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JP2014148670A - Emulsifier for emulsion polymerization and method for producing fluoropolymer using the same - Google Patents

Emulsifier for emulsion polymerization and method for producing fluoropolymer using the same Download PDF

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JP2014148670A
JP2014148670A JP2014004639A JP2014004639A JP2014148670A JP 2014148670 A JP2014148670 A JP 2014148670A JP 2014004639 A JP2014004639 A JP 2014004639A JP 2014004639 A JP2014004639 A JP 2014004639A JP 2014148670 A JP2014148670 A JP 2014148670A
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JP
Japan
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emulsifier
ncf
emulsion polymerization
anion
fluoropolymer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014004639A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Fujita
将人 藤田
大輔 ▲高▼野
Daisuke Takano
Masakazu Uotani
正和 魚谷
Takeshi Kamiya
武志 神谷
Tsunetoshi Honda
常俊 本田
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.)
Mitsubishi Materials Corp
Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp, Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

【課題】フルオロポリマーの乳化重合を行う時、乳化剤として、ペルフルオロクタン酸(PFOA)アンモニウム塩を用いた時に比して、毒性や生体蓄積性が少なく、水性媒体に対して少ない添加量で水の表面張力を低下させることが可能な乳化重合用乳化剤を提供する。
【解決手段】2つ以上の直鎖又は分岐鎖の炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基が、窒素又は酸素で化学的に連結された、ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を乳化重合用乳化剤として用いる。
【選択図】なし
[PROBLEMS] To carry out emulsion polymerization of a fluoropolymer with less toxicity and bioaccumulation as compared with the use of perfluoroctanic acid (PFOA) ammonium salt as an emulsifier, and with a small amount of water added to an aqueous medium. An emulsifier for emulsion polymerization capable of lowering the surface tension is provided.
A heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt in which two or more linear or branched perfluoroalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms are chemically linked with nitrogen or oxygen is used as an emulsifier for emulsion polymerization. Use.
[Selection figure] None

Description

本発明は、乳化重合用乳化剤及びそれを用いたフルオロポリマーの製造方法に関するものである。   The present invention relates to an emulsifier for emulsion polymerization and a method for producing a fluoropolymer using the same.

ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるフルオロポリマーは、化学的に安定で、耐熱性や耐薬品性に優れているため、コーティング材や加工用素材として様々な分野で利用されている。   Fluoropolymers typified by polytetrafluoroethylene (PTFE) are chemically stable and excellent in heat resistance and chemical resistance, and thus are used in various fields as coating materials and processing materials.

また、フルオロポリマーは、通常、水溶液中での乳化重合により製造されている。そして、乳化重合では、乳化剤(乳化重合剤ともいう)としてフッ素系界面活性剤が用いられている。   Further, the fluoropolymer is usually produced by emulsion polymerization in an aqueous solution. In emulsion polymerization, a fluorosurfactant is used as an emulsifier (also referred to as an emulsion polymerization agent).

ところで、フルオロポリマーの乳化重合は、通常、水性媒体中、フルオロオレフィン(モノマー)を重合開始剤の存在下で重合させることにより行われる。この際、上記乳化剤は、重合場となるミセル形成やモノマーの乳化作用、ポリマーの分散安定化作用など、重合時において極めて重要な役割を担っており、所望のポリマーを得るために必要不可欠なものである。   By the way, emulsion polymerization of a fluoropolymer is usually performed by polymerizing a fluoroolefin (monomer) in the presence of a polymerization initiator in an aqueous medium. In this case, the emulsifier plays an extremely important role in polymerization, such as micelle formation as a polymerization field, monomer emulsifying action, and polymer dispersion stabilizing action, and is indispensable for obtaining a desired polymer. It is.

このようなフッ素系界面活性剤(すなわち、乳化剤)として、ペルフルオロクタン酸(PFOA)アンモニウム塩が知られている(特許文献1,2)。しかしながら、近年、炭素数が7以上の直鎖状ペルフルオロアルキル基を有する化合物は、毒性や生体蓄積性が高いことが明らかとなったため、その使用が制限されつつあるという課題があった。そのため、PFOAの代替材料となるフッ素系界面活性剤を開発するための検討がなされていた。   As such a fluorosurfactant (that is, an emulsifier), perfluoroctanic acid (PFOA) ammonium salt is known (Patent Documents 1 and 2). However, in recent years, it has been clarified that a compound having a linear perfluoroalkyl group having 7 or more carbon atoms has high toxicity and bioaccumulation, and there has been a problem that its use is being restricted. Therefore, studies have been made to develop a fluorosurfactant that is an alternative material for PFOA.

ところで、乳化重合用の乳化剤に求められる特性の一つとして、より少ない添加量で水の表面張力を低下させる点が挙げられる。フルオロポリマーを乳化重合によって製造する際、水性媒体中への乳化剤の添加量が多くなると、重合過程で悪影響を与えるおそれがある。また、生成するポリマー中に乳化剤が残留し、その結果、耐水性などのポリマーの諸物性を低下させてしまうおそれがあった。さらに、乳化剤が生成されたフルオロポリマー中に残留すると、そのまま環境へ排出されてしまうため、環境への影響も懸念される。   By the way, one of the characteristics required for an emulsifier for emulsion polymerization is that the surface tension of water is reduced with a smaller addition amount. When the fluoropolymer is produced by emulsion polymerization, if the amount of the emulsifier added to the aqueous medium is increased, the polymerization process may be adversely affected. Moreover, an emulsifier remains in the polymer to be produced, and as a result, various physical properties of the polymer such as water resistance may be deteriorated. Furthermore, if the emulsifier remains in the generated fluoropolymer, it is discharged to the environment as it is, and there is a concern about the influence on the environment.

特許文献3には、PFOA代替材料として、ビス(ペルフルオロブタンスルホニル)イミド塩が開示されている。このビス(ペルフルオロブタンスルホニル)イミド塩は、表面張力についてはPFOAを上回る特性を示すことが開示されている。しかしながら、フルオロポリマーを乳化重合によって製造する際、乳化剤としてビス(ペルフルオロブタンスルホニル)イミド塩を用いた場合、水性媒体中への乳化剤の添加量は、まだ十分に低減されていないという問題があった。   Patent Document 3 discloses a bis (perfluorobutanesulfonyl) imide salt as an alternative material for PFOA. This bis (perfluorobutanesulfonyl) imide salt is disclosed to exhibit properties that exceed PFOA in terms of surface tension. However, when a fluoropolymer is produced by emulsion polymerization, when a bis (perfluorobutanesulfonyl) imide salt is used as an emulsifier, the amount of the emulsifier added to the aqueous medium has not yet been sufficiently reduced. .

したがって、フルオロポリマーを乳化重合によって製造する際の乳化剤として、上記ビス(ペルフルオロブタンスルホニル)イミド塩よりも少ない添加量で水の表面張力を低下することが可能なフッ素系界面活性剤が望まれているのが実情であった。   Therefore, a fluorosurfactant capable of lowering the surface tension of water with a smaller addition amount than the above bis (perfluorobutanesulfonyl) imide salt is desired as an emulsifier when producing a fluoropolymer by emulsion polymerization. It was the actual situation.

米国特許第3391099号明細書US Pat. No. 3,391,099 特開昭61−207413号公報JP 61-207413 A 特許第4080998号公報Japanese Patent No. 4080998

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、水性媒体に対して少ない添加量で水の表面張力を低下させることが可能な乳化重合用乳化剤及びそれを用いたフルオロポリマーの製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an emulsifier for emulsion polymerization capable of reducing the surface tension of water with a small addition amount with respect to an aqueous medium, and a method for producing a fluoropolymer using the same It is an issue to provide.

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
[1] 下記式(1)で表されるアニオンと、
,R(但し、R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基),H,Li,K,Na,Ca2+,Mg2+からなる群から選択される1のカチオンと、を有するヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を、少なくとも1以上含む、乳化重合用乳化剤。

Figure 2014148670
上記式(1)中に示すRf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。
Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Xは、CO又はSOである。
[2] 前記アニオンは、窒素原子を有するペルフルオロ複素環を有する、下記式(2)で表されるアニオンである、前項1に記載の乳化重合用乳化剤。
Figure 2014148670
上記式(2)中に示すRf、Rf及びRfは、それぞれ同一又は互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Yは、酸素原子、窒素原子又はCF基である。
Xは、CO又はSOである。
[3] 前記アニオンは、下記式(3)で表されるアニオンである、前項1に記載の乳化重合用乳化剤。
Figure 2014148670
上記式(3)中に示すm,nはそれぞれ同一又は互いに異なる1〜6の整数である。
Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Xは、CO又はSOである。
[4] 前記アニオンは、下記式(4)〜(27)で表されるアニオンからなる群から選択されるアニオンである、前項1に記載の乳化重合用乳化剤。
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[5] 前記アニオンは、下記式(28)〜(43)で表されるアニオンからなる群から選択されるアニオンである、前項1に記載の乳化重合用乳化剤。
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[6] (CNCFCFCO ,(CNCFCF(CF)CO ,O(CFCFNCFCFCO ,O(CFCFNCFCF(CF)CO ,CF(CFCFNCFCFCO ,CF(CFCFNCFCF(CF)CO ,(CNCFCFSO ,(CNCFCFCO Li,(CNCFCFCO Na,(CNCFCFCO ,((CNCFCFCO Ca2+,(CNCFCFCO (但し、上記R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基)からなる群から選択される少なくとも1以上のヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を含む、前項1に記載の乳化重合用乳化剤。
[7] 水性媒体中、フリーラジカルの存在下、少なくとも1種の乳化剤と少なくとも1種の開始剤との存在下で、少なくとも1種のフルオロモノマーを乳化重合することを含むフルオロポリマーの製造方法であって、
前記乳化剤として、前項1に記載の乳化重合用乳化剤を用いる、フルオロポリマーの製造方法。
[8] 前記乳化剤の添加量は、前記水性媒体の質量に対して、100〜1000ppmの範囲である、前項7に記載のフルオロポリマーの製造方法。
[9] 前記ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の質量部は、前記乳化剤の質量部全体に対して、50〜100%の範囲である、前項7に記載のフルオロポリマーの製造方法。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
[1] An anion represented by the following formula (1);
H +, R 1 R 2 R 3 R 4 N + ( where linear or branched alkyl group of up to R 1 to R 4 is from 1 to 20 carbon atoms which independently hydrogen atom or, respectively), H 3 O +, An emulsifier for emulsion polymerization comprising at least one heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt having one cation selected from the group consisting of Li + , K + , Na + , Ca 2+ and Mg 2+ .
Figure 2014148670
Rf 1 and Rf 2 shown in the above formula (1) are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring.
Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
X is CO 2 or SO 3 .
[2] The emulsion polymerization emulsifier according to item 1, wherein the anion is an anion represented by the following formula (2) having a perfluoroheterocycle having a nitrogen atom.
Figure 2014148670
Rf 4 , Rf 5 and Rf 6 shown in the above formula (2) are the same or different C 1-6 perfluoroalkylene groups, and may be linear or branched.
Y is an oxygen atom, a nitrogen atom or a CF 2 group.
X is CO 2 or SO 3 .
[3] The emulsion polymerization emulsifier according to item 1, wherein the anion is an anion represented by the following formula (3).
Figure 2014148670
M and n shown in the above formula (3) are the same or different integers of 1 to 6, respectively.
Rf 7 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
X is CO 2 or SO 3 .
[4] The emulsifier for emulsion polymerization according to item 1, wherein the anion is an anion selected from the group consisting of anions represented by the following formulas (4) to (27).
Figure 2014148670
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[5] The emulsion polymerization emulsifier according to item 1, wherein the anion is an anion selected from the group consisting of anions represented by the following formulas (28) to (43).
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[6] (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, O ( CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, O (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 SO 3 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - Li +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 C O 2 Na + , (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 K + , ((C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 ) 2 Ca 2+ , (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - H 3 O + ( where the R 1 to R 4 is a hydrogen atom or independent linear or branched alkyl group having up to 20 carbon atoms) is selected from the group consisting of 2. The emulsifier for emulsion polymerization according to item 1, comprising at least one heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt.
[7] A process for producing a fluoropolymer comprising emulsion polymerization of at least one fluoromonomer in an aqueous medium in the presence of free radicals in the presence of at least one emulsifier and at least one initiator. There,
A method for producing a fluoropolymer, wherein the emulsifier for emulsion polymerization described in item 1 is used as the emulsifier.
[8] The method for producing a fluoropolymer according to item 7, wherein the amount of the emulsifier added is in the range of 100 to 1000 ppm with respect to the mass of the aqueous medium.
[9] The method for producing a fluoropolymer according to item 7, wherein the mass part of the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt is in the range of 50 to 100% with respect to the entire mass part of the emulsifier.

本発明の乳化重合用乳化剤は、2つ以上の直鎖又は分岐鎖の、炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基が、窒素又は酸素で化学的に連結されたヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を主成分としており、炭素数7以上の直鎖状ペルフルオロアルキル基を有しないにもかかわらず、水性媒体に対してより少ない添加量で水の表面張力を低下させることができる。   The emulsifier for emulsion polymerization of the present invention comprises a heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt in which two or more linear or branched perfluoroalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms are chemically linked with nitrogen or oxygen. Although it is a main component and does not have a linear perfluoroalkyl group having 7 or more carbon atoms, the surface tension of water can be reduced with a smaller addition amount to the aqueous medium.

また、本発明のフルオロポリマーの製造方法は、上述した乳化重合用乳化剤をフルオロオレフィンの重合に用いるため、水性媒体に対して乳化剤の添加量を少なくすることが可能となる。   Moreover, since the manufacturing method of the fluoropolymer of this invention uses the emulsifier for emulsion polymerization mentioned above for superposition | polymerization of a fluoro olefin, it becomes possible to reduce the addition amount of an emulsifier with respect to an aqueous medium.

以下、本発明を適用した一実施形態である乳化重合用乳化剤及びそれを用いたフルオロポリマーの製造方法について、乳化重合用乳化剤の主成分であってフッ素系界面活性剤であるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩と併せて、以下に詳細に説明する。   Hereinafter, an emulsifier for emulsion polymerization which is an embodiment to which the present invention is applied and a method for producing a fluoropolymer using the same, a heteroatom-containing perfluoroalkyl which is a main component of an emulsifier for emulsion polymerization and is a fluorosurfactant This will be described in detail below together with the organic acid salt.

<乳化重合用乳化剤>
本実施形態の乳化重合用乳化剤は、その構造中に生体蓄積性が高いとされている炭素数が7以上の直鎖状ペルフルオロアルキル基を有さないフッ素系界面活性剤を主成分とする。具体的には、このようなフッ素系界面活性剤として、2つ以上の直鎖又は分岐鎖の、炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基が窒素又は酸素で化学的に連結された、ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩(すなわち、アニオンとカチオンとを含む塩)を乳化重合用乳化剤の主成分として用いるものである。
以下に、本実施形態の乳化重合用乳化剤の主成分であるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩について、具体的に説明する。
<Emulsifier for emulsion polymerization>
The emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment is mainly composed of a fluorosurfactant having no linear perfluoroalkyl group having 7 or more carbon atoms, which is considered to have high bioaccumulation in its structure. Specifically, as such a fluorosurfactant, two or more linear or branched perfluoroalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms are chemically linked with nitrogen or oxygen, and contain hetero atoms. A perfluoroalkyl organic acid salt (that is, a salt containing an anion and a cation) is used as a main component of an emulsifier for emulsion polymerization.
Hereinafter, the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt, which is the main component of the emulsifier for emulsion polymerization of the present embodiment, will be specifically described.

(ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩のアニオン)
本実施形態の乳化重合用乳化剤の主成分である、ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩のアニオンは、下記式(1)で表すことができる。
(Anion of heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt)
The anion of the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt, which is the main component of the emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment, can be represented by the following formula (1).

Figure 2014148670
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ここで、上記式(1)中に示すRf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、両者が結合している酸素原子あるいは窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。
上記Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
また、Xは、CO又はSOである。
Here, Rf 1 and Rf 2 shown in the above formula (1) are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded via an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring together with the oxygen atom or nitrogen atom to which both are bonded. It may be formed.
Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
X is CO 2 or SO 3 .

また、上記式(1)で表されるアニオンの例として、下記式(2)で表されるペルフルオロ複素環を有するものと、下記式(3)で表されるペルフルオロアミン構造を有するものと、が挙げられる。   Examples of the anion represented by the above formula (1) include those having a perfluoroheterocycle represented by the following formula (2), those having a perfluoroamine structure represented by the following formula (3), Is mentioned.

Figure 2014148670
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ここで、上記式(2)中に示すRf、Rf及びRfは、それぞれ同一又は互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
また、Yは、酸素原子、窒素原子又はCF基である。
さらに、Xは、CO又はSOである。
Here, Rf 4 , Rf 5 and Rf 6 shown in the above formula (2) are the same or different C 1-6 perfluoroalkylene groups, and may be linear or branched. .
Y is an oxygen atom, a nitrogen atom or a CF 2 group.
Furthermore, X is CO 2 or SO 3 .

Figure 2014148670
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上記式(3)中に示すm,nはそれぞれ同一又は互いに異なる1〜6の整数である。
Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Xは、CO又はSOである。
M and n shown in the above formula (3) are the same or different integers of 1 to 6, respectively.
Rf 7 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
X is CO 2 or SO 3 .

上記式(2)で表されるアニオンの具体例としては、ペルフルオロ複素環として、ペルフルオロピペリジン、ペルフルオロピロリジン、ペルフルオロピペラジン、ペルフルオロモルホリン、ペルフルオロヘキサメチレンイミンを有するものが例示できる。
より具体的には、下記式(4)〜(27)で表されるアニオンが挙げられる。
Specific examples of the anion represented by the above formula (2) include those having perfluoropiperidine, perfluoropyrrolidine, perfluoropiperazine, perfluoromorpholine, and perfluorohexamethyleneimine as the perfluoroheterocycle.
More specifically, anions represented by the following formulas (4) to (27) are exemplified.

Figure 2014148670
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また、上記式(3)で表されるアニオンの具体例としては、下記式(28)〜(43)で表されるアニオンが挙げられる。   Specific examples of the anion represented by the above formula (3) include anions represented by the following formulas (28) to (43).

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(ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩のカチオン)
本実施形態の乳化重合用乳化剤の主成分である、ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩のカチオンは、上述したアニオンと組み合わせた際に、水性媒体に可溶となるものであれば、特に限定されるものではない。このようなカチオンとしては、具体的には、H,NH ,H,Li,K,Na,Ca2+,Mg2+等が挙げられる。
(Cation of heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt)
The cation of the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt, which is the main component of the emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment, is particularly limited as long as it becomes soluble in an aqueous medium when combined with the above-described anion. It is not something. Specific examples of such cations include H + , NH 4 + , H 3 O + , Li + , K + , Na + , Ca 2+ and Mg 2+ .

(ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の具体例)
本実施形態の乳化重合用乳化剤の主成分である、ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩は、上述したアニオン及びカチオンの塩である。このようなヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の具体例としては、(CNCFCFCO NH ,(CNCFCF(CF)CO NH ,O(CFCFNCFCFCO NH ,O(CFCFNCFCF(CF)CO NH ,CF(CFCFNCFCFCO NH ,CF(CFCFNCFCF(CF)CO NH ,(CNCFCFSO NH ,(CNCFCFCO Li,(CNCFCFCO Na,(CNCFCFCO ,((CNCFCFCO Ca2+,(CNCFCFCO 等が挙げられる。
(Specific example of heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt)
The heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt, which is the main component of the emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment, is the above-mentioned anion and cation salt. Examples of such heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salts, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - NH 4 +, O ( CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 +, O (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - NH 4 +, CF 2 ( CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 +, CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - NH 4 +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 SO 3 - NH 4 +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - Li +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - Na +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF CO 2 - K +, (( C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 -) 2 Ca 2+, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - include H 3 O +, and the like.

さらには、(CNCFCFCO ,(CNCFCF(CF)CO ,O(CFCFNCFCFCO ,O(CFCFNCFCF(CF)CO ,CF(CFCFNCFCFCO ,CF(CFCFNCFCF(CF)CO ,(CNCFCFSO (但し、R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基である)等が挙げられる。 Further, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, O ( CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, O (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 SO 3 - R 1 R 2 R 3 R 4 N + ( where, R 1 to R 4 Is a hydrogen atom or an independent straight chain or atom having 1 to 20 carbon atoms. Jo of an alkyl group).

ここで、第4級アンモニウム塩(R)としては、R〜Rが水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基であれば、特に限定されるものではない。より具体的には、Rが全て同じ化合物としては、例えば、(CH、(C、(C、(C、(C11、(C13、(C15、(C17、(C19、(C1021等が挙げられる。また、Rが全てメチル基の場合としては、例えば、Rが(C)、(C13)、(C17)、(C19)、(C1021)、(C1225)、(C1429)、(C1633)、(C1837)等の化合物が挙げられる。さらに、Rが全てメチル基の場合としては、例えば、Rが全て(C17)、(C1021)、(C1225)、(C1429)、(C1633)、(C1837)等の化合物が挙げられる。更にまた、Rがメチル基の場合としては、例えば、Rが全て(C)、(C17)等の化合物が挙げられる。 Here, as the quaternary ammonium salt (R 1 R 2 R 3 R 4 N + ), R 1 to R 4 are each a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms independently of each other. If it is, it will not specifically limit. More specifically, examples of the compound in which R 1 R 2 R 3 R 4 are all the same include (CH 3 ) 4 N + , (C 2 H 5 ) 4 N + , and (C 3 H 7 ) 4 N +. , (C 4 H 9 ) 4 N + , (C 5 H 11 ) 4 N + , (C 6 H 13 ) 4 N + , (C 7 H 15 ) 4 N + , (C 8 H 17 ) 4 N + , (C 9 H 19 ) 4 N + , (C 10 H 21 ) 4 N + and the like. In addition, when R 1 R 2 R 3 is all a methyl group, for example, R 4 is (C 2 H 5 ), (C 6 H 13 ), (C 8 H 17 ), (C 9 H 19 ), Examples of the compound include (C 10 H 21 ), (C 12 H 25 ), (C 14 H 29 ), (C 16 H 33 ), and (C 18 H 37 ). Further, when all of R 1 R 2 are methyl groups, for example, all of R 3 R 4 are (C 8 H 17 ), (C 10 H 21 ), (C 12 H 25 ), (C 14 H 29 ). , (C 16 H 33 ), (C 18 H 37 ) and the like. Furthermore, examples of the case where R 1 is a methyl group include compounds in which R 2 R 3 R 4 are all (C 4 H 9 ), (C 8 H 17 ), and the like.

なお、これらは一例であり、本実施形態の乳化重合用乳化剤に適用可能なヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩は、これらに限定されるものではない。   These are merely examples, and the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt applicable to the emulsifier for emulsion polymerization of the present embodiment is not limited thereto.

(ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の製造方法)
上述したヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の製造方法について、上記式(1)中に示すアニオンを構成するXの種類によって場合分けをして、以下に説明する。
(Method for producing heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt)
The method for producing the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt described above will be described below, classified according to the type of X constituting the anion shown in the above formula (1).

「X=CO(カルボン酸系)の場合」
ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩がアンモニウム塩の場合は、下記式(44)で表されるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキルカルボン酸ハロゲン化物と、ROH(但し、R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基である)とを反応させることにより、製造することができる。

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なお、上記式(44)中に示されるRf、Rf及びRfは上記式(1)と同一であり、Zはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子である。 “When X = CO 2 (Carboxylic Acid)”
When the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt is an ammonium salt, a heteroatom-containing perfluoroalkylcarboxylic acid halide represented by the following formula (44) and R 1 R 2 R 3 R 4 N + OH (wherein R 1 to R 4 can be produced by reacting with a hydrogen atom or an independent linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
Figure 2014148670
Incidentally, Rf 1, Rf 2 and Rf 3 shown in the above formula (44) is the same as the above formula (1), Z is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a halogen atom such as iodine atom.

ここで、上記式(44)中に示されるZがフッ素原子であるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキルカルボン酸フルオリドは、例えば、対応するカルボン酸エステル又はハロゲン化物を、フッ化水素中で電解フッ素化することにより得ることができる。また、上記Zがフッ素原子以外のハロゲン原子であるものを用いる場合には、例えば、前記電解フッ素化により得られたペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸フルオリドを加水分解処理して、対応するカルボン酸を生成させた後、適当な酸ハロゲン化剤を反応させて、対応するカルボン酸ハロゲン化物に誘導することにより得ることができる。   Here, the heteroatom-containing perfluoroalkylcarboxylic acid fluoride in which Z in the above formula (44) is a fluorine atom is, for example, electrolytic fluorination of a corresponding carboxylic acid ester or halide in hydrogen fluoride. Can be obtained. Moreover, when using what said Z is halogen atoms other than a fluorine atom, for example, the carboxylic acid fluoride which has the perfluoroalkyl group obtained by the said electrolytic fluorination is hydrolyzed, and corresponding carboxylic acid is used. After the formation, it can be obtained by reacting with an appropriate acid halogenating agent to derive the corresponding carboxylic acid halide.

また、ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩が金属塩の場合には、上記ROH(但し、R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基である)の代わりに、MOH,M CO又はM(OH),MCO(M=Li,K,Na、M=Ca,Mg)を用いることにより製造することができる。 When the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt is a metal salt, the above R 1 R 2 R 3 R 4 N + OH (wherein R 1 to R 4 are each a hydrogen atom or an independent carbon number of 1 to Instead of up to 20 linear or branched alkyl groups) M 1 OH, M 1 2 CO 3 or M 2 (OH) 2 , M 2 CO 3 (M 1 = Li, K, Na, M 2 = Ca, Mg).

「X=SO(スルホン酸系)の場合」
上記式(1)中に示すアニオンがスルホン酸系である場合には、上記式(44)で表されるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキルカルボン酸ハロゲン化物の代わりに、下記式(45)で表されるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキルスルホン酸ハロゲン化物を用いることで、上記カルボン酸系と同様に製造することができる。

Figure 2014148670
なお、上記式(45)中に示されるRf、Rf及びRfは上記式(1)と同一であり、Zはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子である。 “In the case of X = SO 3 (sulfonic acid type)”
When the anion shown in the above formula (1) is a sulfonic acid type, it is represented by the following formula (45) instead of the heteroatom-containing perfluoroalkylcarboxylic acid halide represented by the above formula (44). By using a heteroatom-containing perfluoroalkylsulfonic acid halide, it can be produced in the same manner as in the carboxylic acid system.
Figure 2014148670
Incidentally, Rf 1, Rf 2 and Rf 3 shown in the above formula (45) is the same as the above formula (1), Z is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a halogen atom such as iodine atom.

ここで、上記式(45)で表されるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキルスルホン酸ハロゲン化物は、上記式(44)で表されるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキルカルボン酸ハロゲン化物と同様に、対応するスルホン酸エステル又はハロゲン化物を電解フッ素化することにより得ることができる。   Here, the heteroatom-containing perfluoroalkylsulfonic acid halide represented by the above formula (45) is a corresponding sulfonic acid ester in the same manner as the heteroatom-containing perfluoroalkylcarboxylic acid halide represented by the above formula (44). Alternatively, it can be obtained by electrolytic fluorination of a halide.

また、本実施形態の乳化重合用乳化剤に適用可能なヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩は、上述した方法によって製造されるカルボン酸塩(又はスルホン酸塩)を適当な酸の存在下で酸分解することによって得られるカルボン酸(又はスルホン酸)を、MOH,M CO又はM(OH),MCO[M=R(但し、R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基),Li,K,Na、M=Ca,Mg]と反応させたものであってもよい。この方法により、より高純度なヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を得ることができる。
以上のようにして、本実施形態の乳化重合用乳化剤の主成分であるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩が得られる。
In addition, the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt applicable to the emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment is obtained by acid decomposition of a carboxylate (or sulfonate) produced by the above-described method in the presence of an appropriate acid. Carboxylic acid (or sulfonic acid) obtained by M 1 OH, M 1 2 CO 3 or M 2 (OH) 2 , M 2 CO 3 [M 1 = R 1 R 2 R 3 R 4 N + ( Wherein R 1 to R 4 are reacted with a hydrogen atom or an independent linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, Li, K, Na, M 2 = Ca, Mg]. There may be. By this method, a higher purity heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt can be obtained.
As described above, the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt that is the main component of the emulsifier for emulsion polymerization of the present embodiment is obtained.

本実施形態の乳化重合用乳化剤は、フッ素系界面活性剤である上記ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を少なくとも1以上含むことを特徴とする。すなわち、乳化重合用乳化剤中に、上記ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   The emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment is characterized by containing at least one or more of the above heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt that is a fluorosurfactant. That is, in the emulsifier for emulsion polymerization, the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt may be used singly or in combination of two or more.

さらには、本実施形態の乳化重合用乳化剤は、主成分であるフッ素系界面活性剤(上記ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩)の他に、非フッ素系界面活性剤を共存させてもよい。非フッ素系界面活性剤としては、具体的には、ノニオン系非フッ素系界面活性剤、アニオン系非フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。   Furthermore, the emulsifier for emulsion polymerization of the present embodiment may contain a non-fluorine surfactant in addition to the fluorine-based surfactant (the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt) as the main component. Specific examples of non-fluorine surfactants include nonionic non-fluorine surfactants, anionic non-fluorine surfactants, and amphoteric surfactants.

ノニオン系非フッ素系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類、グリセリンエステル類およびその誘導体などが挙げられる。   Nonionic non-fluorine surfactants include, for example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, sorbitan alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan alkyl esters, glycerin esters. And derivatives thereof.

アニオン系非フッ素系界面活性剤としては、高級アルコール硫酸塩のエステル、例えば、アルキルスルホン酸ナトリウム塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、コハク酸ジアルキルエステルスルホン酸ナトリウム塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム塩などが挙げられる。   Examples of the anionic non-fluorine surfactant include esters of higher alcohol sulfates such as sodium alkyl sulfonate, sodium alkyl benzene sulfonate, sodium dialkyl ester succinate, and alkyl diphenyl ether disulfonate sodium salt. It is done.

両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルベタインなどが挙げられる。   Examples of amphoteric surfactants include lauryl betaine.

また、本実施形態の乳化重合用乳化剤は、乳化剤全体の質量部に対して、主成分であるヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の質量部(2種以上が含まれている場合にはそれら全体の質量部)が、50〜100%の範囲であることが好ましい。ここで、乳化剤全体の質量部に対するヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の質量部が50%未満であると、乳化効果が十分に発揮されないために好ましくない。これに対して、上記範囲であると、乳化効果が十分に発揮されるために好ましい。   Moreover, the emulsifier for emulsion polymerization of the present embodiment is based on the mass part of the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt as the main component (when two or more kinds are contained, the whole of the emulsifier as a whole). Is preferably in the range of 50 to 100%. Here, when the mass part of the heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt is less than 50% with respect to the mass part of the whole emulsifier, the emulsifying effect is not sufficiently exhibited, which is not preferable. On the other hand, the above range is preferable because the emulsification effect is sufficiently exhibited.

本実施形態の乳化重合用乳化剤は、炭素数7以上の直鎖状ペルフルオロアルキル基を有しないため、生体蓄積性を低減することができる。また、本実施形態の乳化重合用乳化剤は、主成分のフッ素系界面活性剤がヘテロ原子を有する構造であるため、主骨格が炭素のみから形成されるペルフルオロアルキル基含有化合物と比べて、分解されやすくなるという効果が得られる。   Since the emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment does not have a linear perfluoroalkyl group having 7 or more carbon atoms, bioaccumulation can be reduced. In addition, the emulsifier for emulsion polymerization of the present embodiment has a structure in which the main component fluorine-based surfactant has a heteroatom, so that it is decomposed compared to a perfluoroalkyl group-containing compound in which the main skeleton is formed only from carbon. The effect that it becomes easy is acquired.

さらに、本実施形態の乳化重合用乳化剤は、2つ以上の直鎖又は分岐鎖の、炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基が、窒素又は酸素で化学的に連結されたヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を主成分としており、後述する実施例にて示すように、水性媒体に対してより少ない添加量で水の表面張力を低下させることができる。   Furthermore, the emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment is a heteroatom-containing perfluoroalkyl organic compound in which two or more linear or branched perfluoroalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms are chemically linked with nitrogen or oxygen. The acid salt is the main component, and as shown in the examples described later, the surface tension of water can be reduced with a smaller amount of addition to the aqueous medium.

更にまた、本実施形態の乳化重合用乳化剤は、カルボニル基又はスルホニル基の隣に分岐鎖のペルフルオロアルキレン基の構造を有する場合には、容易に分解させることが可能であり、生成するフルオロポリマーに乳化剤が残留しにくくなるという効果が得られる。   Furthermore, when the emulsifier for emulsion polymerization of this embodiment has a structure of a branched perfluoroalkylene group next to a carbonyl group or a sulfonyl group, it can be easily decomposed, and the resulting fluoropolymer The effect that an emulsifier becomes difficult to remain is acquired.

<フルオロポリマーの製造方法>
次に、上述したヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を主成分とする乳化重合用乳化剤を用いたフルオロポリマーの製造方法について、以下に説明する。
<Method for producing fluoropolymer>
Next, the manufacturing method of the fluoropolymer using the emulsifier for emulsion polymerization which has as a main component the hetero atom containing perfluoroalkyl organic acid salt mentioned above is demonstrated below.

本実施形態のフルオロポリマーの製造方法は、水性媒体中、フリーラジカルの存在下、少なくとも1種の乳化剤と少なくとも1種の開始剤との存在下で、原料である少なくとも1種のフルオロモノマーを乳化重合するものであり、乳化剤として、上述したヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を少なくとも1以上含む乳化重合用乳化剤を用いることを特徴とするものである。   In the method for producing a fluoropolymer of this embodiment, at least one fluoromonomer as a raw material is emulsified in an aqueous medium in the presence of free radicals in the presence of at least one emulsifier and at least one initiator. It is a thing to superpose | polymerize, The emulsifier for emulsion polymerization containing at least 1 or more of the hetero atom containing perfluoroalkyl organic acid salt mentioned above is used as an emulsifier.

(水性媒体)
水性媒体は、水を含む液体であれば特に限定されず、水に加えて、本発明の特徴を損なわない範囲で水溶性有機溶媒を含むものであってもよい。上記水性媒体としては、水が好ましい。
(Aqueous medium)
An aqueous medium will not be specifically limited if it is a liquid containing water, In addition to water, it may contain a water-soluble organic solvent in the range which does not impair the characteristic of this invention. As the aqueous medium, water is preferable.

(原料)
原料であるフルオロモノマー(フルオロオレフィン)としては、テトラフルオロエチレン(TFE)、ビニリデンフルオリド(VDF)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、トリフルオロプロピレン、フッ化ビニル(VF)、ペルフルオロアルキルビニルエーテル(例えば、ペルフルオロメチルビニルエーテル、ペルフルオロエチルビニルエーテル)などが挙げられる。なお、これらのフルオロオレフィンは、単独重合又は2種類以上の混合物から共重合させることも可能である。
(material)
The raw material fluoromonomer (fluoroolefin) includes tetrafluoroethylene (TFE), vinylidene fluoride (VDF), chlorotrifluoroethylene (CTFE), hexafluoropropylene (HFP), trifluoropropylene, and vinyl fluoride (VF). ), Perfluoroalkyl vinyl ether (for example, perfluoromethyl vinyl ether, perfluoroethyl vinyl ether) and the like. These fluoroolefins can be homopolymerized or copolymerized from a mixture of two or more.

(重合開始剤)
本実施形態のフルオロポリマーの製造方法に適用可能な重合開始剤は、乳化重合においてラジカルを発生させるものであれば特に限定されるものではない。このような重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、ジコハク酸パーオキシド、ビスグルタル酸パーオキシド、t−ブチルヒドロパーオキシドなどの有機過酸化物、過マンガン酸カリウムなどの酸化剤等が挙げられる。また、重合開始剤は、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、シュウ酸、塩化第一鉄などの還元剤と組み合わせて、レドックスとしたものであってもよい。
(Polymerization initiator)
The polymerization initiator applicable to the fluoropolymer production method of the present embodiment is not particularly limited as long as it generates radicals in emulsion polymerization. Examples of such a polymerization initiator include persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, organic peroxides such as disuccinic acid peroxide, bisglutaric acid peroxide, and t-butyl hydroperoxide, and potassium permanganate. An oxidizing agent etc. are mentioned. The polymerization initiator may be redox combined with a reducing agent such as sulfite, bisulfite, oxalic acid or ferrous chloride.

(乳化剤)
本実施形態のフルオロポリマーの製造方法は、乳化重合用の乳化剤として、上述した乳化重合用乳化剤を用いることを特徴とする。
(emulsifier)
The fluoropolymer production method of the present embodiment is characterized by using the above-described emulsifier for emulsion polymerization as an emulsifier for emulsion polymerization.

(その他の添加成分)
本実施形態のフルオロポリマーの製造方法では、分子量調整剤を添加してもよい。分子量調整剤としては、例えば、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化合物や、イソペンタン、イソプロパノール、アセトン、メルカプタン、四塩化炭素、シクロヘキサン、ヨードメタン、ヨードプロパン、ヨウ化イソプロピル、ジヨードメタン、ジヨードプロパンなどが挙げられる。
(Other additive components)
In the method for producing a fluoropolymer of this embodiment, a molecular weight modifier may be added. Examples of the molecular weight modifier include ester compounds such as dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, dimethyl succinate, isopentane, isopropanol, acetone, mercaptan, carbon tetrachloride, cyclohexane, iodomethane, Examples thereof include iodopropane, isopropyl iodide, diiodomethane, and diiodopropane.

さらに、任意成分として、連鎖移動剤、pH調整剤、緩衝剤などを適宜添加してもよいが、その量は本発明の効果を損なわない範囲で用いることが好ましい。   Furthermore, a chain transfer agent, a pH adjuster, a buffering agent, and the like may be added as optional components as appropriate, but the amount is preferably used within a range that does not impair the effects of the present invention.

本実施形態のフルオロポリマーの製造方法において使用する反応器は、加熱装置を備え、気体と、固体又は液体とが接触するものであれば、特に限定されるものではなく、いずれのものでも用いることができる。このような反応器としては、例えば、オートクレーブが挙げられる。   The reactor used in the method for producing a fluoropolymer according to the present embodiment is not particularly limited as long as it is equipped with a heating device and comes into contact with a gas and a solid or a liquid. Can do. An example of such a reactor is an autoclave.

本実施形態のフルオロポリマーの製造方法において、重合は以下の手順で行われる。先ず、上述した反応容器に、水性媒体(例えば、水)、乳化重合用乳化剤、原料となるフルオロオレフィン(モノマー)及び各種添加剤を充填し、窒素などの不活性ガスで系内の酸素を除去した後、反応器の内容物を攪拌し、所定の重合温度に加熱する。次に、開始剤を所定の割合で加え、重合を開始する。   In the method for producing a fluoropolymer of this embodiment, polymerization is performed according to the following procedure. First, the above-described reaction vessel is filled with an aqueous medium (for example, water), an emulsifier for emulsion polymerization, a raw material fluoroolefin (monomer), and various additives, and oxygen in the system is removed with an inert gas such as nitrogen. After that, the contents of the reactor are stirred and heated to a predetermined polymerization temperature. Next, an initiator is added at a predetermined ratio to start the polymerization.

重合温度は、特に限定されるものではなく、重合開始剤の種類にしたがって最適な温度を採用することができる。重合温度は、好ましくは40〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃である。   The polymerization temperature is not particularly limited, and an optimum temperature can be adopted according to the kind of the polymerization initiator. The polymerization temperature is preferably 40 to 120 ° C, more preferably 50 to 100 ° C.

フルオロオレフィン(モノマー)の供給方法は、特に限定されるものではなく、連続的に供給しても逐次的に供給してもよい。また、モノマーの供給は、系内の圧力を一定に保つように供給することが好ましい。   The method for supplying the fluoroolefin (monomer) is not particularly limited, and it may be supplied continuously or sequentially. The monomer is preferably supplied so as to keep the pressure in the system constant.

開始剤の添加量は、具体的には、水性媒体の質量に対して、50〜10000ppmとすることが好ましく、100〜5000ppmとすることがより好ましい。なお、開始剤の添加量は、開始剤の種類によって最適な量を採用することができる。   Specifically, the addition amount of the initiator is preferably 50 to 10000 ppm, more preferably 100 to 5000 ppm with respect to the mass of the aqueous medium. In addition, the addition amount of an initiator can employ | adopt an optimal amount with the kind of initiator.

乳化重合用乳化剤の添加量は、水性媒体の質量に対して、下限値が10ppm以上とすることが好ましく、100ppm以上とすることがより好ましい。また、上限値は、10000ppm以下とすることが好ましく、1000ppm以下とすることがより好ましい。ここで、水性媒体の質量に対する乳化重合用乳化剤の添加量が10ppm未満であると、乳化効果が十分に発揮されないために好ましくない。一方、10000ppmを超えると必要以上の乳化剤を使用することになり、ポリマー製造時のコストが増加するために好ましくない。これに対して、10〜10000ppmの範囲であると、乳化効果が十分に発揮されるために好ましく、100〜1000ppmであると、乳化効果を十分に発揮させた上で、かつポリマー製造時のコストを低減できるためにより好ましい。   The lower limit of the addition amount of the emulsifier for emulsion polymerization is preferably 10 ppm or more, and more preferably 100 ppm or more with respect to the mass of the aqueous medium. The upper limit is preferably 10,000 ppm or less, and more preferably 1000 ppm or less. Here, when the addition amount of the emulsifier for emulsion polymerization relative to the mass of the aqueous medium is less than 10 ppm, the emulsification effect is not sufficiently exhibited, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 10000 ppm, an unnecessary emulsifier is used, which is not preferable because the cost for producing the polymer increases. On the other hand, when it is in the range of 10 to 10,000 ppm, it is preferable because the emulsifying effect is sufficiently exhibited, and when it is 100 to 1000 ppm, the emulsifying effect is sufficiently exhibited and the cost for producing the polymer Is more preferable because it can be reduced.

以上説明したように、本実施形態のフルオロポリマーの製造方法は、上述した乳化重合用乳化剤をフルオロオレフィンの乳化重合の乳化剤として用いるため、水性媒体に対する乳化剤の添加量を少なくすることが可能となる。   As described above, the fluoropolymer production method of the present embodiment uses the above-described emulsifier for emulsion polymerization as an emulsifier for emulsion polymerization of fluoroolefins, and therefore the amount of the emulsifier added to the aqueous medium can be reduced. .

また、本実施形態のフルオロポリマーの製造方法は、上述した乳化重合用乳化剤をフルオロモノマー(フルオロオレフィン)の重合に用いているため、水性媒体に対して高い分散安定性を持ったフルオロポリマーが得られる。さらに、後述する実施例で示すように、乳化剤の添加量を少なくできることから、より低コストでフルオロポリマーを製造することが可能になる。   Moreover, since the fluoropolymer production method of the present embodiment uses the above-described emulsifier for emulsion polymerization for the polymerization of fluoromonomer (fluoroolefin), a fluoropolymer having high dispersion stability in an aqueous medium is obtained. It is done. Furthermore, as shown in the Examples described later, since the amount of the emulsifier can be reduced, it becomes possible to produce a fluoropolymer at a lower cost.

さらに、本実施形態のフルオロポリマーの製造方法は、上述した乳化重合用乳化剤が分解しやすい特性を有するため、生成したフルオロポリマー中に乳化重合に用いた乳化剤が残留しにくいという効果が得られる。   Furthermore, since the fluoropolymer production method of the present embodiment has the characteristic that the above-mentioned emulsifier for emulsion polymerization is easily decomposed, an effect that the emulsifier used for emulsion polymerization hardly remains in the produced fluoropolymer is obtained.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

以下、実施例によって本発明の効果をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例によって、なんら限定されるものではない。   Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail by way of examples. In addition, this invention is not limited at all by the Example.

(実施例1)
「(CNCFCFCO NH の合成」
(CNCHCHCOCHの電解フッ素化により得られる(CNCFCFCOF(47、8g)を室温で12、5wt%水酸化ナトリウム水溶液(51、1g)に滴下した。室温で1時間攪拌した後、反応液に酢酸エチル(150ml)を投入し、抽出を行い、酢酸エチル層を濃縮・乾固させることで粗生成物として(CNCFCFCO Na(38、8g)を得た。
Example 1
"(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 + synthesis"
(C 4 H 9) 2 NCH 2 CH 2 CO 2 obtained by electrolytic fluorination of CH 3 (C 4 F 9) 12,5wt% aqueous solution of sodium hydroxide 2 NCF 2 CF 2 COF (47,8g ) at room temperature (51, 1 g). After stirring at room temperature for 1 hour, ethyl acetate (150 ml) was added to the reaction solution, extraction was performed, and the ethyl acetate layer was concentrated and dried to give (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 as a crude product. CO 2 Na + (38, 8 g) was obtained.

次に、得られた(CNCFCFCO Na(38、8g)に室温で濃硫酸(95、7%、75、0g)を投入し、110℃で2時間攪拌した後、減圧蒸留を行い、(CNCFCFCOH(27、7g)を得た。 Then, the resulting (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - Na + (38,8g) in concentrated sulfuric acid at room temperature (95,7%, 75,0g) was charged, 2 at 110 ° C. After stirring for a period of time, vacuum distillation was performed to obtain (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 H (27, 7 g).

さらに、得られた(CNCFCFCOH(24、8g)とイオン交換水(25、0g)とを混合し、そこに28wt%アンモニア水(2、8g)を室温で滴下した。室温で1時間反応させた後、水を減圧留去させ、乾固させることにより、(CNCFCFCO NH (25、2g)を得た。 Further, the obtained (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 H (24, 8 g) and ion-exchanged water (25, 0 g) were mixed, and 28 wt% aqueous ammonia (2, 8 g) was added thereto. Added dropwise at room temperature. After reacting for 1 hour at room temperature, water was distilled off under reduced pressure, by dryness, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - was obtained NH 4 + (25,2g).

(実施例2)
「(CNCFCFCON(CHの合成」
実施例1と同様にして合成して得られた(CNCFCFCOH(27.7g)とイオン交換水(64.6g)とを混合し、25%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(16.9g)を45℃に加熱しながら滴下した。室温で1時間反応させた後、水を減圧留去させ、乾固させることにより、(CNCFCFCON(CH(30.9g)を得た。
(Example 2)
"Synthesis of (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 N (CH 3) 4 '
(C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 H (27.7 g) obtained by synthesis in the same manner as in Example 1 and ion-exchanged water (64.6 g) were mixed to obtain 25% water. An aqueous tetramethylammonium oxide solution (16.9 g) was added dropwise while heating to 45 ° C. After reacting at room temperature for 1 hour, water was distilled off under reduced pressure and dried to obtain (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 N (CH 3 ) 4 (30.9 g).

(実施例3)
「CF(CFCFNCFCF(CF)CO NH の合成」
CH(CHCHNCHCH(CH)COCHの電解フッ素化により得られるCF(CFCFNCFCF(CF)COF(55、7g)を室温で12、5wt%水酸化ナトリウム水溶液(92、8g)に滴下した。室温で1時間攪拌した後、析出したNaFをろ過で除去した。得られた水溶液に、室温で濃硫酸(28、5g)を滴下し、1時間反応させた。その後、攪拌を停止し、硫酸をデカンテーションにより除去し、再度、濃硫酸(40、0g)を投入した。1時間攪拌した後、硫酸を除去し、減圧蒸留を行い、CF(CFCFNCFCF(CF)COH(39、0g)を得た。
(Example 3)
"CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - NH 4 + synthesis"
CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF (55, 7 g) obtained by electrolytic fluorination of CH 2 (CH 2 CH 2 ) 2 NCH 2 CH (CH 3 ) CO 2 CH 3 The solution was added dropwise to a 12, 5 wt% aqueous sodium hydroxide solution (92, 8 g) at room temperature. After stirring at room temperature for 1 hour, the precipitated NaF was removed by filtration. Concentrated sulfuric acid (28, 5 g) was added dropwise to the obtained aqueous solution at room temperature and allowed to react for 1 hour. Thereafter, stirring was stopped, sulfuric acid was removed by decantation, and concentrated sulfuric acid (40, 0 g) was again added. After stirring for 1 hour, sulfuric acid was removed and vacuum distillation was performed to obtain CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) CO 2 H (39, 0 g).

得られたCF(CFCFNCFCF(CF)COH(30、1g)をイオン交換水(30、1g)に溶解させ、20℃以下に冷却しながら28wt%アンモニア水(4、4g)を滴下した。室温で1時間反応させた後、水を減圧留去させ、乾固させることにより、CF(CFCFNCFCF(CF)CO NH (30、7g)を得た。 The obtained CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) CO 2 H (30, 1 g) was dissolved in ion-exchanged water (30, 1 g), and 28 wt% ammonia was cooled to 20 ° C. or lower. Water (4, 4 g) was added dropwise. After reacting for 1 hour at room temperature, water was distilled off under reduced pressure, by dryness, CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - NH 4 + a (30,7g) Obtained.

(検証試験1)
5種類の化合物、すなわち、下記式(46)に示す化合物(以下、ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩と呼称する)、「(CNCFCFCO NH 」、「(CSONH 」、「(CNCFCFCON(CH」、「C15CO NH 」について、濃度1000、500、100ppmとなるように水に添加した後、水中での表面張力の値をそれぞれ測定した。なお、表面張力は、協和界面科学製自動表面張力計CBVP−Z型を用い、Wilhelmy法により測定した。結果を下記表1に示す。
(Verification test 1)
Five compounds, i.e., compounds of the following formula (46) (hereinafter, referred to as perfluoroalkyl morpholine ring containing ammonium salt), "(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 + ", " (C 4 F 9 SO 2) 2 N - NH 4 + "," (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 N (CH 3) 4 "," C 7 F 15 CO 2 - NH 4 + " Was added to water at concentrations of 1000, 500, and 100 ppm, and then the surface tension value in water was measured. The surface tension was measured by the Wilhelmy method using an automatic surface tension meter CBVP-Z manufactured by Kyowa Interface Science. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2014148670
Figure 2014148670

Figure 2014148670
Figure 2014148670

表1より、本発明の乳化重合用乳化剤の主成分となる「ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩」、「(CNCFCFCO NH 」及び「(CNCFCFCON(CH」では、水中にそれぞれ1000ppm添加した場合において、水の表面張力がそれぞれ28,19及び18(mN/m)まで低下しており、他の2種と比較すると少ない添加量で表面張力を低下させることが可能であることがわかった。
また、「(CSONH 」及び「C15CO NH 」を水中に1000ppm添加した場合の水の表面張力はそれぞれ40,55(mN/m)であるが、この値は、本発明の乳化重合用乳化剤の主成分となる「ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩」、「(CNCFCFCO NH 」及び「(CNCFCFCON(CH」では、ほぼ10分の1の添加量である100ppmの添加によって達成されることがわかった。
すなわち、「ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩」、「(CNCFCFCO NH 」及び「(CNCFCFCON(CH」を主成分とする本発明の乳化重合用乳化剤を用いて乳化重合を行う場合に、より少ない添加量で重合を行えることが示唆された。
From Table 1, the main component of the emulsifier for emulsion polymerization of the present invention "perfluoroalkyl morpholine ring containing ammonium salt", "(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 + " and "(C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 N (CH 3 ) 4 ”, the surface tension of water is reduced to 28, 19 and 18 (mN / m), respectively, when 1000 ppm is added to water. It was found that the surface tension can be reduced with a small addition amount compared to the above two types.
Also, "(C 4 F 9 SO 2) 2 N - NH 4 + " and "C 7 F 15 CO 2 - NH 4 + ", respectively the surface tension of water in the case of 1000ppm added into water 40, 55 (mN is a / m), this value is the main component of the emulsifier for emulsion polymerization of the present invention "perfluoroalkyl morpholine ring containing ammonium salt", "(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 + "And" (C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 N (CH 3 ) 4 "were found to be achieved by the addition of 100 ppm, which is an almost 1/10 addition.
That is, "perfluoro morpholine ring containing ammonium salt", "(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - NH 4 + " and "(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 N (CH 3) It has been suggested that when emulsion polymerization is carried out using the emulsifier for emulsion polymerization of the present invention having 4 "as a main component, the polymerization can be carried out with a smaller addition amount.

(実施例4)
「ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩を乳化剤として用いるテトラフルオロエチレンの乳化重合」
500mLのオートクレーブに、水(150g)、二塩基性モノリン酸カリウム(0、05g)、過硫酸アンモニウム(0、5g)、ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩(0、15g)、マロン酸ジメチル(0、1g)を仕込んだ。次に、反応容器を窒素置換し、酸素を除去した。その後、テトラフルオロエチレン(50、0g)を充填し、70℃で16時間反応させ、PTFEの水分散液(平均粒子径:199nm)を得た。得られたPTFEは水中均一に分散しており、また、沈降物も確認されなかった。
なお、実施例4〜7及び比較例1〜3において、水分散液中のPTFE粒子の平均粒径は、濃厚系粒径アナライザー(大塚電子製FPAR−1000)を用いて測定した。
(Example 4)
"Emulsion polymerization of tetrafluoroethylene using ammonium salt containing perfluoromorpholine ring as emulsifier"
In a 500 mL autoclave, water (150 g), dibasic potassium monophosphate (0, 05 g), ammonium persulfate (0, 5 g), perfluoromorpholine ring-containing ammonium salt (0, 15 g), dimethyl malonate (0, 1 g) Was charged. Next, the reaction vessel was purged with nitrogen to remove oxygen. Thereafter, tetrafluoroethylene (50, 0 g) was charged and reacted at 70 ° C. for 16 hours to obtain an aqueous dispersion of PTFE (average particle size: 199 nm). The obtained PTFE was uniformly dispersed in water, and no sediment was observed.
In Examples 4 to 7 and Comparative Examples 1 to 3, the average particle size of PTFE particles in the aqueous dispersion was measured using a concentrated particle size analyzer (FPAR-1000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

(実施例5)
「(CNCFCFCO NH を乳化剤として用いるテトラフルオロエチレンの乳化重合」
ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩の代わりに、(CNCFCFCO NH を用いた以外は、実施例4と同様にして、PTFEの水分散液(平均粒子径:190nm)を得た。この場合においても、得られたPTFEは水中均一に分散しており、また、沈降物も確認されなかった。
(Example 5)
"- emulsion polymerization of tetrafluoroethylene using an NH 4 + as an emulsifier (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 "
Instead of perfluoro morpholine ring containing ammonium salts, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - except for the use of NH 4 +, the same procedure as in Example 4, an aqueous dispersion of PTFE (average particle size : 190 nm). Even in this case, the obtained PTFE was uniformly dispersed in water, and no sediment was observed.

(実施例6)
「(CNCFCFCO Liを乳化剤として用いるテトラフルオロエチレンの乳化重合」
ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩の代わりに(CNCFCFCO Liを用いた以外は実施例4と同様にして、PTFEの水分散液(平均粒子径:204nm)を得た。この場合においても、得られたPTFEは水中均一に分散しており、また、沈降物も確認されなかった。
(Example 6)
"- emulsion polymerization of tetrafluoroethylene using Li + as the emulsifier (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 "
Instead of perfluoro morpholine ring containing ammonium salts (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - except for the use of Li + in the same manner as in Example 4, an aqueous dispersion of PTFE (average particle size: 204 nm) Got. Even in this case, the obtained PTFE was uniformly dispersed in water, and no sediment was observed.

(実施例7)
「(CNCFCFCO NH を乳化剤として用いるテトラフルオロエチレンの乳化重合(添加量少)」
(CNCFCFCO NH の添加量を0、08gとした以外は実施例5と同様にして、PTFEの分散液を得た。乳化剤の添加量を少なくしたにもかかわらず、得られたPTFEは水中均一に分散しており、また、沈降物も確認されなかった。平均粒子径は212nmであった。
(Example 7)
"(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - emulsion polymerization of tetrafluoroethylene using an NH 4 + as an emulsifier (amount added small)"
(C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - except that the 0,08g of NH 4 + addition amount of in the same manner as in Example 5 to obtain a dispersion of PTFE. Despite reducing the amount of emulsifier added, the obtained PTFE was uniformly dispersed in water, and no sediment was observed. The average particle size was 212 nm.

(比較例1)
(CSONH を乳化剤として用いるテトラフルオロエチレンの乳化重合
ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩の代わりに(CSONH を用いた以外は実施例4と同様にして、PTFEの水分散液(平均粒子径:230nm)を得た。得られたPTFEの分散性は良好であったが、経時とともに一部PTFEが沈降してきていた。
(Comparative Example 1)
(C 4 F 9 SO 2) 2 N - NH 4 + in place of the emulsion polymerization perfluoroalkyl morpholine ring containing ammonium salts of tetrafluoroethylene used as an emulsifier (C 4 F 9 SO 2) 2 N - with NH 4 + Except for the above, an aqueous dispersion of PTFE (average particle size: 230 nm) was obtained in the same manner as in Example 4. Although the dispersibility of the obtained PTFE was good, a part of PTFE was precipitated over time.

(比較例2)
「C15CO NH を乳化剤として用いるテトラフルオロエチレンの乳化重合」
ペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩の代わりに、「C15CO NH 」を用いた以外は、実施例4と同様にして、PTFEの水分散液(平均粒子径:244nm)を得た。得られたPTFEの分散性は良好であったが、経時とともにPTFEの沈降が確認された。また、その沈降速度は実施例4〜7及び比較例1と比べて、最も早かった。
(Comparative Example 2)
"C 7 F 15 CO 2 - emulsion polymerization of tetrafluoroethylene using an NH 4 + as an emulsifier"
Give: except for using - "+ NH 4 C 7 F 15 CO 2 ", in the same manner as in Example 4, an aqueous dispersion of PTFE (244 nm average particle size) instead of perfluoro morpholine ring containing ammonium salts, It was. Although the dispersibility of the obtained PTFE was good, sedimentation of PTFE was confirmed over time. Moreover, the sedimentation speed was the fastest compared with Examples 4-7 and Comparative Example 1.

(比較例3)
「乳化剤を用いないテトラフルオロエチレンの乳化重合」
乳化剤としてペルフルオロモルホリン環含有アンモニウム塩を用いない以外は、実施例4と同様にして、PTFEの水分散液(平均粒子径:30、5μm)を得た。得られた分散液は分散性が悪く、また、PTFEがすぐに沈降することが確認された。
(Comparative Example 3)
"Emulsion polymerization of tetrafluoroethylene without using emulsifier"
A PTFE aqueous dispersion (average particle size: 30, 5 μm) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the perfluoromorpholine ring-containing ammonium salt was not used as the emulsifier. The obtained dispersion was poor in dispersibility, and it was confirmed that PTFE immediately settled.

本発明の乳化重合用乳化剤は、PFOAなどの既存の乳化剤と比べ、少ない添加量で水の表面張力を低下させることができる。また、フルオロオレフィンの重合時に乳化剤として用いることで、分散安定性に優れるフルオロポリマーを得ることができる。また、本発明のフルオロポリマーの製造方法は、重合に用いる乳化剤として上記乳化重合用乳化剤を用いており、乳化剤の添加量を少なくできることから、より低コストでフルオロポリマーを製造することが可能になる。本発明の乳化重合用乳化剤は、フルオロポリマーを製造する際の乳化剤として有用である。   The emulsifier for emulsion polymerization of the present invention can reduce the surface tension of water with a small addition amount compared to existing emulsifiers such as PFOA. Moreover, the fluoropolymer excellent in dispersion stability can be obtained by using it as an emulsifier at the time of superposition | polymerization of a fluoro olefin. In addition, the method for producing a fluoropolymer of the present invention uses the above-mentioned emulsifier for emulsion polymerization as an emulsifier used for polymerization, and the amount of the emulsifier can be reduced, so that it becomes possible to produce a fluoropolymer at a lower cost. . The emulsifier for emulsion polymerization of the present invention is useful as an emulsifier for producing a fluoropolymer.

Claims (9)

下記式(1)で表されるアニオンと、
,R(但し、R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基),H,Li,K,Na,Ca2+,Mg2+からなる群から選択される1のカチオンと、を有するヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を、少なくとも1以上含む、乳化重合用乳化剤。
Figure 2014148670
上記式(1)中に示すRf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。
Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Xは、CO又はSOである。
An anion represented by the following formula (1);
H +, R 1 R 2 R 3 R 4 N + ( where linear or branched alkyl group of up to R 1 to R 4 is from 1 to 20 carbon atoms which independently hydrogen atom or, respectively), H 3 O +, An emulsifier for emulsion polymerization comprising at least one heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt having one cation selected from the group consisting of Li + , K + , Na + , Ca 2+ and Mg 2+ .
Figure 2014148670
Rf 1 and Rf 2 shown in the above formula (1) are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring.
Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
X is CO 2 or SO 3 .
前記アニオンは、窒素原子を有するペルフルオロ複素環を有する、下記式(2)で表されるアニオンである、請求項1に記載の乳化重合用乳化剤。
Figure 2014148670
上記式(2)中に示すRf、Rf及びRfは、それぞれ同一又は互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Yは、酸素原子、窒素原子又はCF基である。
Xは、CO又はSOである。
The emulsifier for emulsion polymerization according to claim 1, wherein the anion is an anion represented by the following formula (2) having a perfluoroheterocycle having a nitrogen atom.
Figure 2014148670
Rf 4 , Rf 5 and Rf 6 shown in the above formula (2) are the same or different C 1-6 perfluoroalkylene groups, and may be linear or branched.
Y is an oxygen atom, a nitrogen atom or a CF 2 group.
X is CO 2 or SO 3 .
前記アニオンは、下記式(3)で表されるアニオンである、請求項1に記載の乳化重合用乳化剤。
Figure 2014148670
上記式(3)中に示すm,nはそれぞれ同一又は互いに異なる1〜6の整数である。
Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Xは、CO又はSOである。
The emulsifier for emulsion polymerization according to claim 1, wherein the anion is an anion represented by the following formula (3).
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M and n shown in the above formula (3) are the same or different integers of 1 to 6, respectively.
Rf 7 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
X is CO 2 or SO 3 .
前記アニオンは、下記式(4)〜(27)で表されるアニオンからなる群から選択されるアニオンである、請求項1に記載の乳化重合用乳化剤。
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The emulsifier for emulsion polymerization according to claim 1, wherein the anion is an anion selected from the group consisting of anions represented by the following formulas (4) to (27).
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前記アニオンは、下記式(28)〜(43)で表されるアニオンからなる群から選択されるアニオンである、請求項1に記載の乳化重合用乳化剤。
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The emulsifier for emulsion polymerization according to claim 1, wherein the anion is an anion selected from the group consisting of anions represented by the following formulas (28) to (43).
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(CNCFCFCO ,(CNCFCF(CF)CO ,O(CFCFNCFCFCO ,O(CFCFNCFCF(CF)CO ,CF(CFCFNCFCFCO ,CF(CFCFNCFCF(CF)CO ,(CNCFCFSO ,(CNCFCFCO Li,(CNCFCFCO Na,(CNCFCFCO ,((CNCFCFCO Ca2+,(CNCFCFCO (但し、上記R〜Rは水素原子またはそれぞれ独立した炭素数1〜20までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基)からなる群から選択される少なくとも1以上のヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩を含む、請求項1に記載の乳化重合用乳化剤。 (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, O (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, O (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, CF 2 (CF 2 CF 2) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) CO 2 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 SO 3 - R 1 R 2 R 3 R 4 N +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - Li +, ( C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO - Na +, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - K +, ((C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 -) 2 Ca 2+, (C 4 F 9) 2 NCF 2 CF 2 CO 2 - H 3 O + ( where the R 1 to R 4 is a hydrogen atom or independent linear or branched alkyl group having up to 20 carbon atoms) at least one selected from the group consisting of The emulsifier for emulsion polymerization according to claim 1, comprising the above heteroatom-containing perfluoroalkyl organic acid salt. 水性媒体中、フリーラジカルの存在下、少なくとも1種の乳化剤と少なくとも1種の開始剤との存在下で、少なくとも1種のフルオロモノマーを乳化重合することを含むフルオロポリマーの製造方法であって、
前記乳化剤として、請求項1に記載の乳化重合用乳化剤を用いる、フルオロポリマーの製造方法。
A process for producing a fluoropolymer comprising emulsion polymerizing at least one fluoromonomer in an aqueous medium in the presence of free radicals in the presence of at least one emulsifier and at least one initiator, comprising:
A method for producing a fluoropolymer, wherein the emulsifier for emulsion polymerization according to claim 1 is used as the emulsifier.
前記乳化剤の添加量は、前記水性媒体の質量に対して、100〜1000ppmの範囲である、請求項7に記載のフルオロポリマーの製造方法。   The method for producing a fluoropolymer according to claim 7, wherein the addition amount of the emulsifier is in a range of 100 to 1000 ppm with respect to a mass of the aqueous medium. 前記ヘテロ原子含有ペルフルオロアルキル有機酸塩の質量部は、前記乳化剤の質量部全体に対して、50〜100%の範囲である、請求項7に記載のフルオロポリマーの製造方法。   The mass part of the said hetero atom containing perfluoroalkyl organic acid salt is a manufacturing method of the fluoropolymer of Claim 7 which is the range of 50 to 100% with respect to the whole mass part of the said emulsifier.
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