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WO2024248144A1 - フルオロポリマー水性分散液の製造方法およびフルオロポリマー水性分散液 - Google Patents

フルオロポリマー水性分散液の製造方法およびフルオロポリマー水性分散液 Download PDF

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Publication number
WO2024248144A1
WO2024248144A1 PCT/JP2024/020079 JP2024020079W WO2024248144A1 WO 2024248144 A1 WO2024248144 A1 WO 2024248144A1 JP 2024020079 W JP2024020079 W JP 2024020079W WO 2024248144 A1 WO2024248144 A1 WO 2024248144A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
fluorine
mass
general formula
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/020079
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓哉 吉岡
絵美 山本
陽平 藤本
丈人 加藤
拓 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Publication of WO2024248144A1 publication Critical patent/WO2024248144A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F14/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F14/18Monomers containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/22Emulsion polymerisation
    • C08F2/24Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
    • C08F2/30Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents non-ionic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion and to an aqueous fluoropolymer dispersion.
  • Patent Document 1 describes a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion, which comprises concentrating a composition containing a polymer (I) containing a polymerization unit (I) based on a monomer (I) represented by the general formula (I), a fluoropolymer (excluding the polymer (I)), a nonionic surfactant, a non-fluorine-containing anionic surfactant, and an aqueous medium to obtain an aqueous dispersion containing the fluoropolymer.
  • CX 1 X 3 CX 2 R(-CZ 1 Z 2 -A 0 ) m (I)
  • X1 and X3 are each independently F, Cl, H, or CF3
  • X2 is H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • A0 is an anionic group
  • R is a linking group
  • Z1 and Z2 are each independently H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • m is an integer of 1 or more.
  • the present disclosure aims to provide a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion that can rapidly increase the concentration of a fluoropolymer in a composition containing a fluoropolymer, a specific polymer, and an aqueous medium.
  • a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion comprises: polymerizing a fluoromonomer in an aqueous medium in the presence of a polymer (I) containing a polymerization unit (I) based on a monomer (I) represented by general formula (I) to obtain a polymerization dispersion containing a fluoropolymer (excluding the polymer (I)), the polymer (I) and an aqueous medium; then mixing the polymerization dispersion, a nonionic surfactant and a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte to prepare a pre-concentration composition; and concentrating the pre-concentration composition to obtain an aqueous dispersion containing the fluoropolymer.
  • CX 1 X 3 CX 2 R(-CZ 1 Z 2 -A 0 ) m (I)
  • X1 and X3 are each independently F, Cl, H, or CF3
  • X2 is H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • A0 is an anionic group
  • R is a linking group
  • Z1 and Z2 are each independently H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • m is an integer of 1 or more.
  • the present disclosure provides a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion that can rapidly increase the concentration of a fluoropolymer in a composition that contains a fluoropolymer, a specific polymer, and an aqueous medium.
  • fluororesins are partially crystalline fluoropolymers and fluoroplastics. Fluororesins have a melting point and are thermoplastic, but may be melt-processable or non-melt-processable.
  • melt processable means that the polymer can be melted and processed using conventional processing equipment such as extruders and injection molding machines. Therefore, melt processable fluororesin typically has a melt flow rate of 0.01 to 500 g/10 min, as measured by the measurement method described below.
  • fluororubber is an amorphous fluoropolymer.
  • “Amorphous” refers to a fluoropolymer that has a melting peak ( ⁇ H) of 4.5 J/g or less in differential scanning calorimetry (DSC) (heating rate 10°C/min) or differential thermal analysis (DTA) (heating rate 10°C/min).
  • DSC differential scanning calorimetry
  • DTA differential thermal analysis
  • Fluororubber exhibits elastomeric properties through crosslinking. Elastomeric properties refer to the ability of a polymer to be stretched and to retain its original length when the force required to stretch the polymer is no longer applied.
  • partially fluorinated rubber is a fluoropolymer that contains fluoromonomer units and has a perfluoromonomer unit content of less than 90 mol% relative to the total polymerized units, has a glass transition temperature of 20°C or less, and has a melting peak ( ⁇ H) magnitude of 4.5 J/g or less.
  • perfluororubber is a fluoropolymer having a perfluoromonomer unit content of 90 mol% or more, preferably 91 mol% or more, relative to the total polymerized units, a glass transition temperature of 20°C or less, a melting peak ( ⁇ H) magnitude of 4.5 J/g or less, and further, a concentration of fluorine atoms contained in the fluoropolymer of 71 mass% or more, preferably 71.5 mass% or more.
  • the concentration of fluorine atoms contained in the fluoropolymer is determined by calculating the concentration of fluorine atoms (mass%) contained in the fluoropolymer from the type and content of each monomer constituting the fluoropolymer.
  • a perfluoromonomer is a monomer that does not contain a carbon atom-hydrogen atom bond in the molecule.
  • the perfluoromonomer may be a monomer in which some of the fluorine atoms bonded to the carbon atoms are replaced with chlorine atoms, in addition to carbon atoms and fluorine atoms, and may also have nitrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, phosphorus atoms, boron atoms, or silicon atoms in addition to carbon atoms.
  • the perfluoromonomer is preferably a monomer in which all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms.
  • the perfluoromonomer does not include monomers that provide crosslinking sites.
  • the monomer that provides the crosslinking site is a monomer (cure site monomer) that has a crosslinkable group that provides the fluoropolymer with a crosslinking site for forming a crosslink with a curing agent.
  • polytetrafluoroethylene is preferably a fluoropolymer in which the content of tetrafluoroethylene units relative to the total polymerized units is 99 mol % or more.
  • both the fluororesin (excluding polytetrafluoroethylene) and the fluororubber are fluoropolymers in which the content of tetrafluoroethylene units relative to the total polymerized units is less than 99 mol%.
  • the content of each monomer constituting the fluoropolymer can be calculated by appropriately combining NMR, FT-IR, elemental analysis, and X-ray fluorescence analysis depending on the type of monomer.
  • organic group means a group containing one or more carbon atoms or a group formed by removing a hydrogen atom from an organic compound.
  • the organic group is preferably an alkyl group which may have one or more substituents.
  • ranges represented by endpoints include all numbers within that range (e.g., 1 to 10 includes 1.4, 1.9, 2.33, 5.75, 9.98, etc.).
  • At least 1 includes all numbers equal to or greater than 1 (e.g., 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.).
  • a fluoromonomer is polymerized in the presence of polymer (I) to obtain a polymerized dispersion, and then the polymerized dispersion, a nonionic surfactant, and a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte are mixed to prepare a pre-concentrated composition, and the pre-concentrated composition is concentrated to obtain an aqueous dispersion containing a fluoropolymer.
  • Patent Document 1 describes that the concentration of the fluoropolymer can be rapidly increased by concentrating a composition containing polymer (I), a fluoropolymer, and an aqueous medium in the presence of a nonionic surfactant and a non-fluorine-containing anionic surfactant in the composition.
  • a composition containing polymer (I), a fluoropolymer, and an aqueous medium is concentrated in a state in which a nonionic surfactant and a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte are present in the composition.
  • This concentration method allows the concentration of the fluoropolymer to be increased quickly.
  • the pH of the resulting aqueous fluoropolymer dispersion is unlikely to decrease even when stored for a long period of time.
  • the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is a compound that does not contain fluorine atoms and dissolves in water and dissociates into cations and anions.
  • the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte may be an organic compound or an inorganic compound.
  • the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte has a water solubility of, for example, 1 g or more in 100 g of water at 25° C.
  • the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte used in the manufacturing method of the present disclosure does not have surface activity.
  • the surface tension of a 0.1 mass % aqueous solution of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is greater than 60 mN/m.
  • the surface tension of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte can be measured by the Wilhelmy method at 25°C.
  • the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is preferably at least one selected from the group consisting of acids and their salts, more preferably at least one selected from the group consisting of monovalent to trivalent acids and their salts, and even more preferably at least one selected from the group consisting of divalent to trivalent acids and their salts.
  • Cations constituting the salt include metal ions such as sodium and potassium, and non-metal ions such as ammonium ions. Non-metal ions are preferred, and ammonium ions are more preferred, as this can prevent metals from being mixed into the aqueous fluoropolymer dispersion.
  • fluorine-free water-soluble electrolyte at least one selected from the group consisting of carbonic acid, carbonates, sulfuric acid, sulfates, oxalic acid, oxalates, carboxylic acids represented by general formula (11) and salts thereof, and sulfonic acids represented by general formula (12) and salts thereof is more preferable, and carbonic acid, carbonates, sulfuric acid, sulfates, oxalic acid, oxalates, and carboxylic acids represented by general formula (11) and salts thereof are even more preferable.
  • the thermal decomposition temperature of the carboxylic acid represented by the general formula (11) and its salt is preferably less than 220°C, more preferably 210°C or less, even more preferably 200°C or less, particularly preferably 190°C or less, preferably 80°C or more, more preferably 100°C or more.
  • the thermal decomposition temperature is the temperature at which the weight loss reaches 1% of the initial weight in thermogravimetric analysis (TG) of carboxylic acid and its salts (heating rate 10°C/min, in dry air).
  • n is preferably 2 or 3.
  • R 1 in the general formula (11) is preferably a divalent or trivalent organic group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in R 1 in the general formula (11) is preferably 2 or more, and preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • R1 is preferably a hydrocarbon group in which some of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms may be substituted with hydroxy groups.
  • the number of carbon atoms in the hydrocarbon group of R1 is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • the thermal decomposition temperature of the sulfonic acid represented by the general formula (12) and its salt is preferably less than 220°C, more preferably 210°C or less, even more preferably 200°C or less, particularly preferably 190°C or less, preferably 80°C or more, more preferably 100°C or more.
  • the thermal decomposition temperature is the temperature at which the weight loss reaches 1% of the initial weight in thermogravimetric analysis (TG) of sulfonic acid and its salts (heating rate 10°C/min, in dry air).
  • TG thermogravimetric analysis
  • z is preferably 2 or 3.
  • R2 is preferably a divalent or trivalent organic group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in R2 in the general formula (12) is preferably 2 or more, and is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and further preferably 3 or less.
  • R2 is preferably a hydrocarbon group in which some of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms may be substituted with hydroxy groups.
  • the number of carbon atoms in the hydrocarbon group of R2 is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is preferably at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, citric acid, succinic acid, carbonic acid, tartaric acid, maleic acid, malic acid, oxalic acid, malonic acid, and salts thereof, as this can further increase the concentration rate, and more preferably at least one selected from the group consisting of ammonium sulfate and ammonium citrate.
  • Nonionic surfactants usually do not contain charged groups and have a hydrophobic portion that is a long chain hydrocarbon.
  • the hydrophilic portion of the nonionic surfactant contains water-soluble functional groups such as ethylene ether chains derived from polymerization with ethylene oxide.
  • nonionic surfactants include the following. Polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, sorbitan alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan alkyl esters, glycerol esters, and derivatives thereof.
  • polyoxyethylene alkyl ethers polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene behenyl ether, etc.
  • polyoxyethylene alkylphenyl ethers polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, etc.
  • polyoxyethylene alkyl esters polyethylene glycol monolaurate, polyethylene glycol monooleate, polyethylene glycol monostearate, etc.
  • sorbitan alkyl esters polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, etc.
  • polyoxyethylene sorbitan alkyl esters polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, etc.
  • glycerol esters examples include glycerol monomyristate, glycerol monostearate, glycerol monooleate, etc.
  • polyoxyethylene alkylamines polyoxyethylene alkylphenyl-formaldehyde condensates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, etc.
  • the above ethers and esters may have an HLB value of 10 to 18.
  • Nonionic surfactants include the Triton (registered trademark) X series (X15, X45, X100, etc.), Tergitol (registered trademark) 15-S series, Tergitol (registered trademark) TMN series (TMN-6, TMN-10, TMN-100X, etc.), and Tergitol (registered trademark) L series manufactured by Dow Chemical Company, and the Pluronic (registered trademark) R series (31R1, 17R2, 10R5, 25R4 (m-22, n-23), and Iconol (registered trademark) TDA series (TDA-6, TDA-9, TDA-10) manufactured by BASF Corporation.
  • Triton (registered trademark) X series X15, X45, X100, etc.
  • Tergitol (registered trademark) 15-S series Tergitol (registered trademark) TMN series (TMN-6, TMN-10, TMN-100X, etc.)
  • the nonionic surfactant is preferably a nonionic surfactant that does not contain fluorine.
  • examples include ether-type nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylene alkyl ether, etc.; polyoxyethylene derivatives such as ethylene oxide/propylene oxide block copolymers; ester-type nonionic surfactants such as sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid esters, etc.; amine-based nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylamines, alkyl alkanolamides, etc.
  • the hydrophobic group may be any of an alkylphenol group, a linear alkyl group, and a branched alkyl group.
  • nonionic surfactant a nonionic surfactant represented by the general formula (i) is preferable.
  • R 6 -O-A 1 -H (i) (In the formula, R6 is a linear or branched primary or secondary alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, and A1 is a polyoxyalkylene chain.)
  • the carbon number of R 6 is preferably 10 to 16, and more preferably 12 to 16.
  • the carbon number of R 6 is 18 or less, the composition is likely to have excellent sedimentation stability.
  • the carbon number of R 6 exceeds 18, the composition is difficult to handle due to its high flow temperature.
  • the carbon number of R 6 is less than 8, the surface tension of the composition is high, and the penetrability and wettability are likely to decrease.
  • the polyoxyalkylene chain of A 1 may be composed of oxyethylene and oxypropylene. It is a polyoxyalkylene chain consisting of an average number of repeats of oxyethylene groups of 5 to 20 and an average number of repeats of oxypropylene groups of 0 to 2, and is a hydrophilic group.
  • the number of oxyethylene units may include either a broad or narrow unimodal distribution as is usually provided, or a broader or bimodal distribution obtained by blending. When the average number of repeats of oxypropylene groups is more than 0, the oxyethylene groups and oxypropylene groups in the polyoxyalkylene chain may be arranged in a block or random manner.
  • a polyoxyalkylene chain consisting of an average number of repeats of oxyethylene groups of 7 to 12 and an average number of repeats of oxypropylene groups of 0 to 2 is preferred.
  • a 1 has an average of 0.5 to 1.5 oxypropylene groups, low foaming properties are good and it is preferred.
  • R6 is (R')(R'')HC--, where R' and R'' are the same or different linear, branched, or cyclic alkyl groups with a total amount of at least 5 carbon atoms, preferably 7 to 17.
  • R' or R'' is a branched or cyclic hydrocarbon group.
  • polyoxyethylene alkyl ether examples include C 13 H 27 -O-(C 2 H 4 O) n -H, C 12 H 25 -O-(C 2 H 4 O) n -H, C 10 H 21 CH(CH 3 )CH 2 -O-(C 2 H 4 O) n -H, C 13 H 27 -O-(C 2 H 4 O) n -(CH(CH 3 )CH 2 O)-H, C 16 H 33 -O-(C 2 H 4 O) n -H, HC(C 5 H 11 )(C 7 H 15 )-O-(C 2 H 4 O) n -H (in each formula, n is an integer of 1 or more), and the like.
  • Examples of commercially available polyoxyethylene alkyl ethers include the Genapol X series (manufactured by Clariant) such as Genapol X080 (trade name), the Noigen TDS series (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) such as Noigen TDS-80 (trade name), the Leocol TD series (manufactured by Lion Corporation) such as Leocol TD-90 (trade name), the Lionol (registered trademark) TD series (manufactured by Lion Corporation), the T-Det A series (manufactured by Harcros Chemicals) such as T-Det A138 (trade name), and the Tergitol (registered trademark) 15-S series (manufactured by The Dow Chemical Company).
  • Genapol X series manufactured by Clariant
  • Genapol X080 trade name
  • Noigen TDS series manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
  • the nonionic surfactant is also preferably an ethoxylate of 2,6,8-trimethyl-4-nonanol having an average of about 4 to about 18 ethylene oxide units, an ethoxylate of 2,6,8-trimethyl-4-nonanol having an average of about 6 to about 12 ethylene oxide units, or a mixture thereof.
  • Nonionic surfactants of this type are also commercially available, for example, under the trade names TERGITOL TMN-6, TERGITOL TMN-10, and TERGITOL TMN-100X (all trade names, manufactured by The Dow Chemical Company).
  • the hydrophobic group of the nonionic surfactant may be any one of an alkylphenol group, a linear alkyl group, and a branched alkyl group.
  • the nonionic surfactant may be a group represented by the general formula (ii): R 7 -C 6 H 4 -O-A 2 -H (ii) (wherein R 7 is a linear or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and A 2 is a polyoxyalkylene chain.)
  • Specific examples of the nonionic surfactant include Triton (registered trademark) X-100 (trade name, manufactured by Dow Chemical Company).
  • the polyoxyalkylene chain of A2 may be composed of oxyethylene and oxypropylene. It is a polyoxyalkylene chain consisting of an average number of repeats of oxyethylene groups of 5 to 20 and an average number of repeats of oxypropylene groups of 0 to 2, and is a hydrophilic group.
  • the number of oxyethylene units may include either a broad or narrow unimodal distribution as is usually provided, or a broader or bimodal distribution obtained by blending. When the average number of repeats of oxypropylene groups is more than 0, the oxyethylene groups and oxypropylene groups in the polyoxyalkylene chain may be arranged in a block or random manner.
  • a polyoxyalkylene chain consisting of an average number of repeats of oxyethylene groups of 7 to 12 and an average number of repeats of oxypropylene groups of 0 to 2 is preferred.
  • A2 has an average of 0.5 to 1.5 oxypropylene groups, low foaming properties are good and it is preferred.
  • R7 is a primary or secondary alkyl group, more preferably (R')(R'')HC--, where R' and R'' are the same or different straight chain, branched chain, or cyclic alkyl groups with a total amount of at least 5 carbon atoms, preferably 7 to 17.
  • R' or R'' is a branched chain or cyclic hydrocarbon group.
  • the nonionic surfactant may also be a polyol compound.
  • polyol compounds include compounds having one or more sugar units as polyol units.
  • the sugar units may be modified to contain at least one long chain.
  • Suitable polyol compounds containing at least one long chain portion include, for example, alkyl glycosides, modified alkyl glycosides, sugar esters, and combinations thereof.
  • Sugars include, but are not limited to, monosaccharides, oligosaccharides, and sorbitan. Monosaccharides include pentoses and hexoses.
  • Typical examples of monosaccharides include ribose, glucose, galactose, mannose, fructose, arabinose, and xylose.
  • Oligosaccharides include oligomers of 2 to 10 identical or different monosaccharides. Examples of oligosaccharides include, but are not limited to, saccharose, maltose, lactose, raffinose, and isomaltose.
  • suitable sugars for use as polyol compounds include cyclic compounds containing a five-membered ring with four carbon atoms and one heteroatom (typically oxygen or sulfur, but preferably an oxygen atom), or a six-membered ring with five carbon atoms and one heteroatom, preferably an oxygen atom, as described above. These further contain at least two or at least three hydroxy groups (-OH groups) attached to the carbon ring atoms.
  • the sugars are modified in that one or more of the hydrogen atoms of the hydroxy groups (and/or hydroxyalkyl groups) attached to the carbon ring atoms are replaced by a long chain residue such that an ether or ester bond is created between the long chain residue and the sugar moiety.
  • the sugar-based polyol may contain one sugar unit or multiple sugar units.
  • the sugar unit or multiple sugar units may be modified with a long chain moiety as described above.
  • Specific examples of sugar-based polyol compounds include glycosides, sugar esters, sorbitan esters, and mixtures and combinations thereof.
  • a preferred class of polyol compounds are the alkyl or modified alkyl glucosides. These classes of surfactants contain at least one glucose moiety. (wherein x represents 0, 1, 2, 3, 4, or 5, and R1 and R2 independently represent H or a long chain unit containing at least 6 carbon atoms, with the proviso that at least one of R1 and R2 is not H). Exemplary examples of R1 and R2 include aliphatic alcohol residues.
  • aliphatic alcohols examples include hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol (lauryl alcohol), tetradecanol, hexadecanol (cetyl alcohol), heptadecanol, octadecanol (stearyl alcohol), eicosanoic acid, and combinations thereof.
  • the above formula represents a specific example of an alkyl polyglucoside showing glucose in pyranose form, but it is understood that other sugars or sugars of the same sugar but in different enantiomeric or diastereomeric forms may be used.
  • Alkylglucosides are available, for example, by acid-catalyzed reaction of glucose, starch, or n-butylglucoside with fatty alcohols, which typically give mixtures of different alkylglucosides (Alkylpolygylcoside, Rompp, Lexikon Chemie, Version 2.0, Stuttgart/New York, Georg Thieme Verlag, 1999).
  • fatty alcohols examples include hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol (lauryl alcohol), tetradecanol, hexadecanol (cetyl alcohol), heptadecanol, octadecanol (stearyl alcohol), eicosanoic acid, and combinations thereof.
  • alkyl glucosides are commercially available from Cognis GmbH, Dusseldorf, Germany under the trade names GLUCOPON or DISPONIL.
  • nonionic surfactants include bifunctional block copolymers supplied by BASF as part of the Pluronic® R series, and tridecyl alcohol alkoxylates supplied by BASF as part of the Iconol® TDA series.
  • nonionic surfactant at least one selected from the group consisting of nonionic surfactants represented by general formula (i) and nonionic surfactants represented by general formula (ii) is preferred, with nonionic surfactants represented by general formula (i) being more preferred.
  • the nonionic surfactant preferably does not contain an aromatic moiety.
  • Pre-concentration composition In the production method of the present disclosure, a polymerized dispersion is obtained by polymerizing a fluoromonomer, and then the obtained polymerized dispersion is mixed with a nonionic surfactant and a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte to prepare a pre-concentration composition.
  • the content of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte in the pre-concentration composition is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 0.2% by mass or more, even more preferably 0.3% by mass or more, preferably 5.0% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less, even more preferably 2.0% by mass or less, and even more preferably 1.5% by mass or less, based on the fluoropolymer.
  • the concentration of the fluoropolymer in the composition can be increased at an even higher rate. If the content of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is too low, concentration may not proceed at a sufficient rate. If the content of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is too high, concentration may become difficult.
  • the content of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte in the composition can be calculated from the amount of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte added used in preparing the pre-concentrated composition.
  • the content of the nonionic surfactant in the pre-concentration composition is preferably 1.0% by mass or more, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 25% by mass or less, relative to the fluoropolymer. If the content of the nonionic surfactant is too low, concentration may become difficult, and if the content of the nonionic surfactant is too high, economic efficiency may be compromised.
  • the fluoropolymer content (solids concentration) in the pre-concentration composition is usually 8 to 50% by mass, preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less.
  • the pH of the pre-concentration composition is preferably 4.0 to 11.5, more preferably 7.0 or higher, even more preferably 8.0 or higher, and particularly preferably 9.0 or higher.
  • the pre-concentration composition contains a fluorine-containing surfactant. Even if the composition contains a fluorine-containing surfactant, the fluorine-containing surfactant can be removed from the composition by concentrating it, and an aqueous fluoropolymer dispersion with a reduced content of fluorine-containing surfactant can be obtained.
  • the composition is substantially free of fluorine-containing surfactant.
  • substantially free of fluorine-containing surfactant means that the content of fluorine-containing surfactant in the composition is 10 ppm by mass or less, preferably 1 ppm by mass or less, more preferably 100 ppb by mass or less, even more preferably 10 ppb by mass or less, still more preferably 1 ppb by mass or less, and particularly preferably the content of fluorine-containing surfactant is below the detection limit as measured by liquid chromatography-mass spectrometry (LC/MS).
  • LC/MS liquid chromatography-mass spectrometry
  • the content of the fluorine-containing surfactant can be measured, for example, by adding methanol to the composition, extracting the composition, and subjecting the resulting extract to LC/MS analysis.
  • treatment such as Soxhlet extraction or ultrasonic treatment may be carried out.
  • Molecular weight information is extracted from the obtained LC/MS spectrum, and its agreement with the structural formula of a candidate fluorine-containing surfactant is confirmed.
  • aqueous solutions containing the confirmed fluorine-containing surfactant at five or more different contents are prepared, and the aqueous solutions containing each content are subjected to LC/MS analysis.
  • the relationship between the content and the area relative to the content is plotted to draw a calibration curve.
  • the area of the LC/MS chromatogram of the fluorosurfactant in the extract can be converted into the content of the fluorosurfactant.
  • a pre-concentrated composition is prepared, and then the pre-concentrated composition is concentrated to obtain an aqueous dispersion containing a fluoropolymer.
  • an aqueous medium such as water or alcohol may be added to the composition.
  • the aqueous medium may be a single component such as water or alcohol, or a mixture of water and alcohol, etc.
  • Phase separation concentration, ion exchanger method, and membrane concentration can be performed under conventionally known processing conditions, and are not particularly limited, but can be performed according to the methods described in International Publication No. 2004/050719, JP-T-2002-532583, and JP-A-55-120630.
  • phase separation concentration can be carried out, for example, by heating the pre-concentration composition to cause phase separation into a fluoropolymer-free phase (supernatant phase) and a fluoropolymer-containing phase (concentrated phase), removing the fluoropolymer-free phase, and recovering the fluoropolymer-containing phase (concentrated phase).
  • the recovered fluoropolymer-containing phase includes the fluoropolymer, a non-ionic surfactant, a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte and an aqueous medium.
  • the temperature for the phase separation concentration can be selected based on the cloud point of the nonionic surfactant contained in the pre-concentration composition.
  • the temperature for the phase separation concentration is preferably at least 10°C lower than the cloud point of the nonionic surfactant, and is preferably no higher than 10°C higher than the cloud point of the nonionic surfactant.
  • the number of repetitions is not particularly limited, but is preferably at least two times, and more preferably at least three times. There is no upper limit to the number of repetitions, but it may be, for example, 10 times or less.
  • phase separation concentration is performed two or more times, it is preferable that the first phase separation concentration is performed by heating at a temperature at least 10°C lower than the cloud point of the nonionic surfactant and then allowing to stand, causing separation into an upper clear phase and a concentrated phase. It is also preferable that the second or subsequent phase separation concentration is performed by heating at a temperature at least 10°C lower than the cloud point of the nonionic surfactant and then allowing to stand, causing separation into an upper clear phase and a concentrated phase.
  • the first phase separation concentration is also preferably performed in the presence of a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte.
  • phase separation concentration When repeating phase separation concentration multiple times, except for the final phase separation concentration, the phase separation concentration can be stopped when the solids concentration of the fluoropolymer in the composition reaches 48 to 52 mass%, an aqueous medium can be added to the concentrated composition, and then the phase separation concentration can be repeated.
  • each phase separation concentration can be completed in a short time, and as a result, the total time required for phase separation concentration can be shortened.
  • anionic surfactant may be added to the concentrated aqueous fluoropolymer dispersion.
  • anionic surfactant include fluorine-free anionic surfactants that do not contain fluorine and fluorine-containing anionic surfactants, but fluorine-free anionic surfactants that do not contain fluorine (i.e., hydrocarbon-based anionic surfactants) are preferred.
  • the type of anionic surfactant is not particularly limited as long as it is a known anionic surfactant, but for example, fluorine-free anionic surfactants described in WO 2013/146950 and WO 2013/146947 can be used.
  • anionic surfactants having a saturated or unsaturated aliphatic chain with 6 to 40 carbon atoms, preferably 8 to 20 carbon atoms, and more preferably 9 to 13 carbon atoms can be used.
  • the saturated or unsaturated aliphatic chain may be either a straight chain or a branched chain, and may have a cyclic structure.
  • the hydrocarbon may be aromatic or may have an aromatic group.
  • the hydrocarbon may have a heteroatom such as oxygen, nitrogen, or sulfur.
  • the above-mentioned fluorine-free anionic surfactants include alkyl sulfonates, alkyl sulfates, alkylaryl sulfates, and their salts; fatty acids (aliphatic carboxylic acids) and their salts; alkyl phosphates, alkylaryl phosphates, and their salts; and among these, alkyl sulfonates, alkyl sulfates, aliphatic carboxylic acids, and their salts are preferred.
  • alkyl sulfate or its salt ammonium lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate, etc. are preferred.
  • fatty acids aliphatic carboxylic acids
  • succinic acid decanoic acid, undecanoic acid, undecenoic acid, lauric acid, hydrododecanoic acid, or salts thereof are preferred.
  • the fluorine-free anionic surfactant is preferably at least one selected from the group consisting of alkyl sulfates and their salts, and fatty acids and their salts.
  • the amount of fluorine-free anionic surfactant contained will vary depending on the type of fluorine-free anionic surfactant and other compounding agents, but is preferably 10 ppm to 5,000 ppm based on the solids mass of the fluoropolymer.
  • the lower limit of the amount of fluorine-free anionic surfactant added is preferably 50 ppm or more, and more preferably 100 ppm or more. If the amount added is too small, the viscosity adjusting effect is poor.
  • the upper limit of the amount of fluorine-free anionic surfactant to be added is preferably 4000 ppm or less, and more preferably 3000 ppm or less. If too much is added, there is a risk that the viscosity will increase, especially at high temperatures. There is also a risk of excessive foaming.
  • methyl cellulose, alumina sol, polyvinyl alcohol, carboxylated vinyl polymer, etc. can also be added.
  • a pH adjuster such as aqueous ammonia can be added.
  • the pH of the aqueous fluoropolymer dispersion obtained by concentration is preferably 8 to 13, more preferably 9 to 12, and even more preferably 9 to 11.
  • the above pH value is measured at 25°C in accordance with JIS K6893.
  • water-soluble polymer compounds may be added to the concentrated aqueous fluoropolymer dispersion.
  • water-soluble polymer compounds are not particularly limited, and examples include polyethylene oxide (dispersion stabilizer), polyethylene glycol (dispersion stabilizer), polyvinylpyrrolidone (dispersion stabilizer), phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, polyester resin, polyether resin, acrylic silicone resin, silicone resin, silicone polyester resin, polyurethane resin, etc.
  • preservatives such as isothiazolone, azole, pronopol, chlorothalonil, methylsulfonyltetrachloropyrrolidone, carbentazim, fluorophorbet, sodium diacetate, and diiodomethyl-paratolylsulfone may be included.
  • An antifoaming agent may be added to the concentrated aqueous fluoropolymer dispersion.
  • the antifoaming agent may be added as long as it is economically and environmentally acceptable.
  • various aqueous defoamers can be used, for example, lower alcohols such as methanol, ethanol, butanol, etc.; higher alcohols such as amyl alcohol, polypropylene glycol and its derivatives, etc.; oils and fats such as oleic acid, tall oil, mineral oil, soap, etc.; surfactants such as sorbitan fatty acid esters, polyethylene glycol fatty acid esters, Pluronic (registered trademark) type nonionic surfactants, etc.; silicone-based surfactants such as siloxanes and silicone resins, etc.; surfactants such as alkanediol-based and acetylene diol-based surfactants, etc.; these can be used alone or in combination.
  • lower alcohols such as methanol, ethanol, butanol, etc.
  • higher alcohols such as amyl alcohol, polypropylene glycol and its derivatives, etc.
  • oils and fats such as oleic acid, tall oil, mineral
  • defoaming agents include B-series such as Adekanate B and Adekanate B1068 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.); SN Defoamer series such as Formaster DL, Nopco NXZ, SN Defoamer 113, 325, 308, and 368; Dehydran 1293 and Dehydran 1513 (manufactured by San Nopco Co., Ltd.); Flonone SB-110N, SB-210, 510, and 551, Aqualene 800, 805, and Aqualene 1488 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.); and Surfynol.
  • B-series such as Adekanate B and Adekanate B1068 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.)
  • SN Defoamer series such as Formaster DL, Nopco NXZ, SN Defoamer 113, 325,
  • the content of the defoaming agent is preferably 0.01 to 10% by mass, particularly preferably 0.05 to 5% by mass, based on
  • An antifoaming agent may be added to the aqueous fluoropolymer dispersion obtained by concentration, but it is preferable not to add it. Not adding it is advantageous in terms of cost. Also, if an antifoaming agent is added, there is a risk of coloring when the aqueous fluoropolymer dispersion is made into a coating film.
  • the polymerization dispersion used in the production method of the present disclosure can be produced by polymerizing a fluoromonomer in an aqueous medium in the presence of the polymer (I).
  • the polymerization dispersion obtained by polymerization contains a fluoropolymer (excluding the polymer (I)), the polymer (I) and an aqueous medium.
  • the fluoropolymer content (solids concentration) in the polymer dispersion is usually 10 to 50% by mass, more preferably 15% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less.
  • the fluoropolymer content in the polymer dispersion is a value obtained by drying 1 g of the polymer dispersion in a blower dryer at 150°C for 60 minutes, measuring the mass of the heating residue, and calculating the mass of the heating residue as a percentage relative to the mass of the polymer dispersion (1 g).
  • the polymer (I) used in the production method of the present disclosure contains polymerized units (I) based on the monomer (I) represented by general formula (I).
  • CX 1 X 3 CX 2 R(-CZ 1 Z 2 -A 0 ) m (I)
  • X1 and X3 are each independently F, Cl, H, or CF3
  • X2 is H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • A0 is an anionic group
  • R is a linking group
  • Z1 and Z2 are each independently H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • m is an integer of 1 or more.
  • the anionic group includes functional groups that provide an anionic group, such as an acid group like -COOH, an acid salt group like -COONH4 , as well as an anionic group such as a sulfate group or a carboxylate group.
  • the anionic group is preferably a sulfate group, a carboxylate group, a phosphate group, a phosphonate group, a sulfonate group, or -C( CF3 ) 2OM (wherein M is -H, a metal atom, -NR74 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R7 is H or an organic group).
  • one or more types of monomers can be used as the monomer (I) represented by general formula (I).
  • R is a linking group.
  • a "linking group” is an (m+1)-valent linking group, and when m is 1, it is a divalent linking group.
  • the linking group may be a single bond, and preferably contains at least one carbon atom, and the number of carbon atoms may be 2 or more, 4 or more, 8 or more, 10 or more, or 20 or more. There is no upper limit, but it may be, for example, 100 or less, or 50 or less.
  • the linking group may be linear or branched, cyclic or acyclic, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted, and may optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen, and may optionally contain one or more functional groups selected from the group consisting of esters, amides, sulfonamides, carbonyls, carbonates, urethanes, ureas, and carbamates.
  • the linking group may not contain carbon atoms, but may be a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur, or nitrogen.
  • n is an integer of 1 or more, preferably 1 or 2, and more preferably 1.
  • Z 1 , Z 2 and A 0 may be the same or different.
  • R is preferably a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur, or nitrogen, or a divalent organic group.
  • R When R is a divalent organic group, the hydrogen atom bonded to the carbon atom may be replaced with a halogen other than fluorine, such as chlorine, and may or may not contain a double bond.
  • R may be either linear or branched, and may be either cyclic or acyclic.
  • R may also contain a functional group (e.g., ester, ether, ketone (keto group), amine, halide, etc.).
  • R may also be a non-fluorinated divalent organic group, or a partially fluorinated or perfluorinated divalent organic group.
  • R may be, for example, a hydrocarbon group in which no fluorine atoms are bonded to the carbon atom, a hydrocarbon group in which some of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom are replaced with fluorine atoms, or a hydrocarbon group in which all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom are replaced with fluorine atoms, and these may contain oxygen atoms, double bonds, or functional groups.
  • R is preferably a hydrocarbon group having 1 to 100 carbon atoms which may contain an ether bond or a keto group, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with fluorine.
  • R is preferably -(CH 2 ) a -, -(CF 2 ) a -, -(CF 2 ) a -O-, -O-(CF 2 ) a -, -(CF 2 ) a -O- (CF 2 ) b -, -O(CF 2 ) a -O-(CF 2 ) b -, -(CF 2 ) a -[O-(CF 2 ) b ] c -, -O(CF 2 ) a -[O-(CF 2 ) b ] c -, -[(CF 2 ) a -O ] b -[(CF 2 ) c -O] d -, -O[(CF 2 ) a -O] b -, -O[(CF 2 ) a -O] b -[(CF 2 ) c -O] d -, -
  • a, b, c, and d are independently at least 1.
  • a, b, c, and d may be independently 2 or more, 3 or more, and preferably 4 or more. It may be 10 or more, or 20 or more.
  • the upper limits of a, b, c and d are, for example, 100.
  • R is at least one selected from -O- CF2- , -O- CF2CF2- , -O- CF2CF2 - O-, -O-CF2CF2CF2- , -O- CF2CF2CF2 -O-, -O- CF2CF ( CF3 )-O-, -O- CF2CF2 - O - CF( CF3 ) CF2- O- , -O- CF2CF ( CF3 )-O- CF2CF2 - O-, and -O- CF2CF ( CF3 ) -O - CF2- .
  • R is a group represented by the general formula (r1): -CF 2 -O-(CX 6 2 ) e - ⁇ O-CF(CF 3 ) ⁇ f -(O) g - (r1) (wherein X6 is independently H, F or CF3 , e is an integer of 0 to 3, f is an integer of 0 to 3, and g is 0 or 1), and a divalent group represented by the general formula (r2): -CF 2 -O-(CX 7 2 ) e -(O) g - (r2) (wherein X7 is independently H, F or CF3 , e is an integer of 0 to 3, and g is 0 or 1) is more preferable.
  • R examples suitable for R include -CF 2 -O-, -CF 2 -O-CF 2 -, -CF 2 -O-CH 2 -, -CF 2 -O-CH 2 CF 2 -, -O -CF 2 -, -O-CF 2 CF 2 -, -O-CF 2 CF 2 CF 2 -, -O-CF 2 CF 2 CF 2 -, -O-CF 2 CF (CF 3 )-O-CF 2 -, -O-CF 2 CF (CF 3 )-O-CF 2 CF 2 - , -CF 2 -O-CF 2 CF 2 -, -CF 2 -O-CF 2 CH 2 -, -CF 2 -O-CF 2 CF 2 CH 2 -, -CF 2 -O-CF (CF 3 )-, -CF 2 -O-CF (CF 3 )CF 2 -, -CF 2 -O-CF (CF 3 )CF
  • R is preferably a perfluoroalkylene group which may contain an oxygen atom, specifically, -CF 2 -O-, -CF 2 -O-CF 2 -, -O-CF 2 -, - O- CF2CF2-, -O- CF2CF ( CF3 )-O- CF2-, -O - CF2CF ( CF3 )-O-CF2CF2-, -CF2 - O- CF2CF2- , -CF2 - O -CF( CF3 )-, -CF2 -O-CF( CF3 ) CF2- , or -CF2 -O-CF( CF3 ) CF2- O- is preferred.
  • -R-CZ 1 Z 2 - is a group represented by the general formula (s2): -CF 2 -O-(CX 7 2 ) e -(O) g -CZ 1 Z 2 - (s2) (wherein X7 is each independently H, F or CF3 , e is an integer of 0 to 3, g is 0 or 1, and Z1 and Z2 are each independently H, F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group) are preferred, and in formula (s2), Z1 and Z2 are more preferably F or CF3 , and further preferably one of them is F and the other is CF3 .
  • -R-CZ 1 Z 2 - in general formula (I) includes -CF 2 -O-CF 2 -, -O-CF 2 CF 2 -, -O-CF 2 CF 2 CF 2 -, -O- CF 2 CF 2 CF 2 -, -O-CF 2 CF (CF 3 ) -O-CF 2 -, -O-CF 2 CF (CF 3 ) -O-CF 2 CF 2 -, -O-CF 2 CF (CF 3 ) -O-CF 2 CF 2 -, -CF 2 -O-CF(CF 3 )-, -CF 2 -O-C(CF 3 ) 2 -, -CF 2 -O-CF 2 -CF 2 -, -CF 2 -O-CF 2 -CF(CF 3 )-, -CF 2 -O-CF 2 -C(CF 3 ) 2 -, -CF 2 -O-CF 2 -CF 2
  • polymer (I) is highly fluorinated, for example, 80% or more , 90% or more , 95% or more, or 100% of the C-H bonds in polymer (I) are replaced with C-F bonds, excluding anionic groups (A 0 ) such as phosphate moieties (e.g., CH 2 OP(O)(OM) 2 ) and sulfate moieties (e.g., CH 2 OS(O) 2 OM).
  • anionic groups (A 0 ) such as phosphate moieties (e.g., CH 2 OP(O)(OM) 2 ) and sulfate moieties (e.g., CH 2 OS(O) 2 OM).
  • the monomer (I) and the polymer (I) have a C-F bond and no C-H bond, except for the anionic group (A 0 ). That is, in the general formula (I), it is preferable that all of X 1 , X 2 , and X 3 are F, and R is a perfluoroalkylene group having one or more carbon atoms, and the perfluoroalkylene group may be either linear or branched, may be either cyclic or noncyclic, and may contain at least one catenary heteroatom. The number of carbon atoms of the perfluoroalkylene group may be 2 to 20, or may be 4 to 18.
  • the monomer (I) and the polymer (I) may be partially fluorinated, i.e., the monomer (I) and the polymer (I) have at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom, except for the anionic group (A 0 ), and it is also preferred that the monomer (I) and the polymer (I) have at least one fluorine atom bonded to a carbon atom.
  • the anionic group (A 0 ) is -SO 2 M, -SO 3 M, -OSO 3 M, -COOM, -SO 2 NR'CH 2 COOM, -CH 2 OP(O)(OM) 2 , [- CH2O ] 2P ( O )(OM), -CH2CH2 OP(O)(OM) 2 , [-CH 2 CH 2 O] 2 P(O)(OM), -CH 2 CH 2 OSO 3 M, -P(O)(OM) 2 , -SO 2 NR' CH 2 CH 2 OP(O)(OM) 2 , [-SO 2 NR'CH 2 CH2O ] 2P ( O )( OM ), -CH2OSO3M , -SO2NR'CH2 It may be -CH 2 OSO 3 M, or -C(CF 3 ) 2 OM.
  • -SO 3 M, -OSO 3 M, -COOM, -P(O)(OM) 2 or -C( -CF 3 ) 2 OM is preferred
  • -COOM, -SO 3 M, -OSO 3 M, -P(O)(OM) 2 or -C(CF 3 ) 2 OM is more preferred
  • -SO 3 M, -COOM Or -P(O)(OM) 2 is more preferred
  • -SO3M or -COOM is particularly preferred.
  • M is H, a metal atom, NR 7 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 7 is H or an organic group.
  • Metal atoms include alkali metals (group 1), alkaline earth metals (group 2), etc., with Na, K or Li being preferred.
  • a metal atom or NR 7 4 is preferable, -H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 7 4 is more preferable, -H, -Na, -K, -Li or NH 4 is even more preferable, -H, -Na, -K or NH 4 is even more preferable, -H, -Na or NH 4 is particularly preferable, and -H or -NH 4 is most preferable.
  • each polymer unit (I) may have a different anionic group or may have the same anionic group.
  • the monomer (I) is also preferably a monomer represented by the general formula (Ia).
  • the polymer (I) is also preferably a polymer containing polymerized units (Ia) based on a monomer represented by formula (Ia).
  • CF 2 CF-O-Rf 0 -A 0 (Ia) wherein A 0 is an anionic group and Rf 0 is a perfluorinated divalent linking group which may be perfluorinated, linear or branched, cyclic or acyclic in structure, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted, and optionally contains one or more heteroatoms selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen.
  • the monomer (I) is also preferably a monomer represented by the general formula (Ib).
  • the polymer (I) is also preferably a polymer containing polymerized units (Ib) based on a monomer represented by formula (Ib).
  • CH 2 CH-O-Rf 0 -A 0 (Ib) (wherein A0 is an anionic group and Rf0 is a perfluorinated divalent linking group defined in formula Ia).
  • a 0 is preferably a sulfate group, for example, -CH 2 OSO 3 M, -CH 2 CH 2 OSO 3 M, or -SO 2 NR'CH 2 CH 2 OSO 3 M, where R' is H or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and M is the same as above.
  • a 0 is a sulfonate group, for example, -SO 3 M, where M is the same as above.
  • M is the same as above.
  • a 0 is preferably a carboxylate group, for example, COOM or SO 2 NR'CH 2 COOM, where R' is H or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and M is the same as above.
  • a 0 is preferably a phosphate group.
  • a 0 include -CH 2 OP(O)(OM) 2 , [-CH 2 O] 2 P(O)(OM), -CH 2 CH 2 OP(O)(OM) 2 , [-CH 2 CH 2 O] 2 P(O)(OM), [-SO 2 NR'CH 2 CH 2 O] 2 P(O)(OM) or SO 2 NR'CH 2 CH 2 OP(O)(OM) 2 , where R' is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and M is the same as above.
  • a 0 is a phosphonate group.
  • the monomer (I) is preferably a monomer (1) represented by general formula (1).
  • the polymer (I) is preferably a polymer (1) containing polymerized units (1) based on a monomer represented by general formula (1).
  • CX 2 CY(-CZ 2 -O-Rf-A) (1)
  • X may be the same or different and is -H or F
  • Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group
  • Z may be the same or different and is -H, -F, an alkyl group or a fluoroalkyl group.
  • Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkylene group having 2 to 100 carbon atoms and having an ether bond.
  • A is -COOM, -SO 3 M, -OSO 3 M or -C(CF 3 ) 2 OM (M is -H, a metal atom, -NR 7 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent or a phosphonium which may have a substituent; and R 7 is H or an organic group).
  • at least one of X, Y and Z contains a fluorine atom.
  • the monomer (1) represented by general formula (1) may be copolymerized with another monomer.
  • the polymer (1) may be a homopolymer of the monomer (1) represented by the general formula (1) or a copolymer with other monomers.
  • the above-mentioned fluorine-containing alkylene group having 2 to 100 carbon atoms and an ether bond is an alkylene group that does not contain a structure in which an oxygen atom is at the end and contains an ether bond between carbon atoms.
  • X is -H or F. Both Xs may be -F, or at least one X may be -H. For example, one X may be -F and the other -H, or both Xs may be -H.
  • Y is -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 one or more carbon atoms.
  • the alkyl group preferably has six or less carbon atoms, more preferably four or less, and even more preferably three or less.
  • the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group that contains at least one fluorine atom, and may have one or more carbon atoms.
  • the fluorine-containing alkyl group preferably has six or less carbon atoms, more preferably four or less, and even more preferably three or less.
  • the Y is preferably -H, -F or CF3 , and more preferably -F.
  • Z is the same or different and is -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 one or more carbon atoms.
  • the alkyl group preferably has six or less carbon atoms, more preferably four or less, and even more preferably three or less.
  • the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group that contains at least one fluorine atom, and may have one or more carbon atoms.
  • the fluorine-containing alkyl group preferably has six or less carbon atoms, more preferably four or less, and even more preferably three or less.
  • the Z is preferably -H, -F or CF3 , and more preferably -F.
  • At least one of X, Y, and Z contains a fluorine atom.
  • X may be -H
  • 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 number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group is preferably 2 or more.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, even more preferably 10 or less, particularly preferably 6 or less, and most preferably 3 or less.
  • Examples of the fluorine- containing alkylene group include -CF2- , -CH2CF2- , -CF2CF2- , -CF2CH2- , -CF2CF2CF2-, -CF2CF2CH2-, -CF( CF3 ) - , -CF ( CF3 ) CF2- , -CF( CF3 ) CH2- , 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 number of carbon atoms 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, particularly preferably 9 or less, and most preferably 6 or less.
  • the fluorine-containing alkylene group having an ether bond is, for example, a group represented by the general formula: (wherein Z1 is F or CF3 ; Z2 and Z3 are each H or F; Z4 is H, F or CF3 ; p1+q1+r1 is an integer of 1 to 10; s1 is 0 or 1; and t1 is an integer of 0 to 5), and preferably a divalent group represented by the following formula:
  • fluorine-containing alkylene group having an ether bond examples include, -CF2CF ( CF3 ) OCF2- , -CF( CF3 ) CF2- O-CF( CF3 )-, -(CF( CF3 ) CF2 -O) n -CF( CF3 )- (wherein n is an integer from 1 to 10), -CF( CF3 ) CF2 -O-CF( CF3 ) CH2- , -( CF ( CF3 ) CF2 - O) n - CF ( CF3 ) CH2- (wherein n is an integer from 1 to 10), -CH2CF2CF2O -CH2CF2CH2- , -CF2CF2CF2 Examples include O-CF 2 -, -CF 2 CF 2 CF 2 O-CF 2 CF 2 -, -CF 2 CF 2 CF 2 O-CF 2 CF 2 CF 2 -, -CFCF2
  • A is -COOM, -SO 3 M, -OSO 3 M or -C(CF 3 ) 2 OM
  • M is H, a metal atom, NR 7 4 , 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 H or an organic group
  • R 7 is preferably H or a C 1-10 organic group, more preferably H or a C 1-4 organic group, and even more preferably H or a C 1-4 alkyl group.
  • Metal atoms include alkali metals (group 1), alkaline earth metals (group 2), etc., with Na, K or Li being preferred.
  • M is preferably H, a metal atom or NR 7 4 , more preferably H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 7 4 , still more preferably H, Na, K, Li or NH 4 , still more preferably H, Na, K or NH 4 , particularly preferably H, Na or NH 4 , and most preferably H or NH 4 .
  • A is preferably --COOM or --SO.sub.3M .
  • n5 is preferably 0 or an integer from 1 to 5, more preferably 0, 1 or 2, and even more preferably 0 or 1, in that particles with a small primary particle size can be obtained.
  • the monomer represented by general formula (1a) may be copolymerized with other monomers.
  • the polymer (1) may be a homopolymer of the monomer represented by the general formula (1a) or a copolymer with other monomers.
  • the monomer (1) is preferably a monomer represented by the general formula (1A).
  • the polymerized unit (1) is preferably a polymerized unit (1A) based on a monomer represented by general formula (1A).
  • CH 2 CF(-CF 2 -O-Rf-A) (1A) (In the formula, Rf and A are the same as above.)
  • the monomer represented by general formula (1A) may be copolymerized with another monomer.
  • the polymer (1) may be a homopolymer of the monomer represented by the general formula (1A) or a copolymer with other monomers.
  • Z1 is F or CF3 ; Z2 and Z3 are each H or F; Z4 is H, F or CF3 ; p1+q1+r1 is an integer from 0 to 10; s1 is 0 or 1; t1 is an integer from 0 to 5, provided that when Z3 and Z4 are both H, p1+q1+r1+s1 is not 0; A is as defined above). More specifically,
  • a in formula (1A) is -COOM, and in particular, at least one selected from the group consisting of CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )COOM and CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )CF 2 OCF(CF 3 )COOM (wherein M is as defined above) is preferable, and CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )COOM is more preferable.
  • the monomer (I) is also preferably a monomer (2) represented by the general formula (2).
  • the polymer (I) is also preferably a polymer (2) containing polymerized units (2) based on a monomer represented by general formula (2).
  • CX 2 CY(-O-Rf-A) (2) (In the formula, X is the same or different and is -H or F; Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group; Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkylene group having 2 to 100 carbon atoms and having an ether bond or a keto group; and A is the same as defined above.)
  • the monomer (2) represented by general formula (2) may be copolymerized with another monomer.
  • the polymer (2) may be a homopolymer of the monomer represented by the general formula (2) or a copolymer with other monomers.
  • X is -H or F. Both Xs may be -F, or at least one X may be -H. For example, one X may be -F and the other -H, or both Xs may be -H.
  • Y is -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 one or more carbon atoms.
  • the alkyl group preferably has six or less carbon atoms, more preferably four or less, and even more preferably three or less.
  • the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group that contains at least one fluorine atom, and may have one or more carbon atoms.
  • the fluorine-containing alkyl group preferably has six or less carbon atoms, more preferably four or less, and even more preferably three or less.
  • Y is preferably -H, -F or -CF3 , and more preferably -F.
  • X and Y contains a fluorine atom.
  • X may be -H
  • Y and Z may be -F.
  • Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms, a fluorine-containing alkylene group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms, or a fluorine-containing alkylene group having a keto group having 2 to 100 carbon atoms.
  • the fluorine-containing alkylene group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms is an alkylene group that does not include a structure in which an oxygen atom is at the end and contains an ether bond between carbon atoms.
  • the carbon number of the fluorine-containing alkylene group of Rf is preferably 2 or more. Also, it is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, even more preferably 10 or less, and particularly preferably 5 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 -, -CF 2 CF 2 CF 2 -, and CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -.
  • the fluorine-containing alkylene group is preferably a perfluoroalkylene group, and more preferably an unbranched linear perfluoroalkylene group.
  • the number of carbon atoms of the fluorine-containing alkylene group having an ether bond is preferably 3 or more.
  • the number of carbon atoms of the fluorine-containing alkylene group having an ether bond is preferably 60 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 12 or less, and particularly preferably 5 or less.
  • the fluorine-containing alkylene group having an ether bond is, for example, a group represented by the general formula: (wherein Z1 is F or CF3 ; Z2 and Z3 are each H or F; Z4 is H, F or CF3 ; p1+q1+r1 is an integer of 1 to 10; s1 is 0 or 1; and t1 is an integer of 0 to 5), and preferably a divalent group represented by the following formula:
  • fluorine-containing alkylene group having an ether bond examples include, -CF2CF ( CF3 ) OCF2- , -CF2CF( CF3 )OCF2CF2- , -CF2CF( CF3 )OCF2CF2CF2-, -CF( CF3 ) CF2 - O - CF( CF3 )-, -( CF ( CF3 ) CF2 - O) n- CF( CF3 )- (wherein n is an integer of 1 to 10), -CF( CF3 ) CF2 -O-CF( CF3 ) CH2- , -(CF( CF3 ) CF2 -O) n - CF ( CF3 ) CH2 - (wherein n is an integer of 1 to 10), -CH 2 CF 2 CF 2 O-CH 2 CF 2 CH 2 -, -CF 2 CF 2 CF 2 O-CF 2 -,
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group having a keto group is preferably 3 or more.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group having a keto group is preferably 60 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 12 or less, and particularly preferably 5 or less.
  • fluorine-containing alkylene group having a keto group examples include -CF2CF ( CF3 )CO- CF2- , -CF2CF ( CF3 )CO- CF2CF2- , -CF2CF( CF3 )CO- CF2CF2CF2- , -CF2CF ( CF3)CO-CF2CF2CF2-, -CF2CF(CF3 ) CO - CF2CF2CF2CF2- , etc.
  • the fluorine-containing alkylene group having a keto group is preferably a perfluoroalkylene group.
  • Water may be added to a keto group in the fluorine-containing alkylene group.
  • the monomer (2) may be a hydrate.
  • the fluorine-containing alkylene group having water added to a keto group include -CF2CF ( CF3 )C( OH ) 2 - CF2- , -CF2CF ( CF3 )C(OH) 2 -CF2CF2-, -CF2CF(CF3)C(OH)2 - CF2CF2CF2-, -CF2CF(CF3 ) C ( OH ) 2 - CF2CF2CF2CF2- , and the like .
  • the monomer represented by general formula (2) is preferably at least one selected from the group consisting of monomers represented by general formulas (2a), (2b), (2c), (2d), (2e), (2f) and (2g).
  • CF 2 CF-O-(CF 2 ) n1 -A (2a) (In the formula, n1 represents an integer of 1 to 10, and A is the same as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CF 2 C(CF 3 )F) n2 -A (2b) (In the formula, n2 represents an integer of 1 to 5, and A is as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CFX 1 ) n3 -A (2c) (In the formula, X1 represents F or CF3 , n3 represents an integer of 1 to 10, and A is as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CF 2 CFX 1 O) n4 -(CF 2 ) n6 -A (2d) (In the formula, n4 represents
  • n1 is preferably an integer of 5 or less, and more preferably an integer of 2 or less.
  • Examples of monomers represented by general formula (2a) include CF 2 ⁇ CF-O-CF 2 COOM, CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 COOM), CF 2 ⁇ CF(O(CF 2 ) 3 COOM), CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 SO 3 M), CF 2 ⁇ CFOCF 2 SO 3 M, and CF 2 ⁇ CFOCF 2 CF 2 CF 2 SO 3 M (wherein M is as defined above).
  • n2 is preferably an integer of 3 or less from the viewpoint of the dispersion stability of the resulting composition.
  • n3 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility
  • the A is preferably -COOM
  • the M is preferably H, Na or NH4 .
  • X1 is preferably -CF3 from the viewpoint of dispersion stability of the composition
  • n4 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility
  • A is preferably -COOM
  • M is preferably H, Na or NH4 .
  • n5 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility
  • A is preferably -COOM
  • M is preferably H or NH4 .
  • An example of the monomer represented by the general formula (2e) is CF 2 ⁇ CFOCF 2 CF 2 CF 2 COOM (wherein M represents H, Na, NH 4 or an alkali metal).
  • n7 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility
  • A is preferably -COOM or -SO 3 M, and more preferably -COOM.
  • M is preferably H, Na, K or NH 4 .
  • An example of the monomer represented by the general formula (2f) is CF 2 ⁇ CF—O—(CF 2 ) 3 —O—CF 2 -COOM (wherein M represents H, NH 4 or an alkali metal).
  • n9 is preferably an integer of 3 or less in terms of water solubility
  • n10 is preferably an integer of 3 or less
  • n11 is preferably an integer of 3 or less
  • A is preferably -COOM or -SO3M , and more preferably -COOM.
  • M is preferably H, Na, K or NH4 .
  • the monomer (I) is also preferably a monomer (3) represented by the general formula (3).
  • the polymer (I) is also preferably a polymer (3) containing polymerized units (3) based on a monomer represented by general formula (3).
  • CX 2 CY(-Rf-A) (3) (In the formula, X is the same or different and is -H or F; Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group; 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; and A is the same as defined above.)
  • the monomer (3) represented by general formula (3) may be copolymerized with another monomer.
  • the polymer (3) may be a homopolymer of the monomer represented by the general formula (3) or a copolymer with other monomers.
  • a fluorine-containing alkylene group having 2 to 100 carbon atoms and an ether bond is an alkylene group that does not contain a structure in which an oxygen atom is at the end and contains an ether bond between carbon atoms.
  • Rf is preferably a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms.
  • at least one of X and Y preferably contains a fluorine atom.
  • A is preferably -SO3M or COOM
  • M is preferably H, a metal atom, NR74 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent.
  • R7 represents H or an organic group.
  • n1 is preferably an integer of 5 or less, and more preferably an integer of 2 or less.
  • A is preferably -COOM, and M is preferably H or NH4 .
  • An example of the monomer represented by the general formula (3a) is CF 2 ⁇ CFCF 2 COOM (wherein M is as defined above).
  • n2 is preferably an integer of 3 or less from the viewpoint of dispersion stability of the resulting composition
  • A is preferably -COOM
  • M is preferably H or NH4 .
  • the monomer (I) is at least one selected from the group consisting of monomers represented by general formula (4a) and general formula (4b). It is also preferable that the polymer (I) is a polymer (4) containing polymerization units (4) based on at least one monomer selected from the group consisting of monomers represented by general formula (4a) and general formula (4b).
  • CF 2 CF-CF 2 -O-Q F1 -CF(-Q F2 -CZ 1 Z 2 -A) 2 (4a)
  • Z 1 , Z 2 and A are as defined above, and Q F1 and Q F2 are the same or different and each is a single bond, a fluorine-containing alkylene group which may contain an ether bond between carbon atoms, or a fluorine-containing oxyalkylene group which may contain an ether bond between carbon atoms.
  • CF 2 CF-O-Q F1 -CF(-Q F2 -CZ 1 Z 2 -A) 2 (4b) (wherein Z 1 , Z 2 , A, Q F1 and Q F2 are as defined above).
  • the monomers represented by the general formula (4a) and the general formula (4b) include etc.
  • the monomer (I) at least one selected from the group consisting of the monomer (1), the monomer (2) and the monomer (3) is preferable, the monomer (1) or the monomer (2) is more preferable, and the monomer (2) is further preferable.
  • the polymer (I) is preferably at least one selected from the group consisting of the polymer (1), the polymer (2), and the polymer (3), more preferably the polymer (1) or the polymer (2), and even more preferably the polymer (2).
  • the monomer (I) may be copolymerized with other monomers.
  • the polymer (I) may be a homopolymer consisting of only the polymerization unit (I), or may be a copolymer containing the polymerization unit (I) and a polymerization unit based on another monomer copolymerizable with the monomer represented by the general formula (I). From the viewpoint of solubility in an aqueous medium, a homopolymer consisting of only the polymerization unit (I) is preferred.
  • the polymerization unit (I) may be the same or different in each occurrence, and the polymer (I) may contain polymerization units (I) based on two or more different monomers represented by the general formula (I).
  • the polymerization units based on the other monomer are preferably polymerization units based on tetrafluoroethylene.
  • the polymerization units based on the other monomer may be the same or different in each occurrence, and the polymer (I) may contain polymerization units based on two or more different other monomers.
  • X 1 and X 2 are the same or different and are H or F;
  • X 3 is H, F, Cl, CH 3 or CF 3 ;
  • X 4 and X 5 are the same or different and are H or F;
  • a and c are the same or different and are 0 or 1; and
  • Rf 3 is a fluorine-containing alkyl group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms).
  • preferred examples include CH 2 ⁇ CFCF 2 -O-Rf 3 , CF 2 ⁇ CF-O-Rf 3 , CF 2 ⁇ CFCF 2 -O-Rf 3 , CF 2 ⁇ CF-Rf 3 , CH 2 ⁇ CH-Rf 3 , and CH 2 ⁇ CH-O-Rf 3 (wherein Rf 3 is the same as in formula (n1-2) above).
  • Rf4 is a fluorine-containing alkyl group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group having an ether bond having 2 to 100 carbon atoms).
  • monomers of general formula (n2-2) include:
  • monomers represented by general formulas (n2-3) and (n2-4) include:
  • These monomers are examples of monomers.
  • the polymer (I) usually has end groups.
  • the end groups are end groups generated during polymerization, and representative end groups are independently selected from hydrogen, iodine, bromine, linear or branched alkyl groups, and linear or branched fluoroalkyl groups, and may optionally contain at least one catenary heteroatom.
  • the alkyl or fluoroalkyl groups preferably have 1 to 20 carbon atoms. These end groups are generally generated from the initiator or chain transfer agent used to form the polymer (I), or are generated during the chain transfer reaction.
  • the content of the polymerized units (I) is, in order of preference, 1.0 mol% or more, 3.0 mol% or more, 5.0 mol% or more, 10 mol% or more, 20 mol% or more, 30 mol% or more, 40 mol% or more, 50 mol% or more, 60 mol% or more, 70 mol% or more, 80 mol% or more, and 90 mol% or more relative to the total polymerized units. It is particularly preferable that the content of the polymerized units (I) is substantially 100 mol%, and it is most preferable that the polymer (I) is composed only of the polymerized units (I).
  • the content of polymerization units based on other monomers copolymerizable with the monomer represented by general formula (I) is, in order of preference, 99.0 mol% or less, 97.0 mol% or less, 95.0 mol% or less, 90 mol% or less, 80 mol% or less, 70 mol% or less, 60 mol% or less, 50 mol% or less, 40 mol% or less, 30 mol% or less, 20 mol% or less, and 10 mol% or less, based on the total polymerization units.
  • the content of polymerization units based on other monomers copolymerizable with the monomer represented by general formula (I) is substantially 0 mol%, and it is most preferable that the polymer (I) does not contain any polymerization units based on other monomers.
  • the number average molecular weight of the polymer (I) is preferably 0.1 x 10 4 or more, more preferably 0.2 x 10 4 or more, even more preferably 0.3 x 10 4 or more, even more preferably 0.4 x 10 4 or more, especially preferably 0.5 x 10 4 or more, particularly preferably 1.0 x 10 4 or more, especially particularly preferably 3.0 x 10 4 or more, and most preferably 3.1 x 10 4 or more. Also, 75.0 x 10 4 or less is preferable, 50.0 x 10 4 or less is more preferable, 40.0 x 10 4 or less is more preferable, 30.0 x 10 4 or less is especially preferable, and 20.0 x 10 4 or less is particularly preferable.
  • the number average molecular weight and weight average molecular weight are values calculated by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard.
  • GPC gel permeation chromatography
  • the number average molecular weight of the polymer (I) can be determined from the correlation between the number average molecular weight calculated from the number of terminal groups obtained by NMR, FT-IR, etc. and the melt flow rate.
  • the melt flow rate can be measured in accordance with JIS K 7210.
  • the lower limit of the weight average molecular weight of the polymer (I) is, in order of preference, 0.2 x 10 4 or more, 0.4 x 10 4 or more, 0.6 x 10 4 or more, 0.8 x 10 4 or more, 1.0 x 10 4 or more, 2.0 x 10 4 or more, 5.0 x 10 4 or more, 10.0 x 10 4 or more, 15.0 x 10 4 or more, 20.0 x 10 4 or more, and 25.0 x 10 4 or more.
  • the upper limit of the weight average molecular weight of the polymer (I) is, in order of preference, 150.0 x 10 4 or less, 100.0 x 10 4 or less, 60.0 x 10 4 or less, 50.0 x 10 4 or less, and 40.0 x 10 4 or less.
  • Polymer (I) preferably has an ion exchange ratio (IXR) of not more than 53.
  • IXR is defined as the number of carbon atoms in the polymer backbone relative to the ionic group.
  • Precursor groups that become ionic upon hydrolysis e.g., --SO 2 F are not considered ionic groups for purposes of determining IXR.
  • IXR is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, even more preferably 3 or more, even more preferably 4 or more, especially preferably 5 or more, and particularly preferably 8 or more. IXR is more preferably 43 or less, even more preferably 33 or less, and particularly preferably 23 or less.
  • the ion exchange capacity of the polymer (I) is, in order of preference, 0.80 meq/g or more, 1.50 meq/g or more, 1.75 meq/g or more, 2.00 meq/g or more, 2.20 meq/g or more, more than 2.20 meq/g, 2.50 meq/g or more, 2.60 meq/g or more, 3.00 meq/g or more, and 3.50 meq/g or more.
  • the ion exchange capacity is the content of ionic groups (anionic groups) in the polymer (I) and is calculated from the composition of the polymer (I).
  • polymer (I) the ionic (anionic) groups are typically distributed along the polymer backbone.
  • the polymer (I) comprises a polymer backbone with recurring side chains attached to the backbone, which preferably carry ionic groups.
  • the polymer (I) preferably contains ionic groups having a pKa of less than 10, more preferably less than 7.
  • the ionic groups of the polymer (I) are preferably selected from the group consisting of sulfonates, carboxylates, phosphonates, and phosphates.
  • sulfonate, carboxylate, phosphonate, and phosphate are intended to refer to the respective salts or to the respective acids capable of forming salts.
  • the salts are alkali metal or ammonium salts.
  • Preferred ionic groups are carboxylate and sulfonate groups.
  • the polymer (I) is preferably water-soluble.
  • Water-soluble means the property of being easily dissolved or dispersed in an aqueous medium.
  • the polymer (I) having water-solubility has a particle size that cannot be measured by dynamic light scattering (DLS), for example, or has a particle size of 10 nm or less.
  • DLS dynamic light scattering
  • the viscosity of the aqueous solution of polymer (I) is preferably 5.0 mPa.s or more, more preferably 8.0 mPa.s or more, even more preferably 10.0 mPa.s or more, particularly preferably 12.0 mPa.s or more, most preferably 14.0 mPa.s or more, preferably 100.0 mPa.s or less, more preferably 50.0 mPa.s or less, even more preferably 25.0 mPa.s or less, and especially preferably 20.0 mPa.s or less.
  • the viscosity of the aqueous solution of polymer (I) can be determined by adjusting the content of polymer (I) in the aqueous solution to 33 mass % relative to the aqueous solution, and measuring the viscosity of the resulting aqueous solution at 20°C using a tuning fork vibro viscometer (model number: SV-10) manufactured by A&D Co., Ltd.
  • the critical micelle concentration (CMC) of polymer (I) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, even more preferably 1% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less.
  • the critical micelle concentration of polymer (I) can be determined by measuring the surface tension.
  • the surface tension can be measured, for example, using a surface tensiometer DY-300 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
  • the acid value of polymer (I) is preferably 60 or more, more preferably 90 or more, even more preferably 120 or more, particularly preferably 150 or more, and most preferably 180 or more. There is no upper limit, but it is preferably 300 or less.
  • polymer (I) has an anionic group other than an acid functional group, such as -COOM, -SO 3 M, -OSO 3 M or -C(CF 3 ) 2 OM
  • M is a metal atom, NR 7 4 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent, and R 7 is H or an organic group
  • the acid value of polymer (I) can be measured by acid-base titration after converting these groups to acid groups.
  • the aqueous medium is a reaction medium for polymerization and means a liquid containing water.
  • the aqueous medium is not particularly limited as long as it contains water, and may contain water and, for example, a fluorine-free organic solvent such as alcohol, ether, or ketone, and/or a fluorine-containing organic solvent having a boiling point of 40° C. or less. Water is preferable as the aqueous medium.
  • the fluoromonomer used in the manufacturing method of the present disclosure is preferably one having at least one double bond.
  • the fluoromonomer is preferably at least one selected from the group consisting of tetrafluoroethylene [TFE], hexafluoropropylene [HFP], chlorotrifluoroethylene [CTFE], vinyl fluoride, vinylidene fluoride [VDF], trifluoroethylene, fluoroalkyl vinyl ether, fluoroalkyl ethylene, fluoroalkyl allyl ether, trifluoropropylene, pentafluoropropylene, trifluorobutene, tetrafluoroisobutene, hexafluoroisobutene, fluoromonomers represented by the general formula (100): CHX 101 ⁇ CX 102 Rf 101 (wherein, X 101 and X 102 are one H, the other F, and Rf 101 is a straight-chain or
  • the perfluoroalkyl group may contain etheric oxygen and a -SO 2 F group.
  • n represents an integer of 0 to 3.
  • the n Y 151 may be the same or different.
  • Y 152 represents a fluorine atom, a chlorine atom or a -SO 2 F group.
  • m represents an integer of 1 to 5.
  • the m Y 152 may be the same or different.
  • a 151 represents -SO 2 X 151 , -COZ 151 or -POZ 152 Z 153.
  • X 151 represents F, Cl, Br, I, -OR 151 or -NR 152 R 153.
  • Z 151 , Z 152 and Z 153 are the same or different and each represents -NR 154 R 155 or -OR 156.
  • R 151 , R 152 , R 153 , R 154 , R 155 and R 156 are the same or different and each represents H, ammonium, an alkali metal, an alkyl group which may contain a fluorine atom, an aryl group, or a sulfonyl-containing group.
  • perfluoro organic group refers to an organic group in which all hydrogen atoms bonded to carbon atoms are replaced with fluorine atoms.
  • the perfluoro organic group may have an ether oxygen.
  • fluoromonomer represented by the general formula (110) is a fluoromonomer in which Rf 111 is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the perfluoroalkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms.
  • Examples of the perfluoro organic group in the general formula (110) include a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluoropentyl group, and a perfluorohexyl group.
  • the fluoromonomer represented by the general formula (110) further includes those in which Rf 111 in the above general formula (110) is a perfluoro(alkoxyalkyl) group having 4 to 9 carbon atoms, and those in which Rf 111 is a group represented by the following formula:
  • Rf is a group represented by the following formula:
  • n is an integer of 1 to 4.
  • CF 2 CF-ORf 161 (wherein Rf 161 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms) is preferred. Rf 161 is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • the fluoroalkyl vinyl ether is preferably at least one selected from the group consisting of fluoromonomers represented by the general formulas (160), (130) and (140).
  • the fluoromonomer represented by general formula (160) is preferably at least one selected from the group consisting of perfluoro(methyl vinyl ether), perfluoro(ethyl vinyl ether), and perfluoro(propyl vinyl ether), and more preferably at least one selected from the group consisting of perfluoro(methyl vinyl ether) and perfluoro(propyl vinyl ether).
  • the fluoromonomer represented by general formula (130) is preferably at least one selected from the group consisting of CF 2 ⁇ CFOCF 2 OCF 3 , CF 2 ⁇ CFOCF 2 OCF 2 CF 3 , and CF 2 ⁇ CFOCF 2 OCF 2 CF 2 OCF 3 .
  • fluoromonomer represented by the general formula (100) a fluoromonomer in which Rf 101 is a straight-chain fluoroalkyl group is preferred, and a fluoromonomer in which Rf 101 is a straight-chain perfluoroalkyl group is more preferred.
  • the carbon number of Rf 101 is preferably 1 to 6.
  • Rf 111 in the general formula (180) is the same as Rf 111 in the general formula (110).
  • Rf 111 is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a perfluoroalkoxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the fluoroalkyl allyl ether represented by the general formula (180) is preferably at least one selected from the group consisting of CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-CF 3 , CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 2 F 5 , CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 3 F 7 , and CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 4 F 9, more preferably at least one selected from the group consisting of CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 2 F 5 , CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 3 F 7 , and CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 4 F 9 , and more preferably CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O- CF 2 CF 3 is more preferred.
  • the fluorinated vinyl heterocycle may be represented by the general formula (230): (Wherein, X231 and X232 are independently F, Cl, a methoxy group or a fluorinated methoxy group, and Y231 is a group represented by formula Y232 or formula Y233 .
  • CX 191 2 CX 192 -R f 191 X 193 (wherein X 191 and X 192 are independently a hydrogen atom, a fluorine atom or CH 3 , R f 191 is a fluoroalkylene group, a perfluoroalkylene group,
  • Z 221 is a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, which may have an oxygen atom, a cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms, an at least partially fluorinated alkylene group or oxyalkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or -(Q) p -CF 2 O- (CF 2 CF 2 O) m (CF 2 O) n -CF 2 -(Q) p - (wherein Q is an alkylene group or an oxyalkylene group, p is 0 or 1, and m/n is 0.2 to 5), and is a (per)fluoropolyoxyalkylene group having a molecular weight of 500 to 10,000.
  • X 183 and X 193 are preferably iodine atoms.
  • R f 181 and R f 191 are preferably perfluoroalkylene groups having 1 to 5 carbon atoms.
  • R 181 is preferably a hydrogen atom.
  • X 201 is preferably a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an iodine atom, a bromine atom, or -CH 2 I.
  • X 211 is preferably a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an iodine atom, a bromine atom, or -CH 2 OH.
  • the fluoromonomer and a non-fluorine-containing monomer may be polymerized.
  • the non-fluorine-containing monomer include hydrocarbon monomers that are reactive with the fluoromonomer.
  • the hydrocarbon monomer include alkenes such as ethylene, propylene, butylene, and isobutylene; alkyl vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, and cyclohexyl vinyl ether; vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl n-butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl valerate, vinyl pivalate, vinyl caproate, vinyl caprylate, vinyl caprate, vinyl versatate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl para-t-butylbenzoate, vinyl cyclohexanecarboxylate, vinyl monochlor
  • vinyl esters such as vinyl hydroxypropionate, vinyl hydroxybutyrate, vinyl hydroxyvalerate, vinyl hydroxyisobutyrate, and vinyl hydroxycyclohexanecarboxylate; alkyl allyl ethers such as ethyl allyl ether, propyl allyl ether, butyl allyl ether, isobutyl allyl ether, and cyclohexyl allyl ether; alkyl allyl esters such as ethyl allyl ester, propyl allyl ester, butyl allyl ester, isobutyl allyl ester, and cyclohexyl allyl ester; and (meth)acrylic esters such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, he
  • the fluorine-free monomer may also be a functional group-containing hydrocarbon monomer (excluding monomers that provide crosslinking sites).
  • the functional group-containing hydrocarbon monomer include hydroxyalkyl vinyl ethers such as hydroxyethyl vinyl ether, hydroxypropyl vinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, hydroxyisobutyl vinyl ether, and hydroxycyclohexyl vinyl ether; fluorine-free monomers having a carboxyl group such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, succinic acid, succinic anhydride, fumaric acid, fumaric anhydride, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, and perfluorobutenoic acid; fluorine-free monomers having a sulfo group such as vinyl sulfonic acid; fluorine-free monomers having a glycidyl group such as glycidyl vinyl ether and glycidyl allyl
  • one or more of the above fluoromonomers can be polymerized to obtain the desired fluoropolymer particles.
  • the polymerization of the fluoromonomer is carried out in the presence of the polymer (I).
  • the amount of the polymer (I) added in the above polymerization is preferably more than 0.02% by mass and 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, based on the aqueous medium. By making the amount of the polymer (I) added within the above range, the polymerization of the fluoromonomer in the aqueous medium can be smoothly carried out.
  • the amount of the polymer (I) added is the total amount of the polymer (I) added in the above polymerization.
  • the polymer (I) may be added all at once, or the polymer (I) may be added continuously. Adding the polymer (I) continuously means, for example, adding the polymer (I) over time, without interruption, or in portions, rather than all at once.
  • an aqueous solution containing the polymer (I) and water may be prepared, and the aqueous solution may be added.
  • polymer (I) it is preferable to start adding polymer (I) before the solid content of the fluoropolymer formed in the aqueous medium reaches 0.5 mass%, and to continue adding polymer (I) thereafter.
  • the timing for starting addition of polymer (I) is preferably before the solid content of the fluoropolymer reaches 0.3 mass%, more preferably before it reaches 0.2 mass%, even more preferably before it reaches 0.1 mass%, and particularly preferably at the same time as the start of polymerization.
  • the above solid content is the content of the fluoropolymer relative to the total of the aqueous medium and the fluoropolymer.
  • polymer (I) if at least one type of polymer (I) is used, it is possible to efficiently produce a fluoropolymer.
  • two or more types of compounds included in polymer (I) may be used simultaneously, and compounds having surface activity other than polymer (I) may be used simultaneously as long as they are volatile or may remain in a molded product made of a fluoropolymer.
  • a nucleating agent may be used in the polymerization.
  • the amount of the nucleating agent added can be appropriately selected depending on the type of nucleating agent.
  • the amount of the nucleating agent added may be 5,000 ppm by mass or less, preferably 1,000 ppm by mass or less, more preferably 500 ppm by mass or less, even more preferably 100 ppm by mass or less, particularly preferably 50 ppm by mass or less, and most preferably 10 ppm by mass or less, relative to the aqueous medium.
  • a nucleating agent it is preferable to add a nucleating agent to the aqueous medium before the start of polymerization or before the solid content of the fluoropolymer formed in the aqueous medium reaches 5.0 mass %.
  • the amount of nucleating agent added at the beginning of polymerization is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, even more preferably 0.05% by mass or more, and particularly preferably 0.1% by mass or more, based on the fluoropolymer obtained.
  • the amount of nucleating agent added at the beginning of polymerization is, for example, 2000% by mass.
  • a fluoropolymer having a smaller primary particle size can be obtained compared to polymerization carried out in the absence of the nucleating agent.
  • the nucleating agent may be a dicarboxylic acid, a perfluoropolyether (PFPE) acid or its salt, a hydrocarbon-containing surfactant, etc. It is preferable that the nucleating agent does not contain an aromatic ring, and is preferably an aliphatic compound.
  • PFPE perfluoropolyether
  • the nucleating agent is preferably added before or simultaneously with the addition of the polymerization initiator, but it can also be added during polymerization to adjust the particle size distribution.
  • the preferred amount of the dicarboxylic acid is 1000 ppm by mass or less, more preferably 500 ppm by mass or less, and even more preferably 100 ppm by mass or less, relative to the aqueous medium.
  • the perfluoropolyether (PFPE) acid or salt thereof may have any chain structure in which the oxygen atoms in the backbone of the molecule are separated by saturated fluorocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms. Also, more than one type of fluorocarbon group may be present in the molecule.
  • a representative structure has a repeating unit represented by the following formula: (-CFCF 3 -CF 2 -O-) n (VII) (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -O-) n (VIII) (-CF 2 -CF 2 -O-) n -(-CF 2 -O-) m (IX) (-CF 2 -CFCF 3 -O-)n-(-CF 2 -O-) m (X)
  • the PFPE acid or its salt may have a carboxylic acid group or its salt at one or both termini.
  • the PFPE acid or its salt may also have a sulfonic acid, phosphonic acid group or their salt at one or both termini.
  • the PFPE acid or its salt may also have a different group at each termini.
  • the other termini of the molecule are usually perfluorinated but may contain hydrogen or chlorine atoms.
  • the PFPE acid or its salt has at least two ether oxygens, preferably at least four ether oxygens, and even more preferably at least six ether oxygens.
  • the fluorocarbon groups separating the ether oxygens has two or three carbon atoms. Even more preferably, at least 50% of the fluorocarbon groups separating the ether oxygens have 2 or 3 carbon atoms.
  • the PFPE acid or salt thereof has a total of at least 15 carbon atoms, e.g., the preferred minimum value of n or n+m in the repeating unit structure is at least 5. Two or more of the PFPE acids or salts thereof having an acid group at one or both termini may be used in the manufacturing method of the present disclosure.
  • the PFPE acid or salt thereof preferably has a number average molecular weight of less than 6000 g/mol.
  • the amount of the hydrocarbon-containing surfactant added is preferably 40 ppm by mass or less, more preferably 30 ppm by mass or less, and even more preferably 20 ppm by mass or less, relative to the aqueous medium. It is presumed that the ppm amount of lipophilic nucleation sites present in the aqueous medium is less than the amount added. Therefore, the amount of the lipophilic nucleation sites is less than the above 40 ppm by mass, 30 ppm by mass, and 20 ppm by mass. Since the lipophilic nucleation sites are thought to exist as molecules, even a very small amount of the hydrocarbon-containing surfactant can generate a large amount of lipophilic nucleation sites. Therefore, beneficial effects can be obtained even by adding only about 1 ppm by mass of the hydrocarbon-containing surfactant to the aqueous medium. The preferred lower limit is 0.01 ppm by mass.
  • the hydrocarbon-containing surfactants include nonionic and cationic surfactants, including siloxane surfactants such as those disclosed in U.S. Pat. No. 7,897,682 (Brothers et al.) and U.S. Pat. No. 7,977,438 (Brothers et al.).
  • the hydrocarbon-containing surfactant is preferably a nonionic surfactant (e.g., a nonionic hydrocarbon surfactant). That is, the nucleating agent is preferably a nonionic surfactant.
  • the nonionic surfactant preferably does not contain an aromatic moiety.
  • the nonionic surfactant may be any nonionic surfactant that may be contained in the pre-concentrated composition.
  • a compound having a functional group capable of reacting by radical polymerization and a hydrophilic group may be used together with the polymer (I).
  • the compound having a functional group capable of reacting by radical polymerization and a hydrophilic group may be the same compound as the modified monomer (A) described later.
  • additives can be used to stabilize each compound.
  • the additives include buffers, pH adjusters, stabilizing aids, and dispersion stabilizers.
  • the stabilizing aid is preferably paraffin wax, fluorine-based oil, fluorine-based solvent, silicone oil, etc.
  • the stabilizing aid may be used alone or in combination of two or more.
  • the stabilizing aid is more preferably paraffin wax.
  • Paraffin wax may be liquid, semi-solid, or solid at room temperature, but is preferably a saturated hydrocarbon having 12 or more carbon atoms.
  • the melting point of paraffin wax is usually preferably 40 to 65°C, more preferably 50 to 65°C.
  • the amount of the stabilizing aid used is preferably 0.1 to 12 mass % based on the mass of the aqueous medium used, and more preferably 0.1 to 8 mass %. It is desirable that the stabilizing aid is sufficiently hydrophobic and completely separates from the aqueous dispersion after polymerization so as not to become a contaminating component.
  • the above polymerization is carried out by charging an aqueous medium, the above polymer (I), monomers, and other additives as necessary into a polymerization reactor, stirring the contents of the reactor, and maintaining the reactor at a predetermined polymerization temperature, and then adding a predetermined amount of polymerization initiator to start the polymerization reaction. After the polymerization reaction has started, additional monomers, polymerization initiators, chain transfer agents, polymer (I), etc. may be added depending on the purpose. Polymer (I) may be added after the polymerization reaction has started.
  • the polymerization temperature is 5 to 120°C
  • the polymerization pressure is 0.05 to 10 MPaG.
  • the polymerization temperature and polymerization pressure are appropriately determined depending on the type of monomer used, the molecular weight of the desired fluoropolymer, and the reaction rate.
  • the polymerization initiator is not particularly limited as long as it can generate radicals within the above polymerization temperature range, and known oil-soluble and/or water-soluble polymerization initiators can be used. Furthermore, it can also be combined with a reducing agent or the like to initiate polymerization as a redox.
  • concentration of the polymerization initiator is appropriately determined depending on the type of monomer, the molecular weight of the desired fluoropolymer, and the reaction rate.
  • an oil-soluble radical polymerization initiator or a water-soluble radical polymerization initiator can be used as the polymerization initiator.
  • the oil-soluble radical polymerization initiator may be a known oil-soluble peroxide, for example, dialkyl peroxycarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate and disec-butyl peroxydicarbonate, peroxyesters such as t-butyl peroxyisobutyrate and t-butyl peroxypivalate, dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide, and also di( ⁇ -hydro-dodecafluorohexanoyl) peroxide, di( ⁇ -hydro-tetradecafluoroheptanoyl) peroxide, di( ⁇ -hydro-hexadecafluorononanoyl) peroxide, di(perfluorobutyryl) peroxide, di(perfluorovaleryl) peroxide, di(perfluorohexanoyl) peroxide, di(perfluoroheptanoyl) peroxide, di(perflu
  • Representative examples include di[perfluoro(or fluorochloro)acyl]peroxides such as di( ⁇ -hexafluorobutyryl) peroxide, di( ⁇ -chloro-decafluorohexanoyl) peroxide, di( ⁇ -chloro-tetradecafluorooctanoyl) peroxide, ⁇ -hydro-dodecafluoroheptanoyl- ⁇ -hydrohexadecafluorononanoyl-peroxide, ⁇ -chloro-hexafluorobutyryl- ⁇ -chloro-decafluorohexanoyl-peroxide, ⁇ -hydrododecafluoroheptanoyl-perfluorobutyryl-peroxide, di(dichloropentafluorobutanoyl) peroxide, di(trichlorooctafluorohexanoyl) peroxide, di(
  • the water-soluble radical polymerization initiator may be a known water-soluble peroxide, such as ammonium, potassium, or sodium salts of persulfuric acid, perboric acid, perchloric acid, perphosphoric acid, or percarbonic acid; organic peroxides such as disuccinic acid peroxide or diglutaric acid peroxide; t-butyl permaleate; or t-butyl hydroperoxide.
  • a reducing agent such as sulfites may also be included, and the amount used may be 0.1 to 20 times the amount of the peroxide.
  • a redox initiator that combines an oxidizing agent and a reducing agent as the polymerization initiator.
  • oxidizing agents include persulfates, organic peroxides, potassium permanganate, manganese triacetate, and cerium ammonium nitrate.
  • reducing agents include sulfites, bisulfites, bromates, diimines, and oxalic acid.
  • persulfates include ammonium persulfate and potassium persulfate.
  • sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite.
  • a copper salt or an iron salt to the combination of redox initiators.
  • copper salts include copper (II) sulfate
  • iron salts include iron (II) sulfate.
  • the redox initiator may be, for example, potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, ammonium persulfate/bisulfite/ferrous sulfate, manganese triacetate/oxalic acid, cerium ammonium nitrate/oxalic acid, bromate/bisulfite, etc., with potassium permanganate/oxalic acid being preferred.
  • either the oxidizing agent or the reducing agent may be charged in advance into the polymerization tank, and then the other may be added continuously or intermittently to initiate polymerization.
  • potassium permanganate/oxalic acid it is preferred to charge oxalic acid into the polymerization tank and continuously add potassium permanganate thereto.
  • the amount of polymerization initiator to be added is not particularly limited, but it is sufficient to add an amount at least to the extent that the polymerization rate does not decrease significantly (for example, a few ppm relative to the water concentration) all at once at the beginning of the polymerization, or gradually, or continuously.
  • the upper limit is the range in which the reaction temperature can be increased while heat is removed from the equipment surface by the heat of polymerization reaction, and a more preferable upper limit is the range in which the heat of polymerization reaction can be removed from the equipment surface.
  • the above chain transfer agents include, for example, esters such as dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, and dimethyl succinate, as well as isopentane, methane, ethane, propane, methanol, isopropanol, acetone, various mercaptans, various halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, and cyclohexane.
  • esters such as dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, and dimethyl succinate
  • isopentane methane, ethane, propane, methanol, isopropanol, acetone, various mercaptans, various halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, and cyclohexane.
  • Bromine compounds or iodine compounds may be used as chain transfer agents.
  • the polymerization method using bromine compounds or iodine compounds includes, for example, a method of polymerizing fluoromonomers in an aqueous medium in the presence of bromine compounds or iodine compounds in a substantially oxygen-free state (iodine transfer polymerization method).
  • bromine compounds or iodine compounds used include, for example, compounds represented by the general formula: R a I x B ry (wherein x and y are each an integer of 0 to 2 and satisfy 1 ⁇ x+y ⁇ 2, and R a is a saturated or unsaturated fluorohydrocarbon group or chlorofluorohydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, which may contain an oxygen atom).
  • R a I x B ry wherein x and y are each an integer of 0 to 2 and satisfy 1 ⁇ x+y ⁇ 2, and R a is a saturated or unsaturated fluorohydrocarbon group or chlorofluorohydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, which may contain an oxygen atom.
  • bromine compound or iodine compound examples include 1,3-diiodoperfluoropropane, 2-iodoperfluoropropane, 1,3-diiodo-2-chloroperfluoropropane, 1,4-diiodoperfluorobutane, 1,5-diiodo-2,4-dichloroperfluoropentane, 1,6-diiodoperfluorohexane, 1,8-diiodoperfluorooctane, 1,12-diiodoperfluorododecane, 1,16-diiodoperfluorohexadecane, diiodomethane, 1,2-diiodoethane, 1,3-diiodo-n-propane, CF 2 Br 2 , BrCF 2 CF 2 Br, CF 3 CFBrCF 2 Br, CFClBr 2 , BrCF 2 C
  • 1,4-diiodoperfluorobutane, 1,6-diiodoperfluorohexane, and 2-iodoperfluoropropane in terms of polymerization reactivity, crosslinking reactivity, and ease of availability.
  • the amount of the chain transfer agent used is usually 1 to 50,000 ppm by mass, preferably 1 to 20,000 ppm by mass, based on the total amount of fluoromonomer supplied.
  • the chain transfer agent may be added to the reaction vessel all at once before the start of polymerization, may be added all at once after the start of polymerization, may be added in multiple portions during polymerization, or may be added continuously during polymerization.
  • persulfates e.g., ammonium persulfate
  • organic peroxides such as disuccinic acid peroxide and diglutaric acid peroxide
  • a reducing agent such as sodium sulfite
  • radical scavengers such as hydroquinone or catechol, or peroxide decomposers such as ammonium sulfite, can be added to adjust the radical concentration in the system.
  • a fluoropolymer may be obtained by polymerizing a fluoromonomer in an aqueous medium in the presence of the polymer (I) to produce an aqueous dispersion of fluoropolymer particles, and then seed-polymerizing the fluoromonomer onto the fluoropolymer particles in the aqueous dispersion of fluoropolymer particles.
  • the above polymerization is preferably carried out by polymerizing a fluoromonomer substantially in the absence of a fluorosurfactant (excluding compounds having a functional group capable of reacting in radical polymerization and a hydrophilic group).
  • a fluorosurfactant excluding compounds having a functional group capable of reacting in radical polymerization and a hydrophilic group.
  • a fluorosurfactant has been used for the polymerization of a fluoromonomer in an aqueous medium, but according to the manufacturing method disclosed herein, a fluoropolymer can be obtained even without using a fluorosurfactant.
  • substantially in the absence of a fluorine-containing surfactant means that the amount of the fluorine-containing surfactant relative to the aqueous medium is 10 ppm by mass or less.
  • the amount of the fluorine-containing surfactant relative to the aqueous medium is preferably 1 ppm by mass or less, more preferably 100 ppb by mass or less, even more preferably 10 ppb by mass or less, and even more preferably 1 ppb by mass or less.
  • the above-mentioned fluorine-containing surfactant may be an anionic fluorine-containing surfactant.
  • the above-mentioned anionic fluorine-containing surfactant may be, for example, a surfactant containing fluorine atoms whose total carbon number excluding the anionic group is 20 or less.
  • the fluorine-containing surfactant may also be a surfactant containing fluorine in the anionic moiety having a molecular weight of 1,000 or less.
  • anionic portion refers to the portion of the above fluorine-containing surfactant excluding the cation.
  • F(CF 2 ) n1 COOM represented by formula (I) described below, it is the portion "F(CF 2 ) n1 COO”.
  • the above-mentioned fluorosurfactant also includes a fluorosurfactant having a LogPOW of 3.5 or less.
  • the LogPOW is a partition coefficient between 1-octanol and water, and is expressed as LogP [wherein P represents the ratio of the fluorosurfactant concentration in octanol to the fluorosurfactant concentration in water when a 1:1 octanol/water mixture containing the fluorosurfactant undergoes phase separation].
  • a standard substance heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, and decanoic acid
  • fluorine-containing surfactants include those described in U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015864, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015865, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015866, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0276103, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0117914, U.S. Patent Application Publication No. 2007/142541, U.S. Patent Application Publication No. 2008/0015319, and U.S. Patent No. 3,250,808. Examples of such compounds include those described in U.S. Pat. No.
  • the anionic fluorine-containing surfactant may be a compound represented by 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 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 3 to 20 carbon atoms in which some or all of the H's are substituted with F, and the alkylene group may contain one or more ether bonds, and some of the H's may be substituted with Cl. Y 0 is an anionic group.
  • 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 7 4 , 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 H or an organic group.
  • the metal atom includes alkali metals (Group 1) and alkaline earth metals (Group 2), such as Na, K, or Li.
  • R 7 may be H or a C 1-10 organic group, may be H or a C 1-4 organic group, or may be H or a C 1-4 alkyl group.
  • M may be H, a metal atom or NR 7 4 , which may be H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 7 4 , which may be H, Na, K, Li or NH 4 .
  • Rf n0 may be one in which 50% or more of H is substituted with fluorine.
  • the compound represented by the above general formula (N 0 ) is The following general formula (N 1 ): X n0 - (CF 2 ) m1 - Y 0 (N 1 ) (wherein X n0 is H, Cl or F, m1 is an integer of 3 to 15, and Y 0 is as defined above), a compound represented by the following general formula (N 2 ): Rf n1 -O-(CF(CF 3 )CF 2 O) m2 CFX n1 -Y 0 (N 2 ) (wherein 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 , and Y 0 is as defined above), a compound represented by the following general formula (N 3 ): Rf n2 (CH 2 ) m3 - (Rf n3 ) q - Y 0 (N 3 ) (
  • Rf n5 is a linear or branched moiety which may contain an ether bond or a fully fluorinated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, L is a linking group, and 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 compound represented by the general formula (N 0 ) includes perfluorocarboxylic acid (I) represented by the following general formula (I), ⁇ -H perfluorocarboxylic acid (II) represented by the following general formula (II), perfluoroether carboxylic acid (III) represented by the following general formula (III), perfluoroalkyl alkylene carboxylic acid (IV) represented by the following general formula (IV), perfluoroalkoxy fluorocarboxylic acid (V) represented by the following general formula (V), perfluoroalkyl sulfonic acid (VI) represented by the following general formula (VII), ⁇ -H perfluoro sulfonic acid (VII) represented by the following general formula (VII), perfluoroalkyl alkylene sulfonic acid (VIII) represented by the following general formula (VIII), alkyl alkylene carboxylic acid (IX) represented by the following general formula (IX), fluorocarboxylic acid (I
  • the perfluorocarboxylic acid (I) is represented by the following general formula (I): F (CF 2 ) n1 COOM (I) (wherein n1 is an integer of 3 to 14, M is H, a metal atom, NR 7 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 7 is H or an organic group.)
  • ⁇ -H perfluorocarboxylic acid (II) is represented by the following general formula (II): H(CF 2 ) n2 COOM (II) (wherein n2 is an integer from 4 to 15, and M is as defined above).
  • the perfluoroether carboxylic acid (III) is represented by the following general formula (III): Rf 1 -O-(CF(CF 3 )CF 2 O) n3 CF(CF 3 )COOM (III) (wherein Rf1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, n3 is an integer of 0 to 3, and M is as defined above).
  • the perfluoroalkyl alkylene carboxylic acid (IV) is represented by the following general formula (IV): Rf 2 (CH 2 ) n4 Rf 3 COOM (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, n4 is an integer of 1 to 3, and M is as defined above.)
  • the alkoxyfluorocarboxylic acid (V) is represented by the following general formula (V): Rf 4 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -COOM (V) (wherein Rf 4 is a linear or branched partially or completely fluorinated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether bond and/or a chlorine atom, Y 1 and Y 2 are the same or different and are H or F, and M is as defined above).
  • the perfluoroalkylsulfonic acid (VI) is represented by the following general formula (VI): F(CF 2 ) n5 SO 3 M (VI) (wherein n5 is an integer from 3 to 14, and M is as defined above).
  • the ⁇ -H perfluorosulfonic acid (VII) is represented by the following general formula (VII): H(CF 2 ) n6 SO 3 M (VII) (wherein n6 is an integer from 4 to 14, and M is as defined above).
  • the perfluoroalkyl alkylene sulfonic acid (VIII) is represented by the following general formula (VIII): Rf5 (CH2)n7SO3M ( VIII ) (wherein Rf5 is a perfluoroalkyl group having 1 to 13 carbon atoms, n7 is an integer of 1 to 3, and M is as defined above).
  • the alkyl alkylene carboxylic acid (IX) is represented by the following general formula (IX): Rf 6 (CH 2 ) n8 COOM (IX) (wherein Rf6 is a linear or branched partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 13 carbon atoms which may contain an ether bond, n8 is an integer from 1 to 3, and M is as defined above).
  • the fluorocarboxylic acid (X) is represented by the following general formula (X): Rf 7 -O-Rf 8 -O-CF 2 -COOM (X) (wherein Rf 7 is a linear or branched, partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain an ether bond and/or a chlorine atom; Rf 8 is a linear or branched, partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; and M is as defined above).
  • the alkoxyfluorosulfonic acid (XI) is represented by 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 linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether bond and which is partially or completely fluorinated and may contain chlorine; Y 1 and Y 2 are the same or different and are H or F; and M is as defined above.)
  • the compound (XII) is represented by the following general formula (XII): (wherein X 1 , X 2 and X 3 may be the same or different and are H, F and a linear or branched partially or completely fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain an ether bond, 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 as defined above. Examples of L include a single bond and a partially or fully fluorinated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms which may contain an ether bond.
  • the compound (XIII) is represented by the following general formula (XIII): Rf 11 -O-(CF 2 CF(CF 3 )O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COOM (XIII) (wherein Rf 11 is a fluoroalkyl group containing chlorine and having 1 to 5 carbon atoms, n9 is an integer from 0 to 3, n10 is an integer from 0 to 3, and M is as defined above.)
  • Examples of compound (XIII) include CF 2 ClO(CF 2 CF(CF 3 )O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COONH 4 (a mixture having an average molecular weight of 750, wherein n9 and n10 are as defined above).
  • anionic fluorine-containing surfactant examples include carboxylic acid surfactants and sulfonic acid surfactants.
  • the fluorine-containing surfactant may be one type of fluorine-containing surfactant or a mixture containing two or more types of fluorine-containing surfactants.
  • the fluorine-containing surfactant may be a compound represented by the following formula:
  • the fluorine-containing surfactant may be a mixture of these compounds.
  • the fluoromonomer is polymerized substantially in the absence of the compound represented by the following formula: F( CF2 ) 7 COOM, F(CF 2 ) 5 COOM, H(CF 2 ) 6 COOM, H(CF 2 ) 7 COOM, CF3O ( CF2 ) 3OCHFCF2COOM , C3F7OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM, CF 3 CF 2 CF 2 OCF (CF 3 )COOM, CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 COOM, C2F5OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM , CF3OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM, CF2ClCF2CF
  • the polymerization of the fluoromonomer in an aqueous medium gives a polymerization dispersion containing the fluoropolymer, polymer (I), and the aqueous medium.
  • the present disclosure also relates to an aqueous fluoropolymer dispersion containing a polymer (I), a fluoropolymer, a nonionic surfactant, and an aqueous medium.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure can be suitably produced by the production method of the present disclosure.
  • the content of polymer (I) is 500 ppm by mass or less relative to the aqueous fluoropolymer dispersion
  • the viscosity of the aqueous fluoropolymer dispersion at 25°C is 100 mPa ⁇ s or less
  • the anionic charge density of the polymer particles of the fluoropolymer is 8.0 to 40 ⁇ eq/g
  • the content of the fluoropolymer is 50% by mass or more and 75% by mass or less relative to the aqueous fluoropolymer dispersion
  • the content of the nonionic surfactant is 1.0% by mass or more and 12% by mass or less relative to the fluoropolymer. Since the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure has such a configuration, the pH is unlikely to decrease even when stored for a long period of time.
  • the content of polymer (I) in the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure is 500 ppm by mass or less, preferably 450 ppm by mass or less, more preferably 400 ppm by mass or less, even more preferably 350 ppm by mass or less, preferably 0.1 ppm by mass or more, more preferably 1.0 ppm by mass or more, even more preferably 10.0 ppm by mass or more, based on the aqueous fluoropolymer dispersion.
  • the content of polymer (I) can be measured by 19 F NMR measurement.
  • the content of polymer (I) can be adjusted, for example, by adjusting the degree of concentration of the pre-concentration composition or the number of concentration steps in the production method of the present disclosure.
  • the fluoropolymer content of the fluoropolymer aqueous dispersion of the present disclosure is 50% by mass or more and 75% by mass or less, preferably more than 50% by mass, more preferably 55% by mass or more, even more preferably 57% by mass or more, even more preferably 60% by mass or more, preferably 70% by mass or less, more preferably 67% by mass or less, and even more preferably 65% by mass or less, based on the fluoropolymer aqueous dispersion.
  • the fluoropolymer content in the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure can be measured by the same method as the fluoropolymer content in the pre-concentration composition.
  • the fluoropolymer content can be adjusted, for example, by adjusting the degree of concentration of the pre-concentration composition or the number of concentration steps in the manufacturing method of the present disclosure.
  • the content of the nonionic surfactant in the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure is 1.0% by mass or more and 12% by mass or less, preferably 2.5% by mass or more, more preferably 4.0% by mass or more, even more preferably 5.0% by mass or more, particularly preferably 5.5% by mass or more, preferably 10% by mass or less, more preferably 8.0% by mass or less, and even more preferably 7.0% by mass or less, based on the fluoropolymer.
  • the content of the nonionic surfactant in the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure can be measured by the same method as the content of the nonionic surfactant in the pre-concentrated composition.
  • the viscosity of the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure at 25°C is 100 mPa ⁇ s or less, preferably 70.0 mPa ⁇ s or less, more preferably 60.0 mPa ⁇ s or less, even more preferably 50.0 mPa ⁇ s or less, preferably 5.0 mPa ⁇ s or more, more preferably 10.0 mPa ⁇ s or more, even more preferably 15.0 mPa ⁇ s or more, and particularly preferably 20.0 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure at 25°C can be measured using a B-type rotational viscometer (Tohki Sangyo Co., Ltd., rotor No. 2) at a rotation speed of 60 rpm, a measurement time of 120 seconds, and at 25°C.
  • the viscosity of the aqueous fluoropolymer dispersion can be adjusted by a method of adjusting the content of the fluoropolymer and nonionic surfactant, a method of adding an anionic surfactant, a pH adjuster, etc.
  • the anion charge density of the fluoropolymer polymer particles is 8.0 to 40 ⁇ eq/g, more preferably 8.5 ⁇ eq/g or more, even more preferably 9.0 ⁇ eq/g or more, more preferably 30 ⁇ eq/g or less, even more preferably 20 ⁇ eq/g or less, and particularly preferably 15 ⁇ eq/g or less.
  • the anion charge density of the polymer particles in the aqueous dispersion is within the above range, the pH of the aqueous dispersion is unlikely to decrease even when stored for a long period of time. This is believed to be because the charge on the surface of the polymer particles acts to mitigate changes in the pH of the aqueous dispersion.
  • the anion charge density of the polymer particles can be adjusted by adding a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte to the aqueous dispersion containing the polymer particles of a fluoropolymer.
  • the anion charge density of the polymer particles becomes higher than usual, and the aqueous dispersion has long-term pH stability. If the anion charge density of the polymer particles exceeds the upper limit range, the viscosity of the aqueous dispersion at 25°C increases, and dispersion stability and handleability are impaired.
  • the anionic charge density of polymer particles of fluoropolymers in aqueous dispersions can be measured using a particle charge meter.
  • the fluoropolymer aqueous dispersion of the present disclosure preferably contains a fluorine-free water-soluble electrolyte.
  • a fluorine-free water-soluble electrolyte the fluorine-free water-soluble electrolyte that can be used in the manufacturing method of the present disclosure can be used as well.
  • the surface tension of a 0.1% by mass aqueous solution of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is preferably greater than 60 mN/m, from the viewpoint of easily adjusting the anion charge density of the polymer particles to within the above range.
  • a carboxylic acid having a surface tension within the above range and represented by general formula (11) and a salt thereof are preferred.
  • the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte is preferably at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, citric acid, succinic acid, carbonic acid, tartaric acid, maleic acid, malic acid, oxalic acid, malonic acid, and salts thereof, and more preferably at least one selected from the group consisting of ammonium sulfate and ammonium citrate.
  • the content of the fluorine-free water-soluble electrolyte in the fluoropolymer aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.1 mass% or more, even more preferably 0.2 mass% or more, even more preferably 0.3 mass% or more, preferably 5.0 mass% or less, more preferably 3.0 mass% or less, even more preferably 2.0 mass% or less, and even more preferably 1.5 mass% or less, based on the fluoropolymer.
  • the anion charge density of the polymer particles can be easily adjusted to within the above range.
  • the higher the content of the fluorine-free water-soluble electrolyte the higher the anion charge density of the polymer particles and the viscosity of the aqueous dispersion tend to be.
  • the drop in pH from the initial pH of the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure after 6 months is less than 1.0.
  • the pH of the aqueous fluoropolymer dispersion is a value measured at 25° C. in accordance with JIS K6893.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure may contain the components described above as components that can be added to the aqueous fluoropolymer dispersion obtained by concentration, such as anionic surfactants, pH adjusters, water-soluble polymer compounds, and defoamers.
  • the dispersion is substantially free of fluorine-containing surfactant.
  • substantially free of fluorine-containing surfactant means that the content of fluorine-containing surfactant in the aqueous dispersion is 10 ppm by mass or less, preferably 1 ppm by mass or less, more preferably 100 ppb by mass or less, even more preferably 10 ppb by mass or less, still more preferably 1 ppb by mass or less, and particularly preferably the fluorine-containing surfactant is below the detection limit as measured by liquid chromatography-mass spectrometry (LC/MS).
  • LC/MS liquid chromatography-mass spectrometry
  • fluoropolymer examples include a TFE polymer in which the monomer having the largest molar fraction in the polymer (hereinafter referred to as the "most abundant monomer") is TFE, a VDF polymer in which the most abundant monomer is VDF, and a CTFE polymer in which the most abundant monomer is CTFE.
  • the fluoropolymers preferably have an ion exchange ratio (IXR) greater than 53.
  • Preferred fluoropolymers have no ionic groups or a limited number of ionic groups resulting in an ion exchange ratio greater than about 100.
  • the ion exchange ratio of the preferred fluoropolymers is preferably 1000 or greater, more preferably 2000 or greater, and even more preferably 5000 or greater.
  • the TFE polymer may suitably be a TFE homopolymer or a copolymer consisting of (1) TFE, (2) one or more fluorine-containing monomers other than TFE having 2 to 8 carbon atoms, particularly VDF, HFP or CTFE, and (3) other monomers.
  • the (3) other monomers include fluoro(alkyl vinyl ether) having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, particularly 1 to 3 carbon atoms; fluorodioxole; perfluoroalkylethylene; ⁇ -hydroperfluoroolefin, etc.
  • the TFE polymer may also be a copolymer of TFE and one or more fluorine-free monomers.
  • fluorine-free monomers include alkenes such as ethylene and propylene; vinyl esters; and vinyl ethers.
  • the TFE polymer may also be a copolymer of TFE and one or more fluorine-containing monomers having 2 to 8 carbon atoms and one or more fluorine-free monomers.
  • the VDF polymer may preferably be a VDF homopolymer [PVDF] or a copolymer of (1) VDF, (2) one or more fluoroolefins other than VDF having 2 to 8 carbon atoms, particularly TFE, HFP, or CTFE, and (3) a perfluoro(alkyl vinyl ether) having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, particularly 1 to 3 carbon atoms.
  • PVDF VDF homopolymer
  • the CTFE polymer may preferably be a CTFE homopolymer or a copolymer consisting of (1) CTFE, (2) one or more fluoroolefins other than CTFE having 2 to 8 carbon atoms, particularly TFE or HFP, and (3) a perfluoro(alkyl vinyl ether) having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, particularly 1 to 3 carbon atoms.
  • the CTFE polymer may also be a copolymer of CTFE and one or more non-fluorine-containing monomers, such as alkenes such as ethylene and propylene; vinyl esters; and vinyl ethers.
  • non-fluorine-containing monomers such as alkenes such as ethylene and propylene; vinyl esters; and vinyl ethers.
  • the fluoropolymers can be glassy, plastic or elastomeric. They can be amorphous or partially crystalline and can be subjected to compression baking, melt processing or non-melt processing.
  • TFE polymer tetrafluoroethylene polymer
  • PTFE tetrafluoroethylene polymer
  • ethylene/TFE copolymer ETFE
  • TFE/HFP copolymer FEP
  • TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer PFA, MFA, etc.
  • TFE/perfluoroallyl ether copolymer TFE/VDF copolymer, and electrolyte polymer precursor
  • fluororubber is used as TFE/ Propylene copolymers, TFE/propylene/third monomer copolymers (the third monomer is VDF, HFP, CTFE, fluoroalkyl vinyl ethers, etc.), copolymers consisting of TFE and fluoroalkyl vinyl ethers; HFP/ethylene copolymers, HFP
  • the fluoropolymer is preferably a fluororesin, and among these, a fluororesin having a fluorine substitution rate of 50% or more, as calculated by the following formula, is more preferable, a fluororesin having a fluorine substitution rate of more than 50% is even more preferable, a fluororesin having a fluorine substitution rate of 55% or more is even more preferable, a fluororesin having a fluorine substitution rate of 60% or more is even more preferable, a fluororesin having a fluorine substitution rate of 75% or more is even more preferable, a fluororesin having a fluorine substitution rate of 80% or more is particularly preferable, and a fluororesin having a fluorine substitution rate of 90 to 100%, i.e., a perfluororesin, is most preferable.
  • Fluorine substitution rate (%) (number of fluorine atoms bonded to carbon atoms constituting the fluoropolymer)/((number of hydrogen atoms bonded to carbon atoms constituting the fluoropolymer)+(number of fluorine atoms and chlorine atoms bonded to carbon atoms constituting the fluoropolymer)) ⁇ 100
  • a fluororesin with a fluorine substitution rate of 95 to 100% is more preferred, with PTFE, FEP or PFA being even more preferred, and PTFE being particularly preferred.
  • the fluoropolymer may have a core-shell structure.
  • An example of a fluoropolymer having a core-shell structure is modified PTFE, which contains a core of high molecular weight PTFE and a shell of lower molecular weight PTFE or modified PTFE in the particle.
  • modified PTFE is the PTFE described in JP-A-2005-527652.
  • the above core-shell structure may have the following structure.
  • the lower limit of the core ratio is preferably 0.5 mass%, more preferably 1.0 mass%, even more preferably 2.0 mass%, even more preferably 3.0 mass%, particularly preferably 5.0 mass%, and most preferably 10.0 mass%.
  • the upper limit of the core ratio is preferably 99.5 mass%, more preferably 99.0 mass%, even more preferably 98.0 mass%, even more preferably 97.0 mass%, particularly preferably 95.0 mass%, and most preferably 90.0 mass%.
  • the lower limit of the shell ratio is preferably 0.5 mass%, more preferably 1.0 mass%, even more preferably 2.0 mass%, even more preferably 3.0 mass%, particularly preferably 5.0 mass%, and most preferably 10.0 mass%.
  • the upper limit of the shell ratio is preferably 99.5 mass%, more preferably 99.0 mass%, even more preferably 98.0 mass%, even more preferably 97.0 mass%, particularly preferably 95.0 mass%, and most preferably 90.0 mass%.
  • the core or the shell may be configured to have two or more layers.
  • the fluoropolymer may have a three-layer structure having a core center portion of modified PTFE, a core outer layer portion of TFE homopolymer, and a shell of modified PTFE.
  • Fluoropolymers having the above-mentioned core-shell structure also include those in which one particle of the above-mentioned fluoropolymer has multiple cores.
  • the polymerization of TFE is usually carried out at a polymerization temperature of 10 to 150°C and a polymerization pressure of 0.05 to 5 MPaG.
  • the polymerization temperature is more preferably 30°C or higher, and even more preferably 50°C or higher.
  • it is more preferably 120°C or lower, and even more preferably 100°C or lower.
  • the polymerization pressure is more preferably 0.3 MPaG or higher, and even more preferably 0.5 MPaG or higher, and even more preferably 5.0 MPaG or lower, and even more preferably 3.0 MPaG or lower.
  • it is preferably 1.0 MPaG or higher, more preferably 1.2 MPaG or higher, more preferably 1.5 MPaG or higher, and even more preferably 2.0 MPaG or higher.
  • the above polymerization is carried out by feeding pure water into a pressure-resistant reaction vessel equipped with a stirrer, deoxidizing it, feeding TFE, bringing the temperature to a predetermined level, and adding a polymerization initiator to start the reaction. If the pressure decreases as the reaction proceeds, additional TFE is fed continuously or intermittently to maintain the initial pressure. Once a predetermined amount of TFE has been fed, the feed is stopped, the TFE in the reaction vessel is purged, and the temperature is returned to room temperature to terminate the reaction. Additional TFE may be fed continuously or intermittently to prevent the pressure from dropping.
  • the above TFE polymer is a concept that includes not only TFE homopolymers, but also copolymers of TFE and modified monomers that are not melt-processable (hereinafter referred to as "modified PTFE").
  • the modified monomer is not particularly limited as long as it can be copolymerized with TFE, and examples of the modified monomer include fluoromonomers and non-fluoromonomers.
  • the modified monomer used may be one type or multiple types.
  • non-fluoromonomers examples include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, vinyl methacrylate, vinyl acetate, acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, ethyl vinyl ether, and cyclohexyl vinyl ether. Of these, butyl methacrylate, vinyl acetate, and acrylic acid are preferred as non-fluoromonomers.
  • fluoromonomers examples include perfluoroolefins such as hexafluoropropylene (HFP); hydrogen-containing fluoroolefins such as trifluoroethylene and vinylidene fluoride (VDF); perhaloolefins such as chlorotrifluoroethylene; perfluorovinyl ethers; (perfluoroalkyl)ethylenes; and perfluoroallyl ethers.
  • HFP hexafluoropropylene
  • VDF vinylidene fluoride
  • perhaloolefins such as chlorotrifluoroethylene
  • perfluorovinyl ethers perfluorovinyl ethers
  • (perfluoroalkyl)ethylenes examples of fluoroallyl ethers.
  • the "perfluoro organic group” refers to an organic group in which all hydrogen atoms bonded to carbon atoms are replaced with fluorine atoms.
  • the perfluoro organic group may have an ether oxygen.
  • perfluorovinyl ethers include, for example, perfluoro(alkyl vinyl ether)s [PAVE], in which Rf is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms in general formula (A).
  • the number of carbon atoms in the above-mentioned perfluoroalkyl group is preferably 1 to 5.
  • Examples of the perfluoroalkyl group in the above PAVE include a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluoropentyl group, a perfluorohexyl group, and the like.
  • perfluorovinyl ether further includes those in which Rf in general formula (A) is a perfluoro(alkoxyalkyl) group having 4 to 9 carbon atoms, and those in which Rf is the following formula:
  • Rf is a group represented by the following formula:
  • n an integer of 1 to 4.
  • the (perfluoroalkyl)ethylene (PFAE) is not particularly limited, and examples include (perfluorobutyl)ethylene (PFBE) and (perfluorohexyl)ethylene.
  • Rf in the above general formula is the same as Rf in general formula (A).
  • Rf is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a perfluoroalkoxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the perfluoroallyl ether is preferably at least one selected from the group consisting of CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-CF 3 , CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 2 F 5 , CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 3 F 7 , and CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 4 F 9 , more preferably at least one selected from the group consisting of CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 2 F 5 , CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 3 F 7 , and CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-C 4 F 9 , and even more preferably CF 2 ⁇ CF-CF 2 -O-CF 2 CF 2 CF 3 .
  • modified monomer (3) having a monomer reactivity ratio of 0.1 to 8.
  • modified monomer (3) makes it possible to obtain PTFE particles with a small particle size, and an aqueous dispersion with high dispersion stability.
  • the monomer reactivity ratio in copolymerization with TFE is the rate constant when a growing radical reacts with TFE when the growing radical is less than a repeating unit based on TFE, divided by the rate constant when the growing radical reacts with a modified monomer.
  • the lower this value the higher the reactivity of the modified monomer with TFE.
  • the monomer reactivity ratio can be calculated from the composition in the resulting polymer immediately after the start of copolymerization of TFE and the modified monomer, using the Feynman-Ross equation.
  • the copolymerization is carried out in a 6.0 L stainless steel autoclave using 3600 g of deionized degassed water, 1000 ppm by mass of ammonium perfluorooctanoate relative to the water, and 100 g of paraffin wax at a pressure of 0.78 MPaG and a temperature of 70°C.
  • 0.05 g, 0.1 g, 0.2 g, 0.5 g, and 1.0 g of modified monomer are added to the reactor, respectively, and 0.072 g of ammonium persulfate (20 ppm by mass relative to water) is added, and TFE is continuously fed to maintain the polymerization pressure of 0.78 MPaG.
  • the amount of TFE charged reaches 1000 g, stirring is stopped and the reactor is depressurized until atmospheric pressure is reached. After cooling, the paraffin wax is separated to obtain an aqueous dispersion containing the produced polymer. The aqueous dispersion is stirred to coagulate the produced polymer, and then dried at 150°C.
  • the composition of the resulting polymer is calculated by appropriately combining NMR, FT-IR, elemental analysis, and X-ray fluorescence analysis depending on the type of monomer.
  • the modified monomer (3) having a monomer reactivity ratio of 0.1 to 8 is preferably at least one selected from the group consisting of modified monomers represented by formulas (3a) to (3d).
  • CH 2 CH-Rf 1 (3a) (In the formula, Rf1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
  • CF 2 CF-O-Rf 2 (3b) (In the formula, Rf2 is a perfluoroalkyl group having 1 to 2 carbon atoms.)
  • X3 and X4 are F, Cl or a methoxy group, and Y is of formula Y1 or Y2.
  • Z and Z' are F or a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • the content of modified monomer (3) units is preferably in the range of 0.00001 to 1.0 mass% relative to the total polymerized units of PTFE.
  • the lower limit is more preferably 0.0001 mass%, more preferably 0.0005 mass%, even more preferably 0.001 mass%, and even more preferably 0.005 mass%.
  • the upper limits are 0.90 mass%, 0.50 mass%, 0.40 mass%, 0.30 mass%, 0.20 mass%, 0.15 mass%, 0.10 mass%, 0.08 mass%, 0.05 mass%, and 0.01 mass%.
  • the modified monomer is preferably at least one selected from the group consisting of hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride, perfluoro(alkyl vinyl ether), (perfluoroalkyl)ethylene, ethylene, and modified monomers having a functional group capable of reacting by radical polymerization and a hydrophilic group, because it is possible to obtain an aqueous dispersion having a small average primary particle size, a small aspect ratio of the primary particles, and excellent stability.
  • modified monomer it is possible to obtain an aqueous dispersion of PTFE having a smaller average primary particle size, a small aspect ratio of the primary particles, and excellent dispersion stability.
  • the modifying monomer preferably contains at least one selected from the group consisting of hexafluoropropylene, perfluoro(alkyl vinyl ether)s, and (perfluoroalkyl)ethylenes. More preferably, it contains at least one selected from the group consisting of hexafluoropropylene, perfluoro(methyl vinyl ether), perfluoro(propyl vinyl ether), (perfluorobutyl)ethylene, (perfluorohexyl)ethylene, and (perfluorooctyl)ethylene.
  • the total amount of the hexafluoropropylene unit, the perfluoro(alkyl vinyl ether) unit and the (perfluoroalkyl)ethylene unit is preferably in the range of 0.00001 to 1% by mass based on the total polymerization units of PTFE.
  • the lower limit of the total amount is more preferably 0.0001% by mass, more preferably 0.0005% by mass, even more preferably 0.001% by mass, and even more preferably 0.005% by mass.
  • the upper limit is, in order of preference, 0.80% by mass, 0.70% by mass, 0.50% by mass, 0.40% by mass, 0.30% by mass, 0.20% by mass, 0.15% by mass, 0.10% by mass, 0.08% by mass, 0.05% by mass, and 0.01% by mass.
  • the modified monomer preferably includes a modified monomer having a functional group capable of reacting by radical polymerization and a hydrophilic group (hereinafter referred to as "modified monomer (A)").
  • modified monomer (A) By adding the modified monomer (A), it is possible to obtain PTFE particles with a small primary particle size, and an aqueous dispersion with high dispersion stability can be obtained. It is also possible to reduce the amount of uncoagulated polymer. Furthermore, it is possible to reduce the aspect ratio of the primary particles.
  • the amount of the modified monomer (A) used is preferably more than the amount corresponding to 0.1 mass ppm of aqueous medium, more preferably more than 0.5 mass ppm, even more preferably more than 1.0 mass ppm, even more preferably more than 5 mass ppm, and particularly preferably more than 10 mass ppm. If the amount of the modified monomer (A) used is too small, the average primary particle diameter of the PTFE obtained may not be small.
  • the amount of the modified monomer (A) used may be within the above range, but the upper limit can be, for example, 5000 ppm by mass. In the above production method, the modified monomer (A) may be added to the system during the reaction in order to improve the stability of the aqueous dispersion during or after the reaction.
  • the modified monomer (A) is highly water-soluble, so even if unreacted modified monomer (A) remains in the aqueous dispersion, it can be easily removed in the concentration process or the coagulation/washing process.
  • the modified monomer (A) is incorporated into the resulting polymer during the polymerization process, but because the concentration of modified monomer (A) itself in the polymerization system is low and the amount incorporated into the polymer is small, there is no problem with the heat resistance of PTFE decreasing or discoloration after baking.
  • hydrophilic group in the modified monomer (A) examples include -NH 2 , -PO 3 M, -OPO 3 M, -SO 3 M, -OSO 3 M, and -COOM (in each formula, M is H, a metal atom, NR 7y 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 7y is 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).
  • the hydrophilic group is preferably -SO 3 M or -COOM.
  • the organic group in R 7y is preferably an alkyl group.
  • R 7y is preferably H or a C 1-10 organic group, more preferably H or a C 1-4 organic group, and even more preferably H or a C 1-4 alkyl group.
  • the metal atom may be a monovalent or divalent metal atom, such as an alkali metal (group 1) or an alkaline earth metal (group 2), with Na, K or Li being preferred.
  • Examples of the "functional group capable of reacting by radical polymerization" in the modified monomer (A) include groups having an ethylenically unsaturated bond, such as a vinyl group and an allyl group.
  • Examples of the linking group for R include the linking group as Ra described below.
  • alkyl group include groups having an unsatur
  • the modified monomer (A) has a functional group that can react by radical polymerization, so when used in the above polymerization, it is presumed to react with the fluorine-containing monomer at the beginning of the polymerization reaction, forming highly stable particles that have hydrophilic groups derived from the modified monomer (A). For this reason, it is believed that the number of particles will increase if polymerization is carried out in the presence of the modified monomer (A).
  • the polymerization may involve the presence of one type of the modified monomer (A) or two or more types.
  • a compound having an unsaturated bond can be used as the modified monomer (A).
  • hydrophilic group examples include -NH 2 , -PO 3 M, -OPO 3 M, -SO 3 M, -OSO 3 M, and -COOM (in each formula, M is H, a metal atom, NR 7y 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 7y is 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).
  • the hydrophilic group is preferably -SO 3 M or -COOM.
  • the organic group in R 7y is preferably an alkyl group.
  • R 7y is preferably H or a C 1-10 organic group, more preferably H or a C 1-4 organic group, and even more preferably H or a C 1-4 alkyl group.
  • the metal atom may be a monovalent or divalent metal atom, such as an alkali metal (group 1) or an alkaline earth metal (group 2), with Na, K or Li being preferred.
  • R a is a linking group.
  • the "linking group” refers to a divalent linking group.
  • the linking group may be a single bond, and preferably contains at least one carbon atom, and the number of carbon atoms may be 2 or more, 4 or more, 8 or more, 10 or more, or 20 or more. There is no upper limit, but it may be, for example, 100 or less, or 50 or less.
  • the linking group may be linear or branched, cyclic or acyclic in structure, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted, and may optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen, and may optionally contain one or more functional groups selected from the group consisting of esters, amides, sulfonamides, carbonyls, carbonates, urethanes, ureas, and carbamates.
  • the linking group may not contain carbon atoms, but may be a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur, or nitrogen.
  • R a is preferably, for example, a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur or nitrogen, or a divalent organic group.
  • R a is a divalent organic group
  • the hydrogen atom bonded to the carbon atom may be replaced with a halogen other than fluorine, such as chlorine, and may or may not contain a double bond.
  • R a may be either linear or branched, and may be either cyclic or acyclic.
  • R a may contain a functional group (e.g., ester, ether, ketone, amine, halide, etc.).
  • R a may also be a non-fluorinated divalent organic group, or a partially fluorinated or perfluorinated divalent organic group.
  • R a is preferably -(CH 2 ) a -, -(CF 2 ) a -, -O-(CF 2 ) a -, -(CF 2 ) a -O-(CF 2 ) b -, -O(CF 2 ) a -O-(CF 2 ) b -, -(CF 2 ) a -[O-(CF 2 ) b ] c -, -O(CF 2 ) a -[O-(CF 2 ) b ] c -, -[(CF 2 ) a -O] b -[(CF 2 ) c -O] d -, -O[(CF 2 ) a -O] b -[(CF 2 ) c -O] d -, -O[(CF 2 ) a -O] b -[(CF 2 ) c -O] d -
  • a, b, c, and d are independently at least 1.
  • a, b, c, and d may be independently 2 or more, 3 or more, 4 or more, 10 or more, or 20 or more.
  • the upper limit of a, b, c, and d is, for example, 100.
  • -R a -(CZ 1 Z 2 ) k - in general formula (4) is -CF 2 -O-CF 2 -, -CF 2 -O-CF(CF 3 )-, -CF 2 -O- C(CF 3 ) 2 -, -CF 2 -O-CF 2 -CF 2 -, -CF 2 -O-CF 2 -CF(CF 3 )-, -CF 2 -O-CF 2 -C(CF 3 ) 2 -, -CF 2 -O-CF 2 CF 2 -CF 2 -, -CF 2 - O-CF 2 CF 2 -CF(CF 3 )-, -CF 2 -O-CF 2 CF 2 -C(CF 3 ) 2- , -CF2 -O-CF( CF3 ) -CF2- , -CF2- O -CF( CF3 )-CF( CF3 )-, -CF2 -O-CF(
  • the compound represented by the general formula (4) has a C-F bond and does not have a C-H bond, except for the hydrophilic group (Y 3 ). That is, in the general formula (4), it is preferable that all of X i , X j , and X k are F, and R a is a perfluoroalkylene group having one or more carbon atoms, and the perfluoroalkylene group may be either linear or branched, may be either cyclic or acyclic, and may contain at least one catenary heteroatom. The number of carbon atoms of the perfluoroalkylene group may be 2 to 20, or may be 4 to 18.
  • the compound represented by the general formula (4) may be partially fluorinated, i.e., the compound represented by the general formula (4) preferably has at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom, except for the hydrophilic group (Y 3 ), and also preferably has at least one fluorine atom bonded to a carbon atom.
  • Y 3 is preferably —OSO 3 M.
  • Y3 is --SO.sub.3M .
  • M is the same as above.
  • Y3 is -COOM.
  • Y 3 is --OPO 3 M or --OP(O)(OM) 2 .
  • examples of the compound represented by the general formula (4) include CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 CH 2 OP(O)(OM) 2 ), CF 2 ⁇ CF(O(CF 2 ) 4 CH 2 OP(O)(OM) 2 ), CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF(CF 3 )CH 2 OP(O)(OM) 2 ), CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 CH 2 OP(O)(OM) 2 ), and CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF(CF 3 ) OCF 2 CF 2 CH 2 OP(O)(OM) 2 ).
  • M is the same as above.
  • Y3 is -PO3M or -P(O)(OM) 2 .
  • examples of the compound represented by the general formula (4) include CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 P(O)(OM) 2 ), CF 2 ⁇ CF(O(CF 2 ) 4 P(O)(OM) 2 ), CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF(CF 3 )P(O)(OM) 2 ), CF 2 ⁇ CF (OCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 P(O)(OM) 2 ), CH 2 ⁇ CH (OCF 2 CF 2 P(O)(OM) 2 ), CH 2 ⁇ CH(O(CF 2 ) 4 P(O)(OM) 2 ), and CH 2 ⁇ CH(O(CF 2 ) 3 P(O)(OM) 2 ), and the like, in which M
  • X is -H or -F. Both Xs may be -F, or at least one X may be -H. For example, one X may be -F and the other -H, or both Xs may be -H.
  • Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group.
  • the alkyl group is an alkyl group containing no fluorine atom, and may have a carbon number of at least 1.
  • the alkyl group preferably has a carbon number of at most 6, more preferably at most 4, and even more preferably at most 3.
  • the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and may have a carbon number of at least 1.
  • the fluorine-containing alkyl group preferably has a carbon number of at most 6, more preferably at most 4, and even more preferably at most 3.
  • the above Y is preferably -H, -F or -CF3 , and more preferably -F.
  • Z may be the same or different and is -H, -F, an alkyl group or a fluoroalkyl group.
  • the alkyl group is an alkyl group containing no fluorine atom, and may have a carbon number of at least 1.
  • the alkyl group preferably has a carbon number of at most 6, more preferably at most 4, and even more preferably at most 3.
  • the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and may have a carbon number of at least 1.
  • the fluorine-containing alkyl group preferably has a carbon number of at most 6, more preferably at most 4, and even more preferably at most 3.
  • the above Z is preferably -H, -F or -CF3 , and more preferably -F.
  • X may be -H
  • 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 2 to 100 carbon atoms and an ether bond.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group is preferably 2 or more. Also, it is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and even more preferably 10 or less.
  • fluorine-containing alkylene group examples include -CF2- , -CH2CF2- , -CF2CF2- , -CF2CH2- , -CF2CF2CH2- , -CF( CF3 ) -, -CF ( CF3 ) CF2- , -CF ( CF3 ) CH2- , and the like.
  • the fluorine-containing alkylene group is preferably a perfluoroalkylene group.
  • the carbon number 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, and even more preferably 12 or less.
  • Examples of the fluorine-containing alkylene group having an ether bond include a group represented by the following formula: (wherein Z1 is F or CF3 ; Z2 and Z3 are each H or F; Z4 is H, F or CF3 ; p1+q1+r1 is an integer of 1 to 10; s1 is 0 or 1; and t1 is an integer of 0 to 5) is also preferred.
  • fluorine-containing alkylene group having an ether bond examples include, -CF( CF3 ) CF2 -O-CF( CF3 )-, -(CF( CF3 ) CF2 -O) n -CF( CF3 )- (wherein n is an integer from 1 to 10 ), -CF( CF3 ) CF2 -O-CF(CF3) CH2- , -( CF ( CF3 ) CF2 - O ) n -CF ( CF3 ) CH2- (wherein n is an integer from 1 to 10), -CH2CF2CF2O - CH2CF2CH2- , -CF2CF2CF2O- CF2CF2- , -CF2CF2 Examples thereof include CF 2 O-CF 2 CF 2 CH 2 -, -CF 2 CF 2 O-CF 2 -, -CF 2 CF 2 O-CF 2 CH 2 -, etc.
  • Y 3 is preferably -COOM, -SO 3 M or -OSO 3 M
  • M is H, a metal atom, NR 7y 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent or a phosphonium which may have a substituent
  • R 7y is H or an organic group which may be the same or different, and any two of them may be bonded to each other to form a ring).
  • the organic group for R 7y is preferably an alkyl group.
  • R 7y is preferably H or a C 1-10 organic group, more preferably H or a C 1-4 organic group, and even more preferably H or a C 1-4 alkyl group.
  • the metal atom includes alkali metals (Group 1) and alkaline earth metals (Group 2), and is preferably Na, K or Li.
  • a metal atom or NR 7 4 is preferable, -H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 7 4 is more preferable, -H, -Na, -K, -Li or NH 4 is even more preferable, -H, -Na, -K or NH 4 is even more preferable, -H, -Na or NH 4 is particularly preferable, and -H or -NH 4 is most preferable.
  • the above Y3 is preferably --COOM or --SO.sub.3M , and more preferably --COOM.
  • the compound represented by the general formula (5) is preferably a 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.)
  • Z1 is F or CF3 ; Z2 and Z3 are each H or F; Z4 is H, F or CF3 ; p1+q1+r1 is an integer from 0 to 10; s1 is 0 or 1; t1 is an integer from 0 to 5; and Y3 is the same as above, provided that when Z3 and Z4 are both H, p1+q1+r1+s1 is not 0). More specifically,
  • Y 3 in formula (5a) is -COOM, and in particular, at least one selected from the group consisting of CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )COOM and CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )CF 2 OCF(CF 3 )COOM (wherein M is as defined above) is preferable, and CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )COOM is more preferable.
  • the compound represented by the general formula (5) is preferably a 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 X2 is the same and represents F or H
  • n5 represents 0 or an integer of 1 to 10
  • Y3 is as defined above.
  • n5 is preferably 0 or an integer from 1 to 5 in terms of the stability of the resulting aqueous dispersion, more preferably 0, 1 or 2, and even more preferably 0 or 1.
  • Y3 is preferably -COOM in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion, and M is preferably H or NH4 in terms of being less likely to remain as an impurity and improving the heat resistance of the resulting molded article.
  • Examples of the compound represented by formula (5b) include CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )COOM and CH 2 ⁇ CFCF 2 OCF(CF 3 )CF 2 OCF(CF 3 )COOM (wherein M is as defined above).
  • examples of compounds represented by general formula (5) include compounds represented by general formula (5c).
  • CF 2 CFCF 2 -O-Rf-Y 3 (5c) (Wherein, Rf and Y3 are the same as above.)
  • X is -H or -F. Both Xs may be -F, or at least one X may be -H. For example, one X may be -F and the other -H, or both Xs may be -H.
  • Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group.
  • the alkyl group is an alkyl group containing no fluorine atom, and may have a carbon number of at least 1.
  • the alkyl group preferably has a carbon number of at most 6, more preferably at most 4, and even more preferably at most 3.
  • the fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and may have a carbon number of at least 1.
  • the fluorine-containing alkyl group preferably has a carbon number of at most 6, more preferably at most 4, and even more preferably at most 3.
  • the above Y is preferably -H, -F or -CF3 , and more preferably -F.
  • X and Y contains a fluorine atom.
  • X may be -H
  • 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 2 to 100 carbon atoms and an ether bond.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group is preferably 2 or more.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and even more preferably 10 or less.
  • fluorine-containing alkylene group examples include -CF2- , -CH2CF2-, -CF2CF2- , -CF2CH2- , -CF2CF2CH2- , -CF(CF3) - , -CF( CF3 ) CF2- , -CF( CF3 ) CH2- , and the like.
  • the fluorine - containing alkylene group is preferably a perfluoroalkylene group.
  • Y 3 is preferably -COOM, -SO 3 M or -OSO 3 M
  • M is H, a metal atom, NR 7y 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent or a phosphonium which may have a substituent
  • R 7y is H or an organic group which may be the same or different, and any two of them may be bonded to each other to form a ring).
  • the organic group of R 7y is preferably an alkyl group.
  • R 7y is preferably H or a C 1-10 organic group, more preferably H or a C 1-4 organic group, and even more preferably H or a C 1-4 alkyl group.
  • the metal atom includes alkali metals (Group 1) and alkaline earth metals (Group 2), and is preferably Na, K or Li.
  • a metal atom or NR 7 4 is preferable, -H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 7 4 is more preferable, -H, -Na, -K, -Li or NH 4 is even more preferable, -H, -Na, -K or NH 4 is even more preferable, -H, -Na or NH 4 is particularly preferable, and -H or -NH 4 is most preferable.
  • the above Y3 is preferably --COOM or --SO.sub.3M , and more preferably --COOM.
  • the compound represented by formula (6) is preferably at least one selected from the group consisting of compounds represented by formulae (6a), (6b), (6c), (6d) and (6e).
  • CF 2 CF-O-(CF 2 ) n1 -Y 3 (6a) (In the formula, n1 represents an integer of 1 to 10, and Y3 is as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CF 2 C(CF 3 )F) n2 -Y 3 (6b) (In the formula, n2 represents an integer of 1 to 5, and Y3 is as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CFX 1 ) n3 -Y 3 (6c) (In the formula, X1 represents F or CF3 , n3 represents an integer of 1 to 10, and Y3 is as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CF 2 CFX 1 O) n4 -(CF 2 ) n6 -Y 3 (6d) (In the formula, n4 represents an
  • n1 is preferably an integer of 5 or less, and more preferably an integer of 2 or less.
  • Y3 is preferably -COOM or -SO3M in order to obtain appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion, and M is preferably H or NH4 in order to prevent it from remaining as an impurity and to improve the heat resistance of the obtained molded article.
  • Examples of compounds represented by formula (6a) include CF 2 ⁇ CF-O-CF 2 COOM, CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 COOM), CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 CF 2 COOM), CF 2 ⁇ CF-O-CF 2 SO 3 M, CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 SO 3 M), and CF 2 ⁇ CF(OCF 2 CF 2 CF 2 SO 3 M) (wherein M is as defined above).
  • n2 is preferably an integer of 3 or less from the viewpoint of the stability of the resulting aqueous dispersion
  • Y3 is preferably -COOM or -SO3M from the viewpoint of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion
  • M is preferably H or NH4 from the viewpoint of being less likely to remain as an impurity and improving the heat resistance of the resulting molded article.
  • n3 is preferably an integer of 5 or less in terms of water solubility
  • Y3 is preferably -COOM or -SO3M in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion
  • M is preferably H or NH4 in terms of improving dispersion stability.
  • X1 is preferably -CF3 from the viewpoint of stability of the aqueous dispersion
  • n4 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility
  • Y3 is preferably -COOM or -SO3M from the viewpoint of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion
  • M is preferably H or NH4 .
  • n5 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility
  • Y3 is preferably -COOM or -SO3M from the viewpoint of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion
  • M is preferably H or NH4 .
  • Examples of the compound represented by general formula (6e) include CF 2 ⁇ CFOCF 2 CF 2 CF 2 COOM and CF 2 ⁇ CFOCF 2 CF 2 CF 2 SO 3 M (wherein M represents H, NH 4 or an alkali metal).
  • Rf is preferably a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms.
  • at least one of X and Y preferably contains a fluorine atom.
  • Y3 is preferably -SO3M or -COOM
  • M is preferably H, a metal atom, NR7y4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent.
  • R7y 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 or -SO3M in order to obtain appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion, and M is preferably H or NH4 in order to prevent it from remaining as an impurity and to improve the heat resistance of the obtained molded article.
  • M is preferably H or NH4 in order to prevent it from remaining as an impurity and to improve the heat resistance of the obtained molded article.
  • Examples of the compound represented by formula (7a) include CF 2 ⁇ CFCF 2 COOM and CF 2 ⁇ CFCF 2 SO 3 M (wherein M is as defined above).
  • n2 is preferably an integer of 3 or less from the viewpoint of the stability of the resulting aqueous dispersion
  • Y3 is preferably -COOM or -SO3M from the viewpoint of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion
  • M is preferably H or NH4 from the viewpoint of being less likely to remain as an impurity and improving the heat resistance of the resulting molded article.
  • the modified monomer preferably includes modified monomer (A), and preferably includes at least one selected from the group consisting of compounds represented by general formula (5a), general formula (5c), general formula (6a), general formula (6b), general formula (6c), and general formula (6d), and more preferably includes a compound represented by general formula (5a) or general formula (5c).
  • the content of the modified monomer (A) units is preferably in the range of 0.00001 to 1.0 mass% relative to the total polymerized units of the TFE polymer (PTFE).
  • the lower limit is more preferably 0.0001 mass%, more preferably 0.0005 mass%, even more preferably 0.001 mass%, and even more preferably 0.005 mass%.
  • the upper limits are 0.90 mass%, 0.50 mass%, 0.40 mass%, 0.30 mass%, 0.20 mass%, 0.15 mass%, 0.10 mass%, 0.08 mass%, 0.05 mass%, and 0.01 mass%.
  • the polymer (I) can be used within the range of use in the production method of the present disclosure described above.
  • the concentration of the polymer (I) is not particularly limited as long as it is within the above range. If the amount added is too large, needle-shaped particles with a large aspect ratio are generated, and the aqueous dispersion becomes gel-like and loses stability.
  • the lower limit of the amount of the polymer (I) used is preferably 0.0001% by mass, more preferably 0.001% by mass, even more preferably 0.01% by mass, and particularly preferably 0.02% by mass, relative to the aqueous medium.
  • the upper limit of the amount of the polymer (I) used is preferably 10% by mass, more preferably 5% by mass, relative to the aqueous medium.
  • the polymer (I) may be added to the reaction vessel all at once before the start of polymerization, may be added all at once after the start of polymerization, may be added in multiple portions during polymerization, or may be added continuously during polymerization.
  • persulfates e.g., ammonium persulfate
  • organic peroxides such as disuccinic acid peroxide and diglutaric acid peroxide
  • a reducing agent such as sodium sulfite
  • radical scavengers such as hydroquinone and catechol
  • peroxide decomposers such as ammonium sulfite
  • a redox initiator that combines an oxidizing agent and a reducing agent.
  • the oxidizing agent include persulfates, organic peroxides, potassium permanganate, manganese triacetate, and cerium ammonium nitrate.
  • the reducing agent include sulfites, bisulfites, bromates, diimines, and oxalic acid.
  • the persulfates include ammonium persulfate and potassium persulfate.
  • the sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite.
  • a copper salt or an iron salt to the combination of redox initiators.
  • the copper salt include copper sulfate (II)
  • the iron salt include iron sulfate (II).
  • the redox initiator may be, for example, potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, ammonium persulfate/bisulfite/ferrous sulfate, manganese triacetate/oxalic acid, cerium ammonium nitrate/oxalic acid, bromate/bisulfite, etc., with potassium permanganate/oxalic acid being preferred.
  • either the oxidizing agent or the reducing agent may be charged in advance into the polymerization tank, and then the other may be added continuously or intermittently to initiate polymerization.
  • potassium permanganate/oxalic acid it is preferred to charge oxalic acid into the polymerization tank and continuously add potassium permanganate thereto.
  • chain transfer agents can be used, including, for example, saturated hydrocarbons such as methane, ethane, propane, and butane; halogenated hydrocarbons such as chloromethane, dichloromethane, and difluoroethane; alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; and hydrogen; but those that are in a gaseous state at normal temperature and pressure are preferred.
  • saturated hydrocarbons such as methane, ethane, propane, and butane
  • halogenated hydrocarbons such as chloromethane, dichloromethane, and difluoroethane
  • alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol
  • hydrogen but those that are in a gaseous state at normal temperature and pressure are preferred.
  • the amount of the chain transfer agent used is usually 1 to 10,000 ppm by mass, preferably 1 to 5,000 ppm by mass, based on the total amount of TFE supplied.
  • a saturated hydrocarbon having 12 or more carbon atoms that is substantially inert to the reaction and becomes liquid under the above reaction conditions can also be used as a dispersion stabilizer for the reaction system in an amount of 2 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the aqueous medium.
  • ammonium carbonate, ammonium phosphate, etc. can be added as a buffer to adjust the pH during the reaction.
  • a polymer dispersion having a solid content of 1.0 to 50% by mass and an average primary particle size of 50 to 500 nm can be obtained.
  • the lower limit of the solid content concentration is preferably 5% by mass, more preferably 8% by mass, and the upper limit is not particularly limited, but may be 40% by mass or 35% by mass.
  • the lower limit of the average primary particle size is preferably 100 nm, more preferably 150 nm, and the upper limit is preferably 400 nm, more preferably 350 nm.
  • the average primary particle size can be measured by dynamic light scattering.
  • the average primary particle size can be measured by preparing an aqueous dispersion adjusted to a solid content concentration of about 1.0% by mass, using dynamic light scattering at 25°C, a refractive index of the solvent (water) of 1.3328, a viscosity of the solvent (water) of 0.8878 mPa ⁇ s, and accumulating 70 times.
  • dynamic light scattering for example, ELSZ-1000S (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) can be used.
  • Fine powder can be produced by coagulating the aqueous dispersion of TFE polymer.
  • the aqueous dispersion of TFE polymer can be used for various purposes as fine powder after coagulation, washing, and drying.
  • the aqueous dispersion obtained by polymerization of polymer latex or the like is usually diluted with water to a polymer concentration of 5 to 20% by mass, and in some cases, the pH is adjusted to neutral or alkaline, and then the mixture is stirred more vigorously than during the reaction in a vessel equipped with a stirrer.
  • the coagulation may be performed while stirring the mixture while adding water-soluble organic compounds such as methanol and acetone, inorganic salts such as potassium nitrate and ammonium carbonate, and inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid as coagulants.
  • water-soluble organic compounds such as methanol and acetone
  • inorganic salts such as potassium nitrate and ammonium carbonate
  • inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid as coagulants.
  • the coagulation may also be performed continuously using an in-line mixer or the like.
  • the concentration of the unaggregated TFE polymer in the wastewater resulting from the aggregation is preferably low from the viewpoint of productivity, more preferably less than 0.4% by mass, and particularly preferably less than 0.3% by mass.
  • pigments for coloring or various fillers for improving mechanical properties before or during the coagulation By adding pigments for coloring or various fillers for improving mechanical properties before or during the coagulation, it is possible to obtain a pigmented or filled TFE polymer fine powder in which the pigments and fillers are uniformly mixed.
  • the wet powder obtained by coagulating the aqueous dispersion of the TFE polymer is usually dried using a vacuum, high frequency, hot air, or other means while keeping the wet powder in a state where it is not very fluid, preferably kept still. Friction between powders, especially at high temperatures, generally has an undesirable effect on fine powder-type TFE polymer. This is because particles made of this type of TFE polymer tend to easily fibrillate even with a small shear force, losing their original stable particle structure.
  • the drying is carried out at a temperature of 10 to 300°C, preferably 100 to 300°C.
  • the resulting TFE polymer fine powder is suitable for molding, and suitable applications include hydraulic and fuel system tubes for aircraft and automobiles, flexible hoses for chemicals and steam, and wire coating applications.
  • the aqueous dispersion of TFE polymer can also be stabilized and further concentrated by adding a nonionic surfactant, and used in various applications as a composition with organic or inorganic fillers added depending on the purpose.
  • a nonionic surfactant used in various applications as a composition with organic or inorganic fillers added depending on the purpose.
  • An organosol of a TFE polymer can also be prepared from the aqueous dispersion.
  • the organosol can contain the TFE polymer and an organic solvent, and examples of the organic solvent include ether solvents, ketone solvents, alcohol solvents, amide solvents, ester solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, and halogenated hydrocarbon solvents. N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, and the like can be suitably used.
  • the organosol can be prepared, for example, by the method described in International Publication No. 2012/002038.
  • the above-mentioned aqueous dispersion of TFE polymer or the above-mentioned TFE polymer fine powder is also preferably used as a processing aid.
  • the above-mentioned aqueous dispersion or the above-mentioned fine powder can be mixed with a host polymer or the like to improve the melt strength during melt processing of the host polymer, and the mechanical strength, electrical properties, flame retardancy, drip prevention during combustion, and sliding properties of the obtained polymer can be improved.
  • the above-mentioned aqueous dispersion of TFE polymer or the above-mentioned TFE polymer fine powder is also preferably used as a binder for batteries and for dust prevention purposes.
  • the above aqueous dispersion of TFE polymer or the above TFE polymer fine powder is also preferably used as a processing aid after being compounded with a resin other than TFE polymer.
  • the above aqueous dispersion or the above fine powder is suitable as a raw material for PTFE, for example, as described in JP-A-11-49912, U.S. Pat. No. 5,804,654, JP-A-11-29679, and JP-A-2003-2980.
  • Processing aids using the above aqueous dispersion or the above fine powder are in no way inferior to the processing aids described in the above publications.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer is preferably mixed with an aqueous dispersion of a melt-processable fluororesin and coagulated to form a co-coagulated powder.
  • the co-coagulated powder is suitable as a processing aid.
  • melt-processable fluororesin examples include FEP, PFA, TFE/perfluoroallyl ether copolymer, ETFE, ethylene/TFE/HFP copolymer [EFEP], etc., with PFA or FEP being preferred.
  • the aqueous dispersion preferably contains the melt-processable fluororesin.
  • the melt-processable fluororesin include FEP, PFA, TFE/perfluoroallyl ether copolymer, ETFE, and EFEP.
  • the aqueous dispersion containing the melt-processable fluororesin can be used as a paint.
  • the melt-processable fluororesin can sufficiently fuse the particles of the TFE polymer together, improving film-forming properties and imparting gloss to the resulting coating.
  • the non-fluorine-containing resin to which the co-coagulated powder is added may be in the form of a powder, pellets, or emulsion.
  • the addition is preferably carried out while applying shear force by a known method such as extrusion kneading or roll kneading.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer is also preferably used as a dust suppressant treatment.
  • the dust suppressant treatment can be used in a method of mixing the TFE polymer with a dust-generating substance, subjecting the mixture to a compression-shear action at a temperature of 20 to 200°C, thereby fibrillating the TFE polymer and suppressing dust from the dust-generating substance, for example, the method described in Japanese Patent No. 2827152, Japanese Patent No. 2538783, etc.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer can be suitably used in the dust suppression treatment composition described in WO 2007/004250, for example, and can also be suitably used in the dust suppression treatment method described in WO 2007/000812.
  • the above dust suppression treatment agent is suitable for use in the fields of building materials, soil stabilization materials, solidification materials, fertilizers, landfill disposal of incineration ash and hazardous substances, explosion prevention, cosmetics, and dust suppression treatment for sand for pet excretion, such as cat litter.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer is also preferably used as a raw material for obtaining TFE polymer fibers by the dispersion spinning method.
  • the dispersion spinning method is a method in which the aqueous dispersion of the TFE polymer and the aqueous dispersion of a matrix polymer are mixed, the mixture is extruded to form an intermediate fiber structure, and the intermediate fiber structure is fired to decompose the matrix polymer and sinter the TFE polymer particles, thereby obtaining TFE polymer fibers.
  • the high molecular weight PTFE powder obtained by polymerization has extensibility and non-melt processability, and is also useful as a raw material for extensible bodies (porous bodies).
  • this expanded body is a membrane (expanded PTFE membrane or porous PTFE membrane), it can be expanded by a known PTFE expansion method.
  • a sheet-like or rod-like paste extrudate is roll-stretched in the extrusion direction to obtain a uniaxially stretched membrane.
  • a biaxially stretched film can also be obtained by stretching the film in the width direction using a tenter or the like. It is also preferable to carry out a semi-baking treatment before stretching.
  • This expanded PTFE material is a porous material having a high porosity and can be suitably used as a filter medium for various precision filters such as air filters and chemical filters, a support material for polymer electrolyte membranes, and the like. They are also useful as materials for products used in the fields of textiles, medicine, electrochemicals, sealing materials, air filtration, ventilation/internal pressure regulation, liquid filtration, and general consumer goods. Specific applications are given below as examples.
  • Electrochemical field Dielectric material prepreg, EMI shielding material, heat transfer material, etc. More specifically, printed wiring boards, electromagnetic shielding materials, insulating heat transfer materials, insulating materials, etc. Sealing materials field Gaskets, packing, pump diaphragms, pump tubes, aircraft sealing materials, etc.
  • Air filtration field ULPA filters for semiconductor manufacturing
  • HEPA filters for hospitals and semiconductor manufacturing
  • cylindrical cartridge filters for industrial use
  • bag filters for industrial use
  • heat-resistant bag filters for exhaust gas treatment
  • heat-resistant pleated filters for exhaust gas treatment
  • SINBRAN filters for industrial use
  • catalyst filters for exhaust gas treatment
  • adsorbent filters for HDD installation
  • adsorbent vent filters for HDD installation
  • vent filters for HDD installation and others
  • vacuum cleaner filters for vacuum cleaners
  • general-purpose multi-layer felt material for GT cartridge filters (for GT compatible products), cooling filters (for electronic device housings), etc.
  • Ventilation/internal pressure adjustment field Freeze-drying materials such as freeze-drying containers, automotive ventilation materials for electronic circuits and lamps, container applications such as container caps, protective ventilation applications for electronic devices including small terminals such as tablet terminals and mobile phones, medical ventilation applications, etc.
  • Liquid filtration field Semiconductor liquid filtration filters (for semiconductor manufacturing), hydrophilic PTFE filters (for semiconductor manufacturing), chemical filters (for chemical liquid treatment), pure water production line filters (for pure water production), backwash type liquid filtration filters (for industrial wastewater treatment), etc.
  • General consumer goods Clothing, cable guides (movable wires for motorcycles), motorcycle clothing, cast liners (medical supporters), vacuum cleaner filters, bagpipes (musical instruments), cables (signal cables for guitars, etc.), strings (for stringed instruments), etc.
  • Textile field PTFE fiber (textile material), sewing thread (textile), weaving thread (textile), rope, etc.
  • Low molecular weight PTFE may be produced by polymerization, or it may be produced by lowering the molecular weight of high molecular weight PTFE obtained by polymerization by a known method (thermal decomposition, decomposition by irradiation, etc.).
  • Low molecular weight PTFE also called PTFE micropowder
  • PTFE micropowder with a molecular weight of 600,000 or less has excellent chemical stability, extremely low surface energy, and is not prone to fibrillation, making it suitable as an additive for improving the slipperiness and texture of coating surfaces in the manufacture of plastics, inks, cosmetics, paints, greases, office automation equipment components, toners, etc. (See, for example, JP-A-10-147617).
  • a polymerization initiator and polymer (I) may be dispersed in an aqueous medium in the presence of a chain transfer agent, and TFE or a monomer copolymerizable with TFE may be polymerized with TFE to obtain low molecular weight PTFE.
  • the chain transfer agent is preferably at least one selected from the group consisting of alkanes having 2 to 4 carbon atoms. Specifically, methane, ethane, propane, butane, and isobutane are more preferable, and ethane and propane are even more preferable.
  • the amount of the chain transfer agent is preferably 10 ppm by mass or more or more than 10 ppm by mass relative to the aqueous medium.
  • the above aqueous dispersion can be coagulated to form powder particles.
  • high molecular weight PTFE refers to PTFE that is not melt-processable and has fibrillating properties.
  • low molecular weight PTFE refers to PTFE that is melt-processable and does not have fibrillating properties.
  • the above-mentioned non-melt processability means that the melt flow rate cannot be measured at a temperature higher than the crystallization melting point in accordance with ASTM D 1238 and D 2116.
  • the presence or absence of fibrillation properties can be determined by paste extrusion, a typical method for molding high molecular weight PTFE powder, a powder made from TFE polymers.
  • Paste extrusion is usually possible because high molecular weight PTFE has fibrillation properties. If the unsintered molded product obtained by paste extrusion has no substantial strength or elongation, for example if it breaks when pulled with an elongation of 0%, it can be considered not to have fibrillation properties.
  • the high molecular weight PTFE preferably has a standard specific gravity (SSG) of 2.130 to 2.280.
  • SSG standard specific gravity
  • the standard specific gravity is measured by the water displacement method in accordance with ASTM D 792 using a sample molded in accordance with ASTM D4895-89.
  • “high molecular weight” means that the standard specific gravity is within the above range.
  • the low molecular weight PTFE has a melt viscosity of 1 ⁇ 10 2 to 7 ⁇ 10 5 Pa ⁇ s at 380° C.
  • "low molecular weight” means that the melt viscosity is within the above range.
  • the melt viscosity is measured in accordance with ASTM D 1238 using a flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation) and a 2 ⁇ -8L die, with a 2g sample preheated at 380° C. for 5 minutes, and maintained at the above temperature under a load of 0.7 MPa.
  • the high molecular weight PTFE has a melt viscosity that is much higher than that of the low molecular weight PTFE, and it is difficult to measure its melt viscosity accurately.
  • the melt viscosity of the low molecular weight PTFE it is difficult to obtain a molded product from the low molecular weight PTFE that can be used to measure the standard specific gravity, and it is difficult to measure its standard gravity accurately. Therefore, in this disclosure, the standard specific gravity is used as an indicator of the molecular weight of the high molecular weight PTFE, and the melt viscosity is used as an indicator of the molecular weight of the low molecular weight PTFE. Note that there is no known measurement method that can directly determine the molecular weight of either the high molecular weight PTFE or the low molecular weight PTFE.
  • the high molecular weight PTFE preferably has a peak temperature of 333 to 347°C, more preferably 335 to 345°C.
  • the low molecular weight PTFE preferably has a peak temperature of 322 to 333°C, more preferably 324 to 332°C.
  • the peak temperature can be determined as the temperature corresponding to the maximum value appearing on a differential thermal (DTA) curve obtained by heating PTFE that has no history of being heated to temperatures above 300°C at a rate of 10°C/min using a TG/DTA (thermogravimetric/differential thermal analyzer).
  • DTA differential thermal
  • the peak temperature of the PTFE may be from 322 to 347°C.
  • the upper limit of the peak temperature of the PTFE may be 347°C or less, 346°C or less, 345°C or less, 344°C or less, 343°C or less, 342°C or less, 341°C or less, or 340°C or less.
  • the lower limit of the peak temperature of the PTFE may be 333° C. or more, or 335° C. or more.
  • the upper limit of the peak temperature of the PTFE may be 333° C. or less, or 332° C. or less.
  • the lower limit of the peak temperature of the PTFE may be 322° C. or more, or 324° C. or more.
  • the average primary particle diameter of the low molecular weight PTFE is preferably 10 to 300 nm, more preferably 50 nm or more, even more preferably 100 nm or more, particularly preferably 150 nm or more, and more preferably 250 nm or less.
  • a relatively small average primary particle diameter of the primary particles can be obtained, for example, by adding a modified monomer to the polymerization system at the beginning of the polymerization of TFE.
  • the average primary particle size of the primary particles of low molecular weight PTFE can be measured by dynamic light scattering.
  • an aqueous dispersion of low molecular weight PTFE is prepared with the polymer solids concentration adjusted to approximately 1.0% by mass, and then the average primary particle size can be measured using dynamic light scattering at a measurement temperature of 25°C, a refractive index of the solvent (water) of 1.3328, a viscosity of the solvent (water) of 0.8878 mPa ⁇ s, and an accumulated number of 70 times.
  • an ELSZ-1000S manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • Otsuka Electronics Co., Ltd. can be used for the dynamic light scattering method.
  • the high molecular weight PTFE preferably has at least one endothermic peak in the range of 333-347°C in the heat of fusion curve when PTFE that has not been heated to a temperature of 300°C or higher is heated at a rate of 10°C/min using a differential scanning calorimeter (DSC), and has a heat of fusion of 52 mJ/mg or more at 290-350°C calculated from the heat of fusion curve.
  • the heat of fusion of PTFE is more preferably 55 mJ/mg or more, and even more preferably 58 mJ/mg or more.
  • Unsintered tape (raw tape) can also be obtained from the PTFE fine powder obtained above.
  • the polymerization of FEP is preferably carried out at a polymerization temperature of 10 to 150° C. and a polymerization pressure of 0.3 to 6.0 MPaG.
  • TFE and HFP In addition to TFE and HFP, other monomers copolymerizable with these monomers may be polymerized to obtain a copolymer of TFE, HFP, and other monomers as FEP.
  • the other monomers include the above-mentioned fluorine-containing monomers (excluding TFE and HFP) and non-fluorine-containing monomers.
  • One or more types of other monomers may be used.
  • perfluoro(alkyl vinyl ether) is preferred.
  • the content of other monomer units in FEP may be 0.1 to 2 mass% based on the total monomer units.
  • polymer (I) in the polymerization of the above FEP, can be used within the range of use in the manufacturing method disclosed herein, but is usually added in an amount of 0.0001 to 10% by mass relative to 100% by mass of the aqueous medium.
  • cyclohexane methanol, ethanol, propanol, ethane, propane, butane, pentane, hexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methyl chloride, etc.
  • ammonium carbonate, disodium hydrogen phosphate, etc. as a pH buffer.
  • the aqueous dispersion of FEP obtained by the manufacturing method of the present disclosure may be subjected to post-treatment such as concentration as necessary, dried, powdered, and then melt-extruded to form pellets.
  • the aqueous medium in the aqueous dispersion of FEP may contain additives such as nonionic surfactants as necessary, but may also contain a water-soluble organic solvent such as a water-soluble alcohol, or may not contain a water-soluble organic solvent.
  • melt extrusion can be performed by appropriately setting the extrusion conditions so long as the extrusion conditions are generally suitable for pelletization.
  • terminal groups such as -CF3 , -CF2H , etc.
  • the unstable terminal groups are chemically unstable, and therefore not only reduce the heat resistance of the resin, but also cause the attenuation of the resulting electric wire to increase.
  • the total number of unstable terminal groups and -CF 2 H terminal groups at the end of polymerization is 50 or less per 1 x 10 6 carbon atoms. More preferably, it is less than 20, and even more preferably, it is 5 or less per 1 x 10 6 carbon atoms.
  • the above unstable terminal groups and -CF 2 H terminal groups may not exist, and all of the terminal groups may be -CF 3 .
  • the unstable terminal group and the -CF 2 H terminal group can be stabilized by converting them to -CF 3 terminal groups by fluorination treatment.
  • the fluorination treatment method is not particularly limited, but may be a method of exposing the polymer to a fluorine radical source that generates fluorine radicals under fluorination treatment conditions.
  • the fluorine radical source include fluorine gas, CoF 3 , AgF 2 , UF 6 , OF 2 , N 2 F 2 , CF 3 OF, and halogen fluorides such as IF 5 and ClF 3.
  • a method of directly contacting fluorine gas with FEP obtained by the production method of the present disclosure is preferred, and the contact is preferably performed using diluted fluorine gas having a fluorine gas concentration of 10 to 50 mass% from the viewpoint of reaction control.
  • the diluted fluorine gas can be obtained by diluting fluorine gas with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.
  • the fluorine gas treatment can be performed at a temperature of, for example, 100 to 250°C. The treatment temperature is not limited to the above range and can be appropriately set depending on the situation.
  • the fluorine gas treatment is preferably carried out by continuously or intermittently supplying diluted fluorine gas into the reactor. This fluorination treatment may be carried out on either the dry powder after polymerization or the melt-extruded pellets.
  • the FEP obtained by the manufacturing method disclosed herein has good moldability and is less prone to molding defects, as well as good heat resistance, chemical resistance, solvent resistance, insulating properties, electrical properties, etc.
  • the method for producing the above-mentioned FEP powder involves drying and powdering the FEP obtained by the manufacturing method disclosed hereinabove to obtain the powder.
  • the powder may be fluorinated.
  • the method for producing the fluorinated powder is a method for obtaining the fluorinated powder by fluorinating the powder obtained by the method for producing the powder described above by supplying fluorine gas to the powder.
  • the manufacturing method for the FEP pellets is a method for obtaining pellets by pelletizing the FEP obtained by the manufacturing method disclosed above.
  • the pellets may be fluorinated.
  • the method for producing the fluorinated pellets is a method for obtaining fluorinated pellets by fluorinating the pellets obtained by the above-mentioned method for producing pellets by supplying fluorine gas to the pellets.
  • this FEP can be used to manufacture a variety of molded products, such as covering materials for electric wires, foamed electric wires, cables, wires, etc., as well as tubes, films, sheets, filaments, etc.
  • the polymerization of TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymers such as PFA and MFA and TFE/perfluoroallyl ether copolymers is preferably carried out at a polymerization temperature of 10 to 100°C and a polymerization pressure of 0.3 to 6.0 MPaG.
  • the perfluoro(alkyl vinyl ether) it is preferred to use one represented by the formula CF 2 ⁇ CFORf 4 (wherein Rf 4 is a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
  • TFE and perfluoro(alkyl vinyl ether) may be polymerized to obtain a copolymer of TFE, perfluoro(alkyl vinyl ether) and other monomers as a TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer.
  • the other monomers include the above-mentioned fluorine-containing monomers (excluding TFE and perfluoro(alkyl vinyl ether)) and fluorine-free monomers.
  • One or more types of other monomers can be used.
  • the content of other monomer units in the TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer may be 0.1 to 2 mass% based on the total monomer units.
  • the perfluoroallyl ether it is preferred to use one represented by the formula: CF 2 ⁇ CFCF 2 ORf 4 (wherein Rf 4 is a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
  • TFE and perfluoroallyl ether In addition to TFE and perfluoroallyl ether, other monomers copolymerizable with these monomers may be polymerized to obtain a copolymer of TFE, perfluoroallyl ether, and other monomers as a TFE/perfluoroallyl ether copolymer.
  • the other monomers include the above-mentioned fluorine-containing monomers (excluding TFE and perfluoroallyl ether) and non-fluorine-containing monomers.
  • One or more types of other monomers may be used.
  • the content of other monomer units in the TFE/perfluoroallyl ether copolymer may be 0.1 to 2 mass% based on the total monomer units.
  • polymer (I) in the polymerization of the above TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer and TFE/perfluoroallyl ether copolymer, polymer (I) can be used within the range of use in the manufacturing method disclosed herein, but it is usually preferable to add it in an amount of 0.0001 to 10 mass% relative to 100 mass% of the aqueous medium.
  • TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer and TFE/perfluoroallyl ether copolymer it is preferable to use cyclohexane, methanol, ethanol, propanol, propane, butane, pentane, hexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methyl chloride, methane, ethane, etc. as a chain transfer agent, and it is preferable to use ammonium carbonate, disodium hydrogen phosphate, etc. as a pH buffer.
  • the aqueous dispersions of TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymers such as PFA and MFA and TFE/perfluoroallyl ether copolymers obtained by the manufacturing method of the present disclosure may be subjected to post-treatment such as concentration as necessary, dried, powdered, and then melt-extruded to form pellets.
  • the aqueous medium in the aqueous dispersion may contain additives such as nonionic surfactants as necessary, but may also contain a water-soluble organic solvent such as a water-soluble alcohol, or may not contain a water-soluble organic solvent.
  • melt extrusion can be performed by appropriately setting the extrusion conditions so long as the extrusion conditions are generally suitable for pelletization.
  • the copolymer described above is preferably treated with fluorine gas to improve its heat resistance and further enhance the effect of inhibiting the permeation of chemicals through the molded product.
  • the fluorine gas treatment is carried out by contacting the copolymer with fluorine gas.
  • fluorine gas since the reaction with fluorine is highly exothermic, it is preferable to dilute the fluorine with an inert gas such as nitrogen.
  • the amount of fluorine in the fluorine gas/inert gas mixture is 1-100% by mass, preferably 10-25% by mass.
  • the treatment temperature is 150-250°C, preferably 200-250°C, and the fluorine gas treatment time is 3-16 hours, preferably 4-12 hours.
  • the gas pressure for the fluorine gas treatment is in the range of 1-10 atm, but atmospheric pressure is preferably used. When the reactor is used at atmospheric pressure, the fluorine gas/inert gas mixture may be continuously passed through the reactor. As a result, the unstable terminals of the copolymer are converted to -CF3 terminals, which become thermally stable.
  • the above copolymers and their compositions can be molded using molding methods such as compression molding, transfer molding, extrusion molding, injection molding, and blow molding, just like conventional PFA.
  • molding methods can produce the desired molded products, examples of which include sheets, films, packing, round bars, square bars, pipes, tubes, round tanks, square tanks, tanks, wafer carriers, wafer boxes, beakers, filter housings, flow meters, pumps, valves, cocks, connectors, nuts, electric wires, and heat-resistant electric wires.
  • a primer composition can be obtained by adding a nonionic surfactant to an aqueous dispersion of TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer such as PFA or MFA and TFE/perfluoroallyl ether copolymer, and dissolving or dispersing polyethersulfone, polyamideimide and/or polyimide, and metal powder in an organic solvent as required.
  • This primer composition can also be used in a method for coating a metal surface with a fluororesin, which comprises applying the primer composition to a metal surface, applying a melt-processable fluororesin composition onto the primer layer thus formed, and baking the melt-processable fluororesin composition layer together with the primer layer.
  • the polymerization of ETFE is preferably carried out at a polymerization temperature of 10 to 100°C and a polymerization pressure of 0.3 to 2.0 MPaG.
  • ethylene and TFE In addition to ethylene and TFE, other monomers copolymerizable with these monomers may be polymerized to obtain a copolymer of ethylene, TFE, and other monomers as ETFE.
  • the other monomers include the above-mentioned fluorine-containing monomers (excluding TFE) and fluorine-free monomers (excluding ethylene).
  • fluorine-containing monomers excluding TFE
  • fluorine-free monomers excluding ethylene
  • One or more types of other monomers can be used.
  • the content of other monomer units in ETFE may be 0-20% by mass based on the total monomer units.
  • polymer (I) in the polymerization of ETFE, can be used within the range of use in the manufacturing method disclosed herein, but is usually added in an amount of 0.0001 to 10% by mass relative to 100% by mass of the aqueous medium.
  • cyclohexane methanol, ethanol, propanol, ethane, propane, butane, pentane, hexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methyl chloride, etc.
  • cyclohexane methanol, ethanol, propanol, ethane, propane, butane, pentane, hexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methyl chloride, etc.
  • the aqueous dispersion of ETFE obtained by the manufacturing method of the present disclosure may be subjected to post-treatment such as concentration as necessary, dried, powdered, and then melt-extruded to form pellets.
  • the aqueous medium in the aqueous dispersion may contain additives such as nonionic surfactants as necessary, but may also contain a water-soluble organic solvent such as a water-soluble alcohol, or may not contain a water-soluble organic solvent.
  • melt extrusion can be performed by appropriately setting the extrusion conditions so long as the extrusion conditions are generally suitable for pelletization.
  • ETFE sheet can be extruded into a sheet. That is, ETFE powder or pellets can be melted, continuously extruded through a die, and cooled to obtain a sheet-like molded product. Additives may be added to the ETFE.
  • additives known additives can be appropriately used. Specific examples include ultraviolet absorbers, light stabilizers, antioxidants, infrared absorbers, flame retardants, flame-retardant fillers, organic pigments, inorganic pigments, dyes, etc. Inorganic additives are preferred from the viewpoint of excellent weather resistance.
  • the content of the additive in the ETFE sheet is preferably 20 mass % or less, particularly preferably 10 mass % or less, based on the total mass of the ETFE sheet.
  • the ETFE sheet is excellent in mechanical strength and appearance, and is therefore suitable as a membrane material (roofing material, ceiling material, exterior wall material, interior wall material, covering material, etc.) for membrane structure buildings (sports facilities, horticultural facilities, atriums, etc.).
  • An electrolyte polymer precursor can also be produced using the production method of the present disclosure.
  • the polymerization of the electrolyte polymer precursor is preferably carried out at a polymerization temperature of 10 to 100° C. and a polymerization pressure of 0.1 to 2.0 MPaG.
  • the electrolyte polymer precursor is made of a monomer containing a functional group represented by -SO 2 X 151 , -COZ 151 or -POZ 152 Z 153 (X 151 , Z 151 , Z 152 and Z 153 are as described below), and can be converted into an ion-exchange polymer through hydrolysis treatment.
  • Y 151 represents a fluorine atom, a chlorine atom, a -SO 2 F group or a perfluoroalkyl group.
  • the perfluoroalkyl group may contain etheric oxygen and a -SO 2 F group.
  • n represents an integer of 0 to 3.
  • the n Y 151 may be the same or different.
  • Y 152 represents a fluorine atom, a chlorine atom or a -SO 2 F group.
  • m represents an integer of 1 to 5.
  • the m Y 152 may be the same or different.
  • a 151 represents -SO 2 X 151 , -COZ 151 or -POZ 152 Z 153.
  • X 151 represents F, Cl, Br, I, -OR 151 or -NR 152 R 153.
  • Z 151 , Z 152 and Z 153 are the same or different and each represents -NR 154 R 155 or -OR 156.
  • R 151 , R 152 , R 153 , R 154 , R 155 and R 156 are the same or different and represent H, ammonium, an alkali metal, an alkyl group that may contain a fluorine atom, an aryl group, or a sulfonyl-containing group.
  • examples of the monomer used in the electrolyte polymer precursor include a compound containing two fluorosulfonyl groups described in International Publication No. 2007/013532, and a perfluoromonomer having a -SO 2 F group and a dioxolane ring described in International Publication No. 2014/175123.
  • the electrolyte polymer precursor may be modified with a third monomer within the range of 0 to 20% by mass of the total monomers.
  • the third monomer include CTFE, vinylidene fluoride, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluorobutenyl vinyl ether; cyclic monomers such as perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxolane and perfluoro-2-methylene-4-methyl-1,3-dioxole; and polyfunctional monomers such as divinylbenzene.
  • the electrolyte polymer precursor thus obtained can be formed into a membrane, for example, and then subjected to hydrolysis with an alkaline solution and treatment with a mineral acid to form a polymer electrolyte membrane, which can be used in fuel cells, electrolysis devices, redox flow batteries, and the like. Moreover, by subjecting the electrolyte polymer precursor to hydrolysis with an alkaline solution while maintaining the dispersed state of the electrolyte polymer precursor, an electrolyte polymer dispersion can be obtained. Subsequently, the mixture is heated to 120° C. or higher in a pressure vessel, whereby the mixture is dissolved in, for example, a water/alcohol mixed solvent, and made into a solution state.
  • the solution thus obtained can be used, for example, as a binder for electrodes, or can be combined with various additives to form a cast film, which can be used, for example, for an antifouling coating film or an organic actuator.
  • the polymerization temperature of the TFE/VDF copolymer is not particularly limited and may be 0 to 100° C.
  • the polymerization pressure is appropriately determined depending on other polymerization conditions such as the polymerization temperature, but may usually be 0 to 9.8 MPaG.
  • the TFE/VDF copolymer may also be modified with a third monomer within the range of 0-50 mol% of the total monomers.
  • the third monomer may also be a fluorine-free ethylenic monomer.
  • the fluorine-free ethylenic monomer is preferably selected from ethylenic monomers having 6 or less carbon atoms. Examples include ethylene, propylene, 1-butene, 2-butene, vinyl chloride, vinylidene chloride, alkyl vinyl ethers (methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, etc.), maleic acid, itaconic acid, 3-butenoic acid, 4-pentenoic acid vinyl sulfonic acid, acrylic acid, methacrylic acid, etc.
  • polymer (I) in the polymerization of the TFE/VDF copolymer, can be used within the range of use in the manufacturing method disclosed herein, but is usually added in an amount of 0.0001 to 5% by mass relative to 100% by mass of the aqueous medium.
  • the TFE/VDF copolymer may be amidated by contacting it with aqueous ammonia, ammonia gas, or a nitrogen compound capable of producing ammonia.
  • the TFE/VDF copolymer obtained by the above-mentioned method is also preferably used as a raw material for obtaining TFE/VDF copolymer fibers by a spinning and drawing method.
  • the spinning and drawing method is a method in which the TFE/VDF copolymer is melt-spun, cooled and solidified to obtain an undrawn yarn, and then the undrawn yarn is run through a heated cylinder to draw it, thereby obtaining a TFE/VDF copolymer fiber.
  • the TFE/VDF copolymer can also be dissolved in an organic solvent to obtain a solution of the TFE/VDF copolymer.
  • organic solvent include nitrogen-containing organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, and dimethylformamide; ketone-based solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and methyl isobutyl ketone; ester-based solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; ether-based solvents such as tetrahydrofuran and dioxane; and mixtures of these.
  • the solution can be used as a binder for batteries.
  • aqueous dispersion of the TFE/VDF copolymer on a porous substrate made of a polyolefin resin and use it as a composite porous membrane. It is also preferable to disperse inorganic particles and/or organic particles in the aqueous dispersion and coat it on a porous substrate and use it as a composite porous membrane.
  • the composite porous membrane obtained in this way can be used as a separator for lithium secondary batteries, etc.
  • the melt-processable fluororesin powder can be suitably used as a powder coating.
  • a powder coating made of the melt-processable fluororesin powder is applied to a substrate, a coating with a smooth surface can be obtained.
  • Melt-processable fluororesin powder with an average particle size of 1 ⁇ m or more and less than 100 ⁇ m is particularly suitable as a powder coating used for electrostatic coating, and melt-processable fluororesin powder with an average particle size of 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less is particularly suitable as a powder coating used for rotational coating or rotational molding.
  • the melt-processable fluororesin powder can be produced by drying and powdering the melt-processable fluororesin obtained by the production method of the present disclosure described above to obtain a powder.
  • the production method for producing the melt-processable fluororesin powder is also one aspect of the present disclosure.
  • the polymerization of the fluororubber is carried out by charging pure water and polymer (I) into a pressure-resistant reaction vessel equipped with a stirrer, deoxidizing, charging monomer, bringing the temperature to a predetermined level, and adding a polymerization initiator to start the reaction.
  • additional monomer is continuously or intermittently supplied to maintain the initial pressure.
  • the supply is stopped, the monomer in the reaction vessel is purged, and the temperature is returned to room temperature to terminate the reaction.
  • the polymer latex can be continuously removed from the reaction vessel.
  • the polymerization conditions for the above-mentioned fluororubber are appropriately selected from the viewpoints of the physical properties of the target polymer and control of the polymerization rate, but the polymerization temperature is usually -20 to 200°C, preferably 5 to 150°C, and the polymerization pressure is usually 0.5 to 10 MPaG, preferably 1 to 7 MPaG. In addition, it is preferable to maintain the pH of the polymerization medium at usually 2.5 to 13 by using a pH adjuster described later, etc., by a known method, etc.
  • the monomers used in the polymerization of the fluororubber include fluorine-containing ethylenically unsaturated monomers that have at least the same number of fluorine atoms as the carbon atoms and can be copolymerized with vinylidene fluoride.
  • fluorine-containing ethylenically unsaturated monomers include trifluoropropene, tetrafluoropropene, pentafluoropropene, hexafluoropropene, 2,3,3,3-tetrafluoropropene, hexafluorobutene, and octafluorobutene.
  • hexafluoropropene or 2,3,3,3-tetrafluoropropene is particularly suitable due to the properties of the elastomer obtained when it blocks the crystal growth of the polymer.
  • fluorine-containing ethylenically unsaturated monomers include trifluoroethylene, TFE, and CTFE, and fluorine-containing monomers having one or more chlorine and/or bromine substituents can also be used.
  • Perfluoro(alkyl vinyl ether), for example perfluoro(methyl vinyl ether), can also be used.
  • TFE and HFP are preferred for producing fluororubber.
  • the polymer (I) can be used within the range of use in the manufacturing method disclosed herein, but is usually added in an amount of 0.0001 to 20% by mass relative to 100% by mass of the aqueous medium. It is preferably 10% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
  • a known inorganic radical polymerization initiator can be used as the polymerization initiator.
  • the inorganic radical polymerization initiator a conventionally known water-soluble inorganic peroxide, for example, sodium, potassium, and ammonium persulfates, perphosphates, perborates, percarbonates, or permanganates, is particularly useful.
  • the radical polymerization initiator can be further activated by a reducing agent, for example, sodium, potassium, or ammonium sulfites, bisulfites, metabisulfites, hyposulfites, thiosulfates, phosphites, or hypophosphites, or by an easily oxidized metal compound, for example, ferrous salts, cuprous salts, or silver salts.
  • a suitable inorganic radical polymerization initiator is ammonium persulfate, and it is more preferable to use it in a redox system together with ammonium persulfate and sodium bisulfite.
  • the concentration of the polymerization initiator is appropriately determined depending on the molecular weight of the desired fluoropolymer and the polymerization reaction rate, but is set to 0.0001 to 10 mass%, preferably 0.01 to 5 mass%, relative to 100 mass% of the total amount of monomers.
  • chain transfer agents can be used, including hydrocarbons, esters, ethers, alcohols, ketones, chlorine compounds, carbonates, iodine compounds, etc.
  • isopentane, diethyl malonate, and ethyl acetate are preferred from the viewpoint of being less likely to cause a decrease in reaction rate
  • diiodine compounds such as I( CF2 ) 4I , I( CF2 ) 6I , and ICH2I are preferred from the viewpoint of being capable of iodinating polymer terminals and being usable as reactive polymers.
  • the amount of the chain transfer agent used is usually 0.5 ⁇ 10 ⁇ 3 to 5 ⁇ 10 ⁇ 3 mol %, preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 3.5 ⁇ 10 ⁇ 3 mol %, based on the total amount of monomers supplied.
  • phosphates, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. can be preferably used as pH adjusters.
  • the aqueous dispersion of fluororubber obtained by the manufacturing method disclosed herein has a solids concentration of 1.0 to 40% by mass, an average particle size of 0.03 to 1 ⁇ m, preferably 0.05 to 0.5 ⁇ m, and a number average molecular weight of 1,000 to 2,000,000 at the time the polymerization is completed.
  • the aqueous dispersion of fluororubber obtained by the production method of the present disclosure may be subjected to treatment such as coagulation or heating.
  • the coagulation can be carried out by adding alkaline earth and earth metal salts to the aqueous dispersion, such as sulfates, nitrates, hydrochlorides, and acetates of calcium, magnesium, aluminum, and the like.
  • the coagulated fluorine-containing elastomer may be washed with water to remove impurities such as a small amount of buffer solution and salt present in the fluorine-containing elastomer, and then the washed fluorine-containing elastomer may be dried.
  • the drying temperature is preferably 40 to 200°C, more preferably 60 to 180°C, and further preferably 80 to 150°C.
  • perfluororubber perfluoroelastomer
  • polymer (I) perfluoroelastomer
  • a monomer that provides crosslinking sites may be polymerized together with the perfluoromonomer.
  • the polymer (I) used in the method for producing a perfluoroelastomer preferably has an ion exchange capacity of 1.50 meq/g or more.
  • the ion exchange capacity of the polymer (I) is, in order of preference, 1.75 meq/g or more, 2.00 meq/g or more, 2.40 meq/g or more, 2.50 meq/g or more, 2.60 meq/g or more, 3.00 meq/g or more, and 3.50 meq/g or more.
  • the ion exchange capacity is the content of ionic groups (anionic groups) in the polymer (I) and is calculated from the composition of the polymer (I).
  • a precursor group that becomes ionic upon hydrolysis (for example, -COOCH 3 ) is not considered to be an ionic group for the purpose of determining the ion exchange capacity. It is presumed that the higher the ion exchange capacity of the polymer (I), the more anionic groups there are in the polymer (I), leading to the formation of highly stable particles, and the higher the particle forming power, leading to a larger number of particles per unit amount of water, resulting in a higher polymerization rate.
  • the amount of polymer (I) added is preferably 0.01 to 20% by mass relative to 100% by mass of the aqueous medium.
  • the amount of polymer (I) added is more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 0.75% by mass or more, and most preferably 1.0% by mass or more, relative to 100% by mass of the aqueous medium, in order to facilitate the polymerization reaction of the perfluoromonomer.
  • the amount of polymer (I) added is more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less, relative to 100% by mass of the aqueous medium.
  • the polymerization of the perfluoromonomer may be carried out in the presence of a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator is as described above.
  • the amount of polymerization initiator added is preferably 0.0001 to 10 mass %, more preferably 0.01 to 5 mass %, relative to 100 mass % of the perfluoromonomer.
  • the polymerization of the perfluoromonomer may be carried out in the presence of a pH adjuster.
  • a pH adjuster By carrying out the polymerization in the presence of a pH adjuster, it is possible to generate a sufficient number of perfluoroelastomer particles at a sufficient polymerization rate while further suppressing adhesion of the perfluoroelastomer to the polymerization vessel.
  • the pH adjuster may be added before or after the start of the polymerization.
  • ammonia water, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, ammonium bicarbonate, sodium phosphate, potassium phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, sodium citrate, potassium citrate, ammonium citrate, sodium gluconate, potassium gluconate, ammonium gluconate, etc. can be used.
  • partially fluorinated rubbers can be obtained by polymerizing a fluoromonomer in an aqueous medium in the presence of polymer (I).
  • the fluoromonomer for obtaining the partially fluorinated rubber is preferably at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride (VdF), tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), perfluoro(alkyl vinyl ether) (PAVE), chlorotrifluoroethylene (CTFE), trifluoroethylene, trifluoropropylene, tetrafluoropropylene, pentafluoropropylene, trifluorobutene, tetrafluoroisobutene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, iodine-containing fluorinated vinyl ether, and fluorine-containing monomer (2) represented by the general formula: CHX 1 ⁇ CX 2 Rf (wherein one of X 1 and X 2 is H and the other is F, and Rf is a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms).
  • the method for producing partially fluorinated rubber it is preferable to polymerize at least vinylidene fluoride or tetrafluoroethylene as the fluoromonomer, and it is more preferable to polymerize vinylidene fluoride.
  • the amount of polymer (I) added is preferably 0.01 to 20% by mass relative to 100% by mass of the aqueous medium. By keeping the amount of polymer (I) added (abundance) in the above polymerization within the above range, the polymerization reaction of the fluoromonomer proceeds smoothly, and partially fluorinated rubber can be produced efficiently. If the amount of polymer (I) added is too small, a sufficient polymerization rate or a sufficient yield may not be obtained.
  • the amount of polymer (I) added is more preferably 0.0001% by mass or more, even more preferably 0.0005% by mass or more, still more preferably 0.001% by mass or more, particularly preferably 0.005% by mass or more, and most preferably 0.01% by mass or more, relative to 100% by mass of the aqueous medium, in order to facilitate the polymerization reaction of the fluoromonomer.
  • the amount of polymer (I) added is more preferably 2% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or less, relative to 100% by mass of the aqueous medium.
  • the fluoromonomer may be polymerized in the presence of a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator is as described above.
  • the amount of the polymerization initiator is appropriately determined depending on the type of monomer, the molecular weight of the desired partially fluorinated rubber, and the reaction rate.
  • the amount of the polymerization initiator is appropriately determined depending on the molecular weight of the desired partially fluorinated rubber and the polymerization reaction rate, but is preferably 0.00001 to 10 mass%, and more preferably 0.0001 to 1 mass%, relative to 100 mass% of the total amount of monomers.
  • the fluororubber may be a partially fluorinated rubber or a perfluororubber.
  • the partially fluorinated rubber preferably contains a methylene group (-CH 2 -) in the main chain.
  • the partially fluorinated rubber containing -CH 2 - in the main chain is not particularly limited as long as it contains a chemical structure represented by -CH 2 -, and examples thereof include partially fluorinated rubbers containing structures such as -CH 2 -CF 2 -, -CH 2 -CH(CH 3 )-, -CH 2 -CH 2 -, and -CH 2 -CF(CF 3 )-, which can be introduced into the main chain of the partially fluorinated rubber by polymerizing, for example, vinylidene fluoride, propylene, ethylene, 2,3,3,3-tetrafluoropropylene, etc.
  • the content of tetrafluoroethylene units in the partially fluorinated rubber (the content of polymerization units based on tetrafluoroethylene relative to the total polymerization units of the partially fluorinated rubber) may be less than 40 mol%.
  • the partially fluorinated rubber preferably contains a monomer unit based on at least one monomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene (TFE), vinylidene fluoride (VdF), and a perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula: CF 2 ⁇ CF-Rf a (wherein Rf a is —CF 3 or —ORf b (Rf b is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms)) (e.g., hexafluoropropylene (HFP), perfluoro(alkyl vinyl ether) (PAVE), etc.).
  • TFE tetrafluoroethylene
  • VdF vinylidene fluoride
  • PAVE perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula: CF 2 ⁇ CF-Rf a (wherein Rf a is —CF 3 or —ORf b (Rf
  • Examples of partially fluorinated rubber include vinylidene fluoride (VdF)-based fluorororubber, tetrafluoroethylene (TFE)/propylene (Pr)-based fluororubber, tetrafluoroethylene (TFE)/propylene/vinylidene fluoride (VdF)-based fluororubber, ethylene/hexafluoropropylene (HFP)-based fluororubber, ethylene/hexafluoropropylene (HFP)/vinylidene fluoride (VdF)-based fluororubber, ethylene/hexafluoropropylene (HFP)/tetrafluoroethylene (TFE)-based fluororubber, Et/TFE/PAVE-based fluororubber, etc.
  • the vinylidene fluoride-based fluororubber is preferably a copolymer consisting of 45 to 85 mol% vinylidene fluoride and 55 to 15 mol% of at least one other monomer copolymerizable with vinylidene fluoride. More preferably, it is a copolymer consisting of 50 to 80 mol% vinylidene fluoride and 50 to 20 mol% of at least one other monomer copolymerizable with vinylidene fluoride.
  • Examples of the at least one other monomer copolymerizable with vinylidene fluoride include tetrafluoroethylene [TFE], hexafluoropropylene [HFP], fluoroalkyl vinyl ether, chlorotrifluoroethylene [CTFE], trifluoroethylene, trifluoropropylene, pentafluoropropylene, trifluorobutene, tetrafluoroisobutene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, a fluoromonomer represented by the general formula (100): CHX 101 ⁇ CX 102 Rf 101 (wherein, one of X 101 and X 102 is H and the other is F, and Rf 101 is a straight-chain or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms), a fluoromonomer represented by the general formula (170): CH 2 ⁇ CH-(CF 2 ) n -X 171 (wherein, X
  • non-fluorinated monomers such as ethylene, propylene, and alkyl vinyl ethers.
  • non-fluorinated monomers such as ethylene, propylene, and alkyl vinyl ethers.
  • non-fluorinated monomers such as ethylene, propylene, and alkyl vinyl ethers.
  • TFE TFE
  • HFP 2.3.3.3-tetrafluoropropene
  • fluoroalkyl vinyl ethers a fluoromonomer represented by the general formula (160) is preferable.
  • vinylidene fluoride-based fluorororubbers include VdF/HFP-based rubbers, VdF/HFP/TFE-based rubbers, VdF/CTFE-based rubbers, VdF/CTFE/TFE-based rubbers, VdF/fluoromonomer-based rubbers represented by general formula (100), VdF/fluoromonomer/TFE-based rubbers represented by general formula (100), VdF/perfluoro(methyl vinyl ether) [PMVE]-based rubbers, VdF/PMVE/TFE-based rubbers, VdF/PMVE/TFE/HFP-based rubbers, etc.
  • VdF/HFP copolymer or VdF/HFP/TFE copolymer is more preferred, and the VdF/HFP/TFE composition is particularly preferably (32-85)/(10-34)/(0-40) (mol%).
  • the VdF/HFP/TFE composition is more preferably (32-85)/(15-34)/(0-34) (mol%), and even more preferably (47-81)/(17-32)/(0-28) (mol%).
  • the VdF/HFP composition is preferably (45-85)/(15-55) (mol%), more preferably (50-83)/(17-50) (mol%), even more preferably (55-81)/(19-45) (mol%), and particularly preferably (60-80)/(20-40) (mol%).
  • the VdF/CH 2 ⁇ CFCF 3 rubber is preferably a copolymer consisting of 40 to 99.5 mol % VdF and 0.5 to 60 mol % CH 2 ⁇ CFCF 3 , and more preferably a copolymer consisting of 50 to 85 mol % VdF and 20 to 50 mol % CH 2 ⁇ CFCF 3 .
  • the VdF/TFE/PMVE rubber is preferably a copolymer having a VdF/TFE/PMVE composition of (32-85)/(3-40)/(10-34) mol%, and more preferably a copolymer having a VdF/TFE/PMVE composition of (45-81)/(4-30)/(16-28) mol%.
  • the Et/TFE/PAVE fluorororubber preferably has an Et/TFE/PAVE composition of (10-40)/(32-60)/(20-40) (mol%), and more preferably (20-40)/(40-50)/(20-30) (mol%). PMVE is preferred as the PAVE.
  • tetrafluoroethylene/propylene-based fluororubber is preferably a copolymer consisting of 45 to 70 mol % tetrafluoroethylene, 55 to 30 mol % propylene, and 0 to 5 mol % fluoromonomer that provides crosslinking sites.
  • the fluororubber may be a perfluororubber.
  • the perfluororubber is preferably at least one selected from the group consisting of perfluororubbers containing TFE, such as TFE/fluoromonomer copolymers represented by general formula (160), (130) or (140) and TFE/fluoromonomer copolymers representing general formula (160), (130) or (140)/monomer copolymers providing crosslinking sites.
  • the composition is preferably 45-90/10-55 (mol%), more preferably 55-80/20-45, and even more preferably 55-70/30-45.
  • the ratio is preferably 45-89.9/10-54.9/0.01-4 (mol%), more preferably 55-77.9/20-49.9/0.1-3.5, and even more preferably 55-69.8/30-44.8/0.2-3.
  • the ratio is preferably 50 to 90/10 to 50 (mol %), more preferably 60 to 88/12 to 40, and even more preferably 65 to 85/15 to 35.
  • the ratio is preferably 50 to 89.9/10 to 49.9/0.01 to 4 (mol%), more preferably 60 to 87.9/12 to 39.9/0.1 to 3.5, and even more preferably 65 to 84.8/15 to 34.8/0.2 to 3.
  • the perfluoro rubber is preferably at least one selected from the group consisting of TFE/fluoromonomer copolymers that provide a fluoromonomer represented by general formula (140)/crosslinking moiety, TFE/perfluorovinyl ether copolymers that provide a fluoromonomer copolymer represented by general formula (140), TFE/fluoromonomer copolymers that provide a fluoromonomer copolymer represented by general formula (160), and TFE/fluoromonomer copolymers that provide a fluoromonomer copolymer represented by general formula (160).
  • perfluororubbers include those described in International Publication No. 97/24381, Japanese Patent Publication No. 61-57324, Japanese Patent Publication No. 4-81608, and Japanese Patent Publication No. 5-13961.
  • the above-mentioned fluororubber has a glass transition temperature of preferably -70°C or higher, more preferably -60°C or higher, and even more preferably -50°C or higher, in order to provide excellent compression set at high temperatures. Also, in order to provide good cold resistance, the glass transition temperature is preferably 5°C or lower, more preferably 0°C or lower, and even more preferably -3°C or lower.
  • the glass transition temperature can be determined by obtaining a DSC curve using a differential scanning calorimeter (Mettler Toledo, DSC822e) by heating 10 mg of a sample at 10°C/min, and finding the maximum value on the differential curve of the DSC curve during the second-order transition as the glass transition temperature.
  • a differential scanning calorimeter Metal Toledo, DSC822e
  • the above fluororubber has a Mooney viscosity ML(1+20) at 170°C of preferably 30 or more, more preferably 40 or more, and even more preferably 50 or more, in terms of good heat resistance. Also, in terms of good processability, it is preferably 150 or less, more preferably 120 or less, and even more preferably 110 or less.
  • the above fluororubber has a Mooney viscosity ML(1+20) at 140°C of preferably 30 or more, more preferably 40 or more, and even more preferably 50 or more, in terms of good heat resistance. Also, in terms of good processability, it is preferably 180 or less, more preferably 150 or less, and even more preferably 110 or less.
  • the above fluororubber has a Mooney viscosity ML(1+10) at 100°C of preferably 10 or more, more preferably 20 or more, and even more preferably 30 or more, in terms of good heat resistance. Also, in terms of good processability, it is preferably 120 or less, more preferably 100 or less, and even more preferably 80 or less.
  • the above Mooney viscosity can be measured using an MV2000E Mooney viscometer manufactured by ALPHA TECHNOLOGIES at 170°C, 140°C, or 100°C in accordance with JIS K6300.
  • the fluorororubber obtained by the manufacturing method of the present disclosure may be in any form obtained from the above polymerization, and may be an aqueous dispersion after polymerization, or may be used as a gum or crumb obtained by coagulating, drying, or the like from the aqueous dispersion after polymerization by a conventionally known method.
  • the polymer (I) used in the manufacturing method of the present disclosure can improve the stability of the aqueous dispersion, and is more preferably used in a polymerization method in which a poorly water-soluble substance such as an initiator such as an organic peroxide or a chain transfer agent such as an iodine or bromine compound is added during the polymerization, as described above.
  • the gum is a small granular mass of fluororubber, and the crumb is an amorphous mass formed when the fluororubber cannot maintain its granular shape as a gum at room temperature and melts together.
  • the above fluororubber can be processed into a fluororubber composition by adding a curing agent, filler, etc.
  • the above-mentioned curing agents include polyols, polyamines, organic peroxides, organotins, bis(aminophenol)tetraamines, bis(thioaminophenols), etc.
  • the above-mentioned fluororubber can be used to mold and process the fluororubber to obtain a fluororubber molded article.
  • the above-mentioned molding method is not particularly limited, and examples thereof include known methods using the above-mentioned curing agents. Examples of molding methods include, but are not limited to, compression molding, casting, injection molding, extrusion molding, and roto-cure molding.
  • a crosslinked product can be obtained as a fluororubber molded article by crosslinking the fluororubber composition.
  • the crosslinking method may be a steam crosslinking method, a crosslinking method using heat, or a radiation crosslinking method, among which the steam crosslinking method and the crosslinking method using heat are preferred.
  • Specific crosslinking conditions that are not limited to these are usually within a temperature range of 140 to 250°C and a crosslinking time of 1 minute to 24 hours, and can be determined appropriately depending on the types of crosslinking accelerator, crosslinking agent, acid acceptor, etc.
  • the above-mentioned fluororubber molded products are suitable for use as seals, gaskets, wire coatings, hoses, tubes, laminates, accessories, etc., and are particularly suitable for use in semiconductor manufacturing equipment parts, automobile parts, etc.
  • the polymer (I), decomposition products and by-products produced as by-products of the polymer (I), residual monomers, etc. may be recovered and purified from the wastewater generated by the coagulation or washing and/or the off-gas generated by drying, and the polymer (I), decomposition products and by-products produced as by-products of the polymer (I), residual monomers, etc. may be reused.
  • the method for the recovery and purification is not particularly limited, but may be performed by a known method. For example, the method described in JP-T-2011-520020, the method described in U.S. Patent Application Publication No. 2007/15937, U.S. Patent Application Publication No. 2007/25902, and U.S. Patent Application Publication No. 2007/27251 may be mentioned, and specifically, the following method may be mentioned.
  • Methods for recovering the polymer (I), decomposition products and by-products of the polymer (I), residual monomers, etc., from the wastewater include a method in which the wastewater is brought into contact with adsorption particles such as ion exchange resin, activated carbon, silica gel, clay, zeolite, etc., to adsorb the polymer (I), etc., and then the wastewater is separated from the adsorption particles. Incineration of the adsorption particles that have adsorbed the polymer (I), etc., can prevent the release of the polymer (I), etc., into the environment.
  • adsorption particles such as ion exchange resin, activated carbon, silica gel, clay, zeolite, etc.
  • the polymer (I) and the like can also be recovered by desorbing and eluting them from the ion exchange resin particles that have adsorbed the polymer (I) and the like by a known method.
  • the ion exchange resin particles are anion exchange resin particles
  • the polymer (I) and the like can be eluted by contacting a mineral acid with the anion exchange resin.
  • a water-soluble organic solvent is subsequently added to the resulting eluate, it usually separates into two phases, and the lower phase containing the polymer (I) and the like can be recovered by neutralizing it.
  • the water-soluble organic solvent include polar solvents such as alcohols, ketones, and ethers.
  • Other methods for recovering the above polymer (I) and the like from ion exchange resin particles include a method using an ammonium salt and a water-soluble organic solvent, and a method using an alcohol and, if desired, an acid. In the latter method, an ester derivative of the polymer (I) and the like is produced, which can be easily separated from the alcohol by distillation.
  • the concentration of the unaggregated fluoropolymer in the wastewater is preferably low, more preferably less than 0.4 mass %, particularly preferably less than 0.3 mass %.
  • a method for recovering the polymer (I) and the like from the off-gas can be exemplified by using a scrubber to contact the off-gas with deionized water, an aqueous alkali solution, an organic solvent such as a glycol ether solvent, etc., to obtain a scrubber solution containing the polymer (I) and the like. If a high-concentration aqueous alkali solution is used as the aqueous alkali solution, the scrubber solution can be recovered in a state in which the polymer (I) and the like are phase-separated, making it easy to recover and reuse the polymer (I) and the like.
  • the alkaline compound include alkali metal hydroxides and quaternary ammonium salts.
  • the scrubber solution containing the polymer (I) may be concentrated using a reverse osmosis membrane or the like.
  • the concentrated scrubber solution usually contains fluorine ions, but by adding alumina after concentration to remove the fluorine ions, it is possible to facilitate the reuse of the polymer (I).
  • the scrubber solution may be brought into contact with adsorbent particles to adsorb the polymer (I), and the polymer (I) may be recovered by the method described above.
  • the polymer (I) etc. recovered by any of the above methods can be reused in the production of fluoropolymers.
  • a fluoromonomer is polymerized in an aqueous medium in the presence of a polymer (I) containing a polymerization unit (I) based on a monomer (I) represented by general formula (I) to obtain a polymerization dispersion containing a fluoropolymer (excluding the polymer (I)), the polymer (I) and an aqueous medium, and then preparing a pre-concentration composition by mixing the polymer dispersion, a nonionic surfactant, and a non-fluorine-containing water-soluble electrolyte;
  • a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion in which the pre-concentration composition is concentrated to obtain an aqueous dispersion containing the fluoropolymer.
  • X1 and X3 are each independently F, Cl, H, or CF3 ;
  • X2 is H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group;
  • A0 is an anionic group;
  • R is a linking group;
  • Z1 and Z2 are each independently H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group; and
  • m is an integer of 1 or more.
  • a surface tension of a 0.1 mass % aqueous solution of the fluorine-free water-soluble electrolyte is greater than 60 mN/m.
  • the method according to the first or second aspect provides a process in which the fluorine-free water-soluble electrolyte is at least one selected from the group consisting of monovalent to trivalent acids and salts thereof.
  • the fluorine-free water-soluble electrolyte is at least one selected from the group consisting of carbonic acid, carbonates, sulfuric acid, sulfates, oxalic acid, oxalates, a carboxylic acid represented by general formula (11) and a salt thereof, and a sulfonic acid represented by general formula (12) and a salt thereof.
  • a sixth aspect of the present disclosure there is provided a method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the fluorine-free water-soluble electrolyte is at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, citric acid, succinic acid, carbonic acid, tartaric acid, maleic acid, malic acid, oxalic acid, malonic acid, and salts thereof.
  • the fluorine-free water-soluble electrolyte is at least one selected from the group consisting of ammonium sulfate and ammonium citrate.
  • the production method according to any of the first to seventh aspects wherein the content of the fluorine-free water-soluble electrolyte in the pre-concentration composition is 0.01% by mass or more and 5.0% by mass or less relative to the fluoropolymer.
  • the nonionic surfactant is at least one selected from the group consisting of a nonionic surfactant represented by general formula (i) and a nonionic surfactant represented by general formula (ii): R 6 -O-A 1 -H (i) (In the formula, R6 is a linear or branched primary or secondary alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, and A1 is a polyoxyalkylene chain.) R 7 -C 6 H 4 -O-A 2 -H (ii) (In the formula, R7 is a linear or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and A2 is a polyoxyalkylene chain.) ⁇ 10> According to a tenth aspect of the present disclosure, There is provided a production method according to any one of the first to ninth aspects, in which the pre-concentrated composition is concentrated by phase separation
  • a production process according to any one of the first to tenth aspects, which comprises polymerizing the fluoromonomer substantially in the absence of a fluorine-containing surfactant.
  • a fluoropolymer is polytetrafluoroethylene.
  • the polymer (I) is a polymer (1) containing polymerization units (1) based on a monomer represented by general formula (1),
  • the nonionic surfactant is a nonionic surfactant represented by general formula (i)
  • the content of the nonionic surfactant in the pre-concentration composition is 1.0 to 40% by mass relative to the fluoropolymer, the fluorine-free water-soluble electrolyte is at least one selected from the group consisting of ammonium sulfate and ammonium citrate;
  • the content of the non-fluorine-containing water-soluble electrolyte in the pre-concentration composition is 0.2% by mass or more and 5.0% by mass or less based on the fluoropolymer, the fluoropolymer is polytetrafluoroethylene;
  • the content of the fluoropolymer in the pre-concentration composition is 8 to 50% by mass, There is provided a production method according to any one of the first to twelfth
  • CX 2 CY(-CZ 2 -O-Rf-A) (1)
  • X may be the same or different and is -H or F
  • Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group
  • Z may be the same or different and is -H, -F, an alkyl group or a fluoroalkyl group.
  • Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkylene group having 2 to 100 carbon atoms and having an ether bond.
  • A is -COOM, -SO 3 M, -OSO 3 M or -C(CF 3 ) 2 OM
  • M is -H, a metal atom, -NR 7 4 , 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 H or an organic group
  • the anionic charge density of the polymer particles of the fluoropolymer is 8.0 to 40 ⁇ eq/g;
  • the content of the fluoropolymer is 50% by mass or more and 75% by mass or less based on the fluoropolymer aqueous dispersion,
  • an aqueous fluoropolymer dispersion in which the content of the nonionic surfactant is 1.0% by mass or more and 12% by mass or less based on the fluoropolymer.
  • CX 1 X 3 CX 2 R(-CZ 1 Z 2 -A 0 ) m (I)
  • X1 and X3 are each independently F, Cl, H, or CF3
  • X2 is H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • A0 is an anionic group
  • R is a linking group
  • Z1 and Z2 are each independently H, F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group
  • m is an integer of 1 or more.
  • N [(Y-Z)/Z] x 100 (mass%) by placing about 1 g (Xg) of a sample in an aluminum cup with a diameter of 5 cm, heating at 110°C for 30 minutes to obtain a heating residue (Yg), and further heating the obtained heating residue (Yg) at 300°C for 30 minutes to obtain a heating residue (Zg).
  • ⁇ Viscosity> The viscosity was measured at 25° C. using a B-type rotational viscometer (Rotor No. 1, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at a rotation speed of 60 rpm for a measurement time of 120 seconds.
  • Anionic Charge Density of Polymer Particles The measurement was performed using a particle charge amount measuring instrument (PCD-06, manufactured by BTG Co., Ltd.). Specifically, the aqueous dispersion was diluted with water so that the PTFE solid content concentration was 0.2% by mass, and a measurement vessel containing 10 mL of the diluted sample was set in the particle charge amount measuring instrument, and a cationic polymer electrolyte solution (diallyldimethylammonium chloride) was dropped to determine the anion charge density.
  • PCD-06 particle charge amount measuring instrument
  • surfactants used in the examples are as follows: Surfactant (a): Polyoxyethylene alkyl ether C 13 H 27 -O-(C 2 H 4 O) n -H (cloud point 56° C.) Surfactant (b): Polyoxyethylene tridecyl alcohol C 13 H 27 -O-(C 2 H 4 O) n -H (cloud point >100°C)
  • the polymer (I) used in the examples is as follows.
  • Polymer H A homopolymer of monomer D represented by the formula: CH 2 ⁇ CF(CF 2 OCFCF 3 COOH) (number average molecular weight: 12.2 ⁇ 10 4 , weight average molecular weight: 46.0 ⁇ 10 4 )
  • the number average molecular weight and the weight average molecular weight were measured by gel permeation chromatography (GPC) using a GPC HLC-8020 manufactured by Tosoh Corporation and columns manufactured by Shodex Corporation (one GPC KF-801, one GPC KF-802, and two GPC KF-806M connected in series) with tetrahydrofuran (THF) as a solvent at a flow rate of 1 ml/min, and the molecular weight was calculated using monodisperse polystyrene as a standard.
  • GPC gel permeation chromatography
  • TFE was then supplied until the pressure in the reactor reached 0.78 MPaG, and stirring was started again to continue the reaction.
  • the amount of TFE consumed in the reaction reached about 1540 g
  • the supply of TFE was stopped, stirring was stopped, and the reaction was terminated.
  • the reactor was then vented until the pressure in the reactor reached normal pressure, and the contents were removed from the reactor and cooled. The supernatant paraffin wax was removed to obtain an aqueous PTFE dispersion.
  • the solids concentration of the PTFE aqueous dispersion was 30.0% by mass.
  • the content of polymer H relative to PTFE in PTFE aqueous dispersion B was 0.23% by mass.
  • the PTFE aqueous dispersion was diluted with deionized water to a solids concentration of approximately 10% by mass, coagulated under high-speed stirring conditions, and the resulting wet powder was dried at 210°C for 18 hours.
  • the SSG of the resulting PTFE powder was 2.201.
  • Example 1 To the PTFE aqueous dispersion prepared in Production Example 1, 14 parts by mass of surfactant (a) and 0.3 parts by mass of ammonium citrate (surface tension: 73 mN/m, thermal decomposition temperature: 145°C) were added to 100 parts by mass of PTFE, and then water was added to make the solid content concentration 25% by mass, and the mixture was placed in a test tube with a lid. The test tube was heated in a thermostatic water bath at 56°C. After confirming that the contents of the test tube reached 56°C, the mixture was left to stand and concentration was started, and phase separation began to occur (separated into an upper supernatant phase and a concentrated phase).
  • surfactant (a) and 0.3 parts by mass of ammonium citrate surface tension: 73 mN/m, thermal decomposition temperature: 145°C
  • the solid content concentration of the concentrated phase during concentration is a value calculated from the liquid levels of the upper supernatant phase and the concentrated phase. 60 minutes after the start of concentration, heating was stopped, and the upper supernatant phase and the concentrated phase were collected to obtain an upper supernatant phase 1 and an aqueous PTFE dispersion 1, respectively.
  • the solid content of the obtained PTFE aqueous dispersion 1 was 69.3% by mass, and the content of the surfactant (a) was 2.9% by mass relative to PTFE.
  • the content of the polymer H in the obtained PTFE aqueous dispersion 1 was 0.04% by mass (400 ppm by mass) relative to PTFE. Furthermore, the content of the polymer H was 280 ppm by mass relative to PTFE aqueous dispersion 1.
  • Preparation Example 1 The components were stirred and mixed to obtain the following composition, thereby obtaining an aqueous PTFE dispersion 1-1.
  • PTFE aqueous dispersion 1 Surfactant (a) 4.4 parts by mass/100 parts by mass of PTFE Surfactant (b) 1.1 parts by mass/100 parts by mass of PTFE Decanoic acid 0.1 parts by mass/100 parts by mass of PTFE Water Ammonia water was added to adjust the pH to 10.
  • the resulting PTFE aqueous dispersion 1-1 had a solids concentration of 60.0% by mass and a nonionic surfactant content of 5.7% by mass relative to PTFE.
  • the viscosity (25°C) was 30.1 mPa ⁇ s, the pH was 10.1, and the anionic charge density of the polymer particles was 11.2 ⁇ eq/g.
  • the resulting PTFE aqueous dispersion 1-1 was allowed to stand at 40° C., and the pH of the PTFE aqueous dispersion 1-1 was measured. The results are shown below. pH immediately after preparation: 10.1 After 1 month, pH: 10.1 (change: 0) After 6 months pH: 10.0 (change: -0.1)
  • Example 2 Concentration was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of ammonium citrate added was changed to 1.5 parts by mass. It took 10 minutes for the solid content concentration of the concentrated phase to exceed 60% by mass. 60 minutes after the start of concentration, heating was stopped, and the upper supernatant phase and the concentrated phase were collected to obtain an upper supernatant phase 2 and a PTFE aqueous dispersion 2, respectively.
  • the solid content of the obtained PTFE aqueous dispersion 2 was 68.9% by mass, and the content of the surfactant (a) was 3.0% by mass relative to PTFE.
  • Example 3 Concentration was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of surfactant (a) added was changed to 12 parts by mass, and 1.0 part by mass of ammonium sulfate (surface tension: 72 mN/m, thermal decomposition temperature: 120°C) was used instead of 0.3 parts by mass of ammonium citrate. It took 10 minutes for the solid content concentration of the concentrated phase to exceed 60% by mass. 60 minutes after the start of concentration, heating was stopped, and the upper supernatant phase and the concentrated phase were collected to obtain the upper supernatant phase 3 and the PTFE aqueous dispersion 3, respectively. The solid content of the obtained PTFE aqueous dispersion 3 was 69.9% by mass, and the content of surfactant (a) was 2.7% by mass relative to PTFE.
  • Example 4 Concentration was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.4 parts by mass of ammonium carbonate (surface tension: 73 mN/m) was used instead of 0.3 parts by mass of ammonium citrate. It took 10 minutes for the solid content concentration of the concentrated phase to exceed 60% by mass. 60 minutes after the start of concentration, heating was stopped, and the upper supernatant phase and the concentrated phase were collected to obtain upper supernatant phase 4 and PTFE aqueous dispersion 4, respectively. The solid content of the obtained PTFE aqueous dispersion 4 was 70.3% by mass, and the content of surfactant (a) was 3.1% by mass relative to PTFE.
  • ammonium carbonate surface tension: 73 mN/m
  • Example 5 Concentration was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.4 parts by mass of succinic acid (surface tension: 73 mN/m, thermal decomposition temperature: 167°C) was used instead of 0.3 parts by mass of ammonium citrate. It took 10 minutes for the solid content concentration of the concentrated phase to exceed 60% by mass. 60 minutes after the start of concentration, heating was stopped, and the upper supernatant phase and the concentrated phase were collected to obtain upper supernatant phase 5 and PTFE aqueous dispersion 5, respectively. The solid content concentration of the obtained PTFE aqueous dispersion 5 was 70.0% by mass, and the content of surfactant (a) was 3.1% by mass relative to PTFE.
  • succinic acid surface tension: 73 mN/m, thermal decomposition temperature: 167°C
  • Example 6 Concentration was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.4 parts by mass of maleic acid (surface tension: 73 mN/m, thermal decomposition temperature: 121°C) was used instead of 0.3 parts by mass of ammonium citrate. It took 10 minutes for the solid content concentration of the concentrated phase to exceed 60% by mass. 60 minutes after the start of concentration, heating was stopped, and the upper supernatant phase and the concentrated phase were collected to obtain the upper supernatant phase 6 and the PTFE aqueous dispersion 6, respectively. The solid content concentration of the obtained PTFE aqueous dispersion 6 was 70.1% by mass, and the content of the surfactant (a) was 3.1% by mass relative to PTFE.
  • maleic acid surface tension: 73 mN/m, thermal decomposition temperature: 121°C
  • Comparative Example 1 Concentration was carried out in the same manner as in Example 1, except that ammonium citrate was not added.
  • the time required for the solid content concentration of the concentrated phase to exceed 60% by mass was 120 minutes. 240 minutes after the start of concentration, heating was stopped, and the upper supernatant phase and the concentrated phase were collected to obtain the upper supernatant phase C1 and the PTFE aqueous dispersion C1, respectively.
  • the solid content concentration of the obtained PTFE aqueous dispersion C1 was 66.0% by mass, and the content of the surfactant (a) was 3.5% by mass relative to PTFE.
  • the content of the polymer H in the obtained PTFE aqueous dispersion C1 was 0.10% by mass (1000 ppm by mass) relative to PTFE. Moreover, the content of the polymer H was 660 ppm by mass relative to the aqueous dispersion C1.
  • Preparation Example 2 (Comparative) The components were stirred and mixed to obtain the following composition, thereby obtaining an aqueous PTFE dispersion C1-1.
  • PTFE aqueous dispersion C1 Surfactant (a) 4.4 parts by mass/100 parts by mass of PTFE Surfactant (b) 1.1 parts by mass/100 parts by mass of PTFE Decanoic acid 0.1 parts by mass/100 parts by mass of PTFE Water Ammonia water was added to adjust the pH to 10.
  • the resulting PTFE aqueous dispersion C1-1 had a solids concentration of 60.0% by mass and a nonionic surfactant content of 5.8% by mass relative to PTFE.
  • the viscosity (25°C) was 32.3 mPa ⁇ s, the pH was 10.1, and the anionic charge density of the polymer particles was 6.0 ⁇ eq/g.
  • the resulting PTFE aqueous dispersion C1-1 was allowed to stand at 40° C., and the pH of the PTFE aqueous dispersion C1-1 was measured. The results are shown below. pH immediately after preparation: 10.1 After 1 month, pH: 9.7 (change: -0.4) After 6 months pH: 8.9 (change: -1.2)

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Abstract

一般式(I):CX=CXR(-CZ-Aで表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含む重合体(I)の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマー(ただし、重合体(I)を除く)、重合体(I)および水性媒体を含有する重合分散液を得た後、前記重合分散液、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有水溶性電解質を混合することにより、濃縮前組成物を調製し、前記濃縮前組成物の濃縮を行うことにより、前記フルオロポリマーを含有する水性分散液を得るフルオロポリマー水性分散液の製造方法を提供する。

Description

フルオロポリマー水性分散液の製造方法およびフルオロポリマー水性分散液
 本開示は、フルオロポリマー水性分散液の製造方法およびフルオロポリマー水性分散液に関する。
 特許文献1には、一般式(I)で表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含む重合体(I)、フルオロポリマー(ただし、重合体(I)を除く)、非イオン性界面活性剤、フッ素非含有アニオン性界面活性剤および水性媒体を含有する組成物の濃縮を行うことにより、前記フルオロポリマーを含有する水性分散液を得るフルオロポリマー水性分散液の製造方法が記載されている。
   CX=CXR(-CZ-A   (I)
(式中、XおよびXは、それぞれ独立して、F、Cl、HまたはCFであり;Xは、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;Aは、アニオン性基であり;Rは連結基であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;mは1以上の整数である。)
国際公開第2022/191286号
 本開示では、フルオロポリマー、特定の重合体および水性媒体を含有する組成物中のフルオロポリマーの濃度を速やかに高めることができるフルオロポリ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、一般式(I)で表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含む重合体(I)の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマー(ただし、重合体(I)を除く)、重合体(I)および水性媒体を含有する重合分散液を得た後、前記重合分散液、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有水溶性電解質を混合することにより、濃縮前組成物を調製し、前記濃縮前組成物の濃縮を行うことにより、前記フルオロポリマーを含有する水性分散液を得るフルオロポリマー水性分散液の製造方法が提供される。
   CX=CXR(-CZ-A   (I)
(式中、XおよびXは、それぞれ独立して、F、Cl、HまたはCFであり;Xは、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;Aは、アニオン性基であり;Rは連結基であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;mは1以上の整数である。)
 本開示によれば、フルオロポリマー、特定の重合体および水性媒体を含有する組成物中のフルオロポリマーの濃度を速やかに高めることができるフルオロポリマー水性分散液の製造方法を提供することができる。
 本開示を具体的に説明する前に、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、フッ素樹脂とは、部分結晶性フルオロポリマーであり、フルオロプラスチックスである。フッ素樹脂は、融点を有し、熱可塑性を有するが、溶融加工性であっても、非溶融加工性であってもよい。
 本開示において、溶融加工性とは、押出機及び射出成形機等の従来の加工機器を用いて、ポリマーを溶融して加工することが可能であることを意味する。従って、溶融加工性のフッ素樹脂は、後述する測定方法により測定されるメルトフローレートが0.01~500g/10分であることが通常である。
 本開示において、フッ素ゴムとは、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。フッ素ゴムは、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、部分フッ素化ゴムとは、フルオロモノマー単位を含み、全重合単位に対するパーフルオロモノマー単位の含有量が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。
 本開示において、パーフルオロゴム(パーフルオロエラストマー)とは、全重合単位に対するパーフルオロモノマー単位の含有量が90モル%以上、好ましくは91モル%以上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り、更に、フルオロポリマーに含まれるフッ素原子の濃度が71質量%以上、好ましくは71.5質量%以上であるポリマーである。本開示において、フルオロポリマーに含まれるフッ素原子の濃度は、フルオロポリマーを構成する各モノマーの種類と含有量より、フルオロポリマーに含まれるフッ素原子の濃度(質量%)を計算により求めるものである。
 本開示において、パーフルオロモノマーとは、分子中に炭素原子-水素原子結合を含まないモノマーである。上記パーフルオロモノマーは、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モノマーであってもよく、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。上記パーフルオロモノマーとしては、全ての水素原子がフッ素原子に置換されたモノマーであることが好ましい。上記パーフルオロモノマーには、架橋部位を与えるモノマーは含まれない。
 架橋部位を与えるモノマーとは、硬化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架橋性基を有するモノマー(キュアサイトモノマー)である。
 本開示において、ポリテトラフルオロエチレン〔PTFE〕は、全重合単位に対するテトラフルオロエチレン単位の含有量が99モル%以上であるフルオロポリマーであることが好ましい。
 本開示において、フッ素樹脂(但し、ポリテトラフルオロエチレンを除く)及びフッ素ゴムは、いずれも、全重合単位に対するテトラフルオロエチレン単位の含有量が99モル%未満であるフルオロポリマーであることが好ましい。
 本開示において、フルオロポリマーを構成する各モノマーの含有量は、NMR、FT-IR、元素分析、蛍光X線分析をモノマー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。
 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。
 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。
 本開示の製造方法においては、重合体(I)の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、重合分散液を得た後、重合分散液、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有水溶性電解質を混合することにより、濃縮前組成物を調製し、濃縮前組成物の濃縮を行うことにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を得る。
 重合体(I)を含有する組成物を濃縮する技術に関連して、特許文献1には、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有アニオン性界面活性剤が組成物中に存在する状態で、重合体(I)、フルオロポリマーおよび水性媒体を含有する組成物の濃縮を行うことにより、フルオロポリマーの濃度を速やかに高めることができることが記載されている。
 本開示においては、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有水溶性電解質が組成物中に存在する状態で、重合体(I)、フルオロポリマーおよび水性媒体を含有する組成物の濃縮を行う。このような濃縮方法によって、フルオロポリマーの濃度を速やかに高めることができる。加えて、得られるフルオロポリマー水性分散液は、長期に渡って保管してもpHが低下しにくい。
(フッ素非含有水溶性電解質)
 フッ素非含有水溶性電解質は、フッ素原子を含まない化合物であって、水に溶けて陽イオンと陰イオンに電離する化合物である。フッ素非含有水溶性電解質は、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。フッ素非含有水溶性電解質は、たとえば、25℃の水100gに対して、1g以上溶解する程度の水溶性を有している。
 本開示の製造方法において用いるフッ素非含有水溶性電解質は、界面活性能を有していない。一実施形態において、フッ素非含有水溶性電解質の0.1質量%水溶液の表面張力は、60mN/mより大きい。フッ素非含有水溶性電解質の表面張力は、25℃においてウィルヘルミー法で測定することができる。
 フッ素非含有水溶性電解質としては、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、1~3価の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種がより好ましく、2~3価の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種がさらに好ましい。
 塩を構成する陽イオンとしては、ナトリウム、カリウムなどの金属イオン、アンモニウムイオンなどの非金属イオンが挙げられるが、フルオロポリマー水性分散液への金属の混入を避けることができることから、非金属イオンが好ましく、アンモニウムイオンがより好ましい。
 フッ素非含有水溶性電解質としては、炭酸、炭酸塩、硫酸、硫酸塩、シュウ酸、シュウ酸塩、一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩、ならびに、一般式(12)で表されるスルホ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種がさらに好ましく、炭酸、炭酸塩、硫酸、硫酸塩、シュウ酸、シュウ酸塩、ならびに、一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩が尚さらに好ましい。
   一般式(11):R-(COOH)
(式中、Rは1~3価の炭素数1~10の有機基、nは1~3の整数)
   一般式(12):R-(SOH)
(式中、Rは1~3価の炭素数1~10の有機基、zは1~3の整数)
 一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩の熱分解温度は、好ましくは220℃未満であり、より好ましくは210℃以下であり、さらに好ましくは200℃以下であり、特に好ましくは190℃以下であり、好ましくは80℃以上であり、より好ましくは100℃以上である。
 熱分解温度は、カルボン酸およびその塩の熱重量分析(TG)(昇温速度10℃/min、乾燥空気下)において、重量減少量が初期重量の1%に到達した時点の温度である。
 一般式(11)におけるnは、好ましくは2または3である。一般式(11)におけるRは、好ましくは2~3価の炭素数1~10の有機基である。
 一般式(11)におけるRの炭素数は、好ましくは2以上であり、好ましくは5以下であり、より好ましく4以下であり、さらに好ましくは3以下である。
 一般式(11)におけるRは、炭素原子に結合する水素原子の一部がヒドロキシ基で置換されていてもよい炭化水素基であることが好ましい。Rの炭化水素基の炭素数は、好ましくは1以上であり、より好ましくは2以上であり、好ましくは5以下であり、より好ましく4以下であり、さらに好ましくは3以下である。
 一般式(12)で表されるスルホン酸およびその塩の熱分解温度は、好ましくは220℃未満であり、より好ましくは210℃以下であり、さらに好ましくは200℃以下であり、特に好ましくは190℃以下であり、好ましくは80℃以上であり、より好ましくは100℃以上である。
 熱分解温度は、スルホン酸およびその塩の熱重量分析(TG)(昇温速度10℃/min、乾燥空気下)において、重量減少量が初期重量の1%に到達した時点の温度である。
 一般式(12)におけるzは、好ましくは2または3である。一般式(12)におけるRは、好ましくは2~3価の炭素数1~10の有機基である。
 一般式(12)におけるRの炭素数は、好ましくは2以上であり、好ましくは5以下であり、より好ましく4以下であり、さらに好ましくは3以下である。
 一般式(12)におけるRは、炭素原子に結合する水素原子の一部がヒドロキシ基で置換されていてもよい炭化水素基であることが好ましい。Rの炭化水素基の炭素数は、好ましくは1以上であり、より好ましくは2以上であり、好ましくは5以下であり、より好ましく4以下であり、さらに好ましくは3以下である。
 フッ素非含有水溶性電解質としては、これらのなかでも、濃縮の速度を一層高めることができることから、硫酸、クエン酸、コハク酸、炭酸、酒石酸、マレイン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン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種が好ましく、硫酸アンモニウムおよびクエン酸アンモニウム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。
(非イオン性界面活性剤)
 非イオン性界面活性剤は、通常、帯電した基を含まず、長鎖炭化水素である疎水性部分を有する。非イオン性界面活性剤の親水性部分は、エチレンオキシドとの重合から誘導されるエチレンエーテルの鎖などの水溶性官能基を含む。
 非イオン性界面活性剤としては、下記が挙げられる。
 ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、グリセロールエステル、それらの誘導体。
 ポリオキシエチレンアルキルエーテルの具体例:ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル等。
 ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの具体例:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等。
 ポリオキシエチレンアルキルエステルの具体例:ポリエチレングリコールモノラウリレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリエチレングリコールモノステアレート等。
 ソルビタンアルキルエステルの具体例:ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等。
 ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルの具体例:ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等。
 グリセロールエステルの具体例:モノミリスチン酸グリセロール、モノステアリン酸グリセロール、モノオレイン酸グリセロール等。
 上記誘導体の具体例:ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルフェニル-ホルムアルデヒド凝縮物、ポリオキシエチレンアルキルエーテルホスフェート等。
 上記エーテル及びエステルは、10~18のHLB値を有してよい。
 非イオン性界面活性剤としては、ダウ・ケミカル社製のTriton(登録商標)Xシリーズ(X15、X45、X100等)、Tergitol(登録商標)15-Sシリーズ、Tergitol(登録商標)TMNシリーズ(TMN-6、TMN-10、TMN-100X等)、Tergitol(登録商標)Lシリーズ、BASF社製のPluronic(登録商標)Rシリーズ(31R1、17R2、10R5、25R4(m~22、n~23)、Iconol(登録商標)TDAシリーズ(TDA-6、TDA-9、TDA-10)等が挙げられる。
 上記非イオン性界面活性剤としては、フッ素を含有しない非イオン性界面活性剤であることが好ましい。例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテル等のエーテル型非イオン性界面活性剤;エチレンオキサイド/プロピレンオキサイドブロック共重合体等のポリオキシエチレン誘導体;ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等のエステル型非イオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド等のアミン系非イオン性界面活性剤;等が挙げられる。
 上記非イオン性界面活性剤において、その疎水基は、アルキルフェノール基、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基の何れであってもよい。
 非イオン性界面活性剤としては、一般式(i)で表される非イオン性界面活性剤が好ましい。
   R-O-A-H    (i)
(式中、Rは、炭素数8~18の直鎖状若しくは分岐鎖状の1級又は2級アルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)
 一般式(i)において、Rの炭素数は、10~16が好ましく、12~16がより好ましい。Rの炭素数が18以下であると組成物の優れた沈降安定性が得られやすい。またRの炭素数が18を超えると流動温度が高いため取扱い難い。Rの炭素数が8より小さいと組成物の表面張力が高くなり、浸透性やぬれ性が低下しやすい。
 Aのポリオキシアルキレン鎖はオキシエチレンとオキシプロピレンとからなるものであってもよい。オキシエチレン基の平均繰り返し数5~20およびオキシプロピレン基の平均繰り返し数0~2からなるポリオキシアルキレン鎖であり、親水基である。オキシエチレン単位数は、通常提供される広いまたは狭い単峰性分布、またはブレンドすることによって得られるより広いまたは二峰性分布のいずれかを含み得る。オキシプロピレン基の平均繰り返し数が0超の場合、ポリオキシアルキレン鎖におけるオキシエチレン基とオキシプロピレン基はブロック状に配列しても、ランダム状に配列してもよい。組成物の粘度および沈降安定性の点からは、オキシエチレン基の平均繰り返し数7~12およびオキシプロピレン基の平均繰り返し数0~2より構成されるポリオキシアルキレン鎖が好ましい。特にAがオキシプロピレン基を平均して0.5~1.5有すると低起泡性が良好であり好ましい。
 より好ましくは、Rは、(R’)(R’’)HC-であり、ここで、R’及びR’’は、同じか又は異なる直鎖、分岐鎖、又は環式のアルキル基であり、炭素原子の合計量は、少なくとも5個、好ましくは7~17個である。好ましくは、R’またはR’’のうちの少なくとも一つは、分岐鎖または環状炭化水素基である。
 上記ポリオキシエチレンアルキルエーテルの具体例としては、C1327-O-(CO)-H、C1225-O-(CO)-H、C1021CH(CH)CH-O-(CO)-H、C1327-O-(CO)-(CH(CH)CHO)-H、C1633-O-(CO)-H、HC(C11)(C15)-O-(CO)-H(各式中、nは1以上の整数である)等が挙げられる。上記ポリオキシエチレンアルキルエーテルの市販品としては、例えば、Genapol X080(商品名)を例とするGenapol Xシリーズ(クラリアント社製)、ノイゲンTDS-80(商品名)を例とするノイゲンTDSシリーズ(第一工業製薬社製)、レオコールTD-90(商品名)を例とするレオコールTDシリーズ(ライオン社製)、ライオノール(登録商標)TDシリーズ(ライオン社製)、T-Det A138(商品名)を例とするT-Det Aシリーズ(Harcros Chemicals社製)、Tergitol(登録商標)15-Sシリーズ(ダウ・ケミカル社製)等が挙げられる。
 上記非イオン性界面活性剤は、平均約4~約18個のエチレンオキシド単位を有する2,6,8-トリメチル-4-ノナノールのエトキシレート、平均約6~約12個のエチレンオキシド単位を有する2,6,8-トリメチル-4-ノナノールのエトキシレート、またはその混合物であることも好ましい。この種類の非イオン性界面活性剤は、例えば、TERGITOL TMN-6、TERGITOL TMN-10、及びTERGITOL TMN-100X(いずれも商品名、ダウ・ケミカル社製)としても市販されている。
 また、非イオン性界面活性剤の疎水基は、アルキルフェノール基、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基の何れかであってもよい。例えば、非イオン性界面活性剤としては、例えば、一般式(ii)
   R-C-O-A-H    (ii)
(式中、Rは、炭素数4~12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)で表される非イオン性界面活性剤が挙げられる。上記非イオン性界面活性剤として具体的には、トライトン(登録商標)X-100(商品名、ダウ・ケミカル社製)等が挙げられる。
 Aのポリオキシアルキレン鎖はオキシエチレンとオキシプロピレンとからなるものであってもよい。オキシエチレン基の平均繰り返し数5~20およびオキシプロピレン基の平均繰り返し数0~2からなるポリオキシアルキレン鎖であり、親水基である。オキシエチレン単位数は、通常提供される広いまたは狭い単峰性分布、またはブレンドすることによって得られるより広いまたは二峰性分布のいずれかを含み得る。オキシプロピレン基の平均繰り返し数が0超の場合、ポリオキシアルキレン鎖におけるオキシエチレン基とオキシプロピレン基はブロック状に配列しても、ランダム状に配列してもよい。組成物の粘度および沈降安定性の点からは、オキシエチレン基の平均繰り返し数7~12およびオキシプロピレン基の平均繰り返し数0~2より構成されるポリオキシアルキレン鎖が好ましい。特にAがオキシプロピレン基を平均して0.5~1.5有すると低起泡性が良好であり好ましい。
 より好ましくは、Rは、1級若しくは2級のアルキル基であり、より好ましくは(R’)(R’’)HC-であり、ここで、R’及びR’’は、同じか又は異なる直鎖、分岐鎖、又は環式のアルキル基であり、炭素原子の合計量は、少なくとも5個、好ましくは7~17個である。好ましくは、R’またはR’’のうちの少なくとも一つは、分岐鎖または環状炭化水素基である。
 上記非イオン性界面活性剤としてはポリオール化合物も挙げられる。具体的には、国際公開第2011/014715号に記載されたもの等が挙げられる。ポリオール化合物の典型例としては、ポリオール単位として1個以上の糖単位を有する化合物が挙げられる。糖単位は、少なくとも1個の長鎖を含有するように変性されてもよい。少なくとも1つの長鎖部分を含有する好適なポリオール化合物としては、例えば、アルキルグリコシド、変性アルキルグリコシド、糖エステル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。糖としては、単糖、オリゴ糖、及びソルビタンが挙げられるが、これらに限定されない。単糖としては、五炭糖及び六炭糖が挙げられる。単糖の典型例としては、リボース、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、アラビノース、キシロースが挙げられる。オリゴ糖としては、2~10個の同一又は異なる単糖のオリゴマーが挙げられる。オリゴ糖の例としては、サッカロース、マルトース、ラクトース、ラフィノース、及びイソマルトースが挙げられるが、これらに限定されない。
 典型的に、ポリオール化合物として使用するのに好適な糖としては、4個の炭素原子と1個のヘテロ原子(典型的に、酸素又は硫黄であるが、好ましくは酸素原子)との五員環を含有する環状化合物、又は5個の炭素原子と上述のような1個のヘテロ原子、好ましくは酸素原子との六員環を含有する環状化合物が挙げられる。これらは、炭素環原子に結合している少なくとも2個の又は少なくとも3個のヒドロキシ基(-OH基)を更に含有する。典型的に、糖は、エーテル又はエステル結合が長鎖残基と糖部分との間に作製されるように、炭素環原子に結合しているヒドロキシ基(及び/又はヒドロキシアルキル基)の水素原子のうちの1個以上が、長鎖残基によって置換されているという点で変性されている。糖系ポリオールは、1個の糖単位又は複数の糖単位を含有してもよい。1個の糖単位又は複数の糖単位は、上述のような長鎖部分で変性されてもよい。糖系ポリオール化合物の特定の例としては、グリコシド、糖エステル、ソルビタンエステル、並びにこれらの混合物及び組み合わせが挙げられる。
 ポリオール化合物の好ましい種類は、アルキル又は変性アルキルグルコシドである。これらの種類の界面活性剤は、少なくとも1個のグルコース部分を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(式中、xは、0、1、2、3、4、又は5を表し、R及びRは、独立して、H又は少なくとも6個の炭素原子を含有する長鎖単位を表すが、但しR及びRのうちの少なくとも1個はHではない)によって表される化合物が挙げられる。R及びRの典型例としては、脂肪族アルコール残基が挙げられる。脂肪族アルコールの例としては、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール(ラウリルアルコール)、テトラデカノール、ヘキサデカノール(セチルアルコール)、ヘプタデカノール、オクタデカノール(ステアリルアルコール)、エイコサン酸、及びこれらの組み合わせ挙げられる。上記の式は、ピラノース形態のグルコースを示すアルキルポリグルコシドの特定の例を表すが、他の糖又は同じ糖であるが異なる鏡像異性体又はジアステレオマー形態である糖を用いてもよいことが理解される。
 アルキルグルコシドは、例えば、グルコース、デンプン、又はn-ブチルグルコシドと脂肪族アルコールとの酸触媒反応によって入手可能であり、これからは、典型例に、様々なアルキルグルコシドの混合物が得られる(Alkylpolygylcoside,Rompp,Lexikon Chemie,Version 2.0,Stuttgart/New York,Georg Thieme Verlag,1999)。脂肪族アルコールの例としては、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール(ラウリルアルコール)、テトラデカノール、ヘキサデカノール(セチルアルコール)、ヘプタデカノール、オクタデカノール(ステアリルアルコール)、エイコサン酸、及びこれらの組み合わせ挙げられる。また、アルキルグルコシドは、Cognis GmbH,Dusseldorf,Germanyから商品名GLUCOPON又はDISPONILとして市販されている。
 その他の非イオン性界面活性剤として、BASF社からPluronic(登録商標)Rシリーズとして供給される二官能基ブロックコポリマー、BASF社からIconol(登録商標)TDAシリーズとして供給されるトリデシルアルコールアルコキシレートが挙げられる。
 上記非イオン性界面活性剤としては、一般式(i)で表される非イオン性界面活性剤、および、一般式(ii)で表される非イオン性界面活性剤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(i)で表される非イオン性界面活性剤がより好ましい。
 上記非イオン性界面活性剤としては、好ましくは芳香族部分を含まないものである。
(濃縮前組成物)
 本開示の製造方法においては、フルオロモノマーを重合することにより重合分散液を得た後、得られた重合分散液と、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有水溶性電解質とを混合することにより、濃縮前組成物を調製する。
 濃縮前組成物中のフッ素非含有水溶性電解質の含有量は、フルオロポリマーに対して、好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは0.1質量%以上であり、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、尚さらに好ましくは0.3質量%以上であり、好ましくは5.0質量%以下であり、より好ましくは3.0質量%以下であり、さらに好ましくは2.0質量%以下であり、尚さらに好ましくは1.5質量%以下である。フッ素非含有水溶性電解質の含有量を上記範囲内に調整することにより、組成物中のフルオロポリマーの濃度をより一層高い速度で高めることができる。フッ素非含有水溶性電解質の含有量が少なすぎると、濃縮が十分な速度で進行しなくなるおそれがある。フッ素非含有水溶性電解質の含有量が多すぎると、濃縮が困難になるおそれがある。
 組成物中のフッ素非含有水溶性電解質の含有量は、濃縮前組成物の調製に用いたフッ素非含有水溶性電解質の添加量から計算により求めることができる。
 濃縮前組成物中の非イオン性界面活性剤の含有量としては、フルオロポリマーに対して、1.0質量%以上が好ましく、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下がさらに好ましい。非イオン性界面活性剤の含有量が少なすぎると、濃縮が困難となることがあり、非イオン性界面活性剤の含有量が多すぎると、経済性が損なわれることがある。
 非イオン性界面活性剤のフルオロポリマーに対する含有量(N質量%)は、試料約1g(Xg)を、110℃にて30分で加熱した加熱残分(Yg)、更に、得られた加熱残分(Yg)を300℃にて30分加熱した加熱残分(Zg)より、式:N=[(Y-Z)/Z]×100(質量%)にしたがって算出される値である。
 濃縮前組成物中のフルオロポリマーの含有量(固形分濃度)は、通常、8~50質量%であり、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは15質量%以上であり、好ましくは40質量%以下であり、より好ましくは35質量%以下である。
 濃縮前組成物中のフルオロポリマーの含有量(P質量%)は、試料約1g(Xg)を、110℃にて30分で加熱した加熱残分(Yg)、更に、得られた加熱残分(Yg)を300℃にて30分加熱した加熱残分(Zg)より、式:P=[Z/X]×100(質量%)にしたがって算出される値である。
 濃縮前組成物のpHは、好ましくは4.0~11.5であり、より好ましくは7.0以上であり、さらに好ましくは8.0以上であり、特に好ましくは9.0以上である。濃縮前組成物のpHを上記範囲内に調整することにより、濃縮の速度を一層高めることができる。
 濃縮前組成物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。組成物が含フッ素界面活性剤を含有する場合でも、濃縮を行うことによって、組成物から含フッ素界面活性剤が除去され、含フッ素界面活性剤の含有量が低減されたフルオロポリマー水性分散液を得ることができる。
 濃縮前組成物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。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、組成物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、たとえば、組成物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分析することにより測定できる。
 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。
(濃縮)
 本開示の製造方法においては、濃縮前組成物を調製した後、濃縮前組成物の濃縮を行うことにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を得る。
 濃縮前組成物の濃縮を行う前に、あるいは、濃縮前組成物の濃縮中に、組成物に水またはアルコール等の水性媒体を添加してもよい。水性媒体は、水またはアルコール等の単一成分であってもよく、水とアルコール等の混合物であってもよい。
 濃縮方法としては、相分離濃縮、電気泳動法、イオン交換体法、膜濃縮等が挙げられる。相分離濃縮、イオン交換体法及び膜濃縮は、従来公知の処理条件で行うことができ、特に限定されないが、国際公開第2004/050719号、特表2002-532583号公報や特開昭55-120630号公報に記載の方法により行うことができる。
 濃縮方法としては、相分離濃縮が好ましい。相分離濃縮は、たとえば、濃縮前組成物を加熱することにより、フルオロポリマー非含有相(上澄相)とフルオロポリマー含有相(濃縮相)とに相分離させ、フルオロポリマー非含有相を除去して、フルオロポリマー含有相(濃縮相)を回収することにより行うことができる。
 回収されたフルオロポリマー含有相(濃縮相)には、フルオロポリマー、非イオン性界面活性剤、フッ素非含有水溶性電解質および水性媒体が含まれる。
 相分離濃縮の温度は、濃縮前組成物に含まれる非イオン性界面活性剤の曇点を基準として選択することができる。相分離濃縮の温度は、非イオン性界面活性剤の曇点よりも10℃低い温度以上が好ましく、非イオン性界面活性剤の曇点よりも10℃高い温度以下が好ましい。
 本開示の製造方法においては、相分離濃縮を繰り返し行うことも好ましい。
 繰り返し回数は、特に限定されないが、好ましくは2回以上であり、より好ましくは3回以上である。回数の上限は限定されないが、例えば、10回以下であってよい。
 相分離濃縮を2回以上行う場合、1回目の相分離濃縮は、非イオン性界面活性剤の曇点よりも10℃低い温度以上の温度で加熱した後静置し、上澄相と濃縮相に分離するものであることが好ましい。また、2回目又は2回目以降の相分離濃縮は、非イオン性界面活性剤の曇点よりも10℃低い温度以上で加熱した後静置し、上澄相と濃縮相に分離するものであることが好ましい。
 本開示の製造方法において複数回の相分離濃縮を繰り返す場合には、1回目の相分離濃縮についても、好適にはフッ素非含有水溶性電解質の存在下で行われる。
 複数回の相分離濃縮を繰り返す場合においては、最終回の相分離濃縮を除き、組成物中のフルオロポリマーの固形分濃度が48~52質量%に達した時点で相分離濃縮を停止し、濃縮後の組成物に水性媒体を添加し、続いて相分離濃縮を繰り返すことができる。フルオロポリマーの固形分濃度が上記範囲に達した時点で、相分離濃縮を停止することにより、短時間で各回の相分離濃縮を終了させることができるので、結果として、相分離濃縮に要する合計の時間を短縮することができる。
 濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液にアニオン界面活性剤を添加してもよい。上記アニオン界面活性剤としては、フッ素を含まないフッ素非含有アニオン界面活性剤や含フッ素アニオン界面活性剤が挙げられるが、フッ素を含まないフッ素非含有アニオン界面活性剤(即ち炭化水素系アニオン界面活性剤)が好ましい。
 粘度を調整する目的の場合、公知のアニオン界面活性剤であれば種類は特に限定されないが、例えば国際公開第2013/146950号や国際公開第2013/146947号に記載されているフッ素非含有アニオン界面活性剤を用いることができる。例えば、炭素数6~40、好ましくは炭素数8~20、より好ましくは炭素数9~13の飽和又は不飽和の脂肪族鎖を有するものが挙げられる。上記飽和又は不飽和の脂肪族鎖は、直鎖又は分岐鎖の何れであってもよく、環状構造を有するものであってもよい。上記炭化水素は、芳香族性であってもよいし、芳香族基を有するものであってもよい。上記炭化水素は、酸素、窒素、硫黄等のヘテロ原子を有するものであってもよい。
 上記フッ素非含有アニオン界面活性剤としては、アルキルスルホネート、アルキルサルフェート、アルキルアリールサルフェート及びそれらの塩;脂肪酸(脂肪族カルボン酸)及びその塩;リン酸アルキルエステル、リン酸アルキルアリールエステル又はそれらの塩;等が挙げられるが、中でも、アルキルスルホネート、アルキルサルフェート、脂肪族カルボン酸またはそれらの塩が好ましい。
 アルキルサルフェートまたはその塩としては、ラウリル硫酸アンモニウム、またはラウリル硫酸ナトリウム等が好ましい。
 脂肪酸(脂肪族カルボン酸)またはその塩としては、コハク酸、デカン酸、ウンデカン酸、ウンデセン酸、ラウリン酸、ハイドロドデカン酸、またはそれらの塩が好ましい。
 上記フッ素非含有アニオン界面活性剤としては、アルキルサルフェート及びその塩、並びに、脂肪酸及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。
 フッ素非含有アニオン界面活性剤の含有量は、フッ素非含有アニオン界面活性剤やその他配合剤の種類にもよるが、フルオロポリマーの固形分質量に対して10ppm~5000ppmであることが好ましい。
 フッ素非含有アニオン界面活性剤の添加量の下限としては、50ppm以上がより好ましく、100ppm以上が更に好ましい。添加量が少なすぎると、粘度調整効果が乏しい。
 フッ素非含有アニオン界面活性剤の添加量の上限としては、4000ppm以下がより好ましく、3000ppm以下が更に好ましい。添加量が多すぎると、粘度が上昇する、特に高温での粘度上昇が大きくなるおそれがある。また、泡立ちが多くなるおそれがある。
 濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液の粘度を調整する目的で、フッ素非含有アニオン界面活性剤以外に、例えば、メチルセルロース、アルミナゾル、ポリビニルアルコール、カルボキシル化ビニルポリマー等を配合することもできる。
 濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液のpHを調整する目的で、アンモニア水などのpH調整剤を配合することもできる。
 濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液のpHは、好ましくは8~13であり、より好ましくは9~12であり、さらに好ましくは9~11である。
 上記pHは、JIS K6893に準拠し、25℃において測定する値である。
 濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液に、必要に応じ、その他の水溶性高分子化合物を添加してもよい。
 その他の水溶性高分子化合物としては特に限定されず、例えば、ポリエチレンオキサイド(分散安定剤)、ポリエチレングリコール(分散安定剤)、ポリビニルピロリドン(分散安定剤)、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。更に、イソチアゾロン系、アゾール系、プロノポール、クロロタロニル、メチルスルホニルテトラクロルピロジン、カルベンタジム、フルオロフォルベット、二酢酸ナトリウム、ジヨードメチルパラトリルスルホンなどの防腐剤を含有してもよい。
 濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液に、消泡剤を添加してもよい。消泡剤は、経済面、環境面で問題のない範囲で適宜添加することができる。
 消泡剤としては、各種水性用のものが使用でき、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等の如き低級アルコール;アミルアルコール、ポリプロピレングリコールおよびその誘導体等の如き高級アルコール;オレイン酸、トール油、ミネラルオイル、石鹸等の如き油脂;ソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、プルロニック(登録商標)型ノニオン界面活性剤等の如き界面活性剤;シロキサン、シリコーン樹脂等の如きシリコーン系界面活性剤;アルカンジオール系、アセチレンジオール系界面活性剤等の如き界面活性剤;が挙げられ、単独あるいは、併用して使用される。代表的な消泡剤の市販品としては、アデカネートB、アデカネートB1068等のB-シリーズ(旭電化工業社製);フォーマスターDL、ノプコNXZ、SNデフォーマー113,325,308,368等のSNデフォーマーシリーズ;デヒドラン1293,デヒドラン1513〔サンノプコ(株)製〕;フロノンSB-110N、SB-210、510、551、アクアレン800、805、アクアレン1488〔共栄社化学(株)製〕;サーフィノール104E、440(エボニック(株)製);KS-607A〔信越化学社(株)製〕;FSアンチフォーム(ダウコーニング社製);BYK-020、031、073、W(ビッグケミー社製);デヒドラン981(ヘンケル白水社製);エパン-410、710、720〔第一工業製薬(株)製〕;Tego Foamexシリーズ(テゴ・ゴールドシュミット社製);フォームレックス-747、TY-10、EPシリーズ(日華化学社製)等が挙げられる。消泡剤の含有量はフルオロポリマー水性分散液に対して0.01~10質量%が好ましく、0.05~5質量%が特に好ましい。
 濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液に、消泡剤を添加してもよいが、添加しないことが好ましい。添加しない場合、コストの点で有利である。また、消泡剤を添加すると、フルオロポリマー水性分散液を塗膜化した時に着色するおそれがある。
(重合分散液)
 本開示の製造方法において用いる重合分散液は、重合体(I)の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーを重合することにより、製造することができる。重合により得られる重合分散液は、フルオロポリマー(ただし、重合体(I)を除く)、重合体(I)および水性媒体を含有する。
 重合分散液中のフルオロポリマーの含有量(固形分濃度)は、通常、10~50質量%であり、より好ましくは15質量%以上であり、好ましくは40質量%以下であり、より好ましくは35質量%以下である。
 重合分散液中のフルオロポリマーの含有量は、重合分散液1gを送風乾燥機中で150℃、60分の条件で乾燥し、加熱残分の質量を測定し、重合分散液の質量(1g)に対する、加熱残分の質量を百分率で算出することにより得られる値である。
(重合体(I))
 本開示の製造方法において用いる重合体(I)は、一般式(I)で表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含有する。
   CX=CXR(-CZ-A   (I)
(式中、XおよびXは、それぞれ独立して、F、Cl、HまたはCFであり;Xは、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;Aは、アニオン性基であり;Rは連結基であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;mは1以上の整数である。)
 本開示において、アニオン性基には、サルフェート基、カルボキシレート基などのアニオン性基に加えて、-COOHのような酸基、-COONHのような酸塩基などのアニオン性基を与える官能基が含まれる。アニオン性基としては、サルフェート基、カルボキシレート基、ホスフェート基、ホスホネート基、スルホネート基、または、-C(CFOM(式中、Mは、-H、金属原子、-NR 、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、Rは、Hまたは有機基である。)が好ましい。
 本開示の製造方法において、一般式(I)で表される単量体(I)として、1種または2種以上の単量体を用いることができる。
 Rは、連結基である。本開示において「連結基」は、(m+1)価連結基であり、mが1の場合は二価連結基である。連結基は、単結合であってもよく、少なくとも1個の炭素原子を含むことが好ましく、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。上限は限定されないが、たとえば、100以下であってよく、50以下であってよい。
 連結基は、鎖状または分岐鎖状、環状または非環状構造、飽和または不飽和、置換または非置換であってよく、所望により硫黄、酸素、およ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、尿素およ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。上記連結基は、炭素原子を含まず、酸素、硫黄または窒素等のカテナリーヘテロ原子であってもよい。
 mは1以上の整数であり、好ましくは1または2であり、より好ましくは1である。mが2以上の整数である場合、Z、ZおよびAは、同一であっても、異なっていてもよい。
 次に、一般式(I)においてmが1である場合の好適な構成について説明する。
 Rは、たとえば、酸素、硫黄、窒素等のカテナリーヘテロ原子、または、2価の有機基であることが好ましい。
 R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、たと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、Rは、鎖状および分岐鎖状のいずれでもよく、環状および非環状のいずれでもよい。また、Rは、官能基(たとえば、エステル、エーテル、ケトン(ケト基)、アミン、ハロゲン化物等)を含んでもよい。
 Rはまた、非フッ素の2価の有機基であってもよいし、部分フッ素化または過フッ素化された2価の有機基であってもよい。
 Rとしては、たとえば、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、または、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。
 Rは、エーテル結合またはケト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または全部がフッ素に置換されていてもよい。
 Rとして好ましくは、-(CH-、-(CF-、-(CF-O-、-O-(CF-、-(CF-O-(CF-、-O(CF-O-(CF-、-(CF-[O-(CF-、-O(CF-[O-(CF-、-[(CF-O]-[(CF-O]-、-O[(CF-O]-、-O[(CF-O]-[(CF-O]-、-O-[CFCF(CF)O]-(CF-、-O-(CF-O-[CF(CF)CFO]-、-O-[CFCF(CF)O]-(CF-O-、-O-[CFCF(CF)O]-(CF-O-[CF(CF)CFO]-、-[CFCF(CF)O]-、-[CF(CF)CFO]-、-(CF-O-[CF(CF)CFO]-、-(CF-O-[CF(CF)CFO]-(CF-、-[CFCF(CF)]-CO-(CF-、および、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およびdは独立して少なくとも1以上である。a、b、cおよび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およびdの上限は、たとえば、100である。
 Rとしてより好ましくは、-O-CF-、-O-CFCF-、-O-CFCF-O-、-O-CFCFCF-、-O-CFCFCF-O-、-O-CFCF(CF)-O-、-O-CFCF-O-CF(CF)CF-O-、-O-CFCF(CF)-O-CFCF-O-、および、-O-CFCF(CF)-O-CF-から選択される少なくとも1種である。
 Rとしては、一般式(r1):
   -CF-O-(CX -{O-CF(CF)}-(O)-   (r1)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、FまたはCF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または1である)で表される2価の基が好ましく、一般式(r2):
   -CF-O-(CX -(O)-   (r2)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、FまたはCFであり、eは0~3の整数であり、gは0または1である)で表される2価の基がより好ましい。
 Rとして好適な具体的としては、-CF-O-、-CF-O-CF-、-CF-O-CH-、-CF-O-CHCF-、-O-CF-、-O-CFCF-、-O-CFCFCF-、-O-CFCFCFCF-、-O-CFCF(CF)-O-CF-、-O-CFCF(CF)-O-CFCF-、-CF-O-CFCF-、-CF-O-CFCH-、-CF-O-CFCFCH-、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-、-CF-O-CF(CF)CF-O-、-CF-O-CF(CF)CF-O-CF-、-CF-O-CF(CF)CH-等が挙げられる。なかでも、Rは、酸素原子を含んでもよい、パーフルオロアルキレン基が好ましく、具体的には、-CF-O-、-CF-O-CF-、-O-CF-、-O-CFCF-、-O-CFCF(CF)-O-CF-、-O-CFCF(CF)-O-CFCF-、-CF-O-CFCF-、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-、または、-CF-O-CF(CF)CF-O-が好ましい。
 一般式(I)の-R-CZ-としては、一般式(s1):
   -CF-O-(CX -{O-CF(CF)}-(O)-CZ-   (s1)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、FまたはCF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または1であり、ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基である)で表されるものが好ましく、式(s1)において、ZおよびZは、FまたはCFがより好ましく、一方がFで他方がCFであることがさらに好ましい。
 また、一般式(I)において、-R-CZ-としては、一般式(s2):
   -CF-O-(CX -(O)-CZ-   (s2)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、FまたはCFであり、eは0~3の整数であり、gは0または1であり、ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基である)で表されるものが好ましく、式(s2)において、ZおよびZは、FまたはCFがより好ましく、一方がFで他方がCFであることがさらに好ましい。
 一般式(I)の-R-CZ-としては、-CF-O-CF-、-O-CFCF-、-O-CFCFCF-、-O-CFCFCFCF-、-O-CFCF(CF)-O-CF-、-O-CFCF(CF)-O-CFCF-、-O-CFCF(CF)-O-CFCFCF-、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-C(CF-、-CF-O-CF-CF-、-CF-O-CF-CF(CF)-、-CF-O-CF-C(CF-、-CF-O-CFCF-CF-、-CF-O-CFCF-CF(CF)-、-CF-O-CFCF-C(CF-、-CF-O-CF(CF)-CF-、-CF-O-CF(CF)-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)-C(CF-、-CF-O-CF(CF)CF-CF-、-CF-O-CF(CF)CF-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-C(CF-、-CF-O-CF(CF)CF-O-CF-、-CF-O-CF(CF)CF-O-CF(CF)-、または、-CF-O-CF(CF)CF-O-C(CF-が好ましく、-O-CFCF-、-O-CFCFCF-、-O-CFCFCFCF-、-O-CFCF(CF)-O-CF-、-O-CFCF(CF)-O-CFCF-、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-CF-CF(CF)-、-CF-O-CFCF-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-CF(CF)-、または、-CF-O-CF(CF)CF-O-CF(CF)-がより好ましく、-O-CFCF-、-O-CFCF(CF)-O-CFCF-が更に好ましい。
 重合体(I)は、高度にフッ素化されていることも好ましい。たとえば、ホスフェート基部分(たとえば、CHOP(O)(OM))およびサルフェート基部分(たとえば、CHOS(O)OM)のようなアニオン性基(A)を除き、重合体(I)中のC-H結合の80%以上、90%以上、95%以上、または100%がC-F結合で置換されていることが好ましい。
 単量体(I)および重合体(I)は、アニオン性基(A)を除いて、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(I)において、X、X、およびXの全てがFであり、R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、鎖状および分岐鎖状のいずれでもよく、環状およ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。
 単量体(I)および重合体(I)は、部分フッ素化されたものであってもよい。すなわち、単量体(I)および重合体(I)は、アニオン性基(A)を除いて、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。
 アニオン性基(A)は、-SOM、-SOM、-OSOM、-COOM、-SONR’CHCOOM、-CHOP(O)(OM)、[-CHO]P(O)(OM)、-CHCHOP(O)(OM)、[-CHCHO]P(O)(OM)、-CHCHOSOM、-P(O)(OM)、-SONR’CHCHOP(O)(OM)、[-SONR’CHCHO]P(O)(OM)、-CHOSOM、-SONR’CHCHOSOM、または、-C(CFOMであってよい。なかでも、-SOM、-OSOM、-COOM、-P(O)(OM)または-C(CFOMが好ましく、-COOM、-SOM、-OSOM、-P(O)(OM)または-C(CFOMがより好ましく、-SOM、-COOMまたは-P(O)(OM)がさらに好ましく、-SOMまたは-COOMが特に好ましい。
 Mは、H、金属原子、NR 、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、Rは、Hまたは有機基である。
 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またはLiが好ましい。
 Mとしては、-H、金属原子またはNR 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NR がより好ましく、-H、-Na、-K、-LiまたはNHが更に好ましく、-H、-Na、-KまたはNHが更により好ましく、-H、-NaまたはNHが特に好ましく、-Hまたは-NHが最も好ましい。
 重合体(I)において、各重合単位(I)で異なるアニオン性基を有してもよいし、同じアニオン性基を有してもよい。
 単量体(I)は、一般式(Ia)で示される単量体であることも好ましい。
 重合体(I)は、一般式(Ia)で示される単量体に基づく重合単位(Ia)を含む重合体であることも好ましい。
   CF=CF-O-Rf-A   (Ia)
(式中、Aはアニオン性基であり、Rfは、過フッ素化されており、鎖状または分岐鎖状、環状または非環状構造、飽和または不飽和、置換または非置換であってもよく、硫黄、酸素、およ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。)
 単量体(I)は、一般式(Ib)で示される単量体であることも好ましい。
 重合体(I)は、一般式(Ib)で示される単量体に基づく重合単位(Ib)を含む重合体であることも好ましい。
   CH=CH-O-Rf-A  (Ib)
(式中、Aはアニオン性基であり、Rfは式Iaで定義される過フッ素化二価連結基である。)
 一般式(I)において、Aはサルフェート基であることが好ましい形態の一つである。Aは、たとえば、-CHOSOM、-CHCHOSOM、または、-SONR’CHCHOSOMであり、式中、R’はH、または炭素数1~4のアルキル基であり、Mは上記と同じである。
 Aがサルフェート基である場合、一般式(I)で表される単量体としては、たとえば、CF=CF(OCFCFCHOSOM)、CF=CF(O(CFCHOSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)CHOSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCHOSOM)、CH=CH(O(CFCHOSOM)、CF=CF(OCFCFSON(CH)CHCHOSOM)、CH=CH(OCFCFCHOSOM)、CF=CF(OCFCFCFCFSON(CH)CHCHOSOM)、CH=CH(OCFCFCFCHOSOM)等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
 一般式(I)において、Aはスルホネート基であることも好ましい形態の一つである。Aとしてはたとえば、-SOMであり、式中、Mは上記と同じである。
 Aがスルホネート基である場合、一般式(I)で表される単量体としては、CF=CF(OCFCFSOM)、CF=CF(O(CFSOM)、CF=CF(O(CFSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)SOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFSOM)、CH=CH(OCFCFSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCFCFSOM)、CH=CH(O(CFSOM)、CH=CH(O(CFSOM)等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
 一般式(I)において、Aはカルボキシレート基であることも好ましい形態の一つである。Aとしては、たとえばCOOMまたはSONR’CHCOOMであり、式中、R’はHまたは炭素数1~4のアルキル基であり、Mは上記と同じである。Aがカルボキシレート基である場合、一般式(I)で表される単量体としては、CF=CF(OCFCFCOOM)、CF=CF(O(CFCOOM)、CF=CF(O(CFCOOM)、CF=CF(O(CFCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)COOM)、CF=CF(OCFCF(CF)O(CFCOOM)(nは1より大きい)、CH=CH(OCFCFCOOM)、CH=CH(O(CFCOOM)、CH=CH(O(CFCOOM)、CF=CF(OCFCFSONR’CHCOOM)、CF=CF(O(CFSONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)SONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFSONR’CHCOOM)、CH=CH(OCFCFSONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCFCFSONR’CHCOOM)、CH=CH(O(CFSONR’CHCOOM)、CH=CH(O(CFSONR’CHCOOM)等が挙げられる。上記式中、R’はHまたは炭素数1~4のアルキル基であり、Mは上記と同じである。
 一般式(I)において、Aはホスフェート基であることも好ましい形態の一つである。Aとしては、たとえば、-CHOP(O)(OM)、[-CHO]P(O)(OM)、-CHCHOP(O)(OM)、[-CHCHO]P(O)(OM)、[-SONR’CHCHO]P(O)(OM)またはSONR’CHCHOP(O)(OM)であり、式中、R’は炭素数1~4のアルキル基であり、Mは上記と同じである。
 Aがホスフェートである場合、一般式(I)で表される単量体としては、CF=CF(OCFCFCHOP(O)(OM))、CF=CF(O(CFCHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)CHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCFSON(CH)CHCHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCFCFCFSON(CH)CHCHOP(O)(OM))、CH=CH(OCFCFCHOP(O)(OM))、CH=CH(O(CFCHOP(O)(OM))、CH=CH(O(CFCHOP(O)(OM))等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
 一般式(I)において、Aはホスホネート基であることも好ましい形態の一つである。Aがホスホネート基である場合、一般式(I)で表される単量体としては、CF=CF(OCFCFP(O)(OM))、CF=CF(O(CFP(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)P(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFP(O)(OM))、CH=CH(OCFCFP(O)(OM))、CH=CH(O(CFP(O)(OM))、CH=CH(O(CFP(O)(OM))が挙げられ、式中、Mは上記と同じである。
 単量体(I)は、一般式(1)で表される単量体(1)であることが好ましい。
 重合体(I)は、一般式(1)で表される単量体に基づく重合単位(1)を含む重合体(1)であることが好ましい。
   CX=CY(-CZ-O-Rf-A)  (1)
(式中、Xは、同一または異なって、-HまたはFであり、Yは-H、-F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり、Zは、同一または異なって、-H、-F、アルキル基またはフルオロアルキル基である。Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、または、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。Aは、-COOM、-SOM、-OSOMまたは-C(CFOM(Mは、-H、金属原子、-NR 、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、Rは、Hまたは有機基である。)である。但し、X、YおよびZの少なくとも1つはフッ素原子を含む。)
 本開示の製造方法において、一般式(1)で表される単量体(1)と、他の単量体とを共重合してもよい。
 重合体(1)は、一般式(1)で表される単量体(1)の単独重合体であってもよいし、他の単量体との共重合体であってもよい。
 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(1)において、Xは-Hまたは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。たとえば、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(1)において、Yは-H、-F、アルキル基または含フッ素アルキル基である。上記アルキル基は、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。上記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。上記Yとしては、-H、-FまたはCFが好ましく、-Fがより好ましい。
 一般式(1)において、Zは、同一または異なって、-H、-F、アルキル基またはフルオロアルキル基である。上記アルキル基は、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。上記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。上記Zとしては、-H、-FまたはCFが好ましく、-Fがより好ましい。
 一般式(1)において、上記X、YおよびZの少なくとも1つはフッ素原子を含む。たとえば、Xが-Hであり、YおよびZが-Fであってよい。
 一般式(1)において、上記Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、または、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。
 上記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以下が更に好ましく、6以下が特に好ましく、3以下が最も好ましい。上記含フッ素アルキレン基としては、-CF-、-CHCF-、-CFCF-、-CFCH-、-CFCFCF-、-CFCFCH-、-CF(CF)-、-CF(CF)CF-、-CF(CF)CH-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。
 上記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、上記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以下が更に好ましく、9以下が特に好ましく、6以下が最も好ましい。上記エーテル結合を有する含フッ素アルキレン基は、たとえば、一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式中、ZはFまたはCF;ZおよびZはそれぞれHまたはF;ZはH、FまたはCF;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。
 上記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、-CFCF(CF)OCF-、-CF(CF)CF-O-CF(CF)-、-(CF(CF)CF-O)-CF(CF)-(式中、nは1~10の整数)、-CF(CF)CF-O-CF(CF)CH-、-(CF(CF)CF-O)-CF(CF)CH-(式中、nは1~10の整数)、-CHCFCFO-CHCFCH-、-CFCFCFO-CF-、-CFCFCFO-CFCF-、-CFCFCFO-CFCFCF-、-CFCFCFO-CFCFCH-、-CFCFO-CF-、-CFCFO-CFCH-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(1)において、Aは、-COOM、-SOM、-OSOMまたは-C(CFOM(Mは、H、金属原子、NR 、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、Rは、Hまたは有機基)である。
 R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またはLiが好ましい。
 Mとしては、H、金属原子またはNR 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NR がより好ましく、H、Na、K、LiまたはNHが更に好ましく、H、Na、KまたはNHが更により好ましく、H、NaまたはNHが特に好ましく、HまたはNHが最も好ましい。
 Aとしては、-COOMまたは-SOMが好ましい。
 一般式(1)で表される単量体としては、たとえば、一般式(1a):
   CX=CFCF-O-(CF(CF)CFO)n5-CF(CF)-A   (1a)
(式中、各Xは、同一であり、FまたはHを表す。n5は0または1~10の整数を表し、Aは、上記定義と同じ。)で表される単量体が例示される。
 一般式(1a)において、n5は、一次粒子径が小さい粒子を得ることができる点で、0または1~5の整数であることが好ましく、0、1または2であることがより好ましく、0または1であることが更に好ましい。
 本開示の製造方法において、一般式(1a)で表される単量体と、他の単量体とを共重合してもよい。
 重合体(1)は、一般式(1a)で表される単量体の単独重合体であってもよいし、他の単量体との共重合体であってもよい。
  単量体(1)は、一般式(1A)で表される単量体であることが好ましい。
 重合単位(1)は、一般式(1A)で表される単量体に基づく重合単位(1A)であることが好ましい。
   CH=CF(-CF-O-Rf-A)   (1A)
(式中、RfおよびAは前記と同じ。)
 本開示の製造方法において、一般式(1A)で表される単量体と、他の単量体とを共重合してもよい。
 重合体(1)は、一般式(1A)で表される単量体の単独重合体であってもよいし、他の単量体との共重合体であってもよい。
 式(1A)で表される単量体として具体的には、一般式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、ZはFまたはCF;ZおよびZはそれぞれHまたはF;ZはH、FまたはCF;p1+q1+r1が0~10の整数;s1は0または1;t1は0~5の整数、ただし、ZおよびZがともにHの場合、p1+q1+r1+s1が0でない;Aは上記定義と同じ)で表される単量体が挙げられる。より具体的には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
などが好ましく挙げられ、なかでも
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
であることが好ましい。
 一般式(1A)で表される単量体としては、式(1A)中のAが-COOMであることが好ましく、特に、CH=CFCFOCF(CF)COOM、および、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)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、CH=CFCFOCF(CF)COOMがより好ましい。
 また、一般式(1)で表される単量体としては、下記式で表される単量体等も挙げられる。
   CF=CFCF-O-Rf-A
(式中、RfおよびAは上記と同じ)
 より具体的には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
等が挙げられる。
 単量体(I)は、一般式(2)で表される単量体(2)であることも好ましい。
 重合体(I)は、一般式(2)で表される単量体に基づく重合単位(2)を含む重合体(2)であることも好ましい。
   CX=CY(-O-Rf-A)  (2)
(式中、Xは、同一または異なって、-HまたはFであり、Yは-H、-F、アルキル基また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、または、炭素数2~100のエーテル結合もしくはケト基を有する含フッ素アルキレン基である。Aは、前記と同じである。)
 本開示の製造方法において、一般式(2)で表される単量体(2)と、他の単量体とを共重合してもよい。
 重合体(2)は、一般式(2)で表される単量体の単独重合体であってもよいし、他の単量体との共重合体であってもよい。
 一般式(2)において、Xは-Hまたは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。たとえば、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(2)において、Yは-H、-F、アルキル基また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または-CFが好ましく、-Fがより好ましい。
 一般式(2)において、上記Xおよび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。たとえば、Xが-Hであり、YおよびZが-Fであってよい。
 一般式(2)において、上記Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、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、または、炭素数2~100のケト基を有する含フッ素アルキレン基である。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。
 Rfの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、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下が更に好ましく、5以下が特に好ましい。含フッ素アルキレン基としては、-CF-、-CHCF-、-CFCF-、-CFCH-、-CFCFCH-、-CF(CF)-、-CF(CF)CF-、-CF(CF)CH-、-CFCFCF-、CFCFCFCF-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く、分岐していない直鎖状のパーフルオロアルキレン基であることがより好ましい。
 上記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、上記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以下が更に好ましく、5以下が特に好ましい。上記エーテル結合を有する含フッ素アルキレン基は、たとえば、一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、ZはFまたはCF;ZおよびZはそれぞれHまたはF;ZはH、FまたはCF;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。
 上記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、-CFCF(CF)OCF-、-CFCF(CF)OCFCF-、-CFCF(CF)OCFCFCF-、-CF(CF)CF-O-CF(CF)-、-(CF(CF)CF-O)-CF(CF)-(式中、nは1~10の整数)、-CF(CF)CF-O-CF(CF)CH-、-(CF(CF)CF-O)-CF(CF)CH-(式中、nは1~10の整数)、-CHCFCFO-CHCFCH-、-CFCFCFO-CF-、-CFCFCFO-CFCF-、-CFCFCFO-CFCFCF-、-CFCFCFO-CFCFCH-、-CFCFO-CF-、-CFCFO-CFCH-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。
 上記ケト基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、上記ケト基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以下が更に好ましく、5以下が特に好ましい。
 上記ケト基を有する含フッ素アルキレン基として具体的には、-CFCF(CF)CO-CF-、-CFCF(CF)CO-CFCF-、-CFCF(CF)CO-CFCFCF-、-CFCF(CF)CO-CFCFCFCF-等が挙げられる。上記ケト基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。
 含フッ素アルキレン基中のケト基に水が付加してもよい。したがって、単量体(2)は水和物であってもよい。ケト基に水が付加した含フッ素アルキレン基としては、-CFCF(CF)C(OH)-CF-、-CFCF(CF)C(OH)-CFCF-、-CFCF(CF)C(OH)-CFCFCF-、-CFCF(CF)C(OH)-CFCFCFCF-等が挙げられる。
 一般式(2)で表される単量体は、一般式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、(2e)、(2f)および(2g)で表される単量体からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
   CF=CF-O-(CFn1-A    (2a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Aは前記と同じ。)
   CF=CF-O-(CFC(CF)F)n2-A    (2b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Aは、前記定義と同じ。)
   CF=CF-O-(CFXn3-A    (2c)
(式中、Xは、FまたはCFを表し、n3は、1~10の整数を表し、Aは、前記定義と同じ。)
   CF=CF-O-(CFCFXO)n4-(CFn6-A  (2d)
(式中、n4は、1~10の整数を表し、n6は、1~3の整数を表し、AおよびXは、前記定義と同じ。)
   CF=CF-O-(CFCFCFXO)n5-CFCFCF-A  (2e)
(式中、n5は、0~10の整数を表し、AおよびXは、前記定義と同じ。)
   CF=CF-O-(CFn7-O-(CFn8-A  (2f)
(式中、n7は、1~10の整数を表し、n8は、1~3の整数を表す。Aは、前記定義と同じ。)
   CF=CF[OCFCF(CF)]n9O(CFn10O[CF(CF)CFO]n11CF(CF)-A  (2g)
(式中、n9は、0~5の整数を表し、n10は、1~8の整数を表し、n11は、0~5の整数を表す。Aは、前記定義と同じ。)
 一般式(2a)において、上記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。
 一般式(2a)で表される単量体としては、たとえば、CF=CF-O-CFCOOM、CF=CF(OCFCFCOOM)、CF=CF(O(CFCOOM)、CF=CF(OCFCFSOM)、CF=CFOCFSOM、CF=CFOCFCFCFSOM(式中、Mは上記定義と同じ。)が挙げられる。
 一般式(2b)において、n2は、得られる組成物の分散安定性の点で、3以下の整数であることが好ましい。
 一般式(2c)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、上記Aは、-COOMであることが好ましく、上記Mは、H、NaまたはNHであることが好ましい。
 一般式(2d)において、Xは、組成物の分散安定性の点で、-CF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、Aは、-COOMであることが好ましく、Mは、H、NaまたはNHであることが好ましい。
 一般式(2d)で表される単量体としては、たとえば、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCOOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCOOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCFCOOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFSOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFSOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCFSOM(式中、Mは、H、NHまたはアルカリ金属を表す。)が挙げられる。
 一般式(2e)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、Aは、-COOMであることが好ましく、Mは、HまたはNHであることが好ましい。
 一般式(2e)で表される単量体としては、たとえば、CF=CFOCFCFCFCOOM(式中、Mは、H、Na、NHまたはアルカリ金属を表す。)が挙げられる。
 一般式(2f)において、n7は、水溶性の点で5以下の整数であることが好ましく、Aは、-COOMまたは-SOMであることが好ましく、-COOMがより好ましい。Mは、H、Na、KまたはNHであることが好ましい。
 一般式(2f)で表される単量体としては、たとえば、CF=CF-O-(CF-O-CF-COOM(式中、Mは、H、NHまたはアルカリ金属を表す。)が挙げられる。
 一般式(2g)において、n9は、水溶性の点で3以下の整数であることが好ましく、n10は3以下の整数であることが好ましく、n11は3以下の整数であることが好ましく、Aは、-COOMまたは-SOMであることが好ましく、-COOMがより好ましい。Mは、H、Na、KまたはNHであることが好ましい。
 一般式(2g)で表される単量体としては、たとえば、CF=CFO(CFOCF(CF)COOM、CF=CFOCFCFOCF(CF)CFOCF(CF)COOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFOCF(CF)COOM、CF=CF[OCFCF(CF)]O(CFO[CF(CF)CFO]CF(CF)COOM、CF=CF[OCFCF(CF)]O(CFO[CF(CF)CFO]CF(CF)COOM(式中、Mは、H、NHまたはアルカリ金属を表す。)が挙げられる。
 単量体(I)は、一般式(3)で表される単量体(3)であることも好ましい。
 重合体(I)は、一般式(3)で表される単量体に基づく重合単位(3)を含む重合体(3)であることも好ましい。
   CX=CY(-Rf-A)  (3)
(式中、Xは、同一または異なって、-HまたはFであり、Yは-H、-F、アルキル基また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、または、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。Aは、前記と同じである。)
 本開示の製造方法において、一般式(3)で表される単量体(3)と、他の単量体とを共重合してもよい。
 重合体(3)は、一般式(3)で表される単量体の単独重合体であってもよいし、他の単量体との共重合体であってもよい。
 なお、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(3)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(3)において、Xおよび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(3)で表される単量体は、一般式(3a):
   CF=CF-(CFn1-A   (3a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Aは、前記定義と同じ。)で表される単量体、および、一般式(3b):
   CF=CF-(CFC(CF)F)n2-A   (3b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Aは、前記定義と同じ。)で表される単量体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(3a)および一般式(3b)において、Aは、-SOMまたはCOOMが好ましく、Mは、H、金属原子、NR 、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ことが好ましい。Rは、Hまたは有機基を表す。
 一般式(3a)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。Aは、-COOMであることが好ましく、Mは、HまたはNHであることが好ましい。
 一般式(3a)で表される単量体としては、たとえば、CF=CFCFCOOM(式中、Mは上記定義と同じ。)が挙げられる。
 一般式(3b)において、n2は、得られる組成物の分散安定性の点で、3以下の整数であることが好ましく、Aは、-COOMであることが好ましく、Mは、HまたはNHであることが好ましい。
 次に、一般式(I)においてmが2以上の整数である場合の好適な構成について説明する。
 単量体(I)は、一般式(4a)および一般式(4b)で表される単量体からなる群より選択される少なくとも1種であることも好ましい。
 重合体(I)は、一般式(4a)および一般式(4b)で表される単量体からなる群より選択される少なくとも1種の単量体に基づく重合単位(4)を含む重合体(4)であることも好ましい。
   CF=CF-CF-O-QF1-CF(-QF2-CZ-A)  (4a)
(式中、Z、ZおよびAは上記定義と同じ、QF1およびQF2は、同一又は異なって、単結合、炭素炭素間にエーテル結合を含んでいてもよい含フッ素アルキレン基または炭素炭素間にエーテル結合を含んでいてもよい含フッ素オキシアルキレン基である)
   CF=CF-O-QF1-CF(-QF2-CZ-A)  (4b)
(式中、Z、Z、A、QF1およびQF2は上記定義と同じ)
 一般式(4a)および一般式(4b)で表される単量体としては、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
等が挙げられる。
 単量体(I)としては、単量体(1)、単量体(2)および単量体(3)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、単量体(1)、または単量体(2)がより好ましく、単量体(2)さらに好ましい。
 重合体(I)は、重合体(1)、重合体(2)および重合体(3)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、重合体(1)、または重合体(2)がより好ましく、重合体(2)がさらに好ましい。
 本開示の製造方法において、単量体(I)と、他の単量体とを共重合してもよい。
 重合体(I)は、重合単位(I)のみからなる単独重合体であってもよいし、重合単位(I)と、一般式(I)で表される単量体と共重合可能な他の単量体に基づく重合単位とを含む共重合体であってもよい。水性媒体への溶解性の観点からは、重合単位(I)のみからなる単独重合体が好ましい。重合単位(I)は、各出現において、同一または異なっていてもよく、重合体(I)は、2種以上の異なる一般式(I)で表される単量体に基づく重合単位(I)を含んでいてもよい。
 上記他の単量体としては、一般式CFR=CR(式中、Rは、独立に、H、Fまたは炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である)で表される単量体が好ましい。また、他の単量体としては、炭素数2または3の含フッ素エチレン性単量体が好ましい。他の単量体としては、たとえば、CF=CF、CF=CFCl、CH=CF、CFH=CH、CFH=CF、CF=CFCF、CH=CFCF、CH=CHCF、CHF=CHCF(E体)、CHF=CHCF(Z体)などが挙げられる。
 なかでも、共重合性が良好である点で、テトラフルオロエチレン(CF=CF)、クロロトリフルオロエチレン(CF=CFCl)およびフッ化ビニリデン(CH=CF)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、テトラフルオロエチレンおよびフッ化ビニリデン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。従って、上記他の単量体に基づく重合単位は、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位であることが好ましい。上記他の単量体に基づく重合単位は、各出現において、同一または異なっていてもよく、重合体(I)は、2種以上の異なる他の単量体に基づく重合単位を含んでいてもよい。
 上記他の単量体としては、また、一般式(n1-2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、X、Xは同じかまたは異なりHまたはF;XはH、F、Cl、CHまたはCF;X、Xは同じかまたは異なりHまたはF;aおよびcは同じかまたは異なり0または1である。Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキル基または炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキル基)で表される単量体が挙げられる。
 具体的には、CH=CFCF-O-Rf、CF=CF-O-Rf、CF=CFCF-O-Rf、CF=CF-Rf、CH=CH-Rf、CH=CH-O-Rf(式中、Rfは前記式(n1-2)と同じ)などが好ましく挙げられる。
 上記他の単量体としては、式(n2-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、XはH、FまたはCH;Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキル基または炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキル基)で表される含フッ素アクリレート単量体も挙げられる。上記Rf基は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式中、d3は1~4の整数;e3は1~10の整数)などが挙げられる。
 上記他の単量体としては、式(n2-2):
   CH=CHO-Rf   (n2-2)
(式中、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキル基または炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキル基)で表される含フッ素ビニルエーテルも挙げられる。
 一般式(n2-2)の単量体として具体的には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、e6は1~10の整数)などが好ましく挙げられる。
 より具体的には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
などが挙げられる。
 その他、一般式(n2-3):
   CH=CHCHO-Rf   (n2-3)
(式中、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキル基または炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキル基)で表される含フッ素アリルエーテル、一般式(n2-4):
CH=CH-Rf   (n2-4)
(式中、Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキル基または炭素数2~100のエーテル結合を有する含フッ素アルキル基)で表される含フッ素ビニル単量体等も挙げられる。
 一般式(n2-3)および(n2-4)で表される単量体として具体的には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
などの単量体が挙げられる。
 重合体(I)は、通常、末端基を有する。末端基は、重合時に生成する末端基であり、代表的な末端基は、水素、ヨウ素、臭素、鎖状または分岐鎖状のアルキル基、および、鎖状または分岐鎖状のフルオロアルキル基から独立に選択され、任意追加的に少なくとも1つのカテナリーヘテロ原子を含有してもよい。アルキル基またはフルオロアルキル基は、炭素数が1~20であることが好ましい。これらの末端基は、一般的には、重合体(I)の形成に使用される開始剤または連鎖移動剤から生成するか、または連鎖移動反応中に生成する。
 重合体(I)において、重合単位(I)の含有量としては、全重合単位に対して、好ましくなる順に、1.0モル%以上、3.0モル%以上、5.0モル%以上、10モル%以上、20モル%以上、30モル%以上、40モル%以上、50モル%以上、60モル%以上、70モル%以上、80モル%以上、90モル%以上である。重合単位(I)の含有量は、実質的に100モル%であることが特に好ましく、重合体(I)は、重合単位(I)のみからなることが最も好ましい。
 重合体(I)において、一般式(I)で表される単量体と共重合可能な他の単量体に基づく重合単位の含有量としては、全重合単位に対して、好ましくなる順に、99.0モル%以下、97.0モル%以下、95.0モル%以下、90モル%以下、80モル%以下、70モル%以下、60モル%以下、50モル%以下、40モル%以下、30モル%以下、20モル%以下、10モル%以下である。一般式(I)で表される単量体と共重合可能な他の単量体に基づく重合単位の含有量は、実質的に0モル%であることが特に好ましく、重合体(I)は、他の単量体に基づく重合単位を含まないことが最も好ましい。
 重合体(I)の数平均分子量は、0.1×10以上が好ましく、0.2×10以上がより好ましく、0.3×10以上が更に好ましく、0.4×10以上が更により好ましく、0.5×10以上が殊更に好ましく、1.0×10以上が特に好ましく、3.0×10以上が殊更特に好ましく、3.1×10以上が最も好ましい。また、75.0×10以下が好ましく、50.0×10以下がより好ましく、40.0×10以下が更に好ましく、30.0×10以下が殊更に好ましく、20.0×10以下が特に好ましい。数平均分子量および重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により、単分散ポリスチレンを標準として分子量を算出する値である。また、GPCによる測定ができない場合には、NMR、FT-IR等により得られた末端基数から計算された数平均分子量とメルトフローレートとの相関関係により、重合体(I)の数平均分子量を求めることができる。メルトフローレートは、JIS K 7210に準拠して測定できる。
 重合体(I)の重量平均分子量の下限としては、好ましくなる順に、0.2×10以上、0.4×10以上、0.6×10以上、0.8×10以上、1.0×10以上、2.0×10以上、5.0×10以上、10.0×10以上、15.0×10以上、20.0×10以上、25.0×10以上である。また、重合体(I)の重量平均分子量の上限としては、好ましくなる順に、150.0×10以下、100.0×10以下、60.0×10以下、50.0×10以下、40.0×10以下である。
 重合体(I)は、53以下のイオン交換率(IXR)を有することが好ましい。上記IXRは、イオン性基に対するポリマー主鎖中の炭素原子数と定義される。加水分解によりイオン性となる前駆体基(たとえば、-SOF)は、IXRを決定する目的ではイオン性基と見なされない。
 IXRは、0.5以上が好ましく、1以上がより好ましく、3以上が更に好ましく、4以上が更により好ましく、5以上が殊更に好ましく、8以上が特に好ましい。また、IXRは43以下がより好ましく、33以下が更に好ましく、23以下が特に好ましい。
 重合体(I)のイオン交換容量としては、好ましくなる順に、0.80meq/g以上、1.50meq/g以上、1.75meq/g以上、2.00meq/g以上、2.20meq/g以上、2.20meq/g超、2.50meq/g以上、2.60meq/g以上、3.00meq/g以上、3.50meq/g以上である。イオン交換容量は、重合体(I)のイオン性基(アニオン性基)の含有量であり、重合体(I)の組成から計算により求められる。
 重合体(I)において、イオン性基(アニオン性基)は、典型的に、ポリマー主鎖に沿って分布している。上記重合体(I)は、ポリマー主鎖を、この主鎖に結合された繰り返し側鎖とともに含み、この側鎖はイオン性基を有することが好ましい。
 重合体(I)は、10未満、より好ましくは7未満のpKaを有するイオン性基を含むことが好ましい。重合体(I)のイオン性基は、好ましくは、スルホナート、カルボキシラート、ホスホナート、および、ホスファートからなる群から選択される。
 用語「スルホナート、カルボキシラート、ホスホナート、およびホスファート」は、それぞれの塩、または塩を形成し得るそれぞれの酸をいうことが意図される。塩が用いられる場合、好ましくは、その塩はアルカリ金属塩またはアンモニウム塩である。好ましいイオン性基は、カルボキシラート基、スルホナート基である。
 重合体(I)は、水溶性を有していることが好ましい。水溶性とは、容易に水性媒体に溶解または分散する性質を意味する。水溶性を有する重合体(I)は、たとえば、動的光散乱法(DLS)によって、粒子径を測定できないか、または、10nm以下の粒子径が示される。
 重合体(I)の水溶液の粘度は、好ましくは5.0mPa.s以上であり、より好ましくは8.0mPa.s以上であり、さらに好ましくは10.0mPa.s以上であり、特に好ましくは12.0mPa.s以上であり、最も好ましくは14.0mPa.s以上であり、好ましくは100.0mPa.s以下であり、より好ましくは50.0mPa.s以下であり、さらに好ましくは25.0mPa.s以下であり、殊更に好ましくは20.0mPa.s以下である。
 重合体(I)の水溶液の粘度は、水溶液中の重合体(I)の含有量を水溶液に対して33質量%に調整し、得られた水溶液の粘度を、エー・アンド・デイ社製音叉振動式粘度計(型番:SV-10)を用いて、20℃で測定することにより、特定することができる。
 重合体(I)の臨界ミセル濃度(CMC)は、好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上であり、さらに好ましくは1質量%以上であり、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以下である。
 重合体(I)の臨界ミセル濃度は、表面張力を測定することで決定できる。表面張力は、例えば、協和界面科学社製表面張力計DY-300型により測定することができる。
 重合体(I)の酸価は、好ましくは60以上であり、より好ましくは90以上であり、さらに好ましくは120以上であり、特に好ましくは150以上であり、最も好ましくは180以上であり、上限は特に限定されないが、好ましくは300以下である。
 重合体(I)の酸価は、重合体(I)が酸型の官能基以外のアニオン性基、たとえば、-COOM、-SOM、-OSOMまたは-C(CFOM(Mは、金属原子、NR 、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、Rは、Hまたは有機基)を有している場合には、これらの基を酸型の基に変換した後、酸-塩基滴定によって測定できる。
(水性媒体)
 水性媒体は、重合を行わせる反応媒体であって、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、たとえば、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。水性媒体として、好ましくは水である。
(フルオロモノマー)
 本開示の製造方法において用いるフルオロモノマーとしては、二重結合を少なくとも1つ有するものが好ましい。上記フルオロモノマーとしては、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]、クロロトリフルオロエチレン[CTFE]、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン[VDF]、トリフルオロエチレン、フルオロアルキルビニルエーテル、フルオロアルキルエチレン、フルオロアルキルアリルエーテル、トリ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、一般式(100):CHX101=CX102Rf101(式中、X101およびX102は、一方がHであり、他方がFであり、Rf101は炭素数1~12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)で表されるフルオロモノマー、フッ素化ビニルヘテロ環状体、及び、架橋部位を与えるモノマー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。
 上記フルオロアルキルビニルエーテルとしては、例えば、
   一般式(110):CF=CF-ORf111
(式中、Rf111は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるフルオロモノマー、
   一般式(120):CF=CF-OCH-Rf121
(式中、Rf121は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基)で表されるフルオロモノマー、
   一般式(130):CF=CFOCFORf131
(式中、Rf131は炭素数1~6の直鎖又は分岐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、1~3個の酸素原子を含む炭素数2~6の直鎖又は分岐状パーフルオロオキシアルキル基である。)で表されるフルオロモノマー、
   一般式(140):CF=CFO(CFCF(Y141)O)(CF
(式中、Y141はフッ素原子又はトリフルオロメチル基を表す。mは1~4の整数である。nは1~4の整数である。)で表されるフルオロモノマー、及び、
   一般式(150):CF=CF-O-(CFCFY151-O)-(CFY152-A151
(式中、Y151は、フッ素原子、塩素原子、-SOF基又はパーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアルキル基は、エーテル性の酸素及び-SOF基を含んでもよい。nは、0~3の整数を表す。n個のY151は、同一であってもよいし異なっていてもよい。Y152は、フッ素原子、塩素原子又は-SOF基を表す。mは、1~5の整数を表す。m個のY152は、同一であってもよいし異なっていてもよい。A151は、-SO151、-COZ151又は-POZ152153を表す。X151は、F、Cl、Br、I、-OR151又は-NR152153を表す。Z151、Z152及びZ153は、同一又は異なって、-NR154155又は-OR156を表す。R151、R152、R153、R154、R155及びR156は、同一又は異なって、H、アンモニウム、アルカリ金属、フッ素原子を含んでも良いアルキル基、アリール基、若しくはスルホニル含有基を表す。)で表されるフルオロモノマー
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。
 本開示において、上記「パーフルオロ有機基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる有機基を意味する。上記パーフルオロ有機基は、エーテル酸素を有していてもよい。
 一般式(110)で表されるフルオロモノマーとしては、Rf111が炭素数1~10のパーフルオロアルキル基であるフルオロモノマーが挙げられる。上記パーフルオロアルキル基の炭素数は、好ましくは1~5である。
 一般式(110)におけるパーフルオロ有機基としては、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。
 一般式(110)で表されるフルオロモノマーとしては、更に、上記一般式(110)において、Rf111が炭素数4~9のパーフルオロ(アルコキシアルキル)基であるもの、Rf111が下記式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、mは、0又は1~4の整数を表す。)で表される基であるもの、Rfが下記式:
CFCFCF-(O-CF(CF)-CF
(式中、nは、1~4の整数を表す。)で表される基であるもの等が挙げられる。
 一般式(110)で表されるフルオロモノマーとしては、なかでも、
   一般式(160):CF=CF-ORf161
(式中、Rf161は、炭素数1~10のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるフルオロモノマーが好ましい。Rf161は、炭素数が1~5のパーフルオロアルキル基であることが好ましい。
 フルオロアルキルビニルエーテルとしては、一般式(160)、(130)及び(140)で表されるフルオロモノマー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。
 一般式(160)で表されるフルオロモノマーとしては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、及び、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、及び、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)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。
 一般式(130)で表されるフルオロモノマーとしては、CF=CFOCFOCF、CF=CFOCFOCFCF、及び、CF=CFOCFOCFCFOCF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。
 一般式(140)で表されるフルオロモノマーとしては、CF=CFOCFCF(CF)O(CFF、CF=CFO(CFCF(CF)O)(CFF、及び、CF=CFO(CFCF(CF)O)(CFF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。
 一般式(150)で表されるフルオロモノマーとしては、CF=CFOCFCFSOF、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFSOF、CF=CFOCFCF(CFCFSOF)OCFCFSOF及びCF=CFOCFCF(SOF)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(100)で表されるフルオロモノマーとしては、Rf101が直鎖のフルオロアルキル基であるフルオロモノマーが好ましく、Rf101が直鎖のパーフルオロアルキル基であるフルオロモノマーがより好ましい。Rf101の炭素数は1~6であることが好ましい。一般式(100)で表されるフルオロモノマーとしては、CH=CFCF、CH=CFCFCF、CH=CFCFCFCF、CH=CFCFCFCFH、CH=CFCFCFCFCF、CHF=CHCF(E体)、CHF=CHCF(Z体)などが挙げられ、なかでも、CH=CFCF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。
 フルオロアルキルエチレンとしては、
   一般式(170):CH=CH-(CF-X171
(式中、X171はH又はFであり、nは3~10の整数である。)で表されるフルオロアルキルエチレンが好ましく、CH=CH-C、及び、CH=CH-C13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。
 上記フルオロアルキルアリルエーテルとしては、例えば、
   一般式(180):CF=CF-CF-ORf111
(式中、Rf111は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるフルオロモノマーが挙げられる。
 一般式(180)のRf111は、一般式(110)のRf111と同じである。Rf111としては、炭素数1~10のパーフルオロアルキル基または炭素数1~10のパーフルオロアルコキシアルキル基が好ましい。一般式(180)で表されるフルオロアルキルアリルエーテルとしては、CF=CF-CF-O-CF、CF=CF-CF-O-C、CF=CF-CF-O-C、及び、CF=CF-CF-O-Cからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、CF=CF-CF-O-C、CF=CF-CF-O-C、及び、CF=CF-CF-O-C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、CF=CF-CF-O-CFCFCFがさらに好ましい。
 上記フッ素化ビニルヘテロ環状体としては、一般式(230):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式中、X231及びX232は、独立に、F、Cl、メトキシ基又はフッ素化メトキシ基であり、Y231は式Y232又は式Y233である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式中、Z231及びZ232は、独立に、F又は炭素数1~3のフッ素化アルキル基である。))で表されるフッ素化ビニルヘテロ環状体が挙げられる。
 架橋部位を与えるモノマーとしては、
   一般式(180):CX181 =CX182-R 181CHR181183
(式中、X181及びX182は、独立に、水素原子、フッ素原子又はCH、R 181は、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、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、R181は、水素原子又はCH、X183は、ヨウ素原子又は臭素原子である。)で表されるフルオロモノマー、
   一般式(190):CX191 =CX192-R 191193
(式中、X191及びX192は、独立に、水素原子、フッ素原子又はCH、R 191は、フルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレン基、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、X193は、ヨウ素原子又は臭素原子である。)で表されるフルオロモノマー、
   一般式(200):CF=CFO(CFCF(CF)O)(CF-X201
(式中、mは0~5の整数、nは1~3の整数、X201は、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、臭素原子、又は、-CHIである。)で表されるフルオロモノマー、及び、
   一般式(210):CH=CFCFO(CF(CF)CFO)(CF(CF))-X211
(式中、mは0~5の整数、nは1~3の整数、X211は、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、臭素原子、又は-CHOHである。)で表されるフルオロモノマー、及び、
   一般式(220):CR221222=CR223-Z221-CR224=CR225226
(式中、R221、R222、R223、R224、R225及びR226は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基である。Z221は、直鎖又は分岐状で酸素原子を有していてもよい、炭素数1~18のアルキレン基、炭素数3~18のシクロアルキレン基、少なくとも部分的にフッ素化している炭素数1~10のアルキレン基若しくはオキシアルキレン基、又は、
   -(Q)-CFO-(CFCFO)(CFO)-CF-(Q)
(式中、Qはアルキレン基又はオキシアルキレン基である。pは0又は1である。m/nが0.2~5である。)で表され、分子量が500~10000である(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である。)で表されるモノマー
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。
 X183及びX193は、ヨウ素原子であることが好ましい。R 181及びR 191は炭素数が1~5のパーフルオロアルキレン基であることが好ましい。R181は、水素原子であることが好ましい。X201は、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、臭素原子、又は、-CHIであることが好ましい。X211は、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ヨウ素原子、臭素原子、又は-CHOHであることが好ましい。
 架橋部位を与えるモノマーとしては、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCN、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCOOH、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCHI、CF=CFOCFCFCHI、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CN、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)COOH、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CHOH、CH=CHCFCFI、CH=CH(CFCH=CH、CH=CH(CFCH=CH、及び、CF=CFO(CFCN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、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCN及びCF=CFOCFCFCHI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。
 上記重合において、上記フルオロモノマーとフッ素非含有モノマーとを重合してもよい。上記フッ素非含有モノマーとしては、上記フルオロモノマーと反応性を有する炭化水素系モノマー等が挙げられる。上記炭化水素系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のアルケン類;エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、n-酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、吉草酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、パラ-t-ブチル安息香酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、モノクロル酢酸ビニル、アジピン酸ビニル、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、ソルビン酸ビニル、桂皮酸ビニル、ウンデシレン酸ビニル、ヒドロキシ酢酸ビニル、ヒドロキシプロピオイン酸ビニル、ヒドロキシ酪酸ビニル、ヒドロキシ吉草酸ビニル、ヒドロキシイソ酪酸ビニル、ヒドロキシシクロヘキサンカルボン酸ビニル等のビニルエステル類;エチルアリルエーテル、プロピルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、イソブチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル等のアルキルアリルエーテル類;エチルアリルエステル、プロピルアリルエステル、ブチルアリルエステル、イソブチルアリルエステル、シクロヘキシルアリルエステル等のアルキルアリルエステル;メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ビニルメタクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類等が挙げられる。
 上記フッ素非含有モノマーとしては、また、官能基含有炭化水素系モノマー(但し、架橋部位を与えるモノマーを除く)であってもよい。上記官能基含有炭化水素系モノマーとしては、例えば、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシプロピルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ヒドロキシイソブチルビニルエーテル、ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル等のヒドロキシアルキルビニルエーテル類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、コハク酸、無水コハク酸、フマル酸、無水フマル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、パーフルオロブテン酸等のカルボキシル基を有するフッ素非含有モノマー;ビニルスルホン酸などのスルホ基を有するフッ素非含有単量体;グリシジルビニルエーテル、グリシジルアリルエーテル等のグリシジル基を有するフッ素非含有モノマー;アミノアルキルビニルエーテル、アミノアルキルアリルエーテル等のアミノ基を有するフッ素非含有モノマー;(メタ)アクリルアミド、メチロールアクリルアミド等のアミド基を有するフッ素非含有モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基を有するフッ素非含有単量体等が挙げられる。
 上記重合において、上記フルオロモノマーの1種又は2種以上を重合することにより、所望のフルオロポリマーの粒子を得ることができる。
(重合)
 フルオロモノマーの重合は、重合体(I)の存在下に行われる。上記重合における重合体(I)の添加量としては、水性媒体に対して、好ましくは0.02質量%を超え10質量%以下であり、より好ましい上限は1質量%以下である。重合体(I)の添加量を上記範囲内とすることにより、水性媒体中でのフルオロモノマーの重合を円滑に進行させることができる。重合体(I)の添加量は、上記重合において添加する重合体(I)の合計添加量である。
 上記重合においては、重合体(I)を一括して添加してもよいし、重合体(I)を連続的に添加してもよい。重合体(I)を連続的に添加するとは、例えば、重合体(I)を一括ではなく、経時的に、かつ、間断なく又は分割して、添加することである。上記重合においては、重合体(I)と水を含む水溶液を調製して、該水溶液を添加してもよい。
 上記重合においては、水性媒体中に形成されるフルオロポリマーの固形分含有量が0.5質量%に達する前に、重合体(I)の添加を開始し、その後も重合体(I)を連続的に添加することが好ましい。重合体(I)の添加開始時期としては、好ましくはフルオロポリマーの固形分含有量が0.3質量%に達する前であり、より好ましくは0.2質量%に達する前であり、さらに好ましくは0.1質量%に達する前であり、特に好ましくは重合開始と同時である。上記固形分含有量は、水性媒体およびフルオロポリマーの合計に対するフルオロポリマーの含有量である。
 上記重合においては、重合体(I)を少なくとも1種用いれば、フルオロポリマーを効率よく製造することが可能である。また、重合体(I)に包含される化合物を2種以上同時に用いてもよいし、揮発性を有するもの又はフルオロポリマーからなる成形体等に残存してもよいものであれば、重合体(I)以外のその他の界面活性能を有する化合物を同時に使用してもよい。
 上記重合において、核形成剤を使用してもよい。核形成剤の添加量は、核形成剤の種類により適宜選択できる。核形成剤の添加量としては、水性媒体に対して、5000質量ppm以下であってよく、好ましくは1000質量ppm以下であり、より好ましくは500質量ppm以下であり、さらに好まくは100p質量pm以下であり、特に好ましくは50質量ppm以下であり、最も好ましくは10質量ppm以下である。
 上記重合においては、重合開始前、又は、水性媒体中に形成されるフルオロポリマーの固形分含有量が5.0質量%に達する前に、核形成剤を水性媒体中に添加することが好ましい。重合初期に核形成剤を添加することによって、平均一次粒子径が小さく、安定性に優れる水性分散液を得ることができる。
 重合初期に添加する核形成剤の量としては、得られるフルオロポリマーに対して、好ましくは0.001質量%以上であり、より好ましくは0.01質量%以上であり、さらに好ましくは0.05質量%以上であり、特に好ましくは0.1質量%以上である。重合初期に添加する核形成剤の量の上限は限定されるものではないが、たとえば、2000質量%である。
 核形成剤を使用することにより、上記核形成剤の非存在下で重合を行うのと比較して、小さい一次粒子径を有するフルオロポリマーが得られる。
 上記核形成剤としては、ジカルボン酸、パーフルオロポリエーテル(PFPE)酸またはその塩、炭化水素含有界面活性剤等が挙げられる。上記核形成剤は、芳香環を含まないことが好ましく、脂肪族化合物であることが好ましい。
 上記核形成剤は、重合開始剤の添加より前、もしくは、重合開始剤の添加と同時に加えることが好ましいが、重合途中に加えることにより、粒度分布を調整することもできる。
 上記ジカルボン酸の好ましい量として、上記水性媒体に対し、1000質量ppm以下であり、より好ましい量として500質量ppm以下であり、更に好ましい量として100質量ppm以下である。
 上記パーフルオロポリエーテル(PFPE)酸またはその塩は、分子の主鎖中の酸素原子が、1~3個の炭素原子を有する飽和フッ化炭素基によって隔てられる任意の鎖構造を有してよい。また、2種以上のフッ化炭素基が、分子中に存在してよい。代表的な構造は、下式に表される繰り返し単位を有する:
  (-CFCF-CF-O-)  (VII)
  (-CF-CF-CF-O-)  (VIII)
  (-CF-CF-O-)-(-CF-O-)  (IX)
  (-CF-CFCF-O-)n-(-CF-O-)  (X)
 これらの構造は、Kasaiによって、J.Appl.Polymer Sci.57,797(1995)に記載されている。この文献に開示されているように、上記PFPE酸又はその塩は、一方の末端または両方の末端にカルボン酸基またはその塩を有してよい。上記PFPE酸又はその塩は、また、一方の末端または両方の末端に、スルホン酸、ホスホン酸基又はこれらの塩を有してよい。また、上記PFPE酸又はその塩は、各末端に異なる基を有してよい。単官能性のPFPEについては、分子の他方の末端は、通常、過フッ素化されているが、水素または塩素原子を含有してよい。上記PFPE酸又はその塩は、少なくとも2つのエーテル酸素、好ましくは少なくとも4つのエーテル酸素、さらにより好ましくは少なくとも6つのエーテル酸素を有する。好ましくは、エーテル酸素を隔てるフッ化炭素基の少なくとも1つ、より好ましくは、このようなフッ化炭素基の少なくとも2つは、2または3個の炭素原子を有する。さらにより好ましくは、エーテル酸素を隔てるフッ化炭素基の少なくとも50%は、2または3個の炭素原子を有する。また、好ましくは、上記PFPE酸又はその塩は、合計で少なくとも15個の炭素原子を有し、例えば、上記の繰返し単位構造中のnまたはn+mの好ましい最小値は、少なくとも5である。1つの末端または両方の末端に酸基を有する2つ以上の上記PFPE酸又はその塩が、本開示の製造方法に使用され得る。上記PFPE酸又はその塩は、好ましくは、6000g/モル未満の数平均分子量を有する。
 上記炭化水素含有界面活性剤の添加量は、上記水性媒体に対して、好ましくは40質量ppm以下、より好ましくは30質量ppm以下、更に好ましくは質量20ppm以下である。上記水性媒体中に存在する親油性核形成部位のppm量は、上記添加量よりも少ないと推測される。したがって、上記親油性核形成部位の量は、それぞれ上記の40質量ppm、30質量ppm、20質量ppmよりも小さい。上記親油性核形成部位は分子として存在すると考えられるので、ごく少量の上記炭化水素含有界面活性剤でも、大量の親油性核形成部位を生成することができる。したがって、上記炭化水素含有界面活性剤を水性媒体に1質量ppm程度加えるだけでも、有益な効果が得られる。好ましい下限値は0.01質量ppmである。
 上記炭化水素含有界面活性剤には、米国特許第7897682号明細書(Brothers et al.)および米国特許第7977438号明細書(Brothers et al.)に開示されるものなどのシロキサン界面活性剤を含む、非イオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤が含まれる。
 上記炭化水素含有界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤(例えば、非イオン性炭化水素界面活性剤)が好ましい。すなわち、核形成剤としては、非イオン性界面活性剤が好ましい。上記非イオン性界面活性剤は、好ましくは芳香族部分を含まない。
 上記非イオン性界面活性剤としては、濃縮前組成物が含有し得る非イオン性界面活性剤を挙げることができる。
 上記重合において、重合体(I)とともに、ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基とを有する化合物を使用してもよい。ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基とを有する化合物としては、後述する変性モノマー(A)と同じ化合物を使用できる。
 上記重合において、重合体(I)と、所望により用いるその他の界面活性能を有する化合物に加え、各化合物を安定化するため添加剤を使用することができる。上記添加剤としては、緩衝剤、pH調整剤、安定化助剤、分散安定剤などが挙げられる。
 安定化助剤としては、パラフィンワックス、フッ素系オイル、フッ素系溶剤、シリコーンオイルなどが好ましい。安定化助剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。安定化助剤としては、パラフィンワックスがより好ましい。パラフィンワックスとしては、室温で液体でも、半固体でも、固体であってもよいが、炭素数12以上の飽和炭化水素が好ましい。パラフィンワックスの融点は、通常40~65℃が好ましく、50~65℃がより好ましい。
 安定化助剤の使用量は、使用する水性媒体の質量基準で0.1~12質量%が好ましく、0.1~8質量%がより好ましい。安定化助剤は十分に疎水的で、重合後に水性分散液と完全に分離されて、コンタミ成分とならないことが望ましい。
 上記重合は、重合反応器に、水性媒体、上記重合体(I)、モノマー及び必要に応じて他の添加剤を仕込み、反応器の内容物を撹拌し、そして反応器を所定の重合温度に保持し、次に所定量の重合開始剤を加え、重合反応を開始することにより行う。重合反応開始後に、目的に応じて、モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤及び重合体(I)等を追加添加してもよい。重合体(I)を重合反応が開始した後に添加してもよい。
 通常、重合温度は、5~120℃であり、重合圧力は、0.05~10MPaGである。重合温度、重合圧力は、使用するモノマーの種類、目的とするフルオロポリマーの分子量、反応速度によって適宜決定される。
 上記重合開始剤としては、上記重合温度範囲でラジカルを発生しうるものであれば特に限定されず、公知の油溶性及び/又は水溶性の重合開始剤を使用することができる。更に、還元剤等と組み合わせてレドックスとして重合を開始することもできる。上記重合開始剤の濃度は、モノマーの種類、目的とするフルオロポリマーの分子量、反応速度によって適宜決定される。
 上記重合開始剤としては、油溶性ラジカル重合開始剤、または水溶性ラジカル重合開始剤を使用できる。
 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。
 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。サルファイト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。
 例えば、30℃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。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。
 上記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、過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウム、過硫酸アンモニウム/重亜硫酸塩/硫酸鉄、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/重亜硫酸塩等が挙げられ、過マンガン酸カリウム/シュウ酸が好ましい。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、過マンガン酸カリウム/シュウ酸を用いる場合、重合槽にシュウ酸を仕込み、そこへ過マンガン酸カリウムを連続的に添加することが好ましい。
 重合開始剤の添加量は、特に限定はないが、重合速度が著しく低下しない程度の量(たとえば、数ppm対水濃度)以上を重合の初期に一括して、または逐次的に、または連続して添加すればよい。上限は、装置面から重合反応熱で除熱を行ないながら、反応温度を上昇させてもよい範囲であり、より好ましい上限は、装置面から重合反応熱を除熱できる範囲である。
 上記重合において、更に、目的に応じて、公知の連鎖移動剤、ラジカル捕捉剤、分解剤を添加し、重合速度、分子量の調整を行うこともできる。
 上記連鎖移動剤としては、たとえばマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、コハク酸ジメチルなどのエステル類のほか、イソペンタン、メタン、エタン、プロパン、メタノール、イソプロパノール、アセトン、各種メルカプタン、四塩化炭素などの各種ハロゲン化炭化水素、シクロヘキサンなどがあげられる。
 連鎖移動剤として臭素化合物又はヨウ素化合物を使用してもよい。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、実質的に無酸素状態で、臭素化合物又はヨウ素化合物の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーの重合を行う方法があげられる(ヨウ素移動重合法)。使用する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:
   RBr
(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、R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。
 臭素化合物又は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、CFBr、BrCFCFBr、CFCFBrCFBr、CFClBr、BrCFCFClBr、CFBrClCFClBr、BrCFCFCFBr、BrCFCFBrOCF、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、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、2-ヨードパーフルオロプロパンを用いるのが好ましい。
 上記連鎖移動剤の使用量は、通常、供給されるフルオロモノマー全量に対して、1~50,000質量ppmであり、好ましくは1~20,000質量ppmである。
 上記連鎖移動剤は、重合開始前に一括して反応容器中に添加してもよいし、重合開始後に一括して添加してもよいし、重合中に複数回に分割して添加してもよいし、また、重合中に連続的に添加してもよい。
 重合開始剤としては、過硫酸塩(例えば、過硫酸アンモニウム)や、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を、単独で又はこれらの混合物の形で使用することができる。また、亜硫酸ナトリウム等の還元剤と共用し、レドックス系にして用いてもよい。更に、重合中に、ヒドロキノン、カテコール等のラジカル捕捉剤を添加したり、亜硫酸アンモニウム等のパーオキサイドの分解剤を添加し、系内のラジカル濃度を調整したりすることもできる。
 上記重合においては、重合体(I)の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーを重合して、フルオロポリマー粒子の水性分散液を製造し、上記フルオロポリマー粒子の水性分散液中で、フルオロモノマーをフルオロポリマー粒子にシード重合することにより、フルオロポリマーを得てもよい。
 上記重合は、実質的に含フッ素界面活性剤(但し、ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基とを有する化合物を除く)の非存在下に、フルオロモノマーを重合するものであることが好ましい。従来、水性媒体中でのフルオロモノマーの重合には、含フッ素界面活性剤が使用されてきたが、本開示の製造方法によれば、含フッ素界面活性剤を使用しない場合であってもフルオロポリマーを得ることができる。
 本開示において「実質的に含フッ素界面活性剤の非存在下に」とは、水性媒体に対する含フッ素界面活性剤の量が10質量ppm以下であることを意味する。水性媒体に対する含フッ素界面活性剤の量としては、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以下である。
 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1000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(CFn1COOMの場合には、「F(CFn1COO」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(株)製)、溶離液;アセトニトリル/0.6質量%HClO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(N):
n0-Rfn0-Y   (N
(式中、Xn0は、H、Cl又は及びFである。Rfn0は、炭素数3~20で、鎖状、分枝鎖状または環状で、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。Yはアニオン性基である。)で表される化合物が挙げられる。
 Yのアニオン性基は、-COOM、-SOM、又は、-SOMであってよく、-COOM、又は、-SOMであってよい。
 Mは、H、金属原子、NR 、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、R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。
 R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NR 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NR であってよく、H、Na、K、Li又はNH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(N)で表される化合物としては、
下記一般式(N):
   Xn0-(CFm1-Y   (N
(式中、Xn0は、H、Cl及びFであり、m1は3~15の整数であり、Y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(N):
   Rfn1-O-(CF(CF)CFO)m2CFXn1-Y   (N
(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CFであり、Y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(N):
   Rfn2(CHm3-(Rfn3-Y  (N
(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、Y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(N): 
   Rfn4-O-(CYn1n2CF-Y   (N
(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枝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、Yは、上記定義したものである。)で表される化合物、及び、一般式(N):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(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、Y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。
 上記一般式(N)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)などが挙げられる。
 上記パーフルオロカルボン酸(I)は、下記一般式(I)
   F(CFn1COOM    (I)
(式中、n1は、3~14の整数であり、Mは、H、金属原子、NR 、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、R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(CFn2COOM    (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)
   Rf-O-(CF(CF)CFO)n3CF(CF)COOM    (III)
(式中、Rf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)
   Rf(CHn4RfCOOM        (IV)
(式中、Rfは、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、Rfは、直鎖状又は分岐状の炭素数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)
   Rf-O-CYCF-COOM    (V)
(式中、Rf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枝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、Y及びY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(CFn5SOM        (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(CFn6SOM    (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)
   Rf(CHn7SOM      (VIII)  
(式中、Rf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)
   Rf(CHn8COOM      (IX)  
(式中、Rf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)
   Rf-O-Rf-O-CF-COOM    (X)
(式中、Rf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枝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、Rfは、炭素数1~6の直鎖状または分枝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)
   Rf-O-CYCF-SOM    (XI)
(式中、Rf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枝鎖状であって、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、Y及びY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):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式中、X、X及びX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、Yはアニオン性基である。)で表されるものである。
 Yは、-COOM、-SOM、又は、-SOMであってよく、-SOM、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。
 上記化合物(XIII)は、下記一般式(XIII):
   Rf11-O-(CFCF(CF)O)n9(CFO)n10CFCOOM   (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、CFClO(CFCF(CF)O)n9(CFO)n10CFCOONH(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。
 上述したように上記アニオン性含フッ素界面活性剤としては、カルボン酸系界面活性剤、スルホン酸系界面活性剤等が挙げられる。
 含フッ素界面活性剤は、1種の含フッ素界面活性剤であってもよいし、2種以上の含フッ素界面活性剤を含有する混合物であってもよい。
 含フッ素界面活性剤としては、以下の式で表される化合物が挙げられる。含フッ素界面活性剤は、これらの化合物の混合物であってよい。上記重合の一実施形態においては、実質的に以下の式で表される化合物の非存在下に、フルオロモノマーを重合する。
F(CFCOOM、
F(CFCOOM、
H(CFCOOM、
H(CFCOOM、
CFO(CFOCHFCFCOOM、
OCF(CF)CFOCF(CF)COOM、
CFCFCFOCF(CF)COOM、
CFCFOCFCFOCFCOOM、
OCF(CF)CFOCF(CF)COOM、
CFOCF(CF)CFOCF(CF)COOM、
CFClCFCFOCF(CF)CFOCFCOOM、
CFClCFCFOCFCF(CF)OCFCOOM、
CFClCF(CF)OCF(CF)CFOCFCOOM、
CFClCF(CF)OCFCF(CF)OCFCOOM、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(各式中、Mは、H、金属原子、NR 、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、Rは、Hまたは有機基である。)
 水性媒体中でのフルオロモノマーの重合により、フルオロポリマー、重合体(I)および水性媒体を含有する重合分散液が得られる。
(フルオロポリマー水性分散液)
 本開示は、また、重合体(I)、フルオロポリマー、非イオン性界面活性剤、および、水性媒体を含有するフルオロポリマー水性分散液にも関する。本開示のフルオロポリマー水性分散液は、本開示の製造方法により好適に製造することができる。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液においては、重合体(I)の含有量が、フルオロポリマー水性分散液に対して、500質量ppm以下であり、フルオロポリマー水性分散液の25℃における粘度が、100mPa・s以下であり、フルオロポリマーのポリマー粒子のアニオン電荷密度が、8.0~40μeq/gであり、フルオロポリマーの含有量が、フルオロポリマー水性分散液に対して、50質量%以上、75質量%以下であり、非イオン性界面活性剤の含有量が、フルオロポリマーに対して、1.0質量%以上、12質量%以下である。本開示のフルオロポリマー水性分散液は、このような構成を有していることから、長期に渡って保管してもpHが低下しにくい。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液の重合体(I)の含有量は、フルオロポリマー水性分散液に対して、500質量ppm以下であり、好ましくは450質量ppm以下であり、より好ましくは400質量ppm以下であり、さらに好ましくは350質量ppm以下であり、好ましくは0.1質量ppm以上であり、より好ましくは1.0質量ppm以上であり、さらに好ましくは10.0質量ppm以上である。
 重合体(I)の含有量は、19F NMR測定により測定することができる。重合体(I)の含有量は、たとえば、本開示の製造方法において、濃縮前組成物の濃縮の程度や濃縮の回数を調整することにより、調節することができる。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液のフルオロポリマーの含有量は、フルオロポリマー水性分散液に対して、50質量%以上、75質量%以下であり、好ましくは50質量%超であり、より好ましくは55質量%以上であり、さらに好ましくは57質量%以上であり、尚さらに好ましくは60質量%以上であり、好ましくは70質量%以下であり、より好ましくは67質量%以下であり、さらに好ましくは65質量%以下である。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液中のフルオロポリマーの含有量は、濃縮前組成物中のフルオロポリマーの含有量と同じ方法により測定することができる。フルオロポリマーの含有量は、たとえば、本開示の製造方法において、濃縮前組成物の濃縮の程度や濃縮の回数を調整することにより、調節することができる。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液の非イオン性界面活性剤の含有量は、フルオロポリマーに対して、1.0質量%以上、12質量%以下であり、好ましくは2.5質量%以上であり、より好ましくは4.0質量%以上であり、さらに好ましくは5.0質量%以上であり、特に好ましくは5.5質量%以上であり、好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは8.0質量%以下であり、さらに好ましくは7.0質量%以下である。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量は、濃縮前組成物中の非イオン性界面活性剤の含有量と同じ方法により測定することができる。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液の25℃における粘度は、100mPa・s以下であり、好ましくは70.0mPa・s以下であり、より好ましくは60.0mPa・s以下であり、さらに好ましくは50.0mPa・s以下であり、好ましくは5.0mPa・s以上であり、より好ましくは10.0mPa・s以上であり、さらに好ましくは15.0mPa・s以上であり、特に好ましくは20.0mPa・s以上である。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液の25℃における粘度は、B型回転粘度計(東機産業社製、ローターNo.2)を用い、回転数60rpm、測定時間120秒、25℃の条件で測定することができる。フルオロポリマー水性分散液の粘度は、フルオロポリマーおよび非イオン性界面活性剤の含有量を調整する方法、アニオン性界面活性剤、pH調整剤などを添加する方法などの方法により調整することができる。
 フルオロポリマーのポリマー粒子のアニオン電荷密度は、8.0~40μeq/gであり、より好ましくは8.5μeq/g以上であり、さらに好ましくは9.0μeq/g以上であり、より好ましくは30μeq/g以下であり、さらに好ましくは20μeq/g以下であり、特に好ましくは15μeq/g以下である。
 水性分散液のポリマー粒子のアニオン電荷密度が上記の範囲内であると、水性分散液を長期に渡って保管してもpHが低下しにくい。これは、ポリマー粒子表面の電荷により、水性分散液のpHの変化を和らげる作用が働くものとされる。ポリマー粒子のアニオン電荷密度は、フルオロポリマーのポリマー粒子を含有する水性分散液に対して、フッ素非含有水溶性電解質を添加することにより、調整することができる。水性分散液中にフッ素非含有水溶性電解質が存在すると、ポリマー粒子のアニオン電荷密度が通常より高くなり、水性分散液が長期のpH安定性を有する。ポリマー粒子のアニオン電荷密度が前記上限の範囲を超える場合は、水性分散液の25℃粘度が高くなり、分散安定性や取り扱い性が損なわれる。
 水性分散液中のフルオロポリマーのポリマー粒子のアニオン電荷密度は、粒子電荷量測定器を用いて測定することができる。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液は、フッ素非含有水溶性電解質を含有することが好ましい。フッ素非含有水溶性電解質としては、本開示の製造方法において用いることができるフッ素非含有水溶性電解質を同様に用いることができる。
 フッ素非含有水溶性電解質の0.1質量%水溶液の表面張力は、ポリマー粒子のアニオン電荷密度を上記の範囲内に容易に調整する観点から、60mN/mより大きいことが好ましい。
 フッ素非含有水溶性電解質としては、ポリマー粒子のアニオン電荷密度を上記の範囲内に容易に調整する観点から、上記した範囲内の表面張力を有しており、かつ、一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩が好ましい。
   一般式(11):R-(COOH)
(式中、Rは1~3価の炭素数1~10の有機基、nは1~3の整数)
 さらに、フッ素非含有水溶性電解質としては、ポリマー粒子のアニオン電荷密度を上記の範囲内に容易に調整する観点から、硫酸、クエン酸、コハク酸、炭酸、酒石酸、マレイン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン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種が好ましく、硫酸アンモニウムおよびクエン酸アンモニウム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。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液のフッ素非含有水溶性電解質の含有量は、フルオロポリマーに対して、好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは0.1質量%以上であり、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、尚さらに好ましくは0.3質量%以上であり、好ましくは5.0質量%以下であり、より好ましくは3.0質量%以下であり、さらに好ましくは2.0質量%以下であり、尚さらに好ましくは1.5質量%以下である。フッ素非含有水溶性電解質の含有量が上記範囲内にあると、ポリマー粒子のアニオン電荷密度を上記の範囲内に容易に調整することができる。フッ素非含有水溶性電解質の含有量が多いほど、ポリマー粒子のアニオン電荷密度および水性分散液の粘度が高くなる傾向がある。
 一実施形態において、本開示のフルオロポリマー水性分散液の初期pHから6か月後のpHの下がり幅が、1.0未満である。
 フルオロポリマー水性分散液のpHは、JIS K6893に準拠し、25℃において測定する値である。pHの下がり幅は、水性分散液の初期pHおよび6か月後のpHを測定し、各測定値を用いて、以下の式により算出することができる。
   pHの下がり幅=(初期pH)-(6か月後のpH)
 フルオロポリマー水性分散液の初期pHは、pHの下がり幅を測定すべき水性分散液のpHであり、調製後直ちに測定される水性分散液のpHであってもよいし、水性分散液を調製してから長期間保管された水性分散液のpHであってもよい。pHの下がり幅を測定すべき水性分散液のpHが9.0未満である場合には、水性分散液のpHを9.0に調整し、pH=9.0を初期pHの値として採用する。
 フルオロポリマー水性分散液の6か月後のpHは、pHの下がり幅を測定すべき水性分散液のpH(初期pH)を測定した時点から、25℃で6か月間(180日間)静置した時点のフルオロポリマー水性分散液のpHである。水性分散液のpHを9.0に調整し、pH=9.0を初期pHとした場合には、pHを9.0に調整した時点から6か月間(180日間)静置した時点でフルオロポリマー水性分散液のpHを測定する。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液は、濃縮して得られたフルオロポリマー水性分散液に添加し得る成分として上述した成分、たとえば、アニオン界面活性剤、pH調整剤、水溶性高分子化合物、消泡剤などを含有することができる。
 本開示のフルオロポリマー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。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。
 次に、本開示の製造方法により得られる水性分散液中のフルオロポリマー、および、本開示の水性分散液中のフルオロポリマーについて、さらに詳細に説明する。
(フルオロポリマー)
 フルオロポリマーとしては、ポリマーにおけるモノマーのモル分率が最も多いモノマー(以下、「最多単量体」)がTFEであるTFE重合体、最多単量体がVDFであるVDF重合体、最多単量体がCTFEであるCTFE重合体等が挙げられる。
 上記フルオロポリマーは、53より高いイオン交換率(IXR)を有することが好ましい。好ましいフルオロポリマーは、イオン性基を全く有さないか、または約100より高いイオン交換率をもたらす限られた数のイオン性基を有する。好ましいフルオロポリマーのイオン交換率は、1000以上が好ましく、2000以上がより好ましく、5000以上が更に好ましい。
 TFE重合体としては、好適には、TFE単独重合体であってもよいし、(1)TFE、(2)炭素原子2~8個を有する1つ又は2つ以上のTFE以外のフッ素含有モノマー、特にVDF、HFP若しくはCTFE、及び、(3)その他のモノマーからなる共重合体であってもよい。上記(3)その他のモノマーとしては、例えば、炭素原子1~5個、特に炭素原子1~3個を有するアルキル基を持つフルオロ(アルキルビニルエーテル);フルオロジオキソール;パーフルオロアルキルエチレン;ω-ヒドロパーフルオロオレフィン等が挙げられる。
 TFE重合体としては、また、TFEと、1つ又は2つ以上のフッ素非含有モノマーとの共重合体であってもよい。上記フッ素非含有モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン等のアルケン類;ビニルエステル類;ビニルエーテル類が挙げられる。TFE重合体としては、また、TFEと、炭素原子2~8個を有する1つ又は2つ以上のフッ素含有モノマーと、1つ又は2つ以上のフッ素非含有モノマーとの共重合体であってもよい。
 VDF重合体としては、好適には、VDF単独重合体[PVDF]であってもよいし、(1)VDF、(2)炭素原子2~8個を有する1つ又は2つ以上のVDF以外のフルオロオレフィン、特にTFE、HFP若しくはCTFE、及び、(3)炭素原子1~5個、特に炭素原子1~3個を有するアルキル基を持つパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)からなる共重合体等であってもよい。
 CTFE重合体としては、好適には、CTFE単独重合体であってもよいし、(1)CTFE、(2)炭素原子2~8個を有する1つ又は2つ以上のCTFE以外のフルオロオレフィン、特にTFE若しくはHFP、及び、(3)炭素原子1~5個、特に炭素原子1~3個を有するアルキル基を持つパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)からなる共重合体であってもよい。
 CTFE重合体としては、また、CTFEと、1つ又は2つ以上のフッ素非含有モノマーとの共重合体であってもよく、上記フッ素非含有モノマーとしては、エチレン、プロピレン等のアルケン類;ビニルエステル類;ビニルエーテル類等が挙げられる。
 上記フルオロポリマーは、ガラス状、可塑性又はエラストマー性であり得る。これらのものは非晶性又は部分的に結晶性であり、圧縮焼成加工、溶融加工又は非溶融加工に供することができる。
 本開示の製造方法では、例えば、(I)非溶融加工性フッ素樹脂として、テトラフルオロエチレン重合体[TFE重合体(PTFE)]が、(II)溶融加工性フッ素樹脂として、エチレン/TFE共重合体[ETFE]、TFE/HFP共重合体[FEP]、TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体[PFA、MFA等]、TFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体、TFE/VDF共重合体、電解質ポリマー前駆体が、(III)フッ素ゴムとして、TFE/プロピレン共重合体、TFE/プロピレン/第3モノマー共重合体(上記第3モノマーは、VDF、HFP、CTFE、フルオロアルキルビニルエーテル類等)、TFEとフルオロアルキルビニルエーテル類とからなる共重合体;HFP/エチレン共重合体、HFP/エチレン/TFE共重合体;VDF/HFP共重合体、HFP/エチレン共重合体、VDF/TFE/HFP共重合体;及び、特公昭61-49327号公報に記載の含フッ素セグメント化ポリマー等が好適に製造されうる。
 上記フルオロポリマーとしては、フッ素樹脂が好ましく、なかでも下記式により算出されるフッ素置換率が50%以上のフッ素樹脂がより好ましく、上記フッ素置換率が50%を超えるフッ素樹脂が更に好ましく、上記フッ素置換率が55%以上のフッ素樹脂が更により好ましく、上記フッ素置換率が60%以上のフッ素樹脂が更により好ましく、上記フッ素置換率が75%以上のフッ素樹脂が更により好ましく、上記フッ素置換率が80%以上のフッ素樹脂が特に好ましく、上記フッ素置換率が90~100%のフッ素樹脂、すなわちパーフルオロ樹脂が最も好ましい。
(式)
フッ素置換率(%)=(フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合するフッ素原子の個数)/((フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合する水素原子の個数)+(フルオロポリマーを構成する炭素原子に結合するフッ素原子及び塩素原子の個数))×100
 上記パーフルオロ樹脂としては、上記フッ素置換率が95~100%のフッ素樹脂がより好ましく、PTFE、FEP又はPFAが更に好ましく、PTFEが特に好ましい。
 上記フルオロポリマーは、コアシェル構造を有していてもよい。コアシェル構造を有するフルオロポリマーとしては、例えば、粒子中に高分子量のPTFEのコアと、より低分子量のPTFE又は変性のPTFEシェルとを含む変性PTFEが挙げられる。このような変性PTFEとしては、例えば、特表2005-527652号公報に記載されるPTFEが挙げられる。
 上記コアシェル構造としては、次の構造をとり得る。
   コア:TFE単独重合体 シェル:TFE単独重合体
   コア:変性PTFE   シェル:TFE単独重合体
   コア:変性PTFE   シェル:変性PTFE
   コア:TFE単独重合体 シェル:変性PTFE
   コア:低分子量PTFE シェル:高分子量PTFE
   コア:高分子量PTFE シェル:低分子量PTFE
 上記コアシェル構造を有するフルオロポリマーにおいて、コアの比率の下限は、好ましくは0.5質量%、より好ましくは1.0質量%、更に好ましくは2.0質量%、尚更に好ましくは3.0質量%、特に好ましくは5.0質量%、最も好ましくは10.0質量%である。コアの比率の上限は、好ましくは99.5質量%、より好ましくは99.0質量%、更に好ましくは98.0質量%、更により好ましくは97.0質量%、特に好ましくは95.0質量%、最も好ましくは90.0質量%である。
 上記コアシェル構造を有するフルオロポリマーにおいて、シェルの比率の下限は、好ましくは0.5質量%、より好ましくは1.0質量%、更に好ましくは2.0質量%、尚更に好ましくは3.0質量%、特に好ましくは5.0質量%、最も好ましくは10.0質量%である。シェルの比率の上限は、好ましくは99.5質量%、より好ましくは99.0質量%、更に好ましくは98.0質量%、更により好ましくは97.0質量%、特に好ましくは95.0質量%、最も好ましくは90.0質量%である。
 上記コアシェル構造を有するフルオロポリマーにおいて、上記コア又は上記シェルを2層以上の構成とすることもできる。例えば、変性PTFEのコア中心部と、TFE単独重合体のコア外層部と、変性PTFEのシェルとを有する3層構造を有するフルオロポリマーであってよい。
 上記コアシェル構造を有するフルオロポリマーとしては、また、上記フルオロポリマーの1つの粒子が複数のコアを有するものも挙げられる。
 本開示の製造方法により好適に製造される上述の(I)非溶融加工性フッ素樹脂、(II)溶融加工性フッ素樹脂及び(III)フッ素ゴムは、以下の態様で製造することが好ましい。
(I)非溶融加工性フッ素樹脂
 本開示の製造方法において、TFEの重合は、通常、重合温度10~150℃、重合圧力0.05~5MPaGにて行われる。例えば、重合温度は、30℃以上がより好ましく、50℃以上が更に好ましい。また、120℃以下がより好ましく、100℃以下が更に好ましい。また、重合圧力は、0.3MPaG以上がより好ましく、0.5MPaG以上が更に好ましく、また、5.0MPaG以下がより好ましく、3.0MPaG以下が更に好ましい。特に、フルオロポリマーの得量を向上させる観点からは、1.0MPaG以上が好ましく、1.2MPaG以上がより好ましく、1.5MPaG以上が更に好ましく、2.0MPaG以上がより好ましい。
 一の態様において、上記重合は、攪拌機を備えた耐圧の反応容器に純水を仕込み、脱酸素後、TFE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。反応の進行とともに圧力が低下する場合は、初期圧力を維持するように、追加のTFEを連続的又は間欠的に追加供給する。所定量のTFEを供給した時点で、供給を停止し、反応容器内のTFEをパージし、温度を室温に戻して反応を終了する。圧力が低下しないように、追加のTFEを連続的又は間欠的に追加供給してもよい。
 上記TFE重合体(PTFE)の製造において、知られている各種変性モノマーを併用することもできる。本開示において、上記TFE重合体は、TFE単独重合体のみならず、TFEと変性モノマーとの共重合体であって、非溶融加工性であるもの(以下、「変性PTFE」という。)をも含む概念である。
 上記変性モノマーとしては、TFEとの共重合が可能なものであれば特に限定されず、フルオロモノマーおよび非フルオロモノマーが挙げられる。また、用いる変性モノマーは1種であってもよいし、複数種であってもよい。
 非フルオロモノマーとしては、特に限定されず、一般式:
CH=CRQ1-LRQ2
(式中、RQ1は、水素原子またはアルキル基を表す。Lは、単結合、-CO-O-*、-O-CO-*または-O-を表す。*はRQ2との結合位置を表す。RQ2は、水素原子、アルキル基またはニトリル基を表す。)で表されるモノマーが挙げられる。
 非フルオロモノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレートブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ビニルメタクリレート、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどが挙げられる。非フルオロモノマーとしては、なかでも、ブチルメタクリレート、酢酸ビニル、アクリル酸が好ましい。
 フルオロモノマーとして、例えば、ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕等のパーフルオロオレフィン;トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン〔VDF〕等の水素含有フルオロオレフィン;クロロトリフルオロエチレン等のパーハロオレフィン;パーフルオロビニルエーテル;(パーフルオロアルキル)エチレン;パーフルオロアリルエーテル等が挙げられる。
 上記パーフルオロビニルエーテルとしては特に限定されず、例えば、一般式(A):
   CF=CF-ORf    (A)
(式中、Rfは、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるパーフルオロ不飽和化合物等が挙げられる。本開示において、上記「パーフルオロ有機基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる有機基を意味する。上記パーフルオロ有機基は、エーテル酸素を有していてもよい。
 上記パーフルオロビニルエーテルとしては、例えば、一般式(A)において、Rfが炭素数1~10のパーフルオロアルキル基であるパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)〔PAVE〕が挙げられる。上記パーフルオロアルキル基の炭素数は、好ましくは1~5である。
 上記PAVEにおけるパーフルオロアルキル基としては、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。
 上記パーフルオロビニルエーテルとしては、更に、一般式(A)において、Rfが炭素数4~9のパーフルオロ(アルコキシアルキル)基であるもの、Rfが下記式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式中、mは、0又は1~4の整数を表す。)で表される基であるもの、Rfが下記式:
CFCFCF-(O-CF(CF)-CF
(式中、nは、1~4の整数を表す。)で表される基であるもの等が挙げられる。
 水素含有フルオロオレフィンとしては、CH=CF、CFH=CH、CFH=CF、CH=CFCF、CH=CHCF、CHF=CHCF(E体)、CHF=CHCF(Z体)などが挙げられる。
 (パーフルオロアルキル)エチレン(PFAE)としては特に限定されず、例えば、(パーフルオロブチル)エチレン(PFBE)、(パーフルオロヘキシル)エチレン等が挙げられる。
 パーフルオロアリルエーテルとしては、例えば、
   一般式:CF=CF-CF-ORf
(式中、Rfは、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるフルオロモノマーが挙げられる。
 上記一般式のRfは、一般式(A)のRfと同じである。Rfとしては、炭素数1~10のパーフルオロアルキル基または炭素数1~10のパーフルオロアルコキシアルキル基が好ましい。パーフルオロアリルエーテルとしては、CF=CF-CF-O-CF、CF=CF-CF-O-C、CF=CF-CF-O-C、及び、CF=CF-CF-O-Cからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、CF=CF-CF-O-C、CF=CF-CF-O-C、及び、CF=CF-CF-O-C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、CF=CF-CF-O-CFCFCFがさらに好ましい。
 上記変性モノマーとしては、モノマー反応性比が0.1~8である変性モノマー(3)も好ましく例示される。変性モノマー(3)を存在させることによって、粒子径が小さいPTFE粒子を得ることができ、分散安定性の高い水性分散液を得ることができる。
 ここで、TFEとの共重合におけるモノマー反応性比とは、成長ラジカルがTFEに基づく繰り返し単位未満であるときに、該成長ラジカルがTFEと反応する場合の速度定数を、該成長ラジカルが変性モノマーと反応する場合の速度定数で除した値である。この値が低いほど、変性モノマーがTFEと高反応性であることを表す。モノマー反応性比は、TFEと変性モノマーとを共重合して開始直後の生成ポリマー中の組成を求め、ファインマン-ロスの式より算出できる。
 上記共重合は、内容積6.0Lのステンレス製オートクレーブに3600gの脱イオン脱気水、上記水に対して1000質量ppmのパーフルオロオクタン酸アンモニウム、100gのパラフィンワックスを使用して、圧力0.78MPaG、温度70℃で実施する。0.05g、0.1g、0.2g、0.5g、1.0gの変性モノマーをそれぞれ反応器に加え、0.072gの過硫酸アンモニウム(対水20質量ppm)を加えて、重合圧力0.78MPaGを維持させるため、TFEを連続的に供給する。TFE仕込量が1000gに到達したとき、撹拌を停止して、反応器が大気圧になるまで脱圧を行なう。冷却後、パラフィンワックスを分離することにより、生成ポリマーを含む水性分散液が得られる。上記水性分散液を撹拌して生成ポリマーを凝析させ、150℃で乾燥させる。得られた生成ポリマー中の組成を、NMR、FT-IR、元素分析、蛍光X線分析をモノマーの種類によって適宜組み合わせることで算出する。
 モノマー反応性比が0.1~8である変性モノマー(3)としては、式(3a)~(3d)で表される変性モノマー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。
CH=CH-Rf    (3a)
(式中、Rfは炭素数が1~10のパーフルオロアルキル基である。)
CF=CF-O-Rf    (3b)
(式中、Rfは炭素数が1~2のパーフルオロアルキル基である。)
CF=CF-O-(CFCF=CF    (3c)
(式中、nは1又は2である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式中、X及びXはF、Cl又はメトキシ基であり、Yは式Y1又はY2である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(式Y2中、Z及びZ’はF又は炭素数1~3のフッ素化アルキル基である。)
 変性モノマー(3)単位の含有量は、PTFEの全重合単位に対して0.00001~1.0質量%の範囲であることが好ましい。下限としては、0.0001質量%がより好ましく、0.0005質量%がより好ましく、0.001質量%が更に好ましく、0.005質量%が更により好ましい。上限としては、好ましくなる順に、0.90質量%、0.50質量%、0.40質量%、0.30質量%、0.20質量%、0.15質量%、0.10質量%、0.08質量%、0.05質量%、0.01質量%である。
 上記変性モノマーとしては、一次粒子の平均一次粒子径が小さく、一次粒子のアスペクト比が小さく、安定性に優れる水性分散液を得ることができることから、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、(パーフルオロアルキル)エチレン、エチレン、及び、ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基とを有する変性モノマーからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。上記変性モノマーを使用することで、より平均一次粒子径が小さく、一次粒子のアスペクト比が小さく、分散安定性に優れるPTFEの水性分散液を得ることができる。また、未凝析ポリマーが少ない水性分散液を得ることができる。
 上記変性モノマーは、TFEとの反応性の観点からは、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)及び(パーフルオロアルキル)エチレンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
 より好ましくは、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、(パーフルオロブチル)エチレン、(パーフルオロヘキシル)エチレン、及び、(パーフルオロオクチル)エチレンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことである。
 上記ヘキサフルオロプロピレン単位、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位及び(パーフルオロアルキル)エチレン単位の合計量は、PTFEの全重合単位に対して、0.00001~1質量%の範囲であることが好ましい。上記合計量の下限としては、0.0001質量%がより好ましく、0.0005質量%がより好ましく、0.001質量%が更に好ましく、0.005質量%が更に好ましい。上限としては、好ましくなる順に、0.80質量%、0.70質量%、0.50質量%、0.40質量%、0.30質量%、0.20質量%、0.15質量%、0.10質量%、0.08質量%、0.05質量%、0.01質量%である。
 上記変性モノマーは、ラジカル重合で反応可能な官能基と親水基とを有する変性モノマー(以下「変性モノマー(A)」と記載する。)を含むことも好ましい。
 上記変性モノマー(A)を存在させることによって、一次粒子径が小さいPTFE粒子を得ることができ、分散安定性の高い水性分散液を得ることができる。また、未凝析ポリマー量を少なくすることもできる。更に、一次粒子のアスペクト比を小さくすることができる。
 上記変性モノマー(A)の使用量は、水性媒体の0.1質量ppmに相当する量を超える量であることが好ましく、0.5質量ppmを超える量であることがより好ましく、1.0質量ppmを超える量であることが更に好ましく、5質量ppm以上であることが更により好ましく、10質量ppm以上であることが特に好ましい。上記変性モノマー(A)の使用量が少なすぎると、得られるPTFEの平均一次粒子径が小さくならないおそれがある。
 上記変性モノマー(A)の使用量は、上記範囲であればよいが、例えば、上限を5000質量ppmとすることができる。また、上記製造方法では、反応中または反応後の水性分散液の安定性を向上させるために、反応途中で変性モノマー(A)を系中に追加してもよい。
 上記変性モノマー(A)は水溶性が高いので、未反応の変性モノマー(A)が水性分散液中に残存したとしても、濃縮工程、あるいは凝析・洗浄工程での除去は容易である。
 上記変性モノマー(A)は、重合の過程で生成ポリマー中に取り込まれるが、重合系中の変性モノマー(A)の濃度そのものが低く、ポリマーに取り込まれる量が少ないため、PTFEの耐熱性が低下したり焼成後に着色したりする問題はない。
 上記変性モノマー(A)における親水基としては、例えば、-NH、-POM、-OPOM、-SOM、-OSOM、-COOM(各式において、Mは、H、金属原子、NR7y 、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、R7y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、-SOM又は-COOMが好ましい。R7yにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。R7y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。
 上記変性モノマー(A)における「ラジカル重合で反応可能な官能基」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:
CX=CXR-
(式中、X、X及びXは、それぞれ独立して、F、Cl、H、CF、CFH、CFH、又は、CH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Rとしての連結基が挙げられる。好ましくは-CH=CH、-CF=CH2、-CH=CF2、-CF=CF、-CH-CH=CH、-CF-CF=CH、-CF-CF=CF、-(C=O)-CH=CH、-(C=O)-CF=CH、-(C=O)-CH=CF、-(C=O)-CF=CF、-(C=O)-C(CH)=CH、-(C=O)-C(CF)=CH、-(C=O)-C(CH)=CF、-(C=O)-C(CF)=CF、-O-CH-CH=CH、-O-CF-CF=CH、-O-CH-CH=CF、-O-CF-CF=CF等の不飽和結合を有する基が挙げられる。
 上記変性モノマー(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モノマーと反応し、上記変性モノマー(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、上記変性モノマー(A)の存在下に重合を行うと、粒子数が多くなると考えられる。
 上記重合は、上記変性モノマー(A)を1種存在させるものであってもよいし、2種以上存在させるものであってもよい。
 上記重合において、上記変性モノマー(A)として、不飽和結合を有する化合物を使用することができる。
 変性モノマー(A)は、一般式(4):
CX=CX-(CZ-Y   (4)
(式中、X、X及びXは、それぞれ独立して、F、Cl、H又はCFであり;Yは、親水基であり;Rは連結基であり;Z及びZは、それぞれ独立して、H、F又はCFであり、kは0又は1である)で表される化合物が好ましい。
 上記親水基としては、例えば、-NH、-POM、-OPOM、-SOM、-OSOM、-COOM(各式において、Mは、H、金属原子、NR7y 、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、R7y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、-SOM又は-COOMが好ましい。R7yにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。R7y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。
 上記変性モノマー(A)を用いることによって、より平均一次粒子径が小さく、より安定性に優れる水性分散液を得ることができる。また、一次粒子のアスペクト比をより小さくすることもできる。
 上記R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。連結基は、単結合であってもよく、少なくとも1個の炭素原子を含むことが好ましく、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。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。
 上記連結基は、鎖状又は分岐状、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。上記連結基は、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。
 上記R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。
 R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、Rは、鎖状及び分岐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、R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。
 R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。
 R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。
 R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。
 Rとして好ましくは、-(CH-、-(CF-、-O-(CF-、-(CF-O-(CF-、-O(CF-O-(CF-、-(CF-[O-(CF-、-O(CF-[O-(CF-、-[(CF-O]-[(CF-O]-、-O[(CF-O]-[(CF-O]-、-O-[CFCF(CF)O]-(CF-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH-、-(C=O)-(CF-、-(C=O)-O-(CH-、-(C=O)-O-(CF-、-(C=O)-[(CH-O]-、-(C=O)-[(CF-O]-、-(C=O)-O[(CH-O]-、-(C=O)-O[(CF-O]-、-(C=O)-O[(CH-O]-(CH-、-(C=O)-O[(CF-O]-(CF-、-(C=O)-(CH-O-(CH-、-(C=O)-(CF-O-(CF-、-(C=O)-O-(CH-O-(CH-、-(C=O)-O-(CF-O-(CF-、-(C=O)-O-C-、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。
 Rとして好適な具体例としては、-CF-O-、-CF-O-CF-、-CF-O-CH-、-CF-O-CHCF-、-CF-O-CFCF-、-CF-O-CFCH-、-CF-O-CFCFCH-、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-、-CF-O-CF(CF)CF-O-、-CF-O-CF(CF)CH-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH)-、-(C=O)-(CF)-、-(C=O)-O-(CH)-、-(C=O)-O-(CF)-、-(C=O)-[(CH-O]-、-(C=O)-[(CF-O]-、-(C=O)-O[(CH-O]-、-(C=O)-O[(CF-O]-、-(C=O)-O[(CH-O]-(CH)-、-(C=O)-O[(CF-O]-(CF)-、-(C=O)-(CH-O-(CH)-、-(C=O)-(CF-O-(CF)-、-(C=O)-O-(CH-O-(CH)-、-(C=O)-O-(CF-O-(CF)-、-(C=O)-O-C-等が挙げられる。中でも、上記Rは、具体的には、-CF-O-、-CF-O-CF-、-CF-O-CFCF-、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-、-CF-O-CF(CF)CF-O-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH)-、-(C=O)-O-(CH)-、-(C=O)-O[(CH-O]-、-(C=O)-O[(CH-O]-(CH)-、-(C=O)-(CH-O-(CH)-、又は、-(C=O)-O-C-が好ましい。
 上記式中、nは1~10の整数である。
 一般式(4)における-R-(CZ-としては、-CF-O-CF-、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-C(CF-、-CF-O-CF-CF-、-CF-O-CF-CF(CF)-、-CF-O-CF-C(CF-、-CF-O-CFCF-CF-、-CF-O-CFCF-CF(CF)-、-CF-O-CFCF-C(CF-、-CF-O-CF(CF)-CF-、-CF-O-CF(CF)-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)-C(CF-、-CF-O-CF(CF)CF-CF-、-CF-O-CF(CF)CF-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-C(CF-、-CF-O-CF(CF)CF-O-CF-、-CF-O-CF(CF)CF-O-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-O-C(CF-、-(C=O)-、-(C=O)-O-、-(C=O)-(CH)-、-(C=O)-(CF)-、-(C=O)-O-(CH)-、-(C=O)-O-(CF)-、-(C=O)-[(CH-O]-(CH)-、-(C=O)-[(CF-O]-(CF)-、-(C=O)-[(CH-O]-(CH)-(CH)-、-(C=O)-[(CF-O]-(CF)-(CF)-、-(C=O)-O[(CH-O]-(CF)-、-(C=O)-O[(CH-O]-(CH)-(CH)-、-(C=O)-O[(CF-O]-(CF)-、-(C=O)-O[(CF-O]-(CF)-(CF)-、-(C=O)-(CH-O-(CH)-(CH)-、-(C=O)-(CF-O-(CF)-(CF)-、-(C=O)-O-(CH-O-(CH)-(CH)-、-(C=O)-O-(CF-O-(CF)-(CF)-、-(C=O)-O-(CH-O-(CH)-C(CF-、-(C=O)-O-(CF-O-(CF)-C(CF-、又は、-(C=O)-O-C-C(CF-が好ましく、-CF-O-CF(CF)-、-CF-O-CF-CF(CF)-、-CF-O-CFCF-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-CF(CF)-、-CF-O-CF(CF)CF-O-CF(CF)-、-(C=O)-、-(C=O)-O-(CH)-、-(C=O)-O-(CH)-(CH)-、-(C=O)-O[(CH-O]-(CH)-(CH)-、-(C=O)-O-(CH-O-(CH)-C(CF-、又は、-(C=O)-O-C-C(CF-がより好ましい。
 上記式中、nは1~10の整数である。
 一般式(4)で表される化合物の具体例としては、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式中、X及びYは上記と同じ。nは1~10の整数である。)等が挙げられる。
 Rとしては、一般式(r1):
-(C=O)-(O)-CF-O-(CX -{O-CF(CF)}-(O)-    (r1)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、F又はCF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、一般式(r2):
-(C=O)-(O)-CF-O-(CX -(O)-    (r2)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、F又はCF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(4)の-R-(CZ-としてはまた、下記式(t1):
-(C=O)-(O)-CF-O-(CX -{O-CF(CF)}-(O)-CZ- (t1)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、F又はCF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、Z及びZは、それぞれ独立して、F又はCFである)で表される2価の基も好ましく、式(t1)において、Z及びZは、一方がFで他方がCFであることがより好ましい。
 また、一般式(4)において、-R-(CZ-としては、下記式(t2):
-(C=O)-(O)-CF-O-(CX -(O)-CZ-  (t2)
(式中、Xはそれぞれ独立してH、F又はCF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、Z及びZは、それぞれ独立して、F又はCFである)で表される2価の基も好ましく、式(t2)において、Z及びZは、一方がFで他方がCFであることがより好ましい。
 一般式(4)で表される化合物は、親水基(Y)を除いて、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(4)において、X、X、及びXの全てがFであり、R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(4)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(4)で表される化合物は、親水基(Y)を除いて、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(4)で表される化合物は、下記式(4a)で示される化合物であることも好ましい。
CF=CF-O-Rf-Y   (4a)
(式中、Yは親水基であり、Rfは、過フッ素化されており、鎖状又は分岐状、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(4)で表される化合物は、下記式(4b)で示される化合物であることも好ましい。
CH=CH-O-Rf-Y  (4b)
(式中、Yは親水基であり、Rfは式(4a)で定義される過フッ素化二価連結基である。)
 一般式(4)において、Yは-OSOMであることが好ましい形態の一つである。Yが-OSOMである場合、一般式(4)で表される化合物としては、CF=CF(OCFCFCHOSOM)、CF=CF(O(CFCHOSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)CHOSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCHOSOM)、CH=CH(O(CFCHOSOM)、CF=CF(OCFCFSON(CH)CHCHOSOM)、CH=CH(OCFCFCHOSOM)、CF=CF(OCFCFCFCFSON(CH)CHCHOSOM)等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
 一般式(4)において、Yは-SOMであることも好ましい形態の一つである。Yが-SOMである場合、一般式(4)で表される化合物としては、CF=CF(OCFCFSOM)、CF=CF(O(CFSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)SOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFSOM)、CH=CH(OCFCFSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCFCFSOM)、CH=CH(O(CFSOM)、CH=CH(O(CFSOM)等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
 一般式(4)において、Yは-COOMであることも好ましい形態の一つである。Yが-COOMである場合、一般式(4)で表される化合物としては、CF=CF(OCFCFCOOM)、CF=CF(OCFCFCFCOOM)、CF=CF(O(CFCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)COOM)、CF=CF(OCFCF(CF)O(CFCOOM)(nは1より大きい)、CH=CH(OCFCFCOOM)、CH=CH(O(CFCOOM)、CH=CH(O(CFCOOM)、CF=CF(OCFCFSONR’CHCOOM)、CF=CF(O(CFSONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)SONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFSONR’CHCOOM)、CH=CH(OCFCFSONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCFCFSONR’CHCOOM)、CH=CH(O(CFSONR’CHCOOM)、CH=CH(O(CFSONR’CHCOOM)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(4)において、Yは-OPOMまたは-OP(O)(OM)であることも好ましい形態の一つである。Yが-OPOMまたは-OP(O)(OM)である場合、一般式(4)で表される化合物としては、CF=CF(OCFCFCHOP(O)(OM))、CF=CF(O(CFCHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)CHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCFSON(CH)CHCHOP(O)(OM))、CF=CF(OCFCFCFCFSON(CH)CHCHOP(O)(OM))、CH=CH(OCFCFCHOP(O)(OM)、CH=CH((OCFCHOP(O)(OM))、CH=CH(O(CFCHOP(O)(OM))等が挙げられる。上記式中、Mは上記と同じである。
 一般式(4)において、Yは-POMまたは-P(O)(OM)であることも好ましい形態の一つである。Yが-POMまたは-P(O)(OM)である場合、一般式(4)で表される化合物としては、CF=CF(OCFCFP(O)(OM))、CF=CF(O(CFP(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)P(O)(OM))、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFP(O)(OM))、CH=CH(OCFCFP(O)(OM))、CH=CH(O(CFP(O)(OM))、CH=CH(O(CFP(O)(OM))等が挙げられ、式中、Mは上記と同じである。
 一般式(4)で表される化合物としては、一般式(5):
CX=CY(-CZ-O-Rf-Y)  (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。Yは、前記と同じである。)で表される化合物、一般式(6):
CX=CY(-O-Rf-Y)  (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。Yは、前記と同じである。)で表される化合物、及び、一般式(7):
CX=CY(-Rf-Y)  (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。Y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。
 上記アルキル基は、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。
 上記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。
 上記Yとしては、-H、-F又は-CF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。
 上記アルキル基は、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。
 上記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。
 上記Zとしては、-H、-F又は-CF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。
上記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、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、-CF-、-CHCF-、-CFCF-、-CFCH-、-CFCFCH-、-CF(CF)-、-CF(CF)CF-、-CF(CF)CH-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。
 上記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:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式中、ZはFまたはCF;Z及びZはそれぞれHまたはF;ZはH、FまたはCF;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。
 上記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(CF)CF-O-CF(CF)-、-(CF(CF)CF-O)-CF(CF)-(式中、nは1~10の整数)、-CF(CF)CF-O-CF(CF)CH-、-(CF(CF)CF-O)-CF(CF)CH-(式中、nは1~10の整数)、-CHCFCFO-CHCFCH-、-CFCFCFO-CFCF-、-CFCFCFO-CFCFCH-、-CFCFO-CF-、-CFCFO-CFCH-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、Yは、-COOM、-SOM又は-OSOM(Mは、H、金属原子、NR7y 、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、R7y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。
 R7yにおける有機基としてはアルキル基が好ましい。
 R7y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。
 Mとしては、-H、金属原子またはNR 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NR がより好ましく、-H、-Na、-K、-LiまたはNHが更に好ましく、-H、-Na、-KまたはNHが更により好ましく、-H、-NaまたはNHが特に好ましく、-Hまたは-NHが最も好ましい。
上記Yとしては、-COOM又は-SOM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。
CH=CF(-CF-O-Rf-Y)   (5a)
(式中、Rf及びY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
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
(式中、ZはFまたはCF;Z及びZはそれぞれHまたはF;ZはH、FまたはCF;p1+q1+r1が0~10の整数;s1は0または1;t1は0~5の整数、Yは前記と同じ。ただし、Z及びZ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、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
などが好ましく挙げられ、なかでも
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
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Yが-COOMであることが好ましく、特に、CH=CFCFOCF(CF)COOM、及び、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)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、CH=CFCFOCF(CF)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。
CX =CFCF-O-(CF(CF)CFO)n5-CF(CF)-Y 
   (5b)
(式中、各X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、Yは、前記定義と同じ。)
 上記式(5b)において、上記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。上記Y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、上記Mは、不純物として残留しにくく、得られた成形体の耐熱性が向上する点で、H又はNHであることが好ましい。
 上記式(5b)で表される化合物としては、例えば、CH=CFCFOCF(CF)COOM、CH=CFCFOCF(CF)CFOCF(CF)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)で表される化合物等も挙げられる。
 CF=CFCF-O-Rf-Y   (5c)
(式中、Rf及びYは上記と同じ)
 より具体的には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
等が挙げられる。
 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。
 上記アルキル基は、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。
 上記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。
 上記Yとしては、-H、-F又は-CFが好ましく、-Fがより好ましい。
 一般式(6)において、上記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、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。
 上記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。上記含フッ素アルキレン基としては、-CF-、-CHCF-、-CFCF-、-CFCH-、-CFCFCH-、-CF(CF)-、-CF(CF)CF-、-CF(CF)CH-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。
 上記一般式(6)において、Yは、-COOM、-SOM又は-OSOM(Mは、H、金属原子、NR7y 、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、R7y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。
 R7yの有機基としてはアルキル基が好ましい。R7y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。
 Mとしては、-H、金属原子またはNR 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NR がより好ましく、-H、-Na、-K、-LiまたはNHが更に好ましく、-H、-Na、-KまたはNHが更により好ましく、-H、-NaまたはNHが特に好ましく、-Hまたは-NHが最も好ましい。
 上記Yとしては、-COOM又は-SOM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)、(6b)、(6c)、(6d)および(6e)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。
CF=CF-O-(CFn1-Y    (6a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Yは、前記定義と同じ。)
CF=CF-O-(CFC(CF)F)n2-Y    (6b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Yは、前記定義と同じ。)
CF=CF-O-(CFXn3-Y    (6c)
(式中、Xは、F又はCFを表し、n3は、1~10の整数を表し、Yは、前記定義と同じ。)
CF=CF-O-(CFCFXO)n4-(CFn6-Y    (6d)
(式中、n4は、1~10の整数を表し、n6は、1~3の整数を表し、Y及びXは、前記定義と同じ。)
CF=CF-O-(CFCFCFXO)n5-CFCFCF-Y   (6e)
(式中、n5は、0~10の整数を表し、Y及びXは、前記定義と同じ。)
 上記式(6a)において、上記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。上記Y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又は-SOMであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られる成形体の耐熱性が向上する点で、H又はNHであることが好ましい。
 上記式(6a)で表される化合物としては、例えば、CF=CF-O-CFCOOM、CF=CF(OCFCFCOOM)、CF=CF(OCFCFCFCOOM)、CF=CF-O-CFSOM、CF=CF(OCFCFSOM)、CF=CF(OCFCFCFSOM)(式中、Mは上記定義と同じ。)が挙げられる。
 上記式(6b)において、上記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、Y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又は-SOMであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られる成形体の耐熱性が向上する点で、H又はNHであることが好ましい。
 上記式(6c)において、上記n3は、水溶性の点で5以下の整数であることが好ましく、上記Y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又は-SOMであることが好ましく、上記Mは、分散安定性がよくなる点で、H又はNHであることが好ましい。
 上記式(6d)において、上記Xは、水性分散液の安定性の点で、-CFであることが好ましく、上記n4は、水溶性の点で5以下の整数であることが好ましく、上記Y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又は-SOMであることが好ましく、上記Mは、H又はNHであることが好ましい。
 上記式(6d)で表される化合物としては、例えば、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCOOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCOOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCFCOOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFSOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFSOM、CF=CFOCFCF(CF)OCFCFCFSOM(式中、Mは、H、NH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、上記n5は、水溶性の点で5以下の整数であることが好ましく、上記Y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又は-SOMであることが好ましく、上記Mは、H又はNH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、CF=CFOCFCFCFCOOM、CF=CFOCFCFCFSOM(式中、Mは、H、NH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):
CF=CF-(CFn1-Y    (7a)
(式中、n1は、1~10の整数を表し、Yは、前記定義と同じ。)で表される化合物、及び、一般式(7b):
CF=CF-(CFC(CF)F)n2-Y    (7b)
(式中、n2は、1~5の整数を表し、Y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。
 上記Yは、-SOM又は-COOMが好ましく、Mは、H、金属原子、NR7y 、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。上記R7yは、H又は有機基を表す。
 上記式(7a)において、上記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。上記Y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又は-SOMであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られる成形体の耐熱性が向上する点で、H又はNHであることが好ましい。
上記式(7a)で表される化合物としては、例えば、CF=CFCFCOOM、CF=CFCFSOM(式中、Mは上記定義と同じ。)が挙げられる。
 上記式(7b)において、上記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、Y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又は-SOMであることが好ましく、Mは、不純物として残留しにくく、得られる成形体の耐熱性が向上する点で、H又はNHであることが好ましい。
 上記変性モノマーは、変性モノマー(A)を含むことが好ましく、一般式(5a)、一般式(5c)、一般式(6a)、一般式(6b)、一般式(6c)、及び、一般式(6d)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種を含むことが好ましく、一般式(5a)または一般式(5c)で表される化合物を含むことがより好ましい。
 変性モノマーとして変性モノマー(A)を用いる場合、変性モノマー(A)単位の含有量は、上記TFE重合体(PTFE)の全重合単位に対して、0.00001~1.0質量%の範囲であることが好ましい。下限としては、0.0001質量%がより好ましく、0.0005質量%がより好ましく、0.001質量%が更に好ましく、0.005質量%が更により好ましい。上限としては、好ましくなる順に、0.90質量%、0.50質量%、0.40質量%、0.30質量%、0.20質量%、0.15質量%、0.10質量%、0.08質量%、0.05質量%、0.01質量%である。
 上記TFE重合体の製造において、重合体(I)は、上述した本開示の製造方法における使用範囲で用いることができる。重合体(I)の濃度は、上記範囲であれば特に限定されない。添加量が多すぎるとアスペクト比の大きい針状粒子が生成し、水性分散液がゲル状となり安定性が損なわれる。重合体(I)の使用量の下限は、水性媒体に対して、好ましくは0.0001質量%、より好ましくは0.001質量%、更に好ましくは0.01質量%、特に好ましくは0.02質量%である。上記重合体(I)の使用量の上限は、水性媒体に対して、好ましくは10質量%、より好ましくは5質量%である。
 重合体(I)は、重合開始前に一括して反応容器中に添加してもよいし、重合開始後に一括して添加してもよいし、重合中に複数回に分割して添加してもよいし、また、重合中に連続的に添加してもよい。
 上記TFE重合体の製造において、重合開始剤としては、過硫酸塩(例えば、過硫酸アンモニウム)や、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を、単独で又はこれらの混合物の形で使用することができる。また、亜硫酸ナトリウム等の還元剤と共用し、レドックス系にして用いてもよい。更に、重合中に、ヒドロキノン、カテコール等のラジカル捕捉剤を添加したり、亜硫酸アンモニウム等のパーオキサイドの分解剤を添加し、系内のラジカル濃度を調整したりすることもできる。
 上記レドックス系の重合開始剤としては、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。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。
 上記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、過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウム、過硫酸アンモニウム/重亜硫酸塩/硫酸鉄、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/重亜硫酸塩等が挙げられ、過マンガン酸カリウム/シュウ酸が好ましい。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、過マンガン酸カリウム/シュウ酸を用いる場合、重合槽にシュウ酸を仕込み、そこへ過マンガン酸カリウムを連続的に添加することが好ましい。
 上記TFE重合体の製造において、連鎖移動剤としては、公知のものが使用できるが、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素、クロロメタン、ジクロロメタン、ジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、水素等が挙げられるが、常温常圧で気体状態のものが好ましい。
 上記連鎖移動剤の使用量は、通常、供給されるTFE全量に対して、1~10000質量ppmであり、好ましくは1~5000質量ppmである。
 上記TFE重合体の製造において、更に、反応系の分散安定剤として、実質的に反応に不活性であって、上記反応条件で液状となる炭素数が12以上の飽和炭化水素を、水性媒体100質量部に対して2~10質量部で使用することもできる。また、反応中のpHを調整するための緩衝剤として、炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等を添加してもよい。
 TFEの重合が終了した時点で、固形分濃度が1.0~50質量%、平均一次粒子径が50~500nmの重合分散液を得ることができる。
 上記固形分濃度の下限は5質量%が好ましく、8質量%がより好ましい。上限は特に限定されないが40質量%であってもよく、35質量%であってもよい。
 上記平均一次粒子径の下限は100nmが好ましく、150nmがより好ましい。上限は400nmが好ましく、350nmがより好ましい。
 上記平均一次粒子径は、動的光散乱法により測定することができる。上記平均一次粒子径は、固形分濃度約1.0質量%に調整した水性分散液を作成し、動的光散乱法を使用して、25℃、溶媒(水)の屈折率は1.3328、溶媒(水)の粘度は0.8878mPa・s、積算70回にて測定できる。動的光散乱法としては、例えばELSZ-1000S(大塚電子社製)が使用できる。
 TFE重合体の水性分散液を凝析することによりファインパウダーを製造できる。上記TFE重合体の水性分散液は、凝析、洗浄、乾燥を経てファインパウダーとして各種用途に使用することができる。上記TFE重合体の水性分散液に対して凝析を行う場合、通常、ポリマーラテックス等の重合により得た水性分散液を、水を用いて5~20質量%のポリマー濃度になるように希釈し、場合によっては、pHを中性又はアルカリ性に調整した後、撹拌機付きの容器中で反応中の撹拌よりも激しく撹拌して行う。上記凝析は、メタノール、アセトン等の水溶性有機化合物、硝酸カリウム、炭酸アンモニウム等の無機塩や、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸等を凝析剤として添加しながら撹拌を行ってもよい。上記凝析は、また、インラインミキサー等を使用して連続的に行ってもよい。
 上記凝集により生じる排水中の未凝集の上記TFE重合体濃度は、生産性の観点から低いことが好ましく、0.4質量%未満がより好ましく、0.3質量%未満が特に好ましい。
 上記凝析前や凝析中に、着色のための顔料や機械的性質を改良するための各種充填剤を添加することにより、顔料や充填剤が均一に混合した顔料入り又は充填剤入りのTFE重合体ファインパウダーを得ることができる。
 上記TFE重合体の水性分散液を凝析して得られた湿潤粉末の乾燥は、通常、上記湿潤粉末をあまり流動させない状態、好ましくは静置の状態を保ちながら、真空、高周波、熱風等の手段を用いて行う。粉末同士の、特に高温での摩擦は、一般にファインパウダー型のTFE重合体に好ましくない影響を与える。これは、この種のTFE重合体からなる粒子が小さな剪断力によっても簡単にフィブリル化して、元の安定な粒子構造の状態を失う性質を持っているからである。
 上記乾燥は、10~300℃、好ましくは100~300℃の乾燥温度で行う。
 得られるTFE重合体ファインパウダーは、成形用として好ましく、好適な用途としては、航空機及び自動車等の油圧系、燃料系のチューブ等が挙げられ、薬液、蒸気等のフレキシブルホース、電線被覆用途等が挙げられる。
 TFE重合体の水性分散液は、また、非イオン性界面活性剤を加えることにより、安定化して更に濃縮し、目的に応じ、有機又は無機の充填剤を加えた組成物として各種用途に使用することも好ましい。上記組成物は、金属又はセラッミクスからなる基材上に被覆することにより、非粘着性と低摩擦係数を有し、光沢や平滑性、耐摩耗性、耐候性及び耐熱性に優れた塗膜表面とすることができ、ロールや調理器具等の塗装、ガラスクロスの含浸加工等に適している。
 上記水性分散液からTFE重合体のオルガノゾルを調製することもできる。上記オルガノゾルは、上記TFE重合体及び有機溶剤を含むことができ、上記有機溶剤としては、エーテル系溶媒、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エステル系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤が挙げられ、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルアセトアミド等を好適に使用できる。上記オルガノゾルの調製は、例えば、国際公開第2012/002038号に記載の方法により実施できる。
 上記TFE重合体の水性分散液又は上記TFE重合体ファインパウダーは、加工助剤として使用することも好ましい。加工助剤として使用する場合、上記水性分散液又は上記ファインパウダーをホストポリマー等に混合することにより、ホストポリマー溶融加工時の溶融強度向上や、得られたポリマーの機械的強度、電気特性、難燃性、燃焼時の滴下防止性、摺動性を向上することができる。
 上記TFE重合体の水性分散液又は上記TFE重合体ファインパウダーは、電池用結着剤、防塵用途として使用することも好ましい。
 上記TFE重合体の水性分散液又は上記TFE重合体ファインパウダーは、また、TFE重合体以外の樹脂と複合させてから加工助剤として使用することも好ましい。上記水性分散液又は上記ファインパウダーは、例えば、特開平11-49912号公報、米国特許第5804654号明細書、特開平11-29679号公報、特開2003-2980号公報に記載されたPTFEの原料として好適である。上記水性分散液又は上記ファインパウダーを使用した加工助剤は、上記各刊行物に記載された加工助剤に比べてもなんら劣るものではない。
 上記TFE重合体の水性分散液は、溶融加工性フッ素樹脂の水性分散液と混合して凝析させることにより、共凝析粉末とすることも好ましい。上記共凝析粉末は、加工助剤として好適である。
 上記溶融加工性フッ素樹脂としては、例えば、FEP、PFA、TFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体、ETFE、エチレン/TFE/HFP共重合体[EFEP]等が挙げられるが、中でも、PFAまたはFEPが好ましい。
 上記水性分散液は、上記溶融加工性フッ素樹脂を含むことも好ましい。上記溶融加工性フッ素樹脂としては、例えば、FEP、PFA、TFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体、ETFE、EFEP等が挙げられる。上記溶融加工性フッ素樹脂を含む上記水性分散液は、塗料として使用できる。上記溶融加工性フッ素樹脂は、上記TFE重合体の粒子同士を充分に融着させることができるので、造膜性を向上させ、得られる被膜に光沢を出すことができる。
 上記共凝析粉末を添加するフッ素非含有樹脂は、パウダー状であってもよいし、ペレット状であってもよいし、エマルションであってもよい。上記添加は、各樹脂を充分に混合する点で、押出混練、ロール混練等の公知の方法により剪断力を与えながら行うことが好ましい。
 上記TFE重合体の水性分散液は、塵埃抑制処理剤として使用することも好ましい。上記塵埃抑制処理剤は、発塵性物質と混合し、該混合物に20~200℃の温度で圧縮-せん断作用を施すことによりTFE重合体をフィブリル化して発塵性物質の塵埃を抑制する方法、例えば特許第2827152号公報、特許第2538783号公報等の方法において、用いることができる。
 上記TFE重合体の水性分散液は、例えば、国際公開第2007/004250号に記載の塵埃抑制処理剤組成物に好適に用いることができ、国際公開第2007/000812号に記載の塵埃抑制処理方法にも好適に用いることができる。
 上記塵埃抑制処理剤は、建材分野、土壌安定材分野、固化材分野、肥料分野、焼却灰及び有害物質の埋立処分分野、防爆分野、化粧品分野、猫砂に代表されるペット排泄用の砂等の塵埃抑制処理に好適に用いられる。
 上記TFE重合体の水性分散液は、分散紡糸法(Dispersion Spinning method)によりTFE重合体繊維を得る原料として使用することも好ましい。上記分散紡糸法とは、上記TFE重合体の水性分散液とマトリックス高分子の水性分散液とを混合し、当該混合物を押出加工して中間体繊維構造物を形成し、該中間体繊維構造物を焼成することによって上記マトリックス高分子を分解及びTFE重合体粒子の焼結を行ってTFE重合体繊維を得る方法である。
 重合により得られる高分子量PTFE粉末は、延伸性及び非溶融加工性を有し、延伸体(多孔体)の原料としても有用である。
 この延伸体が膜である場合(PTFE延伸膜またはPTFE多孔膜)、公知のPTFE延伸方法によって延伸することができる。延伸することにより高分子量PTFEは容易にフィブリル化し、結節と繊維からなるPTFE多孔体(膜)となる。
 好ましくは、シート状または棒状のペースト押出物を押出方向にロール延伸することで、一軸延伸膜を得ることができる。
 更に、テンター等により幅方向に延伸して、二軸延伸膜も得ることができる。
延伸前に半焼成処理を行うことも好ましい。
 このPTFE延伸体は、高い空孔率を持つ多孔体であり、エアフィルター、薬液フィルター等の各種精密濾過フィルターの濾材、高分子電解質膜の支持材等として好適に利用できる。
 また、繊維分野、医療分野、エレクトロケミカル分野、シール材分野、空気濾過分野、換気/内圧調整分野、液濾過分野、一般消費材分野等で使用する製品の素材としても有用である。
 以下に、具体的な用途を例示する。
エレクトロケミカル分野
 誘電材料プリプレグ、EMI遮蔽材料、伝熱材料等。より詳細には、プリント配線基板、電磁遮蔽シールド材、絶縁伝熱材料、絶縁材料等。
シール材分野
 ガスケット、パッキン、ポンプダイアフラム、ポンプチューブ、航空機用シール材等。
空気濾過分野
 ULPAフィルター(半導体製造用)、HEPAフィルター(病院・半導体製造用)、円筒カートリッジフィルター(産業用)、バグフィルター(産業用)、耐熱バグフィルタ-(排ガス処理用)、耐熱プリーツフィルター(排ガス処理用)、SINBRANフィルター(産業用)、触媒フィルター(排ガス処理用)、吸着剤付フィルター(HDD組込み)、吸着剤付ベントフィルター(HDD組込み用)、ベントフィルター(HDD組込み用他)、掃除機用フィルター(掃除機用)、汎用複層フェルト材、GT用カートリッジフィルター(GT向け互換品用)、クーリングフィルター(電子機器筐体用)等。
換気/内圧調整分野
 凍結乾燥用の容器等の凍結乾燥用材料、電子回路やランプ向けの自動車用換気材料、容器キャップ向け等の容器用途、タブレット端末や携帯電話端末等の小型端末を含む電子機器向け等の保護換気用途、医療用換気用途等。
液濾過分野
 半導体液ろ過フィルター(半導体製造用)、親水性PTFEフィルター(半導体製造用)、化学薬品向けフィルター(薬液処理用)、純水製造ライン用フィルター(純水製造用)、逆洗型液ろ過フィルター(産業排水処理用)等。
一般消費材分野
 衣類、ケーブルガイド(バイク向け可動ワイヤ)、バイク用衣服、キャストライナー(医療サポーター)、掃除機フィルター、バグパイプ(楽器)、ケーブル(ギター用信号ケーブル等)、弦(弦楽器用)等。
繊維分野
 PTFE繊維(繊維材料)、ミシン糸(テキスタイル)、織糸(テキスタイル)、ロープ等。
医療分野
 体内埋設物(延伸品)、人工血管、カテーテル、一般手術(組織補強材料)、頭頸部製品(硬膜代替)、口内健康(組織再生医療)、整形外科(包帯)等。
 本開示の製造方法により、低分子量PTFEを製造することもできる。
 低分子量PTFEは、重合により製造しても良いし、重合で得られた高分子量PTFEを公知の方法(熱分解、放射線照射分解等)で低分子量化して製造することもできる。
 分子量60万以下の低分子量PTFE(PTFEマイクロパウダーとも呼ばれる)は、化学的安定性に優れ、表面エネルギーが極めて低いことに加え、フィブリル化が生じにくいので、滑り性や塗膜表面の質感を向上させること等を目的とした添加剤として、プラスチック、インク、化粧品、塗料、グリース、オフィスオートメーション機器部材、トナー等の製造に好適である(例えば、特開平10-147617号公報参照。)。
 また、更に連鎖移動剤の存在下、水性媒体中に重合開始剤及び重合体(I)を分散させ、TFE、又は、TFEと共重合し得るモノマーとTFEを重合させることによって、低分子量PTFEを得てもよい。この場合、連鎖移動剤としては、炭素数2~4のアルカンからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。具体的には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタンがより好ましく、エタン、プロパンが更に好ましい。この場合、連鎖移動剤の量としては、水性媒体に対して、10質量ppm以上または10質量ppm超が好ましい。
 上記重合により得られる低分子量PTFEを粉末として用いる場合、上記水性分散液を凝析させることで粉末粒子とすることができる。
 本開示において、高分子量PTFEとは、非溶融加工性及びフィブリル化性を有するPTFEを意味する。他方、低分子量PTFEとは、溶融加工性を有し、フィブリル化性を有しないPTFEを意味する。
 上記非溶融加工性とは、ASTM D 1238及びD 2116に準拠して、結晶化融点より高い温度でメルトフローレートを測定できない性質を意味する。
 フィブリル化性の有無は、TFEの重合体から作られた粉末である「高分子量PTFE粉末」を成形する代表的な方法である「ペースト押出し」で判断できる。通常、ペースト押出しが可能であるのは、高分子量のPTFEがフィブリル化性を有するからである。ペースト押出しで得られた未焼成の成形物に実質的な強度や伸びがない場合、例えば伸びが0%で引っ張ると切れるような場合はフィブリル化性がないとみなすことができる。
 上記高分子量PTFEは、標準比重(SSG)が2.130~2.280であることが好ましい。上記標準比重は、ASTM D4895-89に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定する。本開示において、「高分子量」とは、上記標準比重が上記の範囲内にあることを意味する。
 上記低分子量PTFEは、380℃における溶融粘度が1×10~7×10Pa・sである。本開示において、「低分子量」とは、上記溶融粘度が上記の範囲内にあることを意味する。溶融粘度は、ASTM D 1238に準拠し、フローテスター(島津製作所社製)及び2φ-8Lのダイを用い、予め380℃で5分間加熱しておいた2gの試料を0.7MPaの荷重にて上記温度に保って測定する値である。
 上記高分子量PTFEは、上記低分子量PTFEよりも溶融粘度が極めて高く、その正確な溶融粘度を測定することは困難である。他方、上記低分子量PTFEの溶融粘度は測定可能であるが、上記低分子量PTFEからは、標準比重の測定に使用可能な成形品を得ることが難しく、その正確な標準比重を測定することが困難である。従って、本開示では、上記高分子量PTFEの分子量の指標として、標準比重を採用し、上記低分子量PTFEの分子量の指標として、溶融粘度を採用する。なお、上記高分子量PTFE及び上記低分子量PTFEのいずれについても、直接に分子量を特定できる測定方法は知られていない。
 上記高分子量PTFEは、ピーク温度が333~347℃であることが好ましく、335~345℃であることがより好ましい。上記低分子量PTFEは、ピーク温度が322~333℃であることが好ましく、324~332℃であることがより好ましい。ピーク温度は、TG/DTA(示差熱熱重量同時測定装置)を用いて、300℃以上の温度に加熱した履歴のないPTFEを10℃/分の条件で昇温させることにより得られる示差熱(DTA)曲線に現れる極大値に対応する温度として、特定できる。
 PTFEのピーク温度は、322~347℃であってよい。
 PTFEが高分子量PTFEである場合のPTFEのピーク温度の上限は、347℃以下、346℃以下、345℃以下、344℃以下、343℃以下、342℃以下、341℃以下、340℃以下であってよい。
 PTFEが高分子量PTFEである場合のPTFEのピーク温度の下限は、333℃以上、335℃以上であってよい。
 PTFEが低分子量PTFEである場合のPTFEのピーク温度の上限は、333℃以下、332℃以下であってよい。
 PTFEが低分子量PTFEである場合のPTFEのピーク温度の下限は、322℃以上、324℃以上であってよい。
 低分子量PTFEの一次粒子の平均一次粒子径は、好ましくは10~300nmであり、より好ましくは50nm以上であり、さらに好ましくは100nm以上であり、特に好ましくは150nm以上であり、より好ましくは250nm以下である。一次粒子の比較的小さい平均一次粒子径は、たとえば、TFEの重合初期に、変性モノマーを重合系に添加することにより、得ることができる。
 低分子量PTFEの一次粒子の平均一次粒子径は、動的光散乱法により測定することができる。まず、ポリマー固形分濃度を約1.0質量%に調整した低分子量PTFE水性分散液を作製し、動的光散乱法を使用して、測定温度を25℃、溶媒(水)の屈折率を1.3328、溶媒(水)の粘度を0.8878mPa・s、積算回数を70回として、測定できる。動的光散乱法においては、たとえば、ELSZ-1000S(大塚電子社製)が使用できる。
 上記高分子量PTFEは、300℃以上の温度に加熱した履歴がないPTFEについて示差走査熱量計〔DSC〕を用いて10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線において、333~347℃の範囲に少なくとも1つ以上の吸熱ピークが現れ、上記融解熱曲線から算出される290~350℃の融解熱量が52mJ/mg以上であることが好ましい。PTFEの融解熱量は、より好ましくは55mJ/mg以上であり、さらに好ましくは58mJ/mg以上である。
 上記で得られたPTFEファインパウダーから、未焼成テープ(生テープ)を得ることもできる。
(II)溶融加工性フッ素樹脂
 (1)本開示の製造方法において、FEPの重合は、重合温度10~150℃、重合圧力0.3~6.0MPaGにて行うことが好ましい。
 FEPの好ましい単量体組成(質量%)は、TFE:HFP=(60~95):(5~40)、より好ましくは(85~92):(8~15)である。
 TFEおよびHFPに加えて、これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合することにより、FEPとして、TFE、HFPおよび他の単量体の共重合体を得てもよい。他の単量体としては、上述した含フッ素単量体(ただし、TFEおよびHFPを除く)およびフッ素非含有単量体が挙げられる。他の単量体として、1種または複数種を用いることができる。他の単量体としては、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)が好ましい。FEPにおける他の単量体単位の含有量は、全単量体単位に対して、0.1~2質量%であってよい。
 上記FEPの重合において、重合体(I)は、本開示の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体100質量%に対して0.0001~10質量%の量を添加する。
 上記FEPの重合において、連鎖移動剤としては、シクロヘキサン、メタノール、エタノール、プロパノール、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、塩化メチル等を使用することが好ましく、pH緩衝剤としては、炭酸アンモニウム、燐酸水素二ナトリウム等を使用することが好ましい。
 本開示の製造方法で得られるFEPの水性分散液を必要に応じて濃縮等の後処理した後、乾燥、粉末にし、次いで溶融押出することによってペレットにしても良い。FEPの水性分散液中の水性媒体は、必要に応じて非イオン性界面活性剤などの添加剤を含むものであってもよいが、水溶性アルコール等の水溶性有機溶媒を含むものであってもよいし、水溶性有機溶媒を含まないものであってもよい。
 また、溶融押出は、一般にペレット化可能な押出条件であれば、押出条件を適宜設定して行うことができる。
 本開示の製造方法では、得られるFEPが、ポリマー主鎖及びポリマー側鎖の少なくとも一方の部位に、-CF、-CFH等の末端基を有しているものであってよいが、-COOH、-CHOH、-COF、-CF=CF-、-CONH、-COOCH等の熱的に不安定な基(以下「不安定末端基」という)は含有量が低いか、ないことが好ましい。
 上記不安定末端基は、化学的に不安定であることから、樹脂の耐熱性を低下させるだけでなく、得られた電線の減衰量が増大する原因となる。
 本開示の製造方法では、重合終了時のポリマーを、不安定末端基と-CFH末端基とを合計した数が炭素数1×10個当たり50個以下となるように製造することが好ましい。より好ましくは炭素原子1×10個あたり20個未満であることが好ましく、さらに好ましくは5個以下であることが好ましい。上記不安定末端基および-CFH末端基が存在せず全て-CF末端基であってもよい。 
 不安定末端基および-CFH末端基はフッ素化処理により-CF末端基に変換させて安定化させることができる。フッ素化処理方法は特に限定されないが、重合体を、フッ素化処理条件下にてフッ素ラジカルを発生するフッ素ラジカル源にさらす方法を挙げることができる。上記フッ素ラジカル源としては、フッ素ガスや、CoF、AgF、UF、OF、N、CFOF、及び、フッ化ハロゲン、例えば、IF、ClF等が挙げられる。なかでも、フッ素ガスと本開示の製造方法によって得られるFEPを直接接触させる方法が好ましく、上記接触は、反応制御の点で、フッ素ガス濃度10~50質量%の希釈フッ素ガスを用いて行うことが好ましい。上記希釈フッ素ガスは、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスでフッ素ガスを希釈することにより得ることができる。上記フッ素ガス処理は、例えば、100~250℃の温度で行うことができる。なお、処理温度は、先の範囲に限定されることなく、状況に応じて適宜設定することができる。上記フッ素ガス処理は、希釈フッ素ガスを連続的又は間欠的に反応器内に供給して行うことが好ましい。このフッ素化処理は重合後の乾燥粉末でも溶融押出したペレットでもよい。
 本開示の製造方法で得られるFEPは、成形性がよく、成形不良が生じにくいことに加え、良好な耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、絶縁性、電気特性等を有する。
 上記FEPの粉末の製造方法は、上述した本開示の製造方法で得られたFEPを乾燥させて粉体化することによって粉末を得る方法である。
 上記粉末は、フッ素化されていてもよい。上記のフッ素化された粉末の製造方法は、上述した粉末の製造方法で得られた粉末にフッ素ガスを供給することでフッ素化させることによってフッ素化された粉末を得る方法である。
 上記FEPのペレットの製造方法は、上述した本開示の製造方法で得られたFEPをペレット化することによってペレットを得る方法である。
 上記ペレットは、フッ素化されていてもよい。上記のフッ素化されたペレットの製造方法は、上述したペレットの製造方法で得られたペレットにフッ素ガスを供給することでフッ素化させることによってフッ素化されたペレットを得る方法である。
 このため、このFEPは、例えば、電線、発泡電線、ケーブル、ワイヤ等の被覆材、チューブ、フィルム、シート、フィラメント等の種々の成形品の製造に供することができる。
 (2)本開示の製造方法において、PFA、MFA等のTFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体およびTFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体の重合は、通常、重合温度10~100℃、重合圧力0.3~6.0MPaGで行うことが好ましい。
 TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体の好ましい単量体組成(モル%)は、TFE:パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)=(90~99.7):(0.3~10)、より好ましくは(97~99):(1~3)である。上記パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)としては、式:CF=CFORf(式中、Rfは炭素数1~6のパーフルオロアルキル基)で表されるものを使用することが好ましい。
 TFEおよびパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)に加えて、これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合することにより、TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体として、TFE、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)および他の単量体の共重合体を得てもよい。他の単量体としては、上述した含フッ素単量体(ただし、TFEおよびパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)を除く)およびフッ素非含有単量体が挙げられる。他の単量体として、1種または複数種を用いることができる。TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体における他の単量体単位の含有量は、全単量体単位に対して、0.1~2質量%であってよい。
 TFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体の好ましい単量体組成(モル%)は、TFE:パーフルオロアリルエーテル=(90~99.7):(0.3~10)、より好ましくは(97~99):(1~3)である。上記パーフルオロアリルエーテルとしては、式:CF=CFCFORf(式中、Rfは炭素数1~6のパーフルオロアルキル基)で表されるものを使用することが好ましい。
 TFEおよびパーフルオロアリルエーテルに加えて、これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合することにより、TFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体として、TFE、パーフルオロアリルエーテルおよび他の単量体の共重合体を得てもよい。他の単量体としては、上述した含フッ素単量体(ただし、TFEおよびパーフルオロアリルエーテルを除く)およびフッ素非含有単量体が挙げられる。他の単量体として、1種または複数種を用いることができる。TFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体における他の単量体単位の含有量は、全単量体単位に対して、0.1~2質量%であってよい。
 上記TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体およびTFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体の重合において、重合体(I)は、本開示の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体100質量%に対して0.0001~10質量%の量で添加することが好ましい。
 上記TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体およびTFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体の重合において、連鎖移動剤としてシクロヘキサン、メタノール、エタノール、プロパノール、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、塩化メチル、メタン、エタン等を使用することが好ましく、pH緩衝剤として、炭酸アンモニウム、燐酸水素二ナトリウム等を使用することが好ましい。
 本開示の製造方法で得られるPFA、MFA等のTFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体およびTFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体の水性分散液を必要に応じて濃縮等の後処理した後、乾燥、粉末にし、次いで溶融押出することによってペレットにしても良い。上記の水性分散液中の水性媒体は、必要に応じて非イオン性界面活性剤などの添加剤を含むものであってもよいが、水溶性アルコール等の水溶性有機溶媒を含むものであってもよいし、水溶性有機溶媒を含まないものであってもよい。
 また、溶融押出は、一般にペレット化可能な押出条件であれば、押出条件を適宜設定して行うことができる。
 上記の共重合体は、その耐熱性を向上させ、さらに成形品の薬液透過抑制効果をさらに強化する目的でフッ素ガス処理を施すことが好ましい。
 フッ素ガス処理は、フッ素ガスを共重合体に接触させることにより行なう。しかし、フッ素との反応は非常に発熱性であるから、フッ素を窒素のような不活性ガスで希釈することが好適である。フッ素ガス/不活性ガス混合物中のフッ素量は1~100質量%、好ましくは10~25質量%である。処理温度は150~250℃、好ましくは200~250℃であり、フッ素ガス処理時間は3~16時間、好ましくは4~12時間である。フッ素ガス処理のガス圧は1~10気圧の範囲であるが、好ましくは大気圧が使用される。反応器を大気圧で用いる場合、フッ素ガス/不活性ガス混合物を反応器中へ連続的に通過させればよい。その結果、上記共重合体の不安定な末端は-CF末端に転化され、熱的に安定となる。
 上記共重合体およびその組成物の成形方法としては、従来のPFAと同様に圧縮成形、トランスファ成形、押出成形、射出成形、ブロー成形などの成形法が適用できる。
 このような成形法により所望の成形品を得ることができるが、成形品の例をあげると、シート、フィルム、パッキン、丸棒、角棒、パイプ、チューブ、丸槽、角槽、タンク、ウェハーキャリア、ウェハーボックス、ビーカー、フィルターハウジング、流量計、ポンプ、バルブ、コック、コネクター、ナット、電線、耐熱電線などがある。
 これらのうち、特に薬液の不透過性が要求される各種の化学反応装置、半導体製造装置、さらには酸系またはアルカリ系の薬液供給装置などに使用するチューブ、パイプ、タンク、コネクターなどに好適に使用できる。
 更に、PFA、MFA等のTFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体およびTFE/パーフルオロアリルエーテル共重合体の水性分散液に、非イオン性界面活性剤を適宜加え、必要に応じて、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミドおよび/またはポリイミド、並びに金属粉末を、有機溶媒中に溶解または分散させることで、プライマー組成物を得ることができる。このプライマー組成物を金属表面に施し、かくして形成されたプライマー層上に溶融加工性フッ素樹脂組成物を施し、プライマー層と共に溶融加工性フッ素樹脂組成物層を焼成することからなる金属表面へのフッ素樹脂の被覆方法にも用いることができる。
 (3)本開示の製造方法において、ETFEの重合は、重合温度10~100℃、重合圧力0.3~2.0MPaGで行うことが好ましい。
 ETFEの好ましい単量体組成(モル%)は、TFE:エチレン=(50~99):(50~1)である。
 エチレンおよびTFEに加えて、これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合することにより、ETFEとして、エチレン、TFEおよび他の単量体の共重合体を得てもよい。他の単量体としては、上述した含フッ素単量体(ただし、TFEを除く)およびフッ素非含有単量体(ただし、エチレンを除く)が挙げられる。他の単量体として、1種または複数種を用いることができる。
 他の単量体としては、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロブチルエチレン、パーフルオロヘキシルエチレン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクタ-1-エン、2,3,3,4,4,5,5-ヘプタフルオロ-1-ペンテン(CH=CFCFCFCFH)、2-トリフルオロメチル-3,3,3-トリフルオロプロペン((CFCF=CH)が好ましい。
 ETFEにおける他の単量体単位の含有量は、全単量体単位に対して、0~20質量%であってよい。好ましい質量比は、TFE:エチレン:他の単量体=(63~94):(27~2):(1~10)である。
 上記ETFEの重合において、重合体(I)は、本開示の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体100質量%に対して0.0001~10質量%の量で添加する。
 上記ETFEの重合において、連鎖移動剤として、シクロヘキサン、メタノール、エタノール、プロパノール、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、塩化メチル等を使用することが好ましい。
 本開示の製造方法で得られるETFEの水性分散液を必要に応じて濃縮等の後処理した後、乾燥、粉末にし、次いで溶融押出することによってペレットにしても良い。上記の水性分散液中の水性媒体は、必要に応じて非イオン性界面活性剤などの添加剤を含むものであってもよいが、水溶性アルコール等の水溶性有機溶媒を含むものであってもよいし、水溶性有機溶媒を含まないものであってもよい。
 また、溶融押出は、一般にペレット化可能な押出条件であれば、押出条件を適宜設定して行うことができる。
 上記ETFEのシートは、押出成形してシートにすることができる。すなわち、ETFE粉末、またはペレットを溶融させ、ダイから連続的に押し出し、冷却して得られるシート状の成形品にすることができる。ETFEには添加剤が添加されていてもよい。
 添加剤としては、公知のものを適宜用いることができる。具体例としては、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、赤外線吸収剤、難燃剤、難燃フィラー、有機顔料、無機顔料、染料等が挙げられる。耐候性が優れる点からは無機系添加剤が好ましい。
 上記ETFEのシートにおける添加剤の含有量は、ETFEのシートの総質量に対し、20質量%以下が好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
 上記ETFEのシートは、機械的強度および外観に優れることから、膜構造建築物(運動施設、園芸施設、アトリウム等)用の膜材(屋根材、天井材、外壁材、内壁材、被覆材等)として好適である。
 また、膜構造建築物の膜材だけではなく、たとえば、屋外使用板材(防音壁、防風フェンス、越波柵、車庫天蓋、ショッピングモール、歩行路壁、屋根材)、ガラス飛散防止フィルム、耐熱・耐水シート、建材等(テント倉庫のテント材、日よけ用膜材、明かり取り用の部分屋根材、ガラスに替わる窓材、防炎仕切り用膜材、カーテン、外壁補強、防水膜、防煙膜、不燃透明仕切り、道路補強、インテリア(照明、壁面、ブランド等)、エクステリア(テント、看板等)等)、生活レジャー用品(釣りざお、ラケット、ゴルフクラブ、映写幕等)、自動車用材料(幌、制振材、ボディ等)、航空機材料、船舶材料、家電外装、タンク、容器内壁、フィルタ、工事用膜材、電子材料(プリント基板、配線基板、絶縁膜、離型膜等)、太陽電池モジュールの表面材料、太陽熱発電用のミラー保護材、ソーラー温水器の表面材等に有用である。
 (4)本開示の製造方法を使用して、電解質ポリマー前駆体を製造することもできる。本開示の製造方法において、電解質ポリマー前駆体の重合は、重合温度10~100℃、重合圧力0.1~2.0MPaGで行うことが好ましい。電解質ポリマー前駆体とは、-SO151、-COZ151又は-POZ152153(X151、Z151、Z152およびZ153は、後述のとおりである)で表される官能基を含有するモノマーからなり、加水分解処理を経てイオン交換性ポリマーに変換しうるものである。
 電解質ポリマー前駆体に用いられるモノマーとしては、
   一般式(150):CF=CF-O-(CFCFY151-O)-(CFY152-A151
(式中、Y151は、フッ素原子、塩素原子、-SOF基又はパーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアルキル基は、エーテル性の酸素及び-SOF基を含んでもよい。nは、0~3の整数を表す。n個のY151は、同一であってもよいし異なっていてもよい。Y152は、フッ素原子、塩素原子又は-SOF基を表す。mは、1~5の整数を表す。m個のY152は、同一であってもよいし異なっていてもよい。A151は、-SO151、-COZ151又は-POZ152153を表す。X151は、F、Cl、Br、I、-OR151又は-NR152153を表す。Z151、Z152及びZ153は、同一又は異なって、-NR154155又は-OR156を表す。R151、R152、R153、R154、R155及びR156は、同一又は異なって、H、アンモニウム、アルカリ金属、フッ素原子を含んでも良いアルキル基、アリール基、若しくはスルホニル含有基を表す。)で表される含フッ素単量体を挙げることができる。また、電解質ポリマー前駆体に用いられるモノマーとしては、国際公開第2007/013532号に記載のフルオロスルホニル基を2つ含有する化合物、国際公開第2014/175123号に記載の-SOF基およびジオキソラン環を有するペルフルオロモノマーなども挙げることができる。電解質ポリマー前駆体の好ましい単量体組成(モル%)は、TFE:ビニルエーテル=(50~99):(50~1)であり、より好ましくは、TFE:ビニルエーテル=(50~93):(50~7)である。
 上記電解質ポリマー前駆体は、全単量体の0~20質量%である範囲内で第3モノマーで変性させたものであってもよい。第3モノマーとしては、CTFE、フッ化ビニリデン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロブテニルビニルエーテル;パーフルオロ-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン、パーフルオロ-2-メチレン-4-メチル-1,3-ジオキソール等の環状モノマー;ジビニルベンゼン等の多官能モノマー等を挙げることができる。
 このようにして得られた電解質ポリマー前駆体は、例えば膜状に成形した後、アルカリ溶液による加水分解及び、鉱酸による処理を経て、高分子電解質膜として燃料電池や電解装置及びレドックスフロー電池等に使用することができる。
 また、電解質ポリマー前駆体の分散状態を維持したまま、アルカリ溶液による加水分解を施すことにより電解質ポリマー分散液を得ることができる。
 引き続き、加圧容器内で、120℃以上に加熱することで、例えば、水/アルコール混合溶媒に溶解させ、溶液状態にすることが出来る。
 このようにして得られた溶液は、例えば電極のバインダーとして使用したり、種々の添加剤と複合してキャスト製膜し、例えば防汚塗膜や有機アクチュエーター等に使用することができる。
(5)TFE/VDF共重合体
 本開示の製造方法において、TFE/VDF共重合体の重合温度としては特に限定されず、0~100℃であってよい。重合圧力は、重合温度等の他の重合条件に応じて適宜定められるが、通常、0~9.8MPaGであってよい。
 TFE/VDF共重合体の好ましい単量体組成(モル%)は、TFE:VDF=(5~90):(95~10)である。TFE/VDF共重合体としては、また、更に第3モノマーを用い、全単量体の0~50モル%である範囲内で変性させたものであってもよい。好ましくは、TFE:エチレン:第3モノマー=(30~85):(10~69.9):(0.1~10)である。
 上記第3モノマーとしては、
   式: CX1112=CX13(CX1415n1116
(式中、X11~X16は同一又は異なってH、F又はClを表し、n11は0~8の整数を表す。但し、TFE及びVDFを除く。)で示されるモノマー、又は、
   式: CX2122=CX23-O(CX2425n2126
(式中、X21~X26は同一又は異なってH、F又はClを表し、n21は0~8の整数を表す。)で示されるモノマーが好ましい。
 また、第3モノマーはフッ素非含有エチレン性単量体でもよい。上記フッ素非含有エチレン性単量体は、耐熱性や耐薬品性を維持する点で、炭素数6以下のエチレン性単量体から選ばれることが好ましい。例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、2-ブテン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アルキルビニルエーテル(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等)、マレイン酸、イタコン酸、3-ブテン酸、4-ペンテン酸ビニルスルホン酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
 TFE/VDF共重合体の重合において、重合体(I)は、本開示の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体100質量%に対して0.0001~5質量%の量で添加する。
 TFE/VDF共重合体を、アンモニア水、アンモニアガス又はアンモニアを生成しうる窒素化合物と接触させることによりアミド化処理してもよい。
 上述した方法により得たTFE/VDF共重合体は、紡糸延伸方法によりTFE/VDF共重合体繊維を得る原料として使用することも好ましい。上記紡糸延伸方法とは、TFE/VDF共重合体を溶融紡糸してから冷却固化して未延伸糸を得た後、該未延伸糸を加熱筒状体中に走行させて延伸することによりTFE/VDF共重合体繊維を得る方法である。
 上記TFE/VDF共重合体を、有機溶剤に溶解させて、上記TFE/VDF共重合体の溶液を得ることもできる。上記有機溶剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の含窒素系有機溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;更に、それらの混合溶剤等の低沸点の汎用有機溶剤を挙げることができる。上記溶液は、電池用結着剤として使用できる。
 上記TFE/VDF共重合体の水性分散液をポリオレフィン樹脂からなる多孔性基材上にコーティングし複合多孔膜として使用することも好ましい。水性分散液に無機粒子、及びまたは有機系粒子を分散させ、多孔性基材上にコーティングし複合多孔膜として使用することも好ましい。このようにして得られた複合多孔膜はリチウム二次電池のセパレーターなどの使用することができる。
 上記溶融加工性フッ素樹脂の粉末は、粉体塗料として好適に利用できる。上記溶融加工性フッ素樹脂粉末からなる粉体塗料を基材に適用すると、表面が平滑な皮膜を得ることができる。平均粒径が1μm以上100μm未満である溶融加工性フッ素樹脂粉末は、特に静電塗装に使用する粉体塗料として好適であり、平均粒径が100μm以上1000μm以下である溶融加工性フッ素樹脂粉末は、特に回転塗装又は回転成形に使用する粉体塗料として好適である。
 上記溶融加工性フッ素樹脂粉末は、上述した本開示の製造方法で得られた溶融加工性フッ素樹脂を乾燥させて粉体化することによって粉末を得る方法により製造できる。上記溶融加工性フッ素樹脂粉末を製造するための製造方法も本開示の一つである。
(III)フッ素ゴム
 本開示の製造方法において、上記フッ素ゴムの重合は、攪拌機を備えた耐圧の反応容器に純水及び重合体(I)を仕込み、脱酸素後、モノマーを仕込み、所定の温度にし、重合開始剤を添加して、反応を開始する。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、追加のモノマーを連続的又は間欠的に追加供給する。所定量のモノマーを供給した時点で、供給を停止し、反応容器内のモノマーをパージし、温度を室温に戻して反応を終了する。この場合、ポリマーラテックスを連続的に反応容器より取り出すことができる。
 特に、上記フッ素ゴムを製造する場合、国際公開第00/01741号に開示されているように、一旦フルオロポリマー微粒子を高い上記濃度で合成してから希釈して更に重合を行うことで、通常の重合に比べて、最終的な重合速度を速くできる方法を使用することも可能である。
 上記フッ素ゴムの重合は、目的とするポリマーの物性、重合速度制御の観点から適宜条件を選択するが、重合温度は通常-20~200℃、好ましくは5~150℃、重合圧力は通常0.5~10MPaG、好ましくは1~7MPaGにて行われる。また、重合媒体中のpHは、公知の方法等により、後述するpH調整剤等を用いて、通常2.5~13に維持することが好ましい。
 上記フッ素ゴムの重合に用いるモノマーとしては、フッ化ビニリデンの他に、炭素原子と少なくとも同数のフッ素原子を有しフッ化ビニリデンと共重合し得る含フッ素エチレン性不飽和モノマーが挙げられる。上記含フッ素エチレン性不飽和モノマーとしては、トリフルオロプロペン、テトラフルオロプロペン、ペンタフルオロプロペン、へキサフルオロプロペン、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン、へキサフルオロブテン、オクタフルオロブテンが挙げられる。なかでも、へキサフルオロプロペンまたは2,3,3,3-テトラフルオロプロペンは、それが重合体の結晶成長を遮断した場合に得られるエラストマーの特性のために特に好適である。上記含フッ素エチレン性不飽和モノマーとしては、また、トリフルオロエチレン、TFE及びCTFE等が挙げられるし、1種若しくは2種以上の塩素及び/又は臭素置換基をもった含フッ素モノマーを用いることもできる。パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、例えばパーフルオロ(メチルビニルエーテル)も用いることができる。TFE及びHFPは、フッ素ゴムを製造するのに好ましい。
 フッ素ゴムの好ましい単量体組成(質量%)は、フッ化ビニリデン:HFP:TFE=(20~70):(30~48):(0~36)である。この組成のフッ素ゴムは、良好なエラストマー特性、耐薬品性、及び、熱的安定性を示す。
 上記フッ素ゴムの重合において、重合体(I)は、本開示の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体100質量%に対して0.0001~20質量%の量で添加する。好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは2質量%以下である。
 上記フッ素ゴムの重合において、重合開始剤としては、公知の無機ラジカル重合開始剤を使用することができる。上記無機ラジカル重合開始剤としては、従来公知の水溶性無機過酸化物、例えば、ナトリウム、カリウム及びアンモニウムの過硫酸塩、過リン酸塩、過硼酸塩、過炭素塩又は過マンガン酸塩が特に有用である。上記ラジカル重合開始剤は、更に、還元剤、例えば、ナトリウム、カリウム又はアンモニウムの亜硫酸塩、重亜硫酸塩、メタ重亜硫酸塩、ハイポ亜硫酸塩、チオ硫酸塩、亜リン酸塩若しくはハイポ亜リン酸塩により、又は、容易に酸化される金属化合物、例えば第一鉄塩、第一銅塩若しくは銀塩により、更に活性化することができる。好適な無機ラジカル重合開始剤は、過硫酸アンモニウムであり、過硫酸アンモニウムと重亜硫酸ナトリウムと共にレドックス系において使用することが、より好ましい。
 上記重合開始剤の添加濃度は、目的とするフルオロポリマーの分子量や、重合反応速度によって適宜決定されるが、モノマー全量100質量%に対して0.0001~10質量%、好ましくは0.01~5質量%の量に設定する。
 上記フッ素ゴムの重合において、連鎖移動剤としては、公知のものを使用することができるが、炭化水素、エステル、エーテル、アルコール、ケトン、塩素化合物、カーボネート、ヨウ素化合物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(CFI、I(CFI、ICHI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。
 上記連鎖移動剤の使用量は、供給されるモノマー全量に対して、通常0.5×10-3~5×10-3モル%、好ましくは1.0×10-3~3.5×10-3モル%であることが好ましい。
 上記フッ素ゴムの重合において、pH調整剤として、リン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を好ましく用いることができる。
 本開示の製造方法によって得られるフッ素ゴムの水性分散液は、重合が終了した時点で、固形分濃度が1.0~40質量%、平均粒子径が0.03~1μm、好ましくは0.05~0.5μm、数平均分子量が1,000~2,000,000のものである。
 本開示の製造方法によって得られるフッ素ゴム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。
 フッ素ゴムのうち、パーフルオロゴム(パーフルオロエラストマー)は、重合体(I)の存在下に、水性媒体中でパーフルオロモノマーを重合することにより、得られる。
 パーフルオロモノマーとしては、
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〕、
一般式:CF=CF-ORf13
(式中、Rf13は、炭素数1~8のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるフルオロモノマー、
一般式:CF=CFOCFORf14
(式中、Rf14は炭素数1~6の直鎖状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、1~3個の酸素原子を含む炭素数2~6の直鎖状または分岐鎖状パーフルオロオキシアルキル基である)で表されるフルオロモノマー、および、
一般式:CF=CFO(CFCF(Y15)O)(CF
(式中、Y15はフッ素原子またはトリフルオロメチル基を表す。mは1~4の整数である。nは1~4の整数である。)で表されるフルオロモノマー
からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
 また、パーフルオロモノマーの重合においては、パーフルオロモノマーとともに、架橋部位を与えるモノマーを重合させてもよい。
 パーフルオロエラストマーの製造方法において用いる重合体(I)は、イオン交換容量が、1.50meq/g以上であることが好ましい。重合体(I)のイオン交換容量としては、より好ましくなる順に、1.75meq/g以上、2.00meq/g以上、2.40meq/g以上、2.50meq/g以上、2.60meq/g以上、3.00meq/g以上、3.50meq/g以上である。イオン交換容量は、重合体(I)のイオン性基(アニオン性基)の含有量であり、重合体(I)の組成から計算により求められる。加水分解によりイオン性となる前駆体基(たとえば、-COOCH)は、イオン交換容量を決定する目的ではイオン性基と見なされない。重合体(I)のイオン交換容量はより高い方が重合体(I)のアニオン性基が多く、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。
 重合体(I)の添加量は、水性媒体100質量%に対して、0.01~20質量%であることが好ましい。上記重合における重合体(I)の添加量(存在量)を、上記の範囲内とすることによって、パーフルオロモノマーの重合反応が円滑に進行し、パーフルオロエラストマーを効率よく製造することができる。
 重合体(I)の添加量としては、一層円滑にパーフルオロモノマーの重合反応が進行することから、水性媒体100質量%に対して、より好ましくは0.1質量%以上であり、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、特に好ましくは0.75質量%以上であり、最も好ましくは1.0質量%以上である。
 また、重合体(I)の添加量としては、添加量が多すぎると、添加量に見合った効果が得られず、経済的に不利であり、また、重合終了後の後処理が煩雑になる可能性があることから、水性媒体100質量%に対して、より好ましくは15質量%以下であり、さらに好ましくは10質量%以下であり、特に好ましくは5質量%以下である。
 重合開始剤の存在下にパーフルオロモノマーの重合を行ってもよい。重合開始剤については、上述したとおりである。重合開始剤の添加量としては、パーフルオロモノマー100質量%に対して、好ましくは0.0001~10質量%であり、より好ましくは0.01~5質量%である。上記重合における重合開始剤の添加量(存在量)を、上記の範囲内とすることによって、パーフルオロモノマーの重合反応が円滑に進行し、パーフルオロエラストマーを効率よく製造することができる。重合開始剤の添加量が少なすぎると、十分な重合速度が得られなかったり、十分な収率が得られなかったりする。
 パーフルオロモノマーの重合を、pH調整剤の存在下に行ってもよい。pH調整剤の存在下に重合を行うことにより、重合槽へのパーフルオロエラストマーの付着を一層抑制しながら、十分な重合速度で十分な数のパーフルオロエラストマー粒子を発生させることができる。pH調整剤は、重合開始前に添加してもよいし、重合開始後に添加してもよい。
 pH調整剤としては、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素カリウム、リン酸二水素カリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸アンモニウム、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウム、グルコン酸アンモニウム等を用いることができる。
 フッ素ゴムのうち、部分フッ素化ゴムは、重合体(I)の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーを重合することにより、得られる。
 部分フッ素化ゴムを得るためのフルオロモノマーとしては、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:CHX=CXRf(式中、XおよびX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)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
 部分フッ素化ゴムの製造方法においては、フルオロモノマーとして、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。
 重合体(I)の添加量としては、水性媒体100質量%に対して、0.01~20質量%であることが好ましい。上記重合における重合体(I)の添加量(存在量)を、上記の範囲内とすることによって、フルオロモノマーの重合反応が円滑に進行し、部分フッ素化ゴムを効率よく製造することができる。重合体(I)の添加量が少なすぎると、十分な重合速度が得られなかったり、十分な収率が得られなかったりする。
 重合体(I)の添加量としては、一層円滑にフルオロモノマーの重合反応が進行することから、水性媒体100質量%に対して、より好ましくは0.0001質量%以上であり、さらに好ましくは0.0005質量%以上であり、尚さらに好ましくは0.001質量%以上であり、特に好ましくは0.005質量%以上であり、最も好ましくは0.01質量%以上である。
 また、重合体(I)の添加量としては、添加量が多すぎると、添加量に見合った効果が得られず、経済的に不利であることから、水性媒体100質量%に対して、より好ましくは2質量%以下であり、さらに好ましくは1質量%以下であり、特に好ましくは0.5質量%以下である。
 重合開始剤の存在下にフルオロモノマーの重合を行ってもよい。重合開始剤については、上述したとおりである。重合開始剤の量は、単量体の種類、目的とする部分フッ素化ゴムの分子量、反応速度によって適宜決定される。重合開始剤の量は、目的とする部分フッ素化ゴムの分子量や、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。
 上記フッ素ゴムとしては、部分フッ素化ゴムであってもよいし、パーフルオロゴムであってもよい。
 部分フッ素化ゴムは、主鎖にメチレン基(-CH-)を含むことが好ましい。主鎖に-CH-を含む部分フッ素化ゴムとしては、-CH-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、-CH-CF-、-CH-CH(CH)-、-CH-CH-、-CH-CF(CF)-等の構造を含む部分フッ素化ゴムが挙げられ、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、部分フッ素化ゴムの主鎖に導入することができる。部分フッ素化ゴムにおけるテトラフルオロエチレン単位の含有量(部分フッ素化ゴム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。
 部分フッ素化ゴムとしては、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:CF=CF-Rf(式中、Rfは-CFまたは-ORf(Rf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。部分フッ素化ゴムとしては、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。
 部分フッ素化ゴムとしては、ビニリデンフルオライド(VdF)系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン(TFE)/プロピレン(Pr)系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン(TFE)/プロピレン/ビニリデンフルオライド(VdF)系フッ素ゴム、エチレン/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)系フッ素ゴム、エチレン/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)/ビニリデンフルオライド(VdF)系フッ素ゴム、エチレン/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)/テトラフルオロエチレン(TFE)系フッ素ゴム、Et/TFE/PAVE系フッ素ゴム等が挙げられる。なかでも、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴム及びテトラフルオロエチレン/プロピレン系フッ素ゴ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。
 上記ビニリデンフルオライド系フッ素ゴムは、ビニリデンフルオライド45~85モル%と、ビニリデンフルオライドと共重合可能な少なくとも1種の他のモノマー55~15モル%とからなる共重合体であることが好ましい。より好ましくは、ビニリデンフルオライド50~80モル%と、ビニリデンフルオライドと共重合可能な少なくとも1種の他のモノマー50~20モル%とからなる共重合体である。
 上記ビニリデンフルオライドと共重合可能な少なくとも1種の他のモノマーとしては、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〕、フルオロアルキルビニルエーテル、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、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、一般式(100):CHX101=CX102Rf101(式中、X101およびX102は、一方がHであり、他方がFであり、Rf101は炭素数1~12の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基)で表されるフルオロモノマー、一般式(170):CH=CH-(CF-X171(式中、X171はH又はFであり、nは3~10の整数である。)で表されるフルオロモノマー、架橋部位を与えるモノマー等のモノマー;エチレン、プロピレン、アルキルビニルエーテル等の非フッ素化モノマーが挙げられる。これらをそれぞれ単独で、又は、任意に組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、TFE、HFP、2.3.3.3-テトラフルオロプロペン、フルオロアルキルビニルエーテル及びCTFEからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。フルオロアルキルビニルエーテルとしては、一般式(160)で表されるフルオロモノマーが好ましい。
 ビニリデンフルオライド系フッ素ゴムの具体例としては、VdF/HFP系ゴム、VdF/HFP/TFE系ゴム、VdF/CTFE系ゴム、VdF/CTFE/TFE系ゴム、VdF/一般式(100)で表されるフルオロモノマー系ゴム、VdF/一般式(100)で表されるフルオロモノマー/TFE系ゴム、VdF/パーフルオロ(メチルビニルエーテル)〔PMVE〕系ゴム、VdF/PMVE/TFE系ゴム、VdF/PMVE/TFE/HFP系ゴム等が挙げられる。VdF/一般式(100)で表されるフルオロモノマー系ゴムとしては、VdF/CH=CFCF系ゴムが好ましく、VdF/一般式(100)で表されるフルオロモノマー/TFE系ゴムとしては、VdF/TFE/CH=CFCF系ゴムが好ましい。
 ビニリデンフルオライド系フッ素ゴムとしては、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)/(0~28)(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。
 上記VdF/CH=CFCF系ゴムは、VdF40~99.5モル%、及び、CH=CFCF0.5~60モル%からなる共重合体であることが好ましく、VdF50~85モル%、及び、CH=CFCF20~50モル%からなる共重合体であることがより好ましい。
 VdF/TFE/PMVE系ゴムは、VdF/TFE/PMVEの組成が(32~85)/(3~40)/(10~34)モル%からなる共重合体であることが好ましく、(45~81)/(4~30)/(16~28)モル%からなる共重合体であることがより好ましい。
 Et/TFE/PAVE系フッ素ゴムは、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。
 上記テトラフルオロエチレン/プロピレン系フッ素ゴムは、テトラフルオロエチレン45~70モル%、プロピレン55~30モル%、及び、架橋部位を与えるフルオロモノマー0~5モル%からなる共重合体であることが好ましい。
 上記フッ素ゴムは、パーフルオロゴムであってもよい。上記パーフルオロゴムとしては、TFEを含むパーフルオロゴム、例えばTFE/一般式(160)、(130)又は(140)で表されるフルオロモノマー共重合体及びTFE/一般式(160)、(130)又は(140)で表されるフルオロモノマー/架橋部位を与えるモノマー共重合体からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
 その組成は、TFE/PMVE共重合体の場合、好ましくは、45~90/10~55(モル%)であり、より好ましくは、55~80/20~45であり、更に好ましくは、55~70/30~45である。
 TFE/PMVE/架橋部位を与えるモノマー共重合体の場合、好ましくは、45~89.9/10~54.9/0.01~4(モル%)であり、より好ましくは、55~77.9/20~49.9/0.1~3.5であり、更に好ましくは、55~69.8/30~44.8/0.2~3である。
 TFE/炭素数が4~12の一般式(160)、(130)又は(140)で表されるフルオロモノマー共重合体の場合、好ましくは、50~90/10~50(モル%)であり、より好ましくは、60~88/12~40であり、更に好ましくは、65~85/15~35である。
 TFE/炭素数が4~12の一般式(160)、(130)又は(140)で表されるフルオロモノマー/架橋部位を与えるモノマー共重合体の場合、好ましくは、50~89.9/10~49.9/0.01~4(モル%)であり、より好ましくは、60~87.9/12~39.9/0.1~3.5であり、更に好ましくは、65~84.8/15~34.8/0.2~3である。
 これらの組成の範囲を外れると、ゴム弾性体としての性質が失われ、樹脂に近い性質となる傾向がある。
 上記パーフルオロゴムとしては、TFE/一般式(140)で表されるフルオロモノマー/架橋部位を与えるフルオロモノマー共重合体、TFE/一般式(140)で表されるパーフルオロビニルエーテル共重合体、TFE/一般式(160)で表されるフルオロモノマー共重合体、及び、TFE/一般式(160)で表されるフルオロモノマー/架橋部位を与えるモノマー共重合体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。
 上記パーフルオロゴムとしては、国際公開第97/24381号、特公昭61-57324号公報、特公平4-81608号公報、特公平5-13961号公報等に記載されているパーフルオロゴムも挙げることができる。
 上記フッ素ゴムは、高温における圧縮永久歪みに優れる点から、ガラス転移温度が-70℃以上であることが好ましく、-60℃以上であることがより好ましく、-50℃以上であることが更に好ましい。また、耐寒性が良好であるという点から、5℃以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましく、-3℃以下であることが更に好ましい。
 上記ガラス転移温度は、示差走査熱量計(メトラー・トレド社製、DSC822e)を用い、試料10mgを10℃/minで昇温することによりDSC曲線を得て、二次転移時のDSC曲線の微分曲線における最大値を取る点をガラス転移温度として求めることができる。
 上記フッ素ゴムは、耐熱性が良好な点で、170℃におけるムーニー粘度ML(1+20)が30以上であることが好ましく、40以上であることがより好ましく、50以上であることが更に好ましい。また、加工性が良好な点で、150以下であることが好ましく、120以下であることがより好ましく、110以下であることが更に好ましい。
 上記フッ素ゴムは、耐熱性が良好な点で、140℃におけるムーニー粘度ML(1+20)が30以上であることが好ましく、40以上であることがより好ましく、50以上であることが更に好ましい。また、加工性が良好な点で、180以下であることが好ましく、150以下であることがより好ましく、110以下であることが更に好ましい。
 上記フッ素ゴムは、耐熱性が良好な点で、100℃におけるムーニー粘度ML(1+10)が10以上であることが好ましく、20以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。また、加工性が良好な点で、120以下であることが好ましく、100以下であることがより好ましく、80以下であることが更に好ましい。
 上記ムーニー粘度は、ALPHA TECHNOLOGIES社製 ムーニー粘度計MV2000E型を用いて、170℃又は140℃、100℃において、JIS K6300に従い測定することができる。
 本開示の製造方法により得られるフッ素ゴムは、上記重合から得られるものであれば何れの形態にあってもよく、重合上がりの水性分散液であってもよいし、上記重合上がりの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ガム(gum)又はクラム(crumb)として使用することもできる。本開示の製造方法で用いる重合体(I)は水性分散液の安定性を向上させることが可能であり、上記のように重合途中で有機パーオキサイドのような開始剤、ヨウ素または臭素化合物のような連鎖移動剤など難水溶性物質を添加する重合方法においてより好ましく使用される。
 上記ガム(gum)は、フッ素ゴムからなる粒状の小さな塊であり、上記クラム(crumb)とは、フッ素ゴムが、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。
 上記フッ素ゴムは、硬化剤、充填剤等を加え、フッ素ゴム組成物に加工することができる。
 上記硬化剤としては、ポリオール、ポリアミン、有機過酸化物、有機スズ、ビス(アミノフェノール)テトラアミン、又は、ビス(チオアミノフェノール)等が挙げられる。
 上記フッ素ゴムを用いて成形加工することによりフッ素ゴム成形体を得ることができる。上記成形加工する方法としては、特に限定されず、上述の硬化剤を用いて行う公知の方法が挙げられる。成形方法としては、圧縮成形法、注入成形法、インジェクション成形法、押出し成形法、ロートキュアーによる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。
 フッ素ゴム組成物が硬化剤(架橋剤)を含有する場合、フッ素ゴム組成物を架橋することにより、フッ素ゴム成形体として、架橋物を得ることができる。架橋方法としては、スチーム架橋法、加熱による架橋法、放射線架橋法等が採用でき、なかでも、スチーム架橋法、加熱による架橋法が好ましい。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、架橋促進剤、架橋剤および受酸剤などの種類により適宜決めればよい。
 上記フッ素ゴム成形体は、シール、ガスケット、電線被覆、ホース、チューブ、積層体、アクセサリー等として好適であり、特に半導体製造装置用部品、自動車部品、等に好適である。
 本開示の製造方法において、フルオロポリマーの凝析、洗浄、乾燥などを行った場合は、排水やオフガスが発生する。上記凝析、又は、洗浄により発生した排水、及び/又は、乾燥により発生するオフガスから、上記重合体(I)、上記重合体(I)から副生する分解物や副生成物、残留モノマー等を回収し、精製することにより、上記重合体(I)、上記重合体(I)から副生する分解物や副生成物、残留モノマー等を再利用してもよい。上記回収、及び、精製を行う方法としては特に限定されるものではないが、公知の方法により行うことができる。例えば、特表2011-520020号公報に記載の方法により、米国特許出願公開第2007/15937号明細書、米国特許出願公開第2007/25902号明細書、米国特許出願公開第2007/27251号明細書に記載の方法が挙げられ、具体的には以下の方法が挙げられる。
 上記排水から重合体(I)、上記重合体(I)から副生する上記重合体(I)の分解物や副生成物、残留モノマー等を回収する方法としては、排水にイオン交換樹脂、活性炭、シリカゲル、クレイ、ゼオライト等の吸着粒子を接触させて上記重合体(I)等を吸着させた後、排水と吸着粒子とを分離する方法が挙げられる。上記重合体(I)等を吸着した吸着粒子を焼却すれば、上記重合体(I)等の環境への放出を防ぐことができる。
 また、上記重合体(I)等を吸着したイオン交換樹脂粒子から公知の方法により上記重合体(I)等を脱離・溶出させて回収することもできる。例えば、イオン交換樹脂粒子が陰イオン交換樹脂粒子である場合、鉱酸を陰イオン交換樹脂に接触させるにより重合体(I)等を溶出させることができる。続いて得られる溶出液に水溶性有機溶媒を添加すると通常2相に分離するので、重合体(I)等を含む下相を回収して中和することにより、重合体(I)等を回収できる。上記水溶性有機溶媒としては、アルコール、ケトン、エーテル等の極性溶媒が挙げられる。
 上記重合体(I)等をイオン交換樹脂粒子から回収する別の方法としては、アンモニウム塩と水溶性有機溶媒を使用する方法、アルコールと所望により酸とを使用する方法が挙げられる。後者の方法では重合体(I)等のエステル誘導体が生成するので、蒸留することによりアルコールと容易に分離できる。
 上記排水にフルオロポリマー粒子や他の固形分が含まれる場合、排水と吸着粒子とを接触させる前にこれらを除去しておくことが好ましい。フルオロポリマー粒子や他の固形分を除去する方法としては、アルミニウム塩等を添加することによりこれらを沈殿させた後、排水と沈殿物とを分離させる方法、電気凝固法等が挙げられる。また、機械的な方法により除去してもよく、例えば、交差流ろ過法、深層ろ過法、プレコートろ過法が挙げられる。
 上記排水中の未凝集の上記フルオロポリマー濃度は、生産性の観点から低いことが好ましく、0.4質量%未満がより好ましく、0.3質量%未満が特に好ましい。
 上記オフガスから重合体(I)等を回収する方法としては、スクラバーを使用して、脱イオン水、アルカリ水溶液、グリコールエーテル溶媒等の有機溶媒等と接触させて、重合体(I)等を含むスクラバー溶液を得る方法が挙げられる。アルカリ水溶液として高濃度アルカリ水溶液を使用すると、重合体(I)等が相分離した状態でスクラバー溶液が回収できるので、重合体(I)等の回収と再利用が容易である。アルカリ化合物としてはアルカリ金属水酸化物、第4級アンモニウム塩等が挙げられる。
 上記重合体(I)等を含むスクラバー溶液を逆浸透膜等を使用して濃縮してもよい。濃縮したスクラバー溶液は通常フッ素イオンを含むが、濃縮後更にアルミナを添加して該フッ素イオンを除去することにより、上記重合体(I)等の再利用を容易にすることもできる。また、スクラバー溶液に吸着粒子を接触させて重合体(I)等を吸着させて、上述した方法により重合体(I)等を回収してもよい。
 上記のいずれかの方法により回収した重合体(I)等は、フルオロポリマーの製造に再利用することができる。
 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。
<1> 本開示の第1の観点によれば、
 一般式(I)で表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含む重合体(I)の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマー(ただし、重合体(I)を除く)、重合体(I)および水性媒体を含有する重合分散液を得た後、
 前記重合分散液、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有水溶性電解質を混合することにより、濃縮前組成物を調製し、
 前記濃縮前組成物の濃縮を行うことにより、前記フルオロポリマーを含有する水性分散液を得るフルオロポリマー水性分散液の製造方法が提供される。
   CX=CXR(-CZ-A   (I)
(式中、XおよびXは、それぞれ独立して、F、Cl、HまたはCFであり;Xは、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;Aは、アニオン性基であり;Rは連結基であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;mは1以上の整数である。)
<2> 本開示の第2の観点によれば、
 前記フッ素非含有水溶性電解質の0.1質量%水溶液の表面張力が、60mN/mより大きい第1の観点による製造方法が提供される。
<3> 本開示の第3の観点によれば、
 前記フッ素非含有水溶性電解質が、1~3価の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種である第1または第2の観点による製造方法が提供される。
<4> 本開示の第4の観点によれば、
 前記フッ素非含有水溶性電解質が、炭酸、炭酸塩、硫酸、硫酸塩、シュウ酸、シュウ酸塩、一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩、ならびに、一般式(12)で表されるスルホ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種である第1~第3のいずれかの観点による製造方法が提供される。
   一般式(11):R-(COOH)
(式中、Rは1~3価の炭素数1~10の有機基、nは1~3の整数)
   一般式(12):R-(SOH)
(式中、Rは1~3価の炭素数1~10の有機基、zは1~3の整数)
<5> 本開示の第5の観点によれば、
 一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩、ならびに、一般式(12)で表されるスルホン酸およびその塩の熱分解温度が、220℃未満である第4の観点による製造方法が提供される。
<6> 本開示の第6の観点によれば、
 前記フッ素非含有水溶性電解質が、硫酸、クエン酸、コハク酸、炭酸、酒石酸、マレイン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン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種である第1~第5のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<7> 本開示の第7の観点によれば、
 前記フッ素非含有水溶性電解質が、硫酸アンモニウムおよびクエン酸アンモニウムからなる群より選択される少なくとも1種である第1~第6のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<8> 本開示の第8の観点によれば、
 前記濃縮前組成物における前記フッ素非含有水溶性電解質の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、0.01質量%以上、5.0質量%以下である第1~第7のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<9> 本開示の第9の観点によれば、
 前記非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される非イオン性界面活性剤、および、一般式(ii)で表される非イオン性界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種である第1~第8のいずれかの観点による製造方法が提供される。
   R-O-A-H    (i)
(式中、Rは、炭素数8~18の直鎖状若しくは分岐鎖状の1級又は2級アルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)
   R-C-O-A-H    (ii)
(式中、Rは、炭素数4~12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)
<10> 本開示の第10の観点によれば、
 相分離濃縮により前記濃縮前組成物を濃縮する第1~第9のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<11> 本開示の第11の観点によれば、
 実質的に、含フッ素界面活性剤の非存在下に、前記フルオロモノマーを重合する第1~第10のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<12> 本開示の第12の観点によれば、
 前記フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレンである第1~第11のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<13> 本開示の第13の観点によれば、
 重合体(I)が、一般式(1)で表される単量体に基づく重合単位(1)を含む重合体(1)であり、
 前記非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される非イオン性界面活性剤であり、
 前記濃縮前組成物における前記非イオン性界面活性剤の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、1.0~40質量%であり、
 前記フッ素非含有水溶性電解質が、硫酸アンモニウムおよびクエン酸アンモニウムからなる群より選択される少なくとも1種であり、
 前記濃縮前組成物における前記フッ素非含有水溶性電解質の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、0.2質量%以上、5.0質量%以下であり、
 前記フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレンであり、
 前記濃縮前組成物中の前記フルオロポリマーの含有量が、8~50質量%であり、
 相分離濃縮により前記濃縮前組成物を濃縮する第1~第12のいずれかの観点による製造方法が提供される。
   CX=CY(-CZ-O-Rf-A)  (1)
(式中、Xは、同一または異なって、-HまたはFであり、Yは-H、-F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり、Zは、同一または異なって、-H、-F、アルキル基またはフルオロアルキル基である。Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、または、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。Aは、-COOM、-SOM、-OSOMまたは-C(CFOM(Mは、-H、金属原子、-NR 、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、Rは、Hまたは有機基である。)である。但し、X、YおよびZの少なくとも1つはフッ素原子を含む。)
   R-O-A-H    (i)
(式中、Rは、炭素数8~18の直鎖状若しくは分岐鎖状の1級又は2級アルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)
<14> 本開示の第14の観点によれば、
 一般式(I)で表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含む重合体(I)、
 フルオロポリマー、
 非イオン性界面活性剤、および
 水性媒体
を含有するフルオロポリマー水性分散液であって、
 重合体(I)の含有量が、前記フルオロポリマー水性分散液に対して、500質量ppm以下であり、
 前記フルオロポリマー水性分散液の25℃における粘度が、100mPa・s以下であり、
 前記フルオロポリマーのポリマー粒子のアニオン電荷密度が、8.0~40μeq/gであり、
 前記フルオロポリマーの含有量が、前記フルオロポリマー水性分散液に対して、50質量%以上、75質量%以下であり、
 前記非イオン性界面活性剤の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、1.0質量%以上、12質量%以下である
フルオロポリマー水性分散液が提供される。
   CX=CXR(-CZ-A   (I)
(式中、XおよびXは、それぞれ独立して、F、Cl、HまたはCFであり;Xは、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;Aは、アニオン性基であり;Rは連結基であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;mは1以上の整数である。)
<15> 本開示の第15の観点によれば、
 前記フルオロポリマー水性分散液の初期pHから6か月後のpHの下がり幅が、1.0未満である第14の観点によるフルオロポリマー水性分散液が提供される。
 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。
<水性分散液中のPTFE固形分濃度(含有量)>
 水性分散液中のPTFE固形分濃度(P質量%)は、試料約1g(Xg)を直径5cmのアルミカップにとり、110℃にて30分で加熱した加熱残分(Yg)、更に、得られた加熱残分(Yg)を300℃にて30分加熱した加熱残分(Zg)より、式:P=[Z/X]×100(質量%)から算出した。
<非イオン性界面活性剤の含有量>
 水性分散液中の非イオン性界面活性剤のPTFEに対する含有量(N質量%)は、試料約1g(Xg)を直径5cmのアルミカップにとり、110℃にて30分で加熱した加熱残分(Yg)、更に、得られた加熱残分(Yg)を300℃にて30分加熱した加熱残分(Zg)より、式:N=[(Y-Z)/Z]×100(質量%)から算出した。
<標準比重(SSG)>
 ASTM D 4895-89に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定した。
<上澄相中の重合体(I)の含有量>
 上澄相に所定量のトリフルオロ酢酸ナトリウムを加え、19F NMR測定を行なった。トリフルオロ酢酸ナトリウムおよび重合体(I)のピーク面積値から、上澄相の重合体(I)の含有量(T質量%)を求めた。
<PTFE水性分散液中の重合体(I)の含有量>
 PTFE水性分散液中の重合体(I)のPTFEに対する含有量(T質量%)は、以下の式により求めた。
 T=T-W×T/W
  T(質量%):各製造例で得られたPTFE水性分散液中の重合体(I)のPTFEに対する含有量
  T(質量%):上澄相中の重合体(I)の含有量
  W(g)  :上澄相の質量
  W(g)  :濃縮前の水性分散液中のPTFEの質量
         (即ち濃縮相中のPTFEの質量)
<粘度>
 B型回転粘度計(東機産業社製、ローターNo.1)を用い、回転数60rpm、測定時間120秒の条件で、25℃における粘度を測定した。
<pH>
 JIS K6893に基づいて25℃で測定した。
<表面張力>
 協和界面科学株式会社製表面張力計DY-300型を用い、25℃の0.1%水溶液をウィルヘルミー法で測定した。
<ポリマー粒子のアニオン電荷密度>
 粒子電荷量測定器(BTG社製、PCD-06)を用いて測定した。具体的には、水性分散液をPTFE固形分濃度が0.2質量%になるように水で希釈し、希釈した試料10mLを入れた測定容器を粒子電荷量測定器にセットし、カチオン性高分子電解質溶液(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)を滴下して、アニオン電荷密度を求めた。
 実施例で用いた界面活性剤は、次のとおりである。
   界面活性剤(a):ポリオキシエチレンアルキルエーテル C1327-O-(CO)-H(曇点56℃)
   界面活性剤(b):ポリオキシエチレントリデシルアルコール C1327-O-(CO)-H(曇点>100℃)
 実施例で用いた重合体(I)は、次のとおりである。
   重合体H: 式:CH=CF(CFOCFCFCOOH)で表される単量体Dの単独重合体(数平均分子量12.2×10、重量平均分子量46.0×10
 数平均分子量および重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により、東ソー社製のGPC HLC-8020を用い、Shodex社製のカラム(GPC KF-801を1本、GPC KF-802を1本、GPC KF-806Mを2本直列に接続)を使用し、溶媒としてテトラハイドロフラン(THF)を流速1ml/分で流して測定し、単分散ポリスチレンを標準として分子量を算出した。
製造例1
 内容量6Lの撹拌機付きSUS製反応器に、3448gの脱イオン水、180gのパラフィンワックス、重合体Hの5.0質量%水溶液を70g入れた。アンモニア水を加えてpHを8.7に調整した。次いで反応器の内容物を70℃まで加熱しながら吸引すると同時にTFEでパージして反応器内の酸素を除き、内容物を撹拌した。反応器中に2.4gのHFPを加え、0.001gの界面活性剤(b)を入れた後、0.73MPaGの圧力となるまでTFEを加えた。20gの脱イオン水に溶解した32.2mgの過硫酸アンモニウム(APS)と537mgのジコハク酸パーオキサイド(DSP)を加えて、反応器を0.83MPaGの圧力にした。反応器内に加えた水の総量は3580gである。開始剤の注入後に圧力の低下が起こり重合の開始が観測された。反応器にTFEを加えて圧力を0.78MPaG一定となるように保った。反応で消費したTFEが約180gに達した時点でTFEの供給と撹拌を停止した。続いて反応器の圧力が0.02MPaGに達するまで反応器内のガスをゆっくりと放出した。その後、反応器の圧力が0.78MPaGになるまでTFEを供給し、再び撹拌を開始して引き続き反応を行った。反応で消費したTFEが約1540gに達した時点でTFEの供給を止め、撹拌を停止して反応を終了した。その後に、反応器内の圧力が常圧になるまで排気し、内容物を反応器から取り出して冷却した。上澄みのパラフィンワックスを取り除いて、PTFE水性分散液を得た。
 PTFE水性分散液の固形分濃度は30.0質量%であった。PTFE水性分散液B中の重合体HのPTFEに対する含有量は、0.23質量%であった。
 PTFE水性分散液を脱イオン水で固形分濃度が約10質量%となるように希釈し、高速撹拌条件下で凝固させ、得られた湿潤粉末を210℃で18時間乾燥した。得られたPTFE粉末のSSGは2.201であった。
実施例1
 製造例1で調製したPTFE水性分散液に、PTFE100質量部に対して界面活性剤(a)を14質量部、およびクエン酸アンモニウム(表面張力:73mN/m、熱分解温度:145℃)を0.3質量部になるように加えた後、さらに固形分濃度が25質量%となるように水を加え、蓋付き試験管に入れた。試験管を56℃の恒温水槽で加温した。試験管の内容物が56℃に到達したことを確認し、静置して濃縮を開始したところ、相分離が起こり始めた(上澄相と濃縮相にわかれた)。濃縮相の固形分濃度が60質量%を超えるのに要した時間は15分であった。尚、濃縮途中の濃縮相の固形分濃度は、上澄相と濃縮相の液位から換算した値である。濃縮開始60分後に加温を終了し、上澄相と濃縮相を回収し、それぞれ上澄相1とPTFE水性分散液1を得た。得られたPTFE水性分散液1の固形分濃度は69.3質量%、界面活性剤(a)の含有量はPTFEに対して2.9質量%であった。さらに、得られたPTFE水性分散液1中の重合体Hの含有量はPTFEに対して0.04質量%(400質量ppm)であった。また、重合体Hの含有量は、PTFE水性分散液1に対して280質量ppmであった。
調製例1
 以下の組成になるように各成分を攪拌・混合することにより、PTFE水性分散液1-1を得た。
   PTFE水性分散液1
   界面活性剤(a) 4.4質量部/PTFE100質量部
   界面活性剤(b) 1.1質量部/PTFE100質量部
   デカン酸 0.1質量部/PTFE100質量部
   水
   pH10になるようにアンモニア水を添加した。
 得られたPTFE水性分散液1-1は、固形分濃度が60.0質量%、非イオン性界面活性剤の含有量がPTFEに対し5.7質量%であった。粘度(25℃)は30.1mPa・s、pHは10.1、ポリマー粒子のアニオン電荷密度が11.2μeq/gであった。
 また、得られたPTFE水性分散液1-1を40℃で静置し、PTFE水性分散液1-1のpHを測定した。結果を以下に示す。
   調製直後のpH:10.1
   1か月後pH:10.1(変化量:0)
   6か月後pH:10.0(変化量:-0.1)
実施例2
 クエン酸アンモニウムの添加量を1.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、濃縮を行った。濃縮相の固形分濃度が60質量%を超えるのに要した時間は10分であった。濃縮開始60分後に加温を終了し、上澄相と濃縮相を回収し、それぞれ上澄相2とPTFE水性分散液2を得た。得られたPTFE水性分散液2の固形分濃度は68.9質量%、界面活性剤(a)の含有量はPTFEに対して3.0質量%であった。
実施例3
 界面活性剤(a)の添加量を12質量部に変更し、0.3質量部のクエン酸アンモニウムの代わりに1.0質量部の硫酸アンモニウム(表面張力:72mN/m、熱分解温度:120℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして、濃縮を行った。濃縮相の固形分濃度が60質量%を超えるのに要した時間は10分であった。濃縮開始60分後に加温を終了し、上澄相と濃縮相を回収し、それぞれ上澄相3とPTFE水性分散液3を得た。得られたPTFE水性分散液3の固形分濃度は69.9質量%、界面活性剤(a)の含有量はPTFEに対して2.7質量%であった。
実施例4
 0.3質量部のクエン酸アンモニウムの代わりに0.4質量部の炭酸アンモニウム(表面張力:73mN/m)を用いた以外は、実施例1と同様にして、濃縮を行った。濃縮相の固形分濃度が60質量%を超えるのに要した時間は10分であった。濃縮開始60分後に加温を終了し、上澄相と濃縮相を回収し、それぞれ上澄相4とPTFE水性分散液4を得た。得られたPTFE水性分散液4の固形分濃度は70.3質量%、界面活性剤(a)の含有量はPTFEに対して3.1質量%であった。
実施例5
 0.3質量部のクエン酸アンモニウムの代わりに0.4質量部のコハク酸(表面張力:73mN/m、熱分解温度:167℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして、濃縮を行った。濃縮相の固形分濃度が60質量%を超えるのに要した時間は10分であった。濃縮開始60分後に加温を終了し、上澄相と濃縮相を回収し、それぞれ上澄相5とPTFE水性分散液5を得た。得られたPTFE水性分散液5の固形分濃度は70.0質量%、界面活性剤(a)の含有量はPTFEに対して3.1質量%であった。
実施例6
 0.3質量部のクエン酸アンモニウムの代わりに0.4質量部のマレイン酸(表面張力:73mN/m、熱分解温度:121℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして、濃縮を行った。濃縮相の固形分濃度が60質量%を超えるのに要した時間は10分であった。濃縮開始60分後に加温を終了し、上澄相と濃縮相を回収し、それぞれ上澄相6とPTFE水性分散液6を得た。得られたPTFE水性分散液6の固形分濃度は70.1質量%、界面活性剤(a)の含有量はPTFEに対して3.1質量%であった。
比較例1
 クエン酸アンモニウムを添加しなかった以外は、実施例1と同様にして、濃縮を行った。濃縮相の固形分濃度が60質量%を超えるのに要した時間は120分であった。濃縮開始240分後に加温を終了し、上澄相と濃縮相を回収し、それぞれ上澄相C1とPTFE水性分散液C1を得た。得られたPTFE水性分散液C1の固形分濃度は66.0質量%、界面活性剤(a)の含有量はPTFEに対して3.5質量%であった。さらに、得られたPTFE水性分散液C1中の重合体Hの含有量はPTFEに対して0.10質量%(1000質量ppm)であった。また、重合体Hの含有量は、水性分散液C1に対して660質量ppmであった。
調製例2(比較)
 以下の組成になるように各成分を攪拌・混合することにより、PTFE水性分散液C1-1を得た。
   PTFE水性分散液C1
   界面活性剤(a) 4.4質量部/PTFE100質量部
   界面活性剤(b) 1.1質量部/PTFE100質量部
   デカン酸 0.1質量部/PTFE100質量部
   水
   pH10になるようにアンモニア水を添加した。
 得られたPTFE水性分散液C1-1は、固形分濃度が60.0質量%、非イオン性界面活性剤の含有量がPTFEに対し5.8質量%であった。粘度(25℃)は32.3mPa・s、pHは10.1、ポリマー粒子のアニオン電荷密度が6.0μeq/gであった。
 また、得られたPTFE水性分散液C1-1を40℃で静置し、PTFE水性分散液C1-1のpHを測定した。結果を以下に示す。
   調製直後のpH:10.1
   1か月後pH:9.7(変化量:-0.4)
   6か月後pH:8.9(変化量:-1.2)
 以上の結果から、フルオロポリマー水性分散液に対して、フッ素非含有水溶性有機電解質および非イオン性界面活性剤を添加することで、フルオロポリマー水性分散液のフルオロポリマーの濃度を速やかに高めることができ、加えて、得られるフルオロポリマー水性分散液は、長期に渡って保管してもpHが低下しにくくなることが分かる。

Claims (15)

  1.  一般式(I)で表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含む重合体(I)の存在下に、水性媒体中でフルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマー(ただし、重合体(I)を除く)、重合体(I)および水性媒体を含有する重合分散液を得た後、
     前記重合分散液、非イオン性界面活性剤およびフッ素非含有水溶性電解質を混合することにより、濃縮前組成物を調製し、
     前記濃縮前組成物の濃縮を行うことにより、前記フルオロポリマーを含有する水性分散液を得るフルオロポリマー水性分散液の製造方法。
       CX=CXR(-CZ-A   (I)
    (式中、XおよびXは、それぞれ独立して、F、Cl、HまたはCFであり;Xは、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;Aは、アニオン性基であり;Rは連結基であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;mは1以上の整数である。)
  2.  前記フッ素非含有水溶性電解質の0.1質量%水溶液の表面張力が、60mN/mより大きい請求項1に記載の製造方法。
  3.  前記フッ素非含有水溶性電解質が、1~3価の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種である請求項1または2に記載の製造方法。
  4.  前記フッ素非含有水溶性電解質が、炭酸、炭酸塩、硫酸、硫酸塩、シュウ酸、シュウ酸塩、一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩、ならびに、一般式(12)で表されるスルホ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種である請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
       一般式(11):R-(COOH)
    (式中、Rは1~3価の炭素数1~10の有機基、nは1~3の整数)
       一般式(12):R-(SOH)
    (式中、Rは1~3価の炭素数1~10の有機基、zは1~3の整数)
  5.  一般式(11)で表されるカルボン酸およびその塩、ならびに、一般式(12)で表されるスルホン酸およびその塩の熱分解温度が、220℃未満である請求項4に記載の製造方法。
  6.  前記フッ素非含有水溶性電解質が、硫酸、クエン酸、コハク酸、炭酸、酒石酸、マレイン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン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種である請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。
  7.  前記フッ素非含有水溶性電解質が、硫酸アンモニウムおよびクエン酸アンモニウム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1~6のいずれかに記載の製造方法。
  8.  前記濃縮前組成物における前記フッ素非含有水溶性電解質の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、0.01質量%以上、5.0質量%以下である請求項1~7のいずれかに記載の製造方法。
  9.  前記非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される非イオン性界面活性剤、および、一般式(ii)で表される非イオン性界面活性剤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1~8のいずれかに記載の製造方法。
       R-O-A-H    (i)
    (式中、Rは、炭素数8~18の直鎖状若しくは分岐鎖状の1級又は2級アルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)
       R-C-O-A-H    (ii)
    (式中、Rは、炭素数4~12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)
  10.  相分離濃縮により前記濃縮前組成物を濃縮する請求項1~9のいずれかに記載の製造方法。
  11.  実質的に、含フッ素界面活性剤の非存在下に、前記フルオロモノマーを重合する請求項1~10のいずれかに記載の製造方法。
  12.  前記フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレンである請求項1~11のいずれかに記載の製造方法。
  13.  重合体(I)が、一般式(1)で表される単量体に基づく重合単位(1)を含む重合体(1)であり、
     前記非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される非イオン性界面活性剤であり、
     前記濃縮前組成物における前記非イオン性界面活性剤の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、1.0~40質量%であり、
     前記フッ素非含有水溶性電解質が、硫酸アンモニウムおよびクエン酸アンモニウムからなる群より選択される少なくとも1種であり、
     前記濃縮前組成物における前記フッ素非含有水溶性電解質の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、0.2質量%以上、5.0質量%以下であり、
     前記フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレンであり、
     前記濃縮前組成物中の前記フルオロポリマーの含有量が、8~50質量%であり、
     相分離濃縮により前記濃縮前組成物を濃縮する請求項1~12のいずれかに記載の製造方法。
       CX=CY(-CZ-O-Rf-A)  (1)
    (式中、Xは、同一または異なって、-HまたはFであり、Yは-H、-F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり、Zは、同一または異なって、-H、-F、アルキル基またはフルオロアルキル基である。Rfは炭素数1~40の含フッ素アルキレン基、または、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。Aは、-COOM、-SOM、-OSOMまたは-C(CFOM(Mは、-H、金属原子、-NR 、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、Rは、Hまたは有機基である。)である。但し、X、YおよびZの少なくとも1つはフッ素原子を含む。)
       R-O-A-H    (i)
    (式中、Rは、炭素数8~18の直鎖状若しくは分岐鎖状の1級又は2級アルキル基であり、Aは、ポリオキシアルキレン鎖である。)
  14.  一般式(I)で表される単量体(I)に基づく重合単位(I)を含む重合体(I)、
     フルオロポリマー、
     非イオン性界面活性剤、および
     水性媒体
    を含有するフルオロポリマー水性分散液であって、
     重合体(I)の含有量が、前記フルオロポリマー水性分散液に対して、500質量ppm以下であり、
     前記フルオロポリマー水性分散液の25℃における粘度が、100mPa・s以下であり、
     前記フルオロポリマーのポリマー粒子のアニオン電荷密度が、8.0~40μeq/gであり、
     前記フルオロポリマーの含有量が、前記フルオロポリマー水性分散液に対して、50質量%以上、75質量%以下であり、
     前記非イオン性界面活性剤の含有量が、前記フルオロポリマーに対して、1.0質量%以上、12質量%以下である
    フルオロポリマー水性分散液。
       CX=CXR(-CZ-A   (I)
    (式中、XおよびXは、それぞれ独立して、F、Cl、HまたはCFであり;Xは、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;Aは、アニオン性基であり;Rは連結基であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、H、F、アルキル基または含フッ素アルキル基であり;mは1以上の整数である。)
  15.  前記フルオロポリマー水性分散液の初期pHから6か月後のpHの下がり幅が、1.0未満である請求項14に記載のフルオロポリマー水性分散液。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH107863A (ja) * 1996-06-28 1998-01-13 Daikin Ind Ltd 含フッ素ポリマー水性分散液の浮きかす発生防止方法
JP2007509223A (ja) * 2003-10-24 2007-04-12 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性ディスパージョン
JP2009528164A (ja) * 2006-03-02 2009-08-06 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー フルオロポリマー分散液コーティング組成物の速乾
WO2012133655A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 ダイキン工業株式会社 フルオロポリマー水性分散液
WO2020218618A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 ダイキン工業株式会社 フルオロポリマー水性分散液の製造方法
WO2022191286A1 (ja) * 2021-03-10 2022-09-15 ダイキン工業株式会社 フルオロポリマー水性分散液の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH107863A (ja) * 1996-06-28 1998-01-13 Daikin Ind Ltd 含フッ素ポリマー水性分散液の浮きかす発生防止方法
JP2007509223A (ja) * 2003-10-24 2007-04-12 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性ディスパージョン
JP2009528164A (ja) * 2006-03-02 2009-08-06 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー フルオロポリマー分散液コーティング組成物の速乾
WO2012133655A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 ダイキン工業株式会社 フルオロポリマー水性分散液
JP2012214766A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Daikin Industries Ltd フルオロポリマー水性分散液
WO2020218618A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 ダイキン工業株式会社 フルオロポリマー水性分散液の製造方法
WO2022191286A1 (ja) * 2021-03-10 2022-09-15 ダイキン工業株式会社 フルオロポリマー水性分散液の製造方法

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