説明

フルオロポリマーの製造方法

水及び選択された低テロゲン性ハイドロフルオロエーテル類(HFEs)からなる重合媒質中にて、少なくとも1種のフッ素化モノマーを重合させる工程を含む、フルオロポリマーの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
周知の又は商業的に用いられているフルオロポリマー類としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン(TFE)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)とのコポリマー類(FEPコポリマー類)、TFEとペルフルオロ(アルキルビニル)エーテル類とのコポリマー類(PFAポリマー類)、TFEとエチレンとのコポリマー類(ETFEポリマー類)、TFE、HFP、及びフッ化ビニリデン(VDF)のターポリマー類(THVポリマー類)並びにVDFポリマー類(PVDFポリマー類)、並びにその他のものが挙げられる。商業的に用いられているフルオロポリマー類としては更に、フルオロエラストマー類及び熱可塑性フルオロポリマー類も挙げられる。
【0002】
このようなフルオロポリマー類の製造は一般に、気体として存在する温度及び圧力の周囲条件下にあるモノマー類である、ガス状モノマー類の重合によって行われる。フルオロポリマー類の製造には、幾つかの重合法が知られている。このような重合法としては、懸濁重合、水性乳化重合、溶液重合、超臨界CO2を使用した重合、及び気相重合が挙げられる。
【0003】
フルオロポリマー類製造のための溶媒系重合プロセスが開示されてきた。例えば、クロロフルオロカーボン類(CFC)(例えば、トリクロロトリフルオロエタン(F113))が使用されてきた。しかしながら、モントリオール議定書によって、F113は現在では使用が禁止されておりかつ商業的に利用可能な重合溶媒ではなくなっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本出願人らは、低テロゲン活性、使用(特に回収)するのに最適な範囲の沸点(例えば、9個〜12個の炭素原子を有するHFE)、地球温暖化及びオゾン層破壊の可能性が小さいこと、及び現存する材料又は工業的副産物から、容易に入手又は経済的に生産できること、という性質の組み合わせを有する、フルオロポリマー類のための重合プロセス用溶媒の必要性を理解している。本出願人らは、欧州特許第928,796 B1号に記載されているHFEが重合溶媒として最適ではないことを見出した。例えば、R’がメチル基の場合、沸点は比較的低くなる。例えば、n−C49−O−CH3(HFE−7100)は、61℃の沸点を有する。このような低沸点によって、扱い難い重合媒体からの溶媒回収を効率的に行うことができる。更に、R%がエチル基の場合、沸点はより高くなり得るが、エトキシ基のテロゲン活性が大きくなりすぎて、これにより、その中に生成されたフルオロポリマー類が同等の低分子量となる。
【0005】
一態様においては、本発明は、
a)次式RfCH2OCF2HのHFE
[式中、Rfは線状部分フッ素化アルキル基、1つ以上の酸素原子によって中断された線状部分フッ素化アルキル基、分枝状部分フッ素化アルキル基、1つ以上の酸素原子によって中断された分枝状部分フッ素化アルキル基、及び完全フッ素化アルケニル基から選択され、
fの総炭素原子数は7以上である。];
b)下記式(I)
f1−O−Rf2 (I)
[式中、Rf1は、(CF32CF−CHF−CF(CF3)−、(CF32CF−(CHF−CF3)−、(CF32CH−C(CF(CF322−、(CF32C−CH−(CF−(CF322−、
(CF32C−CH(CF2CF3)(CF−(CF32)−、及び(CF32CH−C(CF2CF3)(CF(CF32)−から選択され、Rf2は−C64−Xであり、XはH、F、完全フッ素化アルキル基又は部分フッ素化アルキル基から選択される。]
のHFE;
c)式(I)
[式中、Rf2は−C64−X及び−CH2−(CF2n−Hから選択される場合、Rf1は(CF32CH−CF2−及び(CF32C=CF−から選択され、ここでXはH、F、完全フッ素化アルキル基、又は部分フッ素化アルキル基から選択され、nは4〜6である。]
のHFE;
d)式(I)
[式中、Rf1はHCF2CF2−及びCF3−CHF−CF2−から選択され、Rf2は−CH2(CF2nHから選択され、nは式Iの総炭素原子数が9以上となるように選択される。]
のHFE;及び
e)RfO(CF2CFCF3nOCHFCF3(式中、n=2−4、Rfはペルフルオロアルキル)と、CF3CHFO(CF2nOCHFCF3(n=4−6)と、HCF2(OCF2nOCF2H(n=2−6)と、HCF2(OCF2CF2nOCF2H(式中、n=2−6)とから選択されたHFEポリエーテル、から選択された低テロゲン(telogenic)性HFEを含む重合媒質中で、少なくとも1種のフッ素化モノマーを重合させる工程を含む、フルオロポリマーの製造方法に関する。
【発明を実施するための形態】
【0006】
一実施形態では、フルオロポリマーの製造方法は、重合媒質中で、少なくとも1種のフッ素化モノマーを重合させてフルオロポリマーを生じさせる工程を含むことが可能である。前記重合媒質は、水及び低テロゲン性ハイドロフルオロエーテル(HFE)を含み、ここでHFEは水と共蒸留(co-distilling)することができる。水と共蒸留する(co-distills)HFEは、更に9個以上の炭素原子を有することが可能である。
【0007】
「低テロゲン性HFE」とは、本発明のフルオロポリマー重合で使用された場合、同一フルオロポリマー重合内にて同一量の類似完全フッ素化溶媒を使用した重合にて生成されるフルオロポリマーと比較して、100%未満で変化するメルトフローインデックス(MFI)を有するフルオロポリマーを生じるHFEを意味する。例えば、CF3CH2OCF2Hの完全フッ素化類似体は、CF3CF2OCF3である。
【0008】
「共蒸留(Co-distillation)」とは、本明細書では、水との共沸蒸留又は蒸気蒸留として定義される。
【0009】
一実施形態では、HFE溶媒は、50℃〜200℃の沸点を有してもよい。
【0010】
更なる実施形態では、HFE溶媒は、2種以上の異なるHFEのブレンドであってよい。溶媒中に、水を含有する場合には、任意の水の量は、重合媒質中のモノマー類の総重量に対して、約1:10〜10:1であってよい。溶媒の量は、重合媒質中のモノマー類の総重量に対して、約1:20〜20:1であってよい。
【0011】
他の実施形態では、フッ素化モノマーは、TFE、トリフルオロエチレン(TrFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、HFP、VDF、フッ化ビニル(VF)及びペルフルオロ(アルキルビニル)エーテル(PAVE)、又はこれらの組み合わせから選択することが可能である。前記重合プロセスは、エチレン若しくはプロピレンモノマー又はこれらの組み合わせを更に含むことが可能である。
【0012】
幾つかの実施形態では、前記フルオロポリマーは、60℃を超える融点を備え、半結晶性であってよい。
【0013】
前記フルオロポリマーは、PTFE、ETFE、FEP、PFA、PVF、THV、PVDFとこれらの組み合わせとからなる群から選択することが可能である。関連実施形態では、重合で生成されたフルオロポリマー固体の量は、水及びフッ素化液体の量を基準にして、10重量%を超える、20重量%を超える又は場合により30重量%を超える。
【0014】
別の実施形態では、前記重合媒質は、重合中に、同軸タービン二重らせんリボンミキサーで混ぜ合わせる。
【0015】
更に別の実施形態では、フルオロポリマースラリーは、揺変性又はずり減粘性である。幾つかの実施形態では、前記スラリーは、ニュートン流体であってよい。「ニュートン流体」とは、せん断面に対して垂直な方向での速度勾配に対して線形的に比例する剪断応力を有する流体である。
【0016】
別の実施形態では、前記プロセスは、フルオロポリマーと水とをHFE溶媒から分離する工程;フルオロポリマーを凝集する工程;フルオロポリマーを乾燥する工程;及び前記溶媒を別の重合プロセスのために再利用する工程を更に含むことが可能である。
【0017】
本明細書で記載されるプロセスを使用して、周知のフルオロポリマー類(部分に又は完全にフッ素化された骨格を有するポリマー類)のうち任意のものを適用することができる。特に、前記プロセスを使用して、TFE、VDF及びCTFEなどのフッ素化オレフィン系モノマーのホモポリマー類及びコポリマー類を製造することができる。好適なコモノマー類としては、HFP、ペルフルオロ(メチルビニル)エーテル及びペルフルオロ−(n−プロピルビニル)エーテル並びに次式(II)に対応するもののようなペルフルオロ(アルコキシビニル)エーテル類などのペルフルオロ(アルキルビニル)エーテル類(PAVE)を包含するペルフルオロ(ビニル)エーテル類などのフッ素化モノマー類が挙げられる。
【0018】
CF2=CFO(R1O)n(R2O)m3 (II)
[式中、R1及びR2はそれぞれ、1〜6個の炭素原子を有する、直鎖又は分枝鎖ペルフルオロアルキレン基から独立して選択され、m及びnは各々独立して0〜10であり、R3は、1個〜6個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基である。]上記の任意のフッ素化モノマー類と名づけられたものの組み合わせもまた、検討される。
【0019】
コモノマー類として使用可能な非フッ素化モノマー類としては、α−オレフィン類、例えば、エチレン及びプロピレンが挙げられる。本発明のプロセスを使用して、フルオロサーモプラスティックと同様に、PTFE、フルオロエラストマー類を製造することができる。
【0020】
前記重合は一般に、フリーラジカル発生反応開始剤の使用によって開始される。通常は、このようなフリーラジカル供給源としては、フリーラジカル種への熱分解が可能な有機化合物類が挙げられ、そして、水溶液系内では(下記に述べる様に)、多くの場合、酸化還元型反応開始剤が使用される。しかし、適切なフリーラジカルの任意の供給源を、プロセス内で使用することが可能である。例えば、反応開始剤の1つの好適なクラスとしては、前記プロセスのために使用する装置が、そのプロセス媒質を紫外線に晒すことができるようなものであるとするならば、熱的に分解し得るか又は紫外線に晒すことで分解し得る有機化合物類が挙げられる。
【0021】
すべてのフリーラジカル供給源が、任意の特定のフルオロモノマー又はモノマーの組み合わせを重合させるとは限らない。各種フルオロモノマー及び各種モノマーの組み合わせに対して効果的なフリーラジカル供給源については、例えば、ジェイ・シー・マッソン著、「ジェイ・ブランドルップ(J. Brandrup)及びイー・エッチ・イマーグット(E. H. Immergut)編、『ポリマー・ハンドブック(Polymer Handbook)』第3版(ジョン・ワイリー・アンド・サンズ(John Wiley and Sons)(ニューヨーク州)、1989年発行)、第II/1ページ及び第II/65ページ」及びシー・エス・シェパード(C. S. Sheppard)及びヴィ・カマス(V. Kamath)著、「エッチ・エフ・マー(H. F. Mar.)ら編、『工業化学百科事典(Encyclopedia of Chemical Technology)』第3版、第13巻(ジョン・ワイリー&サンズ(John Wiley & Sons)(ニューヨーク州)、1981年発行)、355ページ〜373ページ」に記載されている。熱分解し、少なくとも幾つかのフルオロモノマーにとって有用である典型的な有機化合物類は、t−ブチルピバレート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、アセチルペルオキシド、(CF3CF2CF2[CF(CF3)CF2O]xCF(CF3)COO)2(xは0又は1〜20の整数)、CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]xCF(CF3)COOF(xは0又は1〜20の整数)、[CF3(CF2nCOO]2、HCF2(CF2nCOOF、HCF2(CF2nCOOF、及びClCF2(CF2nCOOF(全てにおいて式中、nは0又は1〜8の整数)などの有機過酸化物である。酸化還元型フリーラジカル供給源としては、過硫酸カリウム、又は過硫酸塩と亜硫酸水素塩(通常は、アルカリ金属塩として)との組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。イオン種は、水溶液系において特に有用である。米国特許第5,378,782号及び米国特許第5,285,002号に記載されている様なフッ素化スルフィナート類も同様に使用可能である。
【0022】
用いられる反応開始剤の量は通常は、重合混合物の総重量に対して、0.01重量%〜5重量%、好ましくは0.05重量%〜1重量%である。開始剤の全量は、重合開始時に添加してもよく、又は開始剤は、70〜80%の転化率が達成されるまで重合中に連続的に重合に添加することが可能である。反応開始時に、反応開始剤の一部を、そして残りを一度に又は更なる部分に分けて、重合中に添加することもできる。
【0023】
重合系は、乳化剤、緩衝剤及び所望であれば、錯体形成剤又は連鎖移動剤などのその他の物質を更に含んでよい。連鎖移動能を有する化合物を添加することによって、ポリマー分子量を制御することができる。大きな連鎖移動定数を有する化合物に関しては、分子量を調整するために、ほんの少量が必要とされる。更に、前記連鎖移動剤(CTA)のオゾン破壊能力は、小さいことが好ましい。このような必要条件を満たすCTAは、例えば、CF22などのHFC、CF3CF2CHCl2などのハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、アセトンなどのケトン又はメタノール若しくはエタノールなどのアルコールである場合もある。更に好ましいCTAは、エタン、プロパン、ペンタン、ヘキサンなどのアルカン類又はジメチルエーテルなどのエーテル類である。添加されるCTAの量は、使用されるCTAの連鎖移動定数に応じて変化する。しかし、その量は通常、重合媒質の重量に対して、約0.01重量%〜約5重量%である。
【0024】
瞬間的プロセスにて使用される溶媒は、1つ又は2つ以上の作用を発揮することができる。それらは、モノマー又はフリーラジカル供給源などの、1つ以上の成分のための溶媒として使用されてもよいが、これはこのような成分を溶液として添加することが、より便利及び/又は正確であり得るからである。前記溶媒は実際に、プロセス内で生成するポリマーのための溶媒として機能する場合があるが(ただし、この場合の「溶媒」という用語は、形成されたポリマーが、前記溶媒に可溶性であることを必ずしも意味するものではない)。本明細書で記載される溶媒は、溶媒、水性乳濁液若しくは懸濁液、又は非水性懸濁液重合などの任意のタイプの重合で存在することが可能である。溶媒ブレンドもまた、本発明の実施に好適である。例えば、ブレンドは、意図的なもの又は工業プロセスの結果であり得る。
【0025】
溶媒と水との混合媒質を、重合媒質として使用することが可能である。水の量は、前記重合媒質に添加するモノマー類の総重量に対して、約1:10〜10:1で変えることができる。一般に、溶媒の量は、前記重合媒質に添加するモノマー類の総重量に対して、約1:20〜20:1で変化する。
【0026】
更に、超臨界モノマーを含む混合物又はHFP若しくはCHF3などの物質を含む超臨界流体を使用することができる。
【0027】
特別な制限なしで、幅広い重合条件を用いることができる。重合温度は、主として使用する反応開始剤によって決まり、0℃〜150℃、好ましくは20℃〜100℃であり得る。重合圧力は通常、200kPa〜6,000kPa(2バール〜60バール)、好ましくは500kPa〜4,000kPa(5〜40バール)である。本発明は、連続プロセスと同様に、バッチプロセスとして実施することができる。
【0028】
溶媒は、一旦重合が完了したら、ポリマーから容易に除去されることが望ましい。好ましくは、重合で使用される溶媒は、容易に回収及び再循環し得る。重合生成物媒質の冷却後、HFEを水/溶媒・混合物の底部へと分離して、水から容易に除去できるようにする。HFEは、例えば、低水位タンクへと通気させることが可能である。
【0029】
溶媒はまた、蒸留又は蒸発によって除去してもよい。したがって、前記溶媒は、揮発性であることが好ましい。HFE溶媒は有利には、水、その他溶媒類又はこれらの組み合わせと共に共蒸留(co-distill)することが可能である。共蒸留(co-distillation)により、純HFEの沸点よりも沸点が下がるので、高分子量のHFEの使用が可能となる。高分子量によって、回収効率がより高くなり、大気中への溶媒損失がより少なくなる。
【0030】
蒸発又は蒸留中、フルオロポリマーのアグロメレーションは通常、連続的に撹拌し加熱することによって生じる。自由流動性で、取り扱い容易な凝集体が、通常は、得られる。
【0031】
幾つかの実施形態では、本明細書で記載される溶媒の沸点は、約200℃以下、150℃以下、あるいは100℃以下である。また逆に、前記溶媒は、非常に低い沸点であってはならない。プロセス温度未満で十分に沸騰する溶媒は、プロセス内で生じる全圧力へその蒸気圧を追加し、これによって高圧を保持可能なより高価なプロセス用装置が必要となり、蒸発により生じる材料の損失が意図せずに生じ、あるいは危険な残留物(例えば、過酸化物が反応開始剤として使用された場合の過酸化物残留物)を生じる可能性がある。このため、前記溶媒は、約0℃以上、あるいは約20℃以上の大気圧での沸点を有する。純粋な(共蒸留ではない)溶媒の特定の沸点範囲は、約0℃〜約200℃、約20℃〜約200℃、あるいは約50℃〜約200℃を包含する。本明細書で開示された沸点範囲は全て、大気圧での純粋溶媒のものであると理解される。
【0032】
溶媒除去中、水が存在していることが有益である。水の存在によって、ダウンストリーム・プロセスにおいて容易に取り扱い可能な、自由流動性のポリマー凝集体の形成を促進することが可能である。通常は、前記ポリマーは、溶融−ペレット化される前に、オーブン、ベルト乾燥機又は流動床にて乾燥する。
【0033】
必要であれば、溶融−ペレット化の前後において、後処理をすることができる。例えば、H−含有部分又は末端基を除去するために、後フッ素化を使用してよい。
【0034】
重合は、懸濁重合、溶液重合、又は溶媒スラリー重合プロセスであることが可能である。溶媒スラリー重合は、水及び溶媒からなる、2種以上の相内にて実施される重合として定義され、低テロゲン性HFE、少なくとも1種のフッ素化モノマー、水、及び反応開始剤を含んでよい。
【0035】
本明細書で記載されるプロセスを実施するための混合技術に特に制限はなく、例えば、カサカラ(Kasakara)らが、旭硝子(Asahi Glass Co., Ltd)・研究所レポート(Reports Res. Lab.)にて記載しているような、単純な船用プロペラ、タービン型インペラ、二重リボン型インペラ又は「KOAX 2035」(EKATO リューア&ミッシュテクニック社(Ruhr-und Mischtechnik GmbH)(ドイツ、ショップフハイム・D−79841)から市販されている)のような同軸タービン二重らせんリボンミキサー攪拌システムを含んでよい。あるいは、反応容器攪拌システムは、ポンプミキサー若しくはタンブラーミキサー又はこれらの組み合わせなどの非インペラ型剪断力を使用してよい。
【0036】
本発明の2つの主要な利点は、HFE溶媒が商業的供給元又は工業的調製によって容易に入手可能であること、及び更には、HFE溶媒が意図せずに排出された場合に、ほとんど完全に大気分解されるということである。
【0037】
溶媒の入手しやすさに関しては、TFE又はHFPなどのオレフィンを、適切なアルコールと共に、米国特許第2,409,274号及び米国化学会誌(J. Am. Chem. Soc.)(73号、1785ページ、1958年発行)にて記載されているような塩基性条件下にて反応させることによって容易に調製できることに留意する。例えば、
f−CH2O−CF2Hは、例えば、「フッ素化学雑誌(J. of Fluorine Chem.)」(127号、2006年発行、400ページ〜404ページ)」に記載されているように、対応するアルコール及びR22との反応により入手可能である。部分フッ素化アルコール類をフッ素化オレフィン類と反応させてフッ素化エーテル類を得ることについては、「グリーンケミストリー(Green Chemistry)」(4号、60ページ、2002年発行)に開示されている。分枝状フルオロオレフィン類似のペルフルオロイソブテン又は二量体HFPは、同様に、アルコール類を使用して塩基性条件下にて、部分フッ素化エーテル類へと変換することができる。このような反応は、ロシア・ケミカル・レビュー(Russian Chem. Rev.)(53号、256ページ、1984年発行、英語版)及び日本化学会誌(Bull. Chem. Soc. Jap.)(54号、1151ページ、1981年)にて示されている。
【0038】
HFEは、対応するケトン類又は酸フッ化物類から、例えば、PCT国際公開特許第9,937,598号、米国特許第6,046,368号又は「フッ素化学雑誌(J. Fluorine Chem)」(126号、1578ページ、2006年)に記載されている方法を使用して調製することが可能である。
【0039】
テトラフルオロエチルエーテル類(1つ又は2つのOCHFCF3基を有する)は、「アンゲヴァンテ・ケミー・インターナショナル・エディション(Angwandte Chemie Int. Ed.)・英語版」(24号、161ページ、1985年発行)にて開示されているように、HFPOオリゴマー類又はHFPOのケトン類又は酸フッ化物類への付加生成物によって調製できる。
【0040】
HCF2O(CF2nOCF2H(nが1又は2である)の合成は、欧州特許第879,839号に開示されている。
【0041】
米国化学会誌(J. Am. Chem. Soc.)(75号、4525ページ、1953年発行)に示すように、一級カルボン酸をプロトン供与体の存在下で脱炭酸化することで、CF2H基が形成される。本反応は、−CF2H基を有するフッ素化エーテル類を生じる。
【0042】
分解は、水素原子の存在によって促進され、本発明のエーテルの両面に少なくとも1つの水素が含有されているので、分解が増強される。
【0043】
HFE溶媒の典型例としては、次のものが挙げられる。
HCF2−CF2−O−CH2−(CF2n−X(式中、X=H、Fであり、n=6−7である)
CF3−CHF−CF2−O−CH2−(CF2n−H(n=5−6)
(CF32C=CF−O−CH3
(CF32CH−CF2−O−CH2−(CF2n−H(n=4−6)
(CF32CF−CHF−CF(OR)−CF3(式中、Rは3個以上の炭素原子を有するアルキルである)
(CF32CF−CF(OR)−CHF−CF3(式中、Rは3個以上の炭素原子を有するアルキルである)
65O−CF2−CF2
65O−CF2−CH(CF32
f−CH2−O−CF2H(Rf=7個〜8個の炭素原子を有する部分又はペルフルオロ)
fO(CF2CFCF3nOCHFCF3(式中、n=2−4であり、Rfはペルフルオロアルキルである)
CF3CHFO(CF2nOCHFCF3(式中、n=4−6)
HCF2(OCF2nOCF2H(式中、n=2−6)
HCF2(OCF2CF2nOCF2H(式中、n=2−6)。
【実施例】
【0044】
比較例1〜3
種々のTFE/HFP/VDF/PPVE−1・4元系ポリマーをスラリー重合プロセスにて各種条件下にて製造した。重合用ケトルの総容量は、48.5リットルであった(供給用パイプを含む)。カサハラ(Kasahara)らが、旭硝子(Asahi Glass Co., Ltd.)基礎研究所レポート(52号、2002年発行)にて開示した設定に類似した、二重らせんリボンインペラシステムを使用した。本比較例で使用した二重らせんリボンインペラシステムの寸法は次の通りであった:ブレード寸法が42×10mmのブレードが2枚、ブレード間距離が105mmでらせん状の高さが197mm。
【0045】
全ての場合について、ケトルには、22.0リットルの脱塩水及び10.0リットルのフッ素化液体を充填した。フッ素化液体中に溶解させた第3ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート(アクゾ・ノーベル社(Akzo Nobel)からの「TBPEH」)を2.0グラム添加することによって、重合を開始させた。全ての場合について、反応温度は60℃であった。重合速度が、攪拌速度に対して非常に敏感であることが見出された。激しく撹拌すると、通常は、モノマーの取り込みが増加した。その他の反応条件は、表1にまとめられている。いずれの場合においても、反応容器壁上に、ポリマー層の形成は観察されなかった。全てのポリマースラリーは、ケトルから容易に排出することができた。フッ素化液体は、蒸留によってポリマースラリーから除去した。乾燥ポリマーの物理的性質もまた、表1にまとめられている。比較例1の大きなMFIは、「NOVEC 7200」(C49OC25)のエトキシ基が、受け入れ難いほど大きなテロゲン効果を持ち、結果的に受け入れ難いほど低分子量となることを示す。「NOVEC 7100」を使用する比較例2〜3は、より小さなMFIを有し、したがって更に連鎖移動剤によっていかにフルオロポリマーの分子量を制御することができるかを示す。しかし、これらの溶媒は依然として比較的揮発性であり、回収効率がより低くなり、環境への損失が生じる場合がある。


【表1】

【0046】
(実施例1)
総容量48.5リットル(供給用パイプを含む)の重合用ケトルに、カサハラ(Kasahara)らが、旭硝子(Asahi Glass Co., Ltd.)基礎研究所レポート(52号、2002年発行)にて開示したものに類似した二重らせんリボンインペラシステムを装着してある。前記二重らせんリボンインペラシステムは、次の寸法を有している:2枚のブレード(各々、42×10mm幅)、ブレード間距離が105mm及びらせん状の高さが197mm。
【0047】
無酸素ケトルに、22.0リットルの脱イオン水及び10.0リットルのC65O−CF2−CH(CF32(フェノール、ペルフルオロイソブチレン及び過酸化物よって製造する)を充填し、次に60℃まで加熱する。まず、初期攪拌システムを80rpmに設定する。前記ケトルに144gのエチレン及び1,519gのテトラフルオロエチレン(TFE)を充填し、1,500kPa(15.0バール)絶対反応圧力にする。重合は、8gの第3ブチルピバレート(n−デカン中75%溶液、「TBPPI−75−AL」(デグサ(Degussa)(ドイツ、プラッハ(Pullach))から))を添加することによって開始させる。110rpmに設定して、短時間攪拌すると、より激しいモノマーの取り込みが生じた。引き続いて、TFE及びエチレンを、エチレン(kg)/TFE(kg)の供給比率を0.280にして、気相中に供給することによって、反応温度及び反応圧力(1,550kPa(15.5バール)絶対圧力)を維持する。TFEの総供給量が1,200gに到達した時点で、モノマーの取り込みが停止し、モノマーバルブを閉じる。更に、約1時間混合後、反応圧力を下げ、反応容器を室温まで冷却する。次に、反応容器を通気させ、N2にて3回フラッシュする。HFE溶媒を留去し、フルオロポリマーを凝集させ次に乾燥させる。
【0048】
(実施例2)
同軸タービン二重らせんリボンミキサー攪拌システム「KOAX 2035」(EKATO リューア&ミッシュテクニック社(Ruhr-und Mischtechnik GmbH)(ドイツ、ショップフハイム・D−79841)から市販されている)を使用して、実施例1を繰り返す。同軸攪拌システムは、次の要素から構成される:2個のマリーン・タイプのインペラ(「EKATO−Viscoprop」、2枚のブレードそれぞれが、240mm直径、53度の角度という寸法を有する)を装着した1個の独立モーターを備えた1本のインナー・シャフト;1個のアンカー又はタービン型底部攪拌棒(「EKATO−Bodenorgan」)を装着した1個の独立モーターを備えた1本の外軸;及びアンカー型底部攪拌機(「EKATO−Paravisc」)に固定された二重らせんリボンインペラ撹拌器。
【0049】
外側パラヴィスク(Paravisc)攪拌器は、38rpmにて稼動させ(時計回り、材料の流れは上向きに)、内側ヴィスコプロップ(Viscoprop)撹拌器は、380rpmにて稼動させる(反時計回り、材料の流れは下向きに)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
a)次式RfCH2OCF2HのHFE
[式中、Rfは線状部分フッ素化アルキル基、1つ以上の酸素原子によって中断された線状部分フッ素化アルキル基、分枝状部分フッ素化アルキル基、1つ以上の酸素原子によって中断された分枝状部分フッ素化アルキル基、及び完全フッ素化アルケニル基から選択され、Rfの総炭素原子数は7以上である。];
b)下記式(I):
f1−O−Rf2 (I)
[式中、Rf1は、(CF32CF−CHF−CF(CF3)−、(CF32CF−(CHF−CF3)−、(CF32CH−C(CF(CF322−、(CF32C−CH−(CF−(CF322−、(CF32C−CH(CF2CF3)(CF−(CF32)−、及び(CF32CH−C(CF2CF3)(CF(CF32)−から選択され、Rf2は−C64−Xであり、XはH、F、完全フッ素化アルキル基又は部分フッ素化アルキル基から選択される。]
のHFE;
c)式(I)
[式中、Rf2が−C64−X及び−CH2−(CF2n−Hから選択される場合、Rf1は(CF32CH−CF2−及び(CF32C=CF−から選択され、ここでXはH、F、完全フッ素化アルキル基、又は部分フッ素化アルキル基から選択され、nは4〜6である。]
のHFE;
d)式(I)
[式中、Rf1はHCF2CF2−及びCF3−CHF−CF2−から選択され、Rf2は−CH2(CF2nHから選択され、nは式Iの総炭素原子数が9以上となるように選択される。]
のHFE;及び
e)RfO(CF2CFCF3nOCHFCF3(式中、n=2−4、Rfはペルフルオロアルキル)と、CF3CHFO(CF2nOCHFCF3(n=4−6)と、HCF2(OCF2nOCF2H(n=2−6)と、HCF2(OCF2CF2nOCF2H(式中、n=2−6)とから選択されたHFEポリエーテル、
から選択された低テロゲン性ハイドロフルオロエーテル(HFE)と、水とを含む重合媒質中で、少なくとも1種のフッ素化モノマーを重合させてフルオロポリマーを生じさせる工程を含む、フルオロポリマーの製造方法。
【請求項2】
前記HFEが水と共蒸留可能である、請求項1に記載のプロセス。
【請求項3】
前記HFEが、ポリエーテル、請求項1bに記載のHFE、及び請求項1cに記載のHFEから選択される、請求項1に記載のプロセス。
【請求項4】
前記HFEが50℃〜200℃の沸点を有する、請求項1に記載のプロセス。
【請求項5】
2種以上の異なるHFEのブレンドを含む、請求項1に記載のプロセス。
【請求項6】
前記重合媒質が溶媒スラリーである、請求項1に記載のプロセス。
【請求項7】
前記フッ素化モノマーが、TFE、トリフルオロエチレン(TrFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、HFP、VDF、フッ化ビニル(VF)、及びペルフルオロ(アルキルビニル)エーテル(PAVE)、並びにこれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載のプロセス。
【請求項8】
エチレンとプロピレンとこれらの組み合わせとの中から選択された非フッ素化コモノマーを、少なくとも1種のフッ素化モノマーと共重合する工程を更に含む、請求項1に記載のプロセス。
【請求項9】
前記フルオロポリマーが60℃を超える融点を有する半結晶性である、請求項1に記載のプロセス。
【請求項10】
前記フルオロポリマーが、PTFE、ETFE、FEP、PFA、PVF、THV、PVDF、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項9に記載のプロセス。
【請求項11】
フルオロポリマーと水とをHFE溶媒から分離する工程;フルオロポリマーを凝集する工程;フルオロポリマーを乾燥する工程;及び前記溶媒を請求項1に記載の別のプロセスのために再利用する工程、を更に含む、請求項1に記載のプロセス。
【請求項12】
分離する工程が、フルオロポリマーを凝集させながらHFE溶媒を蒸留させる工程を含む、請求項11に記載のプロセス。
【請求項13】
前記水の量が、重合媒質中のモノマー類の総重量に対して、約1:10〜10:1である、請求項1に記載のプロセス。
【請求項14】
前記溶媒の量が、重合媒質中のモノマー類の総重量に対して、約1:20〜20:1である、請求項1に記載のプロセス。
【請求項15】
前記重合で生成されたフルオロポリマー固体の量が、水及びフッ素化液体の量を基準にして10重量%より多い、請求項1に記載のプロセス。
【請求項16】
重合する間、同軸タービン二重らせんリボンミキサーで混ぜ合わせて重合を行う工程を更に含む、請求項1に記載のプロセス。
【請求項17】
前記フルオロポリマースラリーが、揺変性スラリー及びずり減粘性スラリーから選択される、請求項1に記載のプロセス。
【請求項18】
前記フルオロポリマースラリーがニュートン流体である、請求項1に記載のプロセス。

【公表番号】特表2010−501673(P2010−501673A)
【公表日】平成22年1月21日(2010.1.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−525679(P2009−525679)
【出願日】平成19年7月31日(2007.7.31)
【国際出願番号】PCT/US2007/074792
【国際公開番号】WO2008/024602
【国際公開日】平成20年2月28日(2008.2.28)
【出願人】(505005049)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Fターム(参考)】