBU-Bは、例えば、富士フイルム和光純薬社等から入手できる。)、8-ベンジル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムハイドロキサイド、8-フェネチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-(3-フェニルプロピル)-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミドなどが挙げられる。これらの中でも、架橋性、機械物性、及び、柔軟性の点から、DBU-Bが好ましい。
また、第4級ホスホニウム塩としては特に限定されず、例えば、テトラブチルホスホニウムクロライド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(以下、BTPPCとする)、ベンジルトリメチルホスホニウムクロライド、ベンジルトリブチルホスホニウムクロライド、トリブチルアリルホスホニウムクロライド、トリブチル-2-メトキシプロピルホスホニウムクロライド、ベンジルフェニル(ジメチルアミノ)ホスホニウムクロライドなどをあげることができ、これらの中でも、架橋性、機械物性、及び、柔軟性の点から、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(BTPPC)が好ましい。
また、架橋促進剤として、第4級アンモニウム塩とビスフェノールAFとの固溶体、第4級ホスホニウム塩とビスフェノールAFとの固溶体、特開平11-147891号公報に開示されている塩素フリー架橋促進剤を用いることもできる。
架橋促進剤の配合量は、未架橋エラストマー100質量部に対して、0.01~8.00質量部であることが好ましく、より好ましくは0.02~5.00質量部である。さらに好ましくは0.03~3.00質量部である。架橋促進剤が、0.01質量部未満であると、未架橋エラストマーの架橋が充分に進行せず、得られる成形品の耐熱性等が低下するおそれがある。8.00質量部をこえると、上記含フッ素エラストマー組成物の成形加工性が低下するおそれや、機械物性における伸びが低下し、柔軟性も低下する傾向がある。
受酸剤は、ポリオール架橋の際に発生する酸性物質を中和するために用いられものであり、具体例としては、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム(例えば、NICC5000(井上石灰工業社製)、CALDIC#2000、CALDIC#1000(近江化学工業社製))、酸化カルシウム、リサージ(酸化鉛)、亜鉛華、二塩基性亜リン酸鉛、ハイドロタルサイトなどがあげられ、高活性の酸化マグネシウム及び低活性のマグネシウムからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
ポリアミン架橋は、含フッ素エラストマーとしてポリアミン架橋可能な含フッ素エラストマー及び架橋剤としてポリアミン化合物を使用することにより行うことができる。
上記ポリアミン架橋可能な含フッ素エラストマーとしては特に限定されず、ポリアミン架橋可能な部位を有する含フッ素エラストマーであればよい。上記ポリアミン架橋可能な部位としては特に限定されず、例えば、フッ化ビニリデン(VdF)単位を有する部位等を挙げることができる。上記架橋部位を導入する方法としては、含フッ素エラストマーの重合時に架橋部位を与える単量体を共重合する方法等が挙げられる。
ポリアミン化合物としては、たとえば、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、N,N’-ジシンナミリデン-1,6-ヘキサメチレンジアミン、4,4’-ビス(アミノシクロヘキシル)メタンカルバメートなどがあげられる。これらの中でも、N,N’-ジシンナミリデン-1,6-ヘキサメチレンジアミンが好ましい。
上記含フッ素エラストマー組成物は、少なくとも1種の多官能化合物を含んでいてもよい。多官能化合物とは、1つの分子中に同一又は異なる構造の2つ以上の官能基を有する化合物である。多官能化合物が有する官能基としては、カルボニル基、カルボキシル基、ハロホルミル基、アミド基、オレフィン基、アミノ基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、エポキシ基等、一般に反応性を有することが知られている官能基であれば任意に用いることができる。
上記含フッ素エラストマー組成物は、必要に応じてエラストマー中に配合される通常の添加剤、例えば充填剤、加工助剤、可塑剤、着色剤、安定剤、接着助剤、離型剤、導電性付与剤、熱伝導性付与剤、表面非粘着剤、柔軟性付与剤、耐熱性改善剤、難燃剤などの各種添加剤を配合することができ、これらの添加剤は、本開示の効果を損なわない範囲で使用すればよい。
また、上記含フッ素エラストマー組成物から成形品を得ることができる。成形品は、上記含フッ素エラストマー組成物を成形し、架橋することにより得ることができる。上記含フッ素エラストマー組成物は、従来公知の方法で成形することができる。成形及び架橋の方法及び条件としては、採用する成形及び架橋において公知の方法及び条件の範囲内でよい。成形及び架橋の順序は限定されず、成形した後架橋してもよいし、架橋した後成形してもよいし、成形と架橋とを同時に行ってもよい。
成形方法としては、例えば金型などによる加圧成形法、インジェクション成形法などが例示できるが、これらに限定されるものではない。架橋方法としては、スチーム架橋法、加熱により架橋反応が開始される通常の方法、放射線架橋法等が採用でき、なかでも、加熱による架橋反応が好ましい。限定されない具体的な架橋条件としては、通常、140~250℃の温度範囲、1分間~24時間の架橋時間内で、使用する架橋剤などの種類により適宜決めればよい。
得られる成形品は、自動車産業、航空機産業、半導体産業等の各分野において各種部品として使用することができる。成形品は、たとえば、シール材、摺動部材、非粘着性部材など、特開2013-216915号公報に記載の架橋ゴム成形品、特開2019-94430号公報に記載のフッ素ゴム成形体と同様の用途に用いることができる。
成形品の使用形態としては、例えば、リング、パッキン、ガスケット、ダイアフラム、オイルシール、ベアリングシール等の各種シール材やパッキンなどが挙げられる。シール材としては、優れた非粘着性及び低摩擦性が要求される用途に用いることができる。特に、自動車産業等における各種シール材に好適に用いることができる。
また、チューブ、ホース、ロール、各種ゴムロール、フレキシブルジョイント、ゴム板、コーティング、ベルト、ダンパー、バルブ、バルブシート、バルブの弁体、耐薬品用コーティング材料、ラミネート用材料、ライニング用材料などとしても使用できる。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
つぎに本開示の実施形態について実施例をあげて説明するが、本開示はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例の各数値は以下の方法により測定した。
水性分散液の固形分濃度
水性分散液1gを、送風乾燥機中で150℃、180分の条件で乾燥し、加熱残分の質量を測定し、水性分散液の質量(1g)に対する、加熱残分の質量の割合(質量%)を求めた。
水性分散液1gを、送風乾燥機中で150℃、180分の条件で乾燥し、加熱残分の質量を測定し、水性分散液の質量(1g)に対する、加熱残分の質量の割合(質量%)を求めた。
ポリマー付着率
重合終了後に重合槽に付着したポリマー付着物の質量の、重合終了後のポリマー(含フッ素エラストマー)の総量に対する比率(重合槽への付着率)を次の式により求めた。
ポリマー付着率(質量%)=ポリマー付着物の質量/得られたポリマー(ポリマー付着物込み)の質量×100
得られたポリマーの質量=水性分散液の質量×水性分散液の固形分濃度(質量%)/100+ポリマー付着物の質量
ポリマー付着物には、重合終了後に水性分散液を重合槽から抜き出した後に、重合槽内壁や撹拌翼などの重合槽内部に付着しているポリマーと、凝集により水性分散液から遊離し、水性分散液中に分散せずに、浮遊または沈殿しているポリマーとが含まれる。ポリマー付着物の質量は、ポリマー付着物に含まれる水分を120℃で乾燥し除去した後の質量である。
重合終了後に重合槽に付着したポリマー付着物の質量の、重合終了後のポリマー(含フッ素エラストマー)の総量に対する比率(重合槽への付着率)を次の式により求めた。
ポリマー付着率(質量%)=ポリマー付着物の質量/得られたポリマー(ポリマー付着物込み)の質量×100
得られたポリマーの質量=水性分散液の質量×水性分散液の固形分濃度(質量%)/100+ポリマー付着物の質量
ポリマー付着物には、重合終了後に水性分散液を重合槽から抜き出した後に、重合槽内壁や撹拌翼などの重合槽内部に付着しているポリマーと、凝集により水性分散液から遊離し、水性分散液中に分散せずに、浮遊または沈殿しているポリマーとが含まれる。ポリマー付着物の質量は、ポリマー付着物に含まれる水分を120℃で乾燥し除去した後の質量である。
平均粒子径
水性分散液中の含フッ素エラストマー粒子の平均粒子径(キュムラント平均径)は、ELSZ-1000S(大塚電子社製)を用い、動的光散乱法により測定を行い、キュムラント法により算出した。
水性分散液中の含フッ素エラストマー粒子の平均粒子径(キュムラント平均径)は、ELSZ-1000S(大塚電子社製)を用い、動的光散乱法により測定を行い、キュムラント法により算出した。
粒子数(水性分散液中の含フッ素エラストマー粒子数)
下記式により算出した。
下記式により算出した。
式中、平均粒子径は、上記した方法で算出したキュムラント平均径であり、ポリマー粒子の個数(含フッ素エラストマー粒子数)は水1ccあたりの個数であり、実施例および比較例の全ての含フッ素エラストマーの比重を1.8とした。
ムーニー粘度
ムーニー粘度は、ALPHA TECHNOLOGIES社製ムーニー粘度計MV2000E型を用いて、100℃において、JIS K 6300-1.2013に従い測定した。
ムーニー粘度は、ALPHA TECHNOLOGIES社製ムーニー粘度計MV2000E型を用いて、100℃において、JIS K 6300-1.2013に従い測定した。
共重合組成
NMR分析により求めた。
NMR分析により求めた。
重合体(1)のピークトップ分子量
ゲル浸透クロマトグラフGPCを用いて測定した。ゲル浸透クロマトグラフGPC(Agilent 1260 Infinity II)を用いて、検出器として示差屈折率検出器 RI、カラムはTSKgei GMPWXL 1本、G3000PWXL 1本(φ7.8mm×30cm、東ソー社製)、溶媒は0.1M Tris(0.1M KCl,pH9)/アセトニトリル(8/2,vol/vol)、流速0.5ml/min、カラム温度を28℃とした。打ち込み時のサンプル濃度を2.0mg/mlとした。標準試料として、ポリエチレンオキサイド(PEO)又はポリエチレングリコール(PEG)を用いた。高分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104以上)ではPEOを、低分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104未満)ではPEGを用いた。得られた分子量分布のチャート中のピークの頂点の位置からピークトップ分子量を求めた。チャート中に複数のピークが現れる場合には、それらのピークの中で最大値を示すピークからピークトップ分子量を求める。各実施例で用いた重合体(1)のピークトップ分子量を表1に示す。
ゲル浸透クロマトグラフGPCを用いて測定した。ゲル浸透クロマトグラフGPC(Agilent 1260 Infinity II)を用いて、検出器として示差屈折率検出器 RI、カラムはTSKgei GMPWXL 1本、G3000PWXL 1本(φ7.8mm×30cm、東ソー社製)、溶媒は0.1M Tris(0.1M KCl,pH9)/アセトニトリル(8/2,vol/vol)、流速0.5ml/min、カラム温度を28℃とした。打ち込み時のサンプル濃度を2.0mg/mlとした。標準試料として、ポリエチレンオキサイド(PEO)又はポリエチレングリコール(PEG)を用いた。高分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104以上)ではPEOを、低分子量領域の標品(数平均分子量2.0×104未満)ではPEGを用いた。得られた分子量分布のチャート中のピークの頂点の位置からピークトップ分子量を求めた。チャート中に複数のピークが現れる場合には、それらのピークの中で最大値を示すピークからピークトップ分子量を求める。各実施例で用いた重合体(1)のピークトップ分子量を表1に示す。
実施例1
重合体(1)として、ポリアクリル酸アンモニウム(1)の水溶液(商品名「ポリアクリル酸アンモニウム溶液70~110」、分子量約10000、濃度約44質量%、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
重合体(1)として、ポリアクリル酸アンモニウム(1)の水溶液(商品名「ポリアクリル酸アンモニウム溶液70~110」、分子量約10000、濃度約44質量%、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
内容積3LのSUS製の重合槽に1500gの脱イオン水、ポリアクリル酸アンモニウム(1)の水溶液0.171g(ポリアクリル酸アンモニウムの含有量が0.075g)を加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VDF〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=50/50モル%)のモル比で、重合槽の内圧が2.00MPaGとなるように、単量体(初期単量体)を圧入した。
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.072gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が1.97MPaGに降下した時点で、VDF/HFP(=78/22モル%)の混合単量体を内圧が2.00MPaGで一定となるように仕込んだ。
混合単量体が10g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.16gを窒素ガスで圧入した。
重合開始から3.0時間後、5.0時間後に、それぞれ、APS0.072gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=37.1であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/HFP=78/22(モル%)であった。
実施例2
重合体(1)として、ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液(商品名「ポリ(アクリル酸、ナトリウム塩)溶液」、重量平均分子量~1200、濃度約45質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
重合体(1)として、ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液(商品名「ポリ(アクリル酸、ナトリウム塩)溶液」、重量平均分子量~1200、濃度約45質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
ポリアクリル酸アンモニウム(1)の水溶液0.171gに代えて、ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液0.167g(ポリアクリル酸ナトリウムの含有量が0.075g)を用いたこと、重合開始から3.0時間後、6.0時間後に、それぞれ、APS0.072gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入したこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=39.3であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/HFP=78/22(モル%)であった。
実施例3
重合体(1)として、ポリアクリル酸ナトリウム(3)(商品名「ポリアクリル酸ナトリウム(重合度22000~70000)」、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液0.167gに代えて、ポリアクリル酸ナトリウム(3)0.075gを用いたこと以外は実施例2と同様にして重合を行った。
重合体(1)として、ポリアクリル酸ナトリウム(3)(商品名「ポリアクリル酸ナトリウム(重合度22000~70000)」、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液0.167gに代えて、ポリアクリル酸ナトリウム(3)0.075gを用いたこと以外は実施例2と同様にして重合を行った。
混合単量体を502g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=51.1であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/HFP=78/22(モル%)であった。
実施例4
重合体(1)として、ポリメタクリル酸ナトリウム(4)の水溶液(商品名「ポリ(メタクリル酸、ナトリウム塩)溶液」、数平均分子量~5400、重量平均分子量~9500、濃度30質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
重合体(1)として、ポリメタクリル酸ナトリウム(4)の水溶液(商品名「ポリ(メタクリル酸、ナトリウム塩)溶液」、数平均分子量~5400、重量平均分子量~9500、濃度30質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液0.167gに代えて、ポリメタクリル酸ナトリウム(4)の水溶液0.250g(ポリメタクリル酸ナトリウムの含有量が0.075g)を用いたこと以外は実施例2と同様にして重合を行った。
混合単量体を503g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=42.3であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/HFP=78/22(モル%)であった。
実施例5
重合体(1)として、アクリル酸-マレイン酸共重合体(5)の水溶液(商品名「ポリ(アクリル酸-co-マレイン酸)溶液」、重量平均分子量3000、濃度50質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
重合体(1)として、アクリル酸-マレイン酸共重合体(5)の水溶液(商品名「ポリ(アクリル酸-co-マレイン酸)溶液」、重量平均分子量3000、濃度50質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液0.167gに代えて、アクリル酸-マレイン酸共重合体(5)の水溶液0.150g(アクリル酸-マレイン酸共重合体の含有量が0.075g)を用いたこと以外は実施例2と同様にして重合を行った。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=42.6であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/HFP=78/22(モル%)であった。
実施例6
重合体(1)として、ポリアクリル酸(6)(商品名「ポリアクリル酸25000」、平均分子量約25000、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
重合体(1)として、ポリアクリル酸(6)(商品名「ポリアクリル酸25000」、平均分子量約25000、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液0.167gに代えて、ポリアクリル酸(6)0.075gを用いたこと以外は実施例2と同様にして重合を行った。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=45.7であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/HFP=78/22(モル%)であった。
実施例7
重合体(1)として、ポリアクリル酸(7)(商品名「ポリアクリル酸250000」、平均分子量約250000、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
重合体(1)として、ポリアクリル酸(7)(商品名「ポリアクリル酸250000」、平均分子量約250000、富士フイルム和光純薬社製)を用いた。
ポリアクリル酸ナトリウム(2)の水溶液0.167gに代えて、ポリアクリル酸(7)0.075gを用いたこと以外は実施例2と同様にして重合を行った。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=58.1であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/HFP=78/22(モル%)であった。
実施例8
重合体(1)として、アクリル酸-マレイン酸共重合体(5)の水溶液(商品名「ポリ(アクリル酸-co-マレイン酸)溶液」、重量平均分子量3000、濃度50質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
重合体(1)として、アクリル酸-マレイン酸共重合体(5)の水溶液(商品名「ポリ(アクリル酸-co-マレイン酸)溶液」、重量平均分子量3000、濃度50質量%、シグマアルドリッチジャパン合同会社より入手)を用いた。
内容積3LのSUS製の重合槽に1500gの脱イオン水、アクリル酸-マレイン酸共重合体(5)の水溶液0.150g(アクリル酸-マレイン酸共重合体の含有量が0.075g)を加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VDF〕/テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=19/11/70モル%)のモル比で、重合槽の内圧が2.03MPaGとなるように、単量体(初期単量体)を圧入した。
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.03gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が2.00MPaGに降下した時点で、VDF/TFE/HFP(=50/20/30モル%)の混合単量体を内圧が2.03MPaGで一定となるように仕込んだ。
混合単量体が10g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.45gを窒素ガスで圧入した。
重合開始から3.0時間後、6.0時間後、9.0時間後に、それぞれ、APS0.03gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=45.9であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/TFE/HFP=53/22/25(モル%)であった。
実施例9
重合開始前にCH2=CF-CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4水溶液0.15g(CH2=CF-CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4の含有量が0.075g)を加えたこと、重合開始から3.0時間後にAPS0.03gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入したこと以外は実施例8と同様にして重合を行った。
重合開始前にCH2=CF-CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4水溶液0.15g(CH2=CF-CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4の含有量が0.075g)を加えたこと、重合開始から3.0時間後にAPS0.03gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入したこと以外は実施例8と同様にして重合を行った。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=52.8であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/TFE/HFP=53/23/24(モル%)であった。
実施例10
重合体(1)として、ポリマレイン酸(10)の水溶液(商品名「Poly(maleic acid),50% soln.in water」、分子量800~1200、製造元Polysciences,Inc.、富士フイルム和光純薬社製より入手)を用いた。
重合体(1)として、ポリマレイン酸(10)の水溶液(商品名「Poly(maleic acid),50% soln.in water」、分子量800~1200、製造元Polysciences,Inc.、富士フイルム和光純薬社製より入手)を用いた。
アクリル酸-マレイン酸共重合体(5)の水溶液0.150gに代えて、ポリマレイン酸(10)の水溶液1.5g(ポリマレイン酸の含有量が0.075g)を加えたこと、重合開始から1.0時間後、3.0時間後、6.0時間後に、それぞれ、APS0.03gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入したこと以外は実施例9と同様にして重合を行った。
混合単量体を500g追加した時点で、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行った。重合槽を冷却して、水性分散液を得た。ポリマー付着率、水性分散液の固形分濃度、水性分散液の質量、平均粒子径および粒子数を表1に示す。
上記水性分散液に硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。含フッ素エラストマーのムーニー粘度はML1+10(100℃)=49.4であった。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VDF/TFE/HFP=53/22/25(モル%)であった。
架橋特性
上記で得られた含フッ素エラストマーを、表2に示す配合で混練し、含フッ素エラストマー組成物を得た。得られた含フッ素エラストマー組成物について、プレス架橋時にゴム用加硫試験機MDRH2030(エムアンドケー社製)を用い、架橋曲線を求め、最低粘度(ML)、最大トルクレベル(MH)、誘導時間(T10)および最適加硫時間(T90)を求めた。また、プレス架橋およびプレス架橋に続くオーブン架橋により、含フッ素エラストマー組成物を架橋することにより、架橋成形品シートを得た。
混練方法 :ロール練り
プレス架橋 :160℃で10分間
オーブン架橋:180℃で4時間
上記で得られた含フッ素エラストマーを、表2に示す配合で混練し、含フッ素エラストマー組成物を得た。得られた含フッ素エラストマー組成物について、プレス架橋時にゴム用加硫試験機MDRH2030(エムアンドケー社製)を用い、架橋曲線を求め、最低粘度(ML)、最大トルクレベル(MH)、誘導時間(T10)および最適加硫時間(T90)を求めた。また、プレス架橋およびプレス架橋に続くオーブン架橋により、含フッ素エラストマー組成物を架橋することにより、架橋成形品シートを得た。
混練方法 :ロール練り
プレス架橋 :160℃で10分間
オーブン架橋:180℃で4時間
表2に示す材料は以下の通りである。
MTカーボン:Thermax N-990 Cancarb社製
TAIC:トリアリルイソシアヌレート、タイク 日本化成社製
パーヘキサ25B:2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、日油社製
MTカーボン:Thermax N-990 Cancarb社製
TAIC:トリアリルイソシアヌレート、タイク 日本化成社製
パーヘキサ25B:2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、日油社製
常態物性
架橋成形品シートを用いて、JIS K6251に準じて、ダンベル6号形状の試験片を作製し、作製した試験片の常態での100%モジュラス(M100)、破断時引張強度(TB)、破断時伸び(EB)を測定した。
架橋成形品シートを用いて、JIS K6251に準じて、ダンベル6号形状の試験片を作製し、作製した試験片の常態での100%モジュラス(M100)、破断時引張強度(TB)、破断時伸び(EB)を測定した。
硬さ
上記と同様にしてダンベル6号形状の試験片を作製し、JIS K6253に準じて、作製した試験片の硬さ(Shore A)を測定した(ピーク値、1sec、3sec)。
上記と同様にしてダンベル6号形状の試験片を作製し、JIS K6253に準じて、作製した試験片の硬さ(Shore A)を測定した(ピーク値、1sec、3sec)。
圧縮永久歪み
含フッ素エラストマー組成物を用いて、上記した条件でプレス架橋およびオーブン架橋を行い、Oリング(P24サイズ)を作製し、JIS K6262に準じて、200℃、72時間、圧縮率25%の条件で、作製したOリングの圧縮永久歪みを測定した。
含フッ素エラストマー組成物を用いて、上記した条件でプレス架橋およびオーブン架橋を行い、Oリング(P24サイズ)を作製し、JIS K6262に準じて、200℃、72時間、圧縮率25%の条件で、作製したOリングの圧縮永久歪みを測定した。
以上の結果を表2に示す。
Claims (15)
- ビニルホスホン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、フマル酸、ビニル酢酸およびそれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種の単量体(1)に基づく重合単位を含む重合体(1)および水性媒体の存在下に、含フッ素単量体を重合することによって、含フッ素エラストマーの水性分散液を製造する含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法。
- 単量体(1)が、(メタ)アクリル酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1に記載の製造方法。
- 単量体(1)に基づく重合単位の含有量が、重合体(1)を構成する全重合単位に対して、50モル%以上である請求項1または2に記載の製造方法。
- 重合体(1)のピークトップ分子量が、1.0×108以下である請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
- 重合体(1)の量が、前記水性媒体に対して、3質量ppm以上100質量ppm未満である請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。
- 重合体(1)を添加した後、重合開始剤を添加することにより、含フッ素単量体の重合を開始する請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記含フッ素単量体が、ビニリデンフルオライドまたはテトラフルオロエチレンである請求項1~6のいずれかに記載の製造方法。
- 前記含フッ素単量体が、ビニリデンフルオライドである請求項1~7のいずれかに記載の製造方法。
- さらに、一般式(A)で表される含フッ素化合物(A)の存在下に、前記含フッ素単量体を重合する請求項1~8のいずれかに記載の製造方法。
一般式(A):CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、XjおよびXkは、それぞれ独立して、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり;Raは連結基であり;Z1及びZ2は、それぞれ独立して、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1及びZ2の少なくとも1つはFを含む。但し、kが0である場合、Raは単結合以外の連結基である。) - さらに、連鎖移動剤の存在下に、前記含フッ素単量体を重合する請求項1~9のいずれかに記載の製造方法。
- 10~120℃で前記含フッ素単量体を重合する請求項1~10のいずれかに記載の製造方法。
- 0.5~10MPaGで前記含フッ素単量体を重合する請求項1~11のいずれかに記載の製造方法。
- 前記含フッ素エラストマーが、主鎖に-CH2-を含む請求項1~12のいずれかに記載の製造方法。
- 前記含フッ素エラストマーのムーニー粘度(ML1+10(100℃))が、10~130である請求項1~13のいずれかに記載の製造方法。
- 前記含フッ素エラストマーの平均粒子径が、500nm以下である請求項1~14のいずれかに記載の製造方法。
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