聚四氟乙烯水性分散液的制造方法_2

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原子、氧原子和硫原子的单体。作为上述全氟单体, 优选全部氢原子被氟原子取代的单体。上述全氟单体中不包含提供交联部位的单体。
[0037] 提供交联部位的单体是指,通过固化剂将用于形成交联的交联部位提供至含氟聚 合物的具有交联性基团的单体(硫化点单体)。
[0038] 本说明书中,聚四氟乙烯[PTFE]优选为相对于全部聚合单元的四氟乙烯的含量 为99摩尔%以上的含氟聚合物。
[0039] 本说明书中,氟树脂(其中不包括聚四氟乙烯)和氟橡胶均优选为相对于全部聚 合单元的四氟乙烯的含量小于99摩尔%的含氟聚合物。
[0040] 本说明书中,构成含氟聚合物的各单体的含量可以根据单体的种类将NMR、FT_IR、 元素分析、荧光X射线分析适当组合而计算出。
[0041] 接着,具体说明本发明。
[0042] 本发明的聚四氟乙烯[PTFE]水性分散液的制造方法包括:制造包含含氟聚合物 微粒的水性分散液的工序(1)和制造包含PTFE颗粒的水性分散液的工序(2)。本发明的制 造方法的特征在于,通过在工序(1)中大量使用特定的含氟表面活性剂,从而制造包含体 积平均粒径为〇. Inm以上且小于20nm的含氟聚合物微粒的水性分散液,使用具有被极其限 定的体积平均粒径的含氟聚合物微粒进一步进行含氟单体的聚合;通过该特征,可以制造 包含粒径极小的PTFE颗粒的分散稳定性优异的水性分散液。
[0043] 工序(1)中,通过在含氟表面活性剂和聚合引发剂的存在下、在水性介质中进行 含氟单体的聚合,从而制造包含选自由PTFE和熔融加工性的氟树脂(其中不包括聚四氟乙 烯)组成的组中的至少一种含氟聚合物的微粒的水性分散液
[0044] 工序(1)中的含氟表面活性剂的用量优选为在水性介质中相当于2000ppm~ 500000ppm的量。若含氟表面活性剂的用量过少,则无法得到包含粒径小的含氟聚合物 微粒的水性分散液;若用量过多,则无法得到与用量相符的效果,在经济上不利。含氟 表面活性剂的用量更优选为4600ppm以上、进一步优选为18, OOOppm以上、更进一步优 选为20, OOOppm以上、特别优选为23, OOOppm以上、最优选为40, OOOppm以上,更优选为 400, OOOppm以下、进一步优选为300, OOOppm以下。
[0045] 上述含氟聚合物微粒的体积平均粒径为0.1 nm以上且小于20nm。通过将体积平 均粒径在上述范围的含氟聚合物微粒供至工序(2),可以制造包含粒径极小的PTFE颗粒的 分散稳定性优异的水性分散液。若工序(2)中使用体积平均粒径过大的含氟聚合物微粒, 则无法制造包含粒径极小的PTFE颗粒的分散稳定性优异的水性分散液。体积平均粒径小 于0.1 nm的含氟聚合物微粒不容易制造。含氟聚合物微粒的体积平均粒径优选为0. 5nm以 上、更优选为1.0 nm以上,优选为15nm以下、更优选为IOnm以下、特别优选为5nm以下。
[0046] 工序(1)中,体积平均粒径利用动态光散射法进行测定。为如下测得的值:制作含 氟聚合物固体成分浓度调整为1. 〇质量%的含氟聚合物水性分散液,使用ELSZ-1000S (大 塚电子株式会社制造)以25°C、累计70次的条件进行测定。溶剂(水)的折射率为L 3328, 溶剂(水)的粘度为〇. 8878mPa*s。体积平均粒径是分散为一次颗粒的状态的平均粒径。
[0047] 上述含氟表面活性剂的LogPOW优选为3. 4以下。上述LogPOW是1-辛醇与水的 分配系数,由LogP[式中,P表示含有含氟表面活性剂的辛醇/水(1 :1)混合液在发生相分 离时在辛醇中的含氟表面活性剂浓度/在水中的含氟表面活性剂浓度比]所表示。上述 LogPOW优选为1. 5以上,从容易从PTFE中除去的方面出发,更优选为3. 0以下、进一步优选 为2. 8以下。
[0048] 上述LogPOW如下算出:在柱:TOSOH 0DS-120T柱(Φ4. 6mmX250mm、东曹株式会社 制造)、洗脱液:乙腈/0. 6质量% HCKVK= 1/1 (vol/vol % )、流速:1.0ml/分钟、样品量: 300 μ L、柱温:40°C、检测光:UV210nm的条件下,对具有已知的辛醇/水分配系数的标准物 质(庚酸、辛酸、壬酸和癸酸)进行HPLC,制作出各洗脱时间与已知的辛醇/水分配系数的 校正曲线,基于该校正曲线,由试样液的HPLC洗脱时间算出该LogPOl
[0049] 作为LogPOW为3. 4以下的含氟表面活性剂,优选含氟阴离子型表面活性剂,可 以使用美国专利申请公开第2007/0015864号说明书、美国专利申请公开第2007/0015865 号说明书、美国专利申请公开第2007/0015866号说明书、美国专利申请公开第 2007/0276103号说明书、美国专利申请公开第2007/0117914号说明书、美国专利申请公 开第2007/142541号说明书、美国专利申请公开第2008/0015319号说明书、美国专利第 3250808号说明书、美国专利第3271341号说明书、日本特开2003-119204号公报、国际公开 第2005/042593号小册子、国际公开第2008/060461号小册子、国际公开第2007/046377号 小册子、国际公开第2007/119526号小册子、国际公开第2007/046482号小册子、国际公开 第2007/046345号小册子中记载的含氟表面活性剂等。
[0050] 作为LogPOW为3. 4以下的含氟表面活性剂,优选为阴离子表面活性剂。
[0051] 作为上述阴离子表面活性剂,例如优选羧酸系表面活性剂、磺酸系表面活性剂等, 作为这些表面活性剂,可以举出由下述通式(I)所表示的全氟代羧酸(I)、下述通式(II) 所表示的ω-Η全氟代羧酸(II)、下述通式(III)所表示的全氟聚醚羧酸(III)、下述通式 (IV)所表示的全氟烷基亚烷基羧酸(IV)、下述通式(V)所表示的全氟烷氧基氟代羧酸(V)、 下述通式(VI)所表示的全氟烷基磺酸(VI)和/或下述通式(VII)所表示的全氟烷基亚烷 基磺酸(VII)构成的表面活性剂。
[0052] 上述全氟代羧酸(I)由下述通式(I)
[0053] F(CF2)nlCOOM (I)
[0054] (式中,nl为3~6的整数,M为H、NH4或碱金属元素)所表示。
[0055] 上述通式(I)中,从聚合反应的稳定性的方面出发,上述nl的优选下限为4。另 外,从在所得到的PTFE水性分散液的加工时难以残存的方面出发,上述M优选为NH 4。
[0056] 作为上述全氟代羧酸(I),例如优选 F (CF2) 6C00M、F (CF2) 5C00M、F (CF2) 4C00M (各式 中,M为上述定义的物质)等。
[0057] 上述ω-Η全氟代羧酸(II)由下述通式(II)
[0058] H(CF2)n2COOM (II)
[0059] (式中,η2为4~8的整数,M为上述定义的物质)所表示。
[0060] 上述通式(II)中,从聚合反应的稳定性的方面出发,上述η2的优选上限为6。另 外,从在所得到的PTFE水性分散液的加工时难以残存的方面出发,上述M优选为ΝΗ4。
[0061] 作为上述ω-Η全氟代羧酸(II),例如优选H(CF2)8COd H(CF2)7COd H (CF2) 6C00M、H (CF2) 5C00M、H (CF2) 4C00M (各式中,M 为上述定义的物质)等。
[0062] 上述全氟聚醚羧酸(III)由下述通式(III)
[0063] Rf1-O- (CF (CF3) CF2O) n3CF (CF3) COOM (III)
[0064] (式中,Rf1是碳原子数为1~5的全氟烷
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