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WO2024024891A1 - フルオロポリマー水性分散液の製造方法、フルオロポリマー水性分散液および塗料組成物 - Google Patents

フルオロポリマー水性分散液の製造方法、フルオロポリマー水性分散液および塗料組成物 Download PDF

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Publication number
WO2024024891A1
WO2024024891A1 PCT/JP2023/027577 JP2023027577W WO2024024891A1 WO 2024024891 A1 WO2024024891 A1 WO 2024024891A1 JP 2023027577 W JP2023027577 W JP 2023027577W WO 2024024891 A1 WO2024024891 A1 WO 2024024891A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
aqueous dispersion
fluoropolymer
fluorine
carbon atoms
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/027577
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓也 山部
裕俊 吉田
蘭奈 山崎
絵美 山本
丈人 加藤
安利 中谷
拓 山中
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
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 ダイキン工業株式会社 filed Critical ダイキン工業株式会社
Publication of WO2024024891A1 publication Critical patent/WO2024024891A1/ja

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Classifications

    • 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
    • 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
    • C08F6/00Post-polymerisation treatments
    • C08F6/14Treatment of polymer emulsions
    • 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
    • C08F6/00Post-polymerisation treatments
    • C08F6/14Treatment of polymer emulsions
    • C08F6/16Purification
    • 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
    • C08F6/00Post-polymerisation treatments
    • C08F6/14Treatment of polymer emulsions
    • C08F6/20Concentration

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion, an aqueous fluoropolymer dispersion, and a coating composition.
  • Patent Document 1 discloses that at least one fluorinated carboxylic acid selected from fluorinated carboxylic acids, salts thereof, and precursors thereof is treated with hot water in a closed container in which peroxodisulfate ions are present. A method for decomposing fluorinated carboxylic acids is described.
  • an aqueous fluoropolymer dispersion containing a fluoropolymer wherein the presence of a fluorine-containing surfactant, a polymerization initiator, and an aqueous medium in a reactor.
  • an aqueous dispersion containing a fluoropolymer was prepared by polymerizing a fluoromonomer, the aqueous dispersion was heat-treated, and a nonionic surfactant was added to the heat-treated aqueous dispersion.
  • a manufacturing method is provided in which an aqueous dispersion containing a nonionic surfactant is brought into contact with an ion exchange resin, and the aqueous dispersion obtained after contacting with the ion exchange resin is concentrated.
  • aqueous fluoropolymer dispersion in which the content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms is reduced. Further, according to the present disclosure, it is possible to provide an aqueous fluoropolymer dispersion in which the content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms is reduced.
  • the fluororesin is a partially crystalline fluoropolymer and is a fluoroplastic.
  • the fluororesin has a melting point and is thermoplastic, but may be melt processable or non-melt processable.
  • melt processability means that the polymer can be melted and processed using conventional processing equipment such as extruders and injection molding machines. Therefore, melt-processable fluororesins usually have a melt flow rate of 0.01 to 500 g/10 minutes as measured by the measuring method described below.
  • fluororubber is an amorphous fluoropolymer.
  • “Amorphous” refers to the melting peak ( ⁇ H ) is 4.5 J/g or less.
  • Fluororubber exhibits elastomer properties by crosslinking. By elastomeric properties is meant the property of allowing a polymer to be stretched and to retain its original length when the force required to stretch the polymer is no longer applied.
  • the monomer that provides a crosslinking site is a monomer (cure site monomer) that has a crosslinking group that provides a fluoropolymer with a crosslinking site for forming crosslinks with a curing agent.
  • polytetrafluoroethylene is preferably a fluoropolymer having a content of tetrafluoroethylene units of 99 mol% or more based on all polymerized units.
  • both the fluororesin (excluding polytetrafluoroethylene) and the fluororubber are preferably fluoropolymers in which the content of tetrafluoroethylene units based on 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 fluorescent X-ray analysis depending on the type of monomer.
  • organic group means a group containing one or more carbon atoms or a group formed by removing one hydrogen atom from an organic compound.
  • Examples of the “organic group” are: an alkyl group that may have one or more substituents, Alkenyl group optionally having one or more substituents, an alkynyl group which may have one or more substituents, cycloalkyl group optionally having one or more substituents, Cycloalkenyl group optionally having one or more substituents, Cycloalkadienyl group optionally having one or more substituents, an aryl group which may have one or more substituents, an aralkyl group which may have one or more substituents, a non-aromatic heterocyclic group which may have one or more substituents, a heteroaryl group optionally having one or more substituents, cyano group, formyl group, RaO-, RaCO-, RaSO 2 ⁇ , RaCOO-, RaNRaCO-, RaCON
  • substituteduent means a substitutable group.
  • substitutable group examples include aliphatic groups, aromatic groups, heterocyclic groups, acyl groups, acyloxy groups, acylamino groups, aliphatic oxy groups, aromatic oxy groups, heterocyclic oxy groups, and aliphatic oxycarbonyl groups.
  • the above aliphatic group may be saturated or unsaturated, and may also be a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, or an aliphatic amino group. , an acylamino group, a carbamoylamino group, etc.
  • the aliphatic group include an alkyl group having a total of 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a cyclohexyl group, and a carbamoylmethyl group.
  • the above aromatic group includes, for example, a nitro group, a halogen atom, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. You may do so.
  • the above-mentioned aromatic group includes an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms in total, such as a phenyl group, 4-nitrophenyl group, 4-acetylaminophenyl group, 4-methanesulfonylphenyl group. Examples include.
  • the above heterocyclic group has a halogen atom, hydroxy group, aliphatic oxy group, carbamoyl group, aliphatic oxycarbonyl group, aliphatic thio group, amino group, aliphatic amino group, acylamino group, carbamoylamino group, etc. It's okay.
  • Examples of the above-mentioned heterocyclic group include a 5- to 6-membered heterocycle having a total of 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, such as a 2-tetrahydrofuryl group and a 2-pyrimidyl group.
  • the above acyl group includes an aliphatic carbonyl group, an arylcarbonyl group, a heterocyclic carbonyl group, a hydroxy group, a halogen atom, an aromatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, and an amino group. , an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc.
  • acyl group examples include acyl groups having a total number of carbon atoms of 2 to 8, preferably 2 to 4, such as an acetyl group, a propanoyl group, a benzoyl group, and a 3-pyridinecarbonyl group.
  • the above acylamino group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc., and includes, for example, an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group, etc. You can leave it there.
  • the above-mentioned acylamino group includes an acylamino group having a total of 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, an alkylcarbonylamino group having a total of 2 to 8 carbon atoms, such as an acetylamino group, a benzoylamino group, and a 2-pyridinecarbonylamino group. group, propanoylamino group, etc.
  • the aliphatic oxycarbonyl group may be saturated or unsaturated, and may also be a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic oxycarbonyl group, or an aliphatic oxycarbonyl group. It may have an amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc.
  • Examples of the aliphatic oxycarbonyl group include alkoxycarbonyl groups having a total of 2 to 8 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms, such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and a (t)-butoxycarbonyl group.
  • the above carbamoyl group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc.
  • the above-mentioned carbamoyl group includes an unsubstituted carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group having a total of 2 to 9 carbon atoms, preferably an unsubstituted carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group having a total of 2 to 5 carbon atoms, such as an N-methylcarbamoyl group, Examples include N,N-dimethylcarbamoyl group and N-phenylcarbamoyl group.
  • the aliphatic sulfonyl group may be saturated or unsaturated, and may also be a hydroxy group, aromatic group, aliphatic oxy group, carbamoyl group, aliphatic oxycarbonyl group, aliphatic thio group, or amino group. , an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc.
  • Examples of the aliphatic sulfonyl group include alkylsulfonyl groups having a total of 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a methanesulfonyl group.
  • the above aromatic sulfonyl group includes a hydroxy group, an aliphatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. You may do so.
  • Examples of the aromatic sulfonyl group include arylsulfonyl groups having 6 to 10 carbon atoms in total, such as benzenesulfonyl groups.
  • the above amino group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc.
  • the above acylamino group may have, for example, an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group, or the like.
  • the above-mentioned acylamino group includes an acylamino group having a total of 2 to 12 carbon atoms, preferably a total of 2 to 8 carbon atoms, more preferably an alkylcarbonylamino group having a total of 2 to 8 carbon atoms, such as an acetylamino group, a benzoylamino group, and a benzoylamino group. group, 2-pyridinecarbonylamino group, propanoylamino group, etc.
  • the aliphatic sulfonamide group, aromatic sulfonamide group, and heterocyclic sulfonamide group may be, for example, a methanesulfonamide group, a benzenesulfonamide group, a 2-pyridine sulfonamide group, or the like.
  • the sulfamoyl group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc.
  • the above-mentioned sulfamoyl group includes a sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group having a total of 1 to 9 carbon atoms, a dialkylsulfamoyl group having a total of 2 to 10 carbon atoms, and an arylsulfamoyl group having a total of 7 to 13 carbon atoms.
  • a heterocyclic sulfamoyl group having a total of 2 to 12 carbon atoms more preferably a sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group having a total of 1 to 7 carbon atoms, a dialkylsulfamoyl group having a total of 3 to 6 carbon atoms, a total carbon Arylsulfamoyl group having 6 to 11 atoms, heterocyclic sulfamoyl group having 2 to 10 total carbon atoms, such as sulfamoyl group, methylsulfamoyl group, N,N-dimethylsulfamoyl group, phenylsulfamoyl group group, 4-pyridine sulfamoyl group, and the like.
  • the above aliphatic oxy group may be saturated or unsaturated, and may also have a methoxy group, ethoxy group, i-propyloxy group, cyclohexyloxy group, methoxyethoxy group, etc.
  • Examples of the aliphatic oxy group include alkoxy groups having a total of 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, i-propyloxy, cyclohexyloxy, and methoxyethoxy groups.
  • the above aromatic amino group and heterocyclic amino group are an aliphatic group, an aliphatic oxy group, a halogen atom, a carbamoyl group, a heterocyclic group condensed with the aryl group, an aliphatic oxycarbonyl group, preferably a total number of carbon atoms.
  • the aliphatic thio group may be saturated or unsaturated, and may be an alkylthio group having a total number of carbon atoms of 1 to 8, more preferably 1 to 6, such as a methylthio group or an ethylthio group. , carbamoylmethylthio group, t-butylthio group, etc.
  • the above carbamoylamino group may have an aliphatic group, an aryl group, a heterocyclic group, etc.
  • the above carbamoylamino group includes a carbamoylamino group, an alkylcarbamoylamino group having a total of 2 to 9 carbon atoms, a dialkylcarbamoylamino group having a total of 3 to 10 carbon atoms, an arylcarbamoylamino group having a total of 7 to 13 carbon atoms, A heterocyclic carbamoylamino group having a total number of carbon atoms of 3 to 12, preferably a carbamoylamino group, an alkylcarbamoylamino group having a total of 2 to 7 carbon atoms, a dialkylcarbamoylamino group having a total of 3 to 6 carbon atoms, a total number of carbon atoms Arylcarbamoylamino group having 7 to 11 carbon
  • ranges represented by endpoints include all numbers subsumed within that range (e.g., 1 to 10 includes 1.4, 1.9, 2.33, 5.75, 9 .98 etc.).
  • the expression "at least 1" includes all numerical values greater than or equal to 1 (for example, 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.) .
  • An aqueous dispersion obtained by polymerizing a fluoromonomer may contain, in addition to the fluoropolymer, a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • the fluorine-containing compound having a hydrophilic group includes a fluorine-containing compound having a hydrophilic group produced by polymerizing a fluoromonomer and a fluorine-containing surfactant added during polymerization.
  • the obtained aqueous dispersion is heat-treated, and further, a nonionic surfactant is added to the heat-treated aqueous dispersion, thereby The aqueous dispersion is brought into contact with an ion exchange resin while keeping the content of the nonionic surfactant in the aqueous dispersion above a certain level, and then the aqueous dispersion is concentrated.
  • the content of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups can be reduced even when compared with the conventional method of ion exchange treatment of an aqueous dispersion or the conventional method of phase separation and concentration of an aqueous dispersion. It has now been found that it is possible to produce aqueous dispersions in which the
  • the production method of the present disclosure is a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion containing a fluoropolymer, in which a fluorine-containing surfactant, a polymerization initiator, and an aqueous fluoropolymer dispersion are produced in a reactor.
  • An aqueous dispersion containing a fluoropolymer is prepared by polymerizing a fluoromonomer in the presence of a medium, the aqueous dispersion is heat-treated, and a nonionic surfactant is added to the heat-treated aqueous dispersion.
  • an aqueous dispersion containing a nonionic surfactant is brought into contact with an ion exchange resin, and the aqueous dispersion obtained after contacting with the ion exchange resin is concentrated.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the aqueous fluoropolymer dispersion can be reduced. Furthermore, by using the production method of the present disclosure, not only the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms but also the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous fluoropolymer dispersion can be reduced. can be reduced.
  • a fluoromonomer is polymerized in the presence of a fluorine-containing surfactant, a polymerization initiator, and an aqueous medium in a reactor to prepare an aqueous dispersion containing a fluoropolymer. do.
  • the fluoromonomer, fluorine-containing surfactant, polymerization initiator, aqueous medium, and other additives as necessary are charged into a reactor, the contents of the reactor are stirred, and the reactor is heated. This can be carried out by maintaining a predetermined polymerization temperature, then adding a predetermined amount of a polymerization initiator to initiate the polymerization reaction. After the start of the polymerization reaction, a fluoromonomer, a polymerization initiator, a fluorine-containing surfactant, a chain transfer agent, etc. may be additionally added depending on the purpose.
  • the method for polymerizing the fluoromonomer is not particularly limited, but emulsion polymerization is preferred.
  • the fluorine-containing surfactant used in the polymerization of the fluoromonomer is not particularly limited as long as it contains at least one fluorine atom, and conventionally known fluorine-containing surfactants can be used.
  • fluorine-containing surfactant examples include anionic fluorine-containing surfactants.
  • the anionic fluorine-containing surfactant may be, for example, a surfactant containing fluorine atoms having a total carbon number of 20 or less in the portion excluding the anionic group.
  • the fluorine-containing surfactant may also be a fluorine-containing surfactant whose anionic moiety has a molecular weight of 1000 or less.
  • anionic moiety means a moiety of the above-mentioned fluorine-containing surfactant excluding cations.
  • F(CF 2 ) n1 COOM expressed by formula (I) described later, it is the part "F(CF 2 ) n1 COO”.
  • the fluorine-containing surfactant mentioned above also includes a fluorine-containing surfactant having a LogPOW of 3.5 or less.
  • the above LogPOW is the partition coefficient between 1-octanol and water, and the LogP [where P is in octanol when the octanol/water (1:1) mixture containing a fluorine-containing surfactant undergoes phase separation. is represented by the ratio of fluorine-containing surfactant concentration/fluorine-containing surfactant concentration in water].
  • fluorine-containing surfactants include U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015864, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015865, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015866, and U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015866, Published Application No. 2007/0276103, US Patent Application No. 2007/0117914, US Patent Application No. 2007/142541, US Patent Application No. 2008/0015319, US Patent No. 3250808 specification, US Patent No. 3271341, JP 2003-119204, WO 2005/042593, WO 2008/060461, WO 2007/046377, JP 2007-119526 Publications, International Publication No. 2007/046482, International Publication No. 2007/046345, US Patent Application Publication No. 2014/0228531, International Publication No. 2013/189824, International Publication No. 2013/189826, etc. Can be mentioned.
  • the anionic fluorine-containing surfactant has the following general formula (N 0 ): X n0 - Rf n0 - Y 0 (N 0 ) (In the formula, X n0 is H, Cl, or The alkylene group may contain one or more ether bonds, and some H may be substituted with Cl.
  • Y0 is an anionic group. can be mentioned. The anionic group of Y 0 may be -COOM, -SO 2 M, or -SO 3 M, and may be -COOM or -SO 3 M.
  • M is H, a metal atom, NR 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 metal atoms include alkali metals (Group 1), alkaline earth metals (Group 2), and examples thereof include Na, K, and Li.
  • R 7 may be H or a C 1-10 organic group, H or a C 1-4 organic group, or H or a C 1-4 alkyl group.
  • M may be H, a metal atom or NR 74 and may be H, an alkali metal (Group 1), an alkaline earth metal (Group 2) or NR 74 , H , Na, K, Li or It may be NH4 .
  • Rf n0 50% or more of H may be substituted with fluorine.
  • N 0 As a compound represented by the above general formula (N 0 ), the following general formula (N 1 ): X n0 - (CF 2 ) m1 - Y 0 (N 1 ) (wherein, X n0 is H, Cl and F, m1 is an integer from 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 ) (In the formula, 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.
  • N 3 a compound represented by the following general formula (N 3 ): Rf n2 (CH 2 ) m3 - (Rf n3 ) q - Y 0 (N 3 )
  • Rf n2 is a partially or fully fluorinated alkyl group that may contain an ether bond and/or a chlorine atom having 1 to 13 carbon atoms
  • m3 is an integer of 1 to 3
  • Rf n3 is a linear or branched perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms
  • q is 0 or 1
  • Y 0 is as defined above.
  • Rf n4 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms that may contain an ether bond, and Y n1 and Y n2 are the same or different. is H or F, p is 0 or 1, and Y 0 is as defined above), and a compound represented by the general formula (N 5 ): (In the formula, X n2 , X n3 and It is a fluorinated alkyl group.
  • Rf n5 is a linear or branched moiety having 1 to 3 carbon atoms that may contain an ether bond or a fully fluorinated alkylene group, and L is a linking group.
  • Y 0 are 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 above general formula (N 0 ) includes perfluorocarboxylic acid (I) represented by the following general formula (I), ⁇ -H represented by the following general formula (II) Perfluorocarboxylic acid (II), perfluoroethercarboxylic acid (III) represented by the following general formula (III), perfluoroalkylalkylenecarboxylic acid (IV) represented by the following general formula (IV), the following general formula Perfluoroalkoxyfluorocarboxylic acid (V) represented by (V), perfluoroalkyl sulfonic acid (VI) represented by the following general formula (VI), ⁇ -H perfluorocarboxylic acid (VI) represented by the following general formula (VII), Fluorosulfonic acid (VII), perfluoroalkylalkylene sulfonic acid (VIII) represented by the following general formula (VIII), alkylalkylenecarboxylic acid (IX) represented by the following general formula (I
  • the above perfluorocarboxylic acid (I) has the following general formula (I) F (CF 2 ) n1 COOM (I) (In the formula, n1 is an integer of 3 to 14, M is H, a metal atom, NR 7 4 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or It is a phosphonium which may have a substituent, and R 7 is H or an organic group.
  • ⁇ -H perfluorocarboxylic acid has the following general formula (II) H(CF 2 ) n2 COOM (II) (In the formula, n2 is an integer from 4 to 15, and M is as defined above.)
  • the above perfluoroether carboxylic acid (III) has the following general formula (III) Rf 1 -O-(CF(CF 3 )CF 2 O) n3 CF(CF 3 )COOM (III) (In the formula, Rf 1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, n3 is an integer of 0 to 3, and M is as defined above.) .
  • the above perfluoroalkylalkylenecarboxylic acid (IV) has 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, and n4 is a perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms. is an integer, and M is defined above.).
  • the above alkoxyfluorocarboxylic acid (V) has the following general formula (V) Rf 4 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -COOM (V) (In the formula, Rf 4 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group that may contain an ether bond and/or a chlorine atom having 1 to 12 carbon atoms, and Y 1 and Y 2 are the same or different and are H or F, and M is as defined above.
  • the above perfluoroalkyl sulfonic acid has the following general formula (VI) F(CF 2 ) n5 SO 3 M (VI) (In the formula, n5 is an integer from 3 to 14, and M is as defined above.)
  • ⁇ -H perfluorosulfonic acid has the following general formula (VII) H(CF 2 ) n6 SO 3 M (VII) (In the formula, n6 is an integer from 4 to 14, and M is as defined above.)
  • the above perfluoroalkylalkylene sulfonic acid (VIII) has the following general formula (VIII): Rf5 ( CH2 ) n7SO3M ( VIII) (In the formula, Rf 5 is a perfluoroalkyl group having 1 to 13 carbon atoms, n7 is an integer of 1 to 3, and M is as defined above.) .
  • the above alkyl alkylene carboxylic acid (IX) has the following general formula (IX) Rf 6 (CH 2 ) n8 COOM (IX) (wherein Rf 6 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group having 1 to 13 carbon atoms that may contain an ether bond, and n8 is an integer of 1 to 3; M is defined above.).
  • the above fluorocarboxylic acid (X) has the following general formula (X) Rf 7 -O-Rf 8 -O-CF 2 -COOM (X) (wherein Rf 7 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group that may contain an ether bond and/or a chlorine atom having 1 to 6 carbon atoms, and Rf 8 is a carbon It is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group of numbers 1 to 6, and M is as defined above.
  • the above alkoxyfluorosulfonic acid (XI) has the following general formula (XI) Rf 9 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -SO 3 M (XI) (wherein Rf 9 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, which may contain an ether bond, and which may contain chlorine, and which is partially or fully fluorinated, and Y 1 and Y2 are the same or different and are H or F, and M is as defined above.
  • the above compound (XII) has the following general formula (XII): (In the formula, X 1 , X 2 and 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, a moiety containing an ether bond having 1 to 10 carbon atoms, or a fully fluorinated alkylene group.
  • the above compound (XIII) has the following general formula (XIII): Rf 11 -O-(CF 2 CF(CF 3 )O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COOM (XIII) (In the formula, Rf 11 is a fluoroalkyl group containing chlorine and having 1 to 5 carbon atoms, n9 is an integer of 0 to 3, n10 is an integer of 0 to 3, and M is as defined above. ).
  • Compound (XIII) is a mixture of CF 2 ClO(CF 2 CF(CF 3 )O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COONH 4 (average molecular weight 750, where n9 and n10 are as defined above). ).
  • anionic fluorine-containing surfactant examples include carboxylic acid surfactants, sulfonic acid surfactants, and the like.
  • the fluorine-containing surfactant may be one type of fluorine-containing surfactant, or may be a mixture containing two or more types of fluorine-containing surfactants.
  • the fluorine-containing surfactant preferably does not have a methylene group (-CH 2 -), and more preferably does not have a CH bond.
  • a fluorine-containing surfactant that does not have a methylene group (-CH 2 -) or a C--H bond in its molecule the polymerization of the fluoromonomer can proceed smoothly in the presence of an aqueous medium.
  • the number of H atoms contained in the hydrophobic group of the fluorine-containing surfactant is preferably 0 or 1, and more preferably 0.
  • the number of carbon atoms in the hydrophobic group of the fluorine-containing surfactant having a hydrophobic group and a hydrophilic group is preferably 1 to 50, more preferably 3 to 20, and still more preferably 6 to 12.
  • the hydrophobic group usually constitutes the above-mentioned "portion excluding the anionic group" in the molecular structure of the fluorine-containing surfactant.
  • the hydrophilic group include the groups exemplified as the anionic group for Y 0 .
  • the fluorine-containing surfactant may be a saturated fluorinated surfactant in which all carbon atoms bonded to hydrophobic groups are substituted with fluorine atoms.
  • examples of the fluorine-containing surfactant include a compound represented by the general formula (N 1 ), a compound represented by the general formula (N 2 ), and a compound represented by the general formula (N 4 ) .
  • Rf n4 -O-(CY n1 F) p CF 2 -Y 0 (N 4 ) (In the formula, Rf n4 is a linear or branched moiety that may contain an ether bond having 1 to 12 carbon atoms or a fully fluorinated alkyl group (excluding those having -CH 2 -) , Y n1 is H or F, p is 0 or 1, and Y 0 is as defined above.) and the compound represented by the general formula (N 5 ): (In the formula, X n2 , X n3 and A fluorinated alkyl group (excluding those having -CH 2 -), provided that both X n3 and X n4 are not H.
  • Rf n5 is an ether having 1 to 3 carbon atoms.
  • examples of the fluorine-containing surfactant include perfluorocarboxylic acid (I) represented by the general formula (I), and ⁇ -H represented by the general formula (II).
  • fluorine-containing surfactant examples include compounds represented by the following formula.
  • the fluorine-containing surfactant may be a mixture of these compounds.
  • a fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms can be particularly preferably used as the fluorine-containing surfactant used in the polymerization of the fluoromonomer.
  • a fluorine-containing surfactant with a carbon number of 7 or less the polymerization of the fluoromonomer can proceed smoothly, and by post-polymerization heat treatment, ion exchange treatment, and concentration treatment, a fluoromonomer with a carbon number of 7 or less can be made from an aqueous fluoropolymer dispersion.
  • the content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms, such as a fluorine-containing surfactant can be efficiently removed.
  • fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms examples include those having 7 or less carbon atoms among the compounds represented by the above-mentioned general formulas (I) to (XIII). That is, examples of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms include the following compounds.
  • Perfluorocarboxylic acid (I) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (I) F (CF 2 ) n1 COOM (I) (In the formula, n1 is an integer of 3 to 6, M is H, a metal atom, NR 7 4 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or It is a phosphonium which may have a substituent, and R 7 is H or an organic group.
  • ⁇ -H perfluorocarboxylic acid (II) having 7 or less carbon atoms is represented by the following general formula (II) H(CF 2 ) n2 COOM (II) (In the formula, n2 is an integer from 4 to 6, and M is as defined above.)
  • Perfluoroether carboxylic acid (III) having 7 or less carbon atoms is represented by the following general formula (III) Rf 1 -O-(CF(CF 3 )CF 2 O) n3 CF(CF 3 )COOM (III) (wherein Rf 1 is a trifluoromethyl group, n3 is 1, and M is as defined above).
  • Perfluoroalkylalkylenecarboxylic acid (IV) having 7 or less carbon atoms has 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 4 carbon atoms, Rf 3 is a linear or branched perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and n4 is a perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms. is an integer, provided that Rf 2 , Rf 3 and n4 are combined such that the total number of carbon atoms is 6 or less, and M is as defined above.
  • the alkoxyfluorocarboxylic acid (V) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (V) Rf 4 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -COOM (V) (In the formula, Rf 4 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group that may contain an ether bond and/or a chlorine atom having 1 to 4 carbon atoms, and Y 1 and Y 2 are the same or different and are H or F, and M is as defined above.
  • Perfluoroalkylsulfonic acid (VI) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (VI) F( CF2 ) n5SO3M ( VI) (In the formula, n5 is an integer from 3 to 7, and M is as defined above.)
  • the ⁇ -H perfluorosulfonic acid (VII) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (VII) H(CF 2 ) n6 SO 3 M (VII) (In the formula, n6 is an integer from 4 to 7, and M is as defined above.)
  • Perfluoroalkylalkylene sulfonic acid (VIII) having 7 or less carbon atoms is represented by the following general formula (VIII) Rf5 ( CH2 ) n7SO3M ( VIII) (In the formula, Rf 5 is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, n7 is an integer of 1 to 3, and M is as defined above.) .
  • the alkyl alkylene carboxylic acid (IX) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (IX) Rf 6 (CH 2 ) n8 COOM (IX) (wherein Rf 6 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms that may contain an ether bond, and n8 is an integer of 1 to 3; M is defined above.).
  • the fluorocarboxylic acid (X) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (X) Rf 7 -O-Rf 8 -O-CF 2 -COOM (X) (wherein Rf 7 is a linear or branched moiety or a fully fluorinated alkyl group that may contain an ether bond and/or a chlorine atom having 1 to 2 carbon atoms, and Rf 8 is a carbon 1 to 3 linear or branched moieties or fully fluorinated alkyl groups, and M is as defined above.
  • the alkoxyfluorosulfonic acid (XI) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (XI) Rf 9 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -SO 3 M (XI) (wherein, Rf 9 is a partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, which may be linear or branched and which may contain chlorine, and Y 1 and Y2 are the same or different and are H or F, and M is as defined above.
  • the compound (XII) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (XII): (In the formula, X 1 , X 2 and 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, a moiety containing an ether bond having 1 to 4 carbon atoms, or a fully fluorinated alkylene group. However, the total carbon number of X 1 , X 2 , X 3 , Rf 10 , L and Y 0 is 7 or less.
  • the compound (XIII) having 7 or less carbon atoms has the following general formula (XIII): Rf 11 -O-(CF 2 CF(CF 3 )O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COOM (XIII) (In the formula, Rf 11 is a fluoroalkyl group containing chlorine and having 1 to 2 carbon atoms, n9 is an integer of 0 to 1, n10 is an integer of 0 to 1, and M is as defined above. ).
  • the fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms is selected from the group consisting of compounds represented by general formula (I), general formula (III), general formula (IX), and general formula (X). At least one selected from the group consisting of compounds represented by general formula (I) and general formula (III) is more preferable.
  • fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms examples include compounds represented by the following formula.
  • the fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms may be a mixture of these compounds.
  • M is H, 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
  • R7 is H or an organic group.
  • the amount of the fluorine-containing surfactant added is preferably 10 mass ppm to 10 mass %, more preferably 100 mass ppm or more, still more preferably 300 mass ppm or more, and more It is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less.
  • the polymerization initiator used in the polymerization of the fluoromonomer is not particularly limited as long as it can generate radicals within the polymerization temperature range, and known oil-soluble and/or water-soluble polymerization initiators can be used. Furthermore, polymerization can also be initiated as redox in combination with a reducing agent or the like. The 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, such as dialkyl peroxycarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate, disec-butylperoxydicarbonate, t-butylperoxycarbonate, etc.
  • Peroxy esters such as isobutyrate, t-butylperoxypivalate, dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide, etc.
  • the water-soluble radical polymerization initiator may be a known water-soluble peroxide, such as ammonium salts, potassium salts, and sodium salts such as persulfuric acid, perboric acid, perchloric acid, perphosphoric acid, and percarbonate. , organic peroxides such as disuccinic acid peroxide and diglutaric acid peroxide, t-butyl permaleate, and t-butyl hydroperoxide. A reducing agent such as sulfites may also be included, and the amount used may be 0.1 to 20 times that of the peroxide.
  • a reducing agent such as sulfites may also be included, and the amount used may be 0.1 to 20 times that of the peroxide.
  • a redox initiator that combines an oxidizing agent and a reducing agent as the polymerization initiator.
  • the oxidizing agent include persulfates, organic peroxides, potassium permanganate, manganese triacetate, cerium ammonium nitrate, and the like.
  • the reducing agent include sulfites, bisulfites, bromates, diimines, oxalic acid, and the like.
  • persulfates include ammonium persulfate and potassium persulfate.
  • sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite.
  • a copper salt or an iron salt to the redox initiator combination.
  • the copper salt include copper(II) sulfate
  • the iron salt include iron(II) sulfate.
  • Examples of the redox initiator include potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, ammonium persulfate/bisulfite/iron sulfate, manganese triacetate/oxalic acid, cerium ammonium nitrate/oxalic acid, and bromine. Examples include acid salts/bisulfites, and potassium permanganate/oxalic acid is preferred.
  • either an oxidizing agent or a reducing agent may be charged into a polymerization tank in advance, and then the other may be added continuously or intermittently to initiate polymerization.
  • potassium permanganate/oxalic acid it is preferable to charge oxalic acid into a polymerization tank and continuously add potassium permanganate thereto.
  • the amount of the polymerization initiator added is not particularly limited, but it may be added in an amount that does not significantly reduce the polymerization rate (for example, several ppm to water concentration) or more at the beginning of the polymerization, either all at once, sequentially, or continuously. Just add it.
  • the upper limit is a range in which the reaction temperature can be raised while removing heat from the polymerization reaction from the equipment surface, and a more preferable upper limit is a range in which the polymerization reaction heat can be removed from the equipment surface.
  • the radical concentration during polymerization can be adjusted.
  • the decomposition agent include sulfite, bisulfite, bromate, diimine, oxalic acid, copper salt, iron salt, and the like.
  • sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite.
  • the copper salt include copper(II) sulfate
  • examples of the iron salt include iron(II) sulfate.
  • the amount of the decomposer added is in the range of 25 to 300% by mass based on the amount of the oxidizing agent combined as a polymerization initiator (redox initiator).
  • the amount of the decomposer added is preferably 25 to 150% by mass, more preferably 50 to 100% by mass. Further, the decomposer is preferably added after 5% by mass of the total fluoromonomers consumed in the polymerization reaction has been polymerized, and more preferably added after 10% by mass has been polymerized. The amount of the decomposer added is preferably an amount corresponding to 0.1 to 20 mass ppm, more preferably 3 to 10 mass ppm, based on the mass of the aqueous medium used.
  • the aqueous medium used in the polymerization of the fluoromonomer is a reaction medium in which the polymerization is carried out, and means a liquid containing water.
  • the aqueous medium is not particularly limited as long as it contains water; for example, water and a fluorine-free organic solvent such as ether or ketone, and/or a fluorine-containing organic solvent whose boiling point is 40°C or less. It may include.
  • the polymerization of the fluoromonomer can proceed smoothly and the reduction in the removal efficiency of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups can be suppressed.
  • An aqueous medium containing only a solvent is preferred, and an aqueous medium containing only water is more preferred.
  • the content of water in the aqueous medium is preferably 90% by weight based on the mass of the aqueous medium, since the polymerization of the fluoromonomer can proceed smoothly and the reduction in removal efficiency of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups can be suppressed.
  • % or more more preferably 95% or more, still more preferably 99.0% or more, even more preferably 99.5% or more, particularly preferably 99.9% or more, and 100% It may be.
  • the fluoromonomer used for polymerization has at least one fluorine atom and at least one double bond.
  • a fluoromonomer represented by (a linear or branched perfluorooxyalkyl group), General formula (140): CF 2 CFO(CF 2 CF(Y 141 )O) m (CF 2 ) n F (In the formula, Y 141 represents a fluorine atom or a trifluoromethyl group. m is an integer of 1 to 4.
  • n is an integer of 1 to 4.
  • General formula (150): CF 2 CF-O-(CF 2 CFY 151 -O) n -(CFY 152 ) m -A 151
  • Y 151 represents a fluorine atom, a chlorine atom, a -SO 2 F group, or a perfluoroalkyl group.
  • the perfluoroalkyl group may include ether oxygen and a -SO 2 F group.
  • n is , represents an integer from 0 to 3.
  • 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 is Represents an integer from 1 to 5.
  • 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 represent -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 an alkyl group, an aryl group, or a sulfonyl-containing group which may contain H, ammonium, an alkali metal, or a fluorine atom. At least one selected from the group consisting of fluoromonomers represented by .
  • perfluoroorganic group means 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.
  • Examples of the fluoromonomer represented by the general formula (110) include fluoromonomers 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 perfluoroorganic group in general formula (110) include perfluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, and perfluorohexyl group.
  • Further examples of the fluoromonomer represented by the general formula (110) include those in which Rf 111 is a perfluoro(alkoxyalkyl) group having 4 to 9 carbon atoms, and Rf 111 is the following formula:
  • Rf 111 is a group represented by the following formula:
  • n an integer of 1 to 4.
  • CF 2 CF-ORf 161
  • Rf 161 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • a fluoromonomer represented by the following 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 general formulas (160), (130), and (140).
  • the fluoromonomer represented by the general formula (160) is generally called perfluoro(alkyl vinyl ether).
  • 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); At least one selected from the group consisting of fluoro(methyl vinyl ether) and perfluoro(propyl vinyl ether) is more preferred.
  • the fluoromonomer represented by the general formula (100) is preferably a fluoromonomer in which Rf 101 is a linear fluoroalkyl group, and more preferably a fluoromonomer in which Rf 101 is a linear perfluoroalkyl group.
  • the number of carbon atoms in Rf 101 is preferably 1 to 6.
  • Rf 111 in general formula (180) is the same as Rf 111 in 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 above-mentioned fluorinated vinyl heterocyclic body has the general formula (230): (wherein X 231 and X 232 are independently F, Cl, a methoxy group or a fluorinated methoxy group, and Y 231 is formula Y 232 or formula Y 233 .
  • Z 231 and Z 232 are independently F or a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.).
  • CX 181 2 CX 182 -R f 181 CHR 181 X 183 (In the formula , X 181 and a fluoromonomer represented by an oxyalkylene group, R 181 is a hydrogen atom or CH 3 , and X 183 is an iodine atom or a bromine atom);
  • CX 191 2 CX 192 -R f 191 X 193 (In the formula, 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, a fluoropolyoxyalkylene group, or a perfluoropolyoxyalkylene group, X 193 is an iodine atom or a bromine atom.)
  • Z 221 is a straight chain or branched an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms, an at least partially fluorinated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or an oxyalkylene group having 1 to 18 carbon atoms, which may have an oxygen atom; base, or -(Q) p -CF 2 O-(CF 2 CF 2 O) m (CF 2 O) n -CF 2 -(Q) p - (In the formula, Q is an alkylene group or an oxyalkylene group. p is 0 or 1. m/n is 0.2 to 5.) and has a molecular weight of 500 to 10,000 (per) It is a fluoropolyoxyalkylene group. ) is preferred.
  • X 183 and X 193 are 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 above fluoromonomer and a fluorine-free monomer may be polymerized.
  • the fluorine-free monomer include hydrocarbon monomers that are reactive with the fluoromonomer.
  • the hydrocarbon monomers 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, n - Vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl valerate, vinyl pivalate, vinyl caproate, vinyl caprylate, vinyl caprate, vinyl versatate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, vinyl stearate, benzoic acid Vinyl, vinyl para-t-butylbenzoate, vinyl cyclohexanecarboxylate, vinyl monochloro
  • 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; acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, and succinic acid.
  • desired fluoropolymer particles can be obtained by polymerizing one or more of the above fluoromonomers.
  • the fluoromonomer can further be polymerized in the presence of a chain transfer agent.
  • a chain transfer agent By using a chain transfer agent, the polymerization rate and molecular weight can be adjusted.
  • chain transfer agents include 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, and various mercaptans. , various halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, and cyclohexane.
  • Bromine or iodine compounds may be used as chain transfer agents.
  • Examples of the polymerization method using a bromine compound or an iodine compound include a method of polymerizing a fluoromonomer in an aqueous medium in the presence of a bromine compound or an iodine compound in a substantially oxygen-free state ( Iodine transfer polymerization method).
  • Typical examples of the bromine compound or iodine compound to be used include, for example, the general formula: R a I x Bry (In the formula, 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 having 1 to 16 carbon atoms or a chlorofluorocarbon group. Examples include compounds represented by a hydrocarbon group or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, which may contain an oxygen atom.
  • bromine or iodine compounds iodine or bromine is introduced into the polymer and acts as a crosslinking point.
  • 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-diiodo Perfluorohexadecane, 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
  • 1,4-diiodoperfluorobutane, 1,6-diiodoperfluorohexane, and 2-iodoperfluoropropane are preferred from the viewpoint of polymerization reactivity, crosslinking reactivity, and easy availability. is preferred.
  • the amount of the chain transfer agent used is usually 1 to 50,000 mass ppm, preferably 1 to 20,000 mass ppm, based on the total amount of fluoromonomer supplied.
  • the amount of chain transfer agent used should be such that it is completely consumed during the polymerization of the fluoromonomer and does not remain in the aqueous dispersion containing the fluoropolymer, so as not to reduce the removal efficiency of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group as much as possible. It is preferable that Therefore, the amount of the chain transfer agent used is more preferably 10,000 mass ppm or less, still more preferably 5,000 mass ppm or less, and still more preferably 1,000 mass ppm or less, based on the total amount of fluoromonomer supplied. 000 mass ppm or less, particularly preferably 500 mass ppm or less, and most preferably 200 mass ppm or less.
  • the chain transfer agent mentioned above may be added all at once into the reaction vessel before the start of polymerization, may be added all at once after the start of polymerization, or may be added in multiple portions during polymerization. Alternatively, it may be added continuously during the polymerization.
  • additives such as buffers, pH adjusters, stabilizing agents, dispersion stabilizers, and the like can be used. Furthermore, in the polymerization of the fluoromonomer, a radical scavenger and a decomposer can be added to adjust the polymerization rate and molecular weight. Further, in the polymerization of the fluoromonomer, a fluorine-free anionic surfactant, a fluorine-free nonionic surfactant, a fluorine-free cationic surfactant, etc. may be used.
  • paraffin wax paraffin wax, fluorinated oil, fluorinated solvent, silicone oil, etc. are preferred.
  • the stabilizing aids may be used alone or in combination of two or more.
  • paraffin wax is more preferred.
  • the paraffin wax may be liquid, semi-solid, or solid at room temperature, but saturated hydrocarbons having 12 or more carbon atoms are preferred.
  • 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% by mass, more preferably 0.1 to 8% by mass, based on the mass of the aqueous medium used. It is desirable that the stabilizing aid be sufficiently hydrophobic and completely separated from the aqueous dispersion after polymerization so that it does not become a contaminating component.
  • Polymerization conditions Polymerization of fluoromonomers can be carried out at conventional pressures and temperatures. Usually, the polymerization temperature is 5 to 120°C, and the polymerization pressure is 0.05 to 10 MPaG. The polymerization temperature and polymerization pressure are appropriately determined depending on the type of monomer, the molecular weight of the desired fluoropolymer, the reaction rate, and the like.
  • aqueous dispersion obtained by polymerization Polymerization of the fluoromonomer results in an aqueous dispersion containing the fluoropolymer.
  • the content of fluoropolymer in the aqueous dispersion after polymerization is usually 8 to 50% by weight based on the aqueous dispersion.
  • the aqueous dispersion obtained by polymerizing a fluoromonomer usually contains, in addition to the fluoropolymer, the fluorine-containing surfactant used when polymerizing the fluoromonomer.
  • an aqueous dispersion obtained by polymerizing a fluoromonomer may contain, in addition to the fluoropolymer, a fluorine-containing compound having a hydrophilic group produced by polymerization of the fluoromonomer.
  • the fluorine-containing compound having a hydrophilic group includes a fluorine-containing compound having a hydrophilic group produced by polymerizing a fluoromonomer and a fluorine-containing surfactant added during polymerization.
  • the hydrophilic group possessed by the fluorine-containing compound is preferably an anionic group such as an acid group, such as -NH 2 , -PO 3 M, -OPO 3 M, -SO 3 M, -OSO 3 M, -COOM (in each formula, M represents a cation).
  • an anionic group such as an acid group, such as -NH 2 , -PO 3 M, -OPO 3 M, -SO 3 M, -OSO 3 M, -COOM (in each formula, M represents a cation).
  • M represents a cation
  • a typical compound as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion obtained by polymerization is a fluorine-containing compound having a hydrophilic group with a molecular weight of 1000 g/mol or less. According to the production method of the present disclosure, it is possible to produce an aqueous fluoropolymer dispersion in which the content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group with a molecular weight of 1000 g/mol or less is reduced.
  • a fluorine-containing surfactant added during polymerization is contained as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • the fluorine-containing surfactant added during the polymerization is as described above as the fluorine-containing surfactant used in the polymerization of the fluoromonomer.
  • the content of the fluorine-containing surfactant in the aqueous dispersion obtained by polymerization may be 10 mass ppm or more, 100 mass ppm or more, and 1000 mass ppm or more, based on the fluoropolymer in the aqueous dispersion. It may be at least ppm, and at most 10% by mass, at most 5% by mass, and at most 1% by mass.
  • One embodiment of the aqueous dispersion obtained by polymerization contains a fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms added during polymerization as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • the fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms to be added during the polymerization is as described above as the fluorine-containing surfactant used in the polymerization of the fluoromonomer.
  • the content of the fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms in the aqueous dispersion obtained by polymerization may be 10 mass ppm or more, and 100 mass ppm or more, based on the fluoropolymer in the aqueous dispersion. It may be 1000 mass ppm or more, it may be 10 mass % or less, it may be 5 mass % or less, and it may be 1 mass % or less.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion obtained by polymerization (the content of the fluorine-containing surfactant added during polymerization and the fluorine-containing compound having a hydrophilic group produced by polymerization of the fluoromonomer)
  • the total amount (with respect to the fluoropolymer in the aqueous dispersion) may be 10 mass ppm or more, 100 mass ppm or more, 1000 mass ppm or more, and 10 mass % It may be less than or equal to 5% by mass, and may be less than or equal to 1% by mass.
  • One embodiment of the aqueous dispersion obtained by polymerization contains a compound represented by the following general formula (1) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (1) [X-Rf-A ⁇ ] i M i+ (wherein X is H, Cl, Br, F or I, Rf is a linear or branched partially or fully fluorinated aliphatic group, or is interrupted by at least one oxygen atom) straight-chain or branched partially or fully fluorinated aliphatic group, A ⁇ is an acid group, M i+ is a cation having a valence i, and i is an integer from 1 to 3)
  • One embodiment of the aqueous dispersion obtained by polymerization contains a compound represented by the following general formula (2) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (2) [C n-1 F 2n-1 COO ⁇ ]M + (In the formula, n is an integer from 9 to 14, and M + represents a cation.)
  • One embodiment of the aqueous dispersion obtained by polymerization contains a compound represented by the following general formula (3) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (3) [R 1 -OL-CO 2 - ]M + (wherein R 1 is a straight-chain or branched partially fluorinated or fully fluorinated aliphatic group, or a straight-chain or branched partially fluorinated or fully fluorinated group interrupted by at least one oxygen atom) fluorinated aliphatic group, L represents a linear or branched non-fluorinated, partially fluorinated or fully fluorinated alkylene group, M + represents a cation)
  • One embodiment of the aqueous dispersion obtained by polymerization contains a compound represented by general formula (4) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (4) [H-(CF 2 ) m CO 2 ⁇ ]M + (In the formula, m is an integer from 3 to 19, and M + represents a cation.)
  • stopping stirring of the contents of the reactor before removing the fluoromonomer or recovering the aqueous dispersion facilitates subsequent operations and facilitates the polymerization of the fluoromonomer. This is preferable because it can be stopped at any time.
  • the method for removing the fluoromonomer from inside the reactor is not particularly limited.
  • the fluoromonomer may be removed from the reactor, if desired, by stopping stirring of the contents of the reactor and evacuating the reactor until the pressure in the reactor reaches normal pressure.
  • the fluoromonomer may be removed from the reactor by reducing the pressure within the reactor to less than 0.0 MPaG, or the fluoromonomer in the reactor may be removed by nitrogen gas by supplying an inert gas into the reactor. It may be replaced with an inert gas such as gas.
  • the fluoromonomer may also be removed from the reactor by reacting the entire amount of fluoromonomer in the reactor and converting it to a fluoropolymer. As long as the fluoromonomer remaining in the reactor can be removed to a sufficient extent to sufficiently stop the polymerization reaction of the fluoromonomer, a small amount of fluoromonomer may remain in the reactor. .
  • the removed fluoromonomer can be recovered by known means. The recovered fluoromonomer may be reused to produce fluoropolymers.
  • a method for removing the fluoromonomer from inside the reactor after preparing the aqueous dispersion, optionally stop stirring the contents of the reactor, reduce the pressure inside the reactor to less than 0.0 MPaG, and then start the reaction.
  • a method of supplying an inert gas into the container is also suitable. Reducing the pressure inside the reactor and supplying the inert gas may be repeated multiple times.
  • the reactor may be cooled before or after removing the fluoromonomer from the reactor.
  • removing the fluoromonomer from the reactor by means such as evacuation or nitrogen purge, there is a possibility that liquid unreacted fluoromonomer remains in the reactor, but by cooling the reactor, unreacted fluoromonomer can be removed.
  • the progress of the reaction of the fluoromonomer can be sufficiently suppressed.
  • the method for collecting the aqueous dispersion in the reactor and storing it in a container different from the reactor used for polymerization is not particularly limited.
  • stirring of the contents of the reactor may be stopped, the reactor may be opened, and the aqueous dispersion in the reactor may be poured into another container, or the aqueous dispersion may be poured into another container.
  • stirring of the contents of the reactor may be stopped, if desired, and the aqueous dispersion may be supplied from the reactor to another container via piping connecting the reactor and the other container.
  • a polymerization terminator (radical scavenger) may be added to terminate the polymerization reaction of the fluoromonomer.
  • a compound that does not have the ability to reinitiate after addition to or chain transfer to free radicals in the polymerization system is used.
  • a chain transfer reaction can easily occur with a primary radical or a growing radical to generate a stable radical that does not react with the monomer, or a stable radical can easily be generated by an addition reaction with a primary radical or a growing radical.
  • a compound having the function of producing is characterized by its chain transfer constant and reinitiation efficiency, and among chain transfer agents, those whose reinitiation efficiency is almost 0% are called polymerization terminators.
  • the polymerization terminator is selected from the group consisting of, for example, aromatic hydroxy compounds, aromatic amines, N,N-diethylhydroxylamine, quinone compounds, terpenes, thiocyanates, and cupric chloride (CuCl 2 ). At least one of the following is preferred.
  • aromatic hydroxy compound include unsubstituted phenol, polyhydric phenol, salicylic acid, m- or p-salicylic acid, gallic acid, naphthol, and the like.
  • the unsubstituted phenol include notably-, m- or p-nitrophenol, Occasionally-, m- or p-aminophenol, p-nitrosophenol and the like.
  • Examples of polyhydric phenols include catechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, phloroglucin, naphtresorcinol, and the like.
  • aromatic amines include schreib-, m-, or p-phenylenediamine, benzidine, and the like.
  • Examples of the quinone compound include hydroquinone, schreib-, m- or p-benzoquinone, 1,4-naphthoquinone, alizarin and the like.
  • Examples of the thiocyanate include ammonium thiocyanate (NH 4 SCN), potassium thiocyanate (KSCN), and sodium thiocyanate (NaSCN).
  • quinone compounds are preferred, and hydroquinone is more preferred as the polymerization terminator.
  • an aqueous dispersion containing a fluoropolymer is prepared, an inert gas is supplied into a reactor, and the aqueous dispersion in the reactor is subjected to a heat treatment.
  • a suitable form is not to add the later-described radical generator to the aqueous dispersion.
  • a radical generator is added to the aqueous dispersion.
  • a radical generator is applied to the aqueous dispersion. Add. By adding a radical generator, the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group can be further reduced.
  • the aqueous dispersion to which the radical generator is added may be the aqueous dispersion remaining in the reactor, or may be the aqueous dispersion recovered from the reactor and stored in another container.
  • the radical generator is not particularly limited as long as it is a compound that can decompose at the temperature during heat treatment and generate radicals.
  • a water-soluble radical generator is preferable because radicals can be easily diffused into the aqueous dispersion.
  • radical generators include organic peroxides, inorganic peroxides, organic azo compounds, and combinations of oxidizing agents and reducing agents. At least one selected from the group consisting of combinations is preferred.
  • the inorganic peroxide a water-soluble inorganic peroxide is preferred.
  • the inorganic peroxide include hydrogen peroxide, perchlorates, perborates, perphosphates, percarbonates, and persulfates, with persulfates being preferred.
  • the persulfate is preferably at least one selected from the group consisting of ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate, and ammonium persulfate is more preferred.
  • organic peroxide water-soluble organic peroxides are preferred.
  • organic peroxides include peroxydicarbonates such as disuccinic acid peroxide and diglutaric acid peroxide.
  • an oxidizing agent and a reducing agent can be used in combination.
  • radicals can be generated from the radical generating agent through a redox reaction between the oxidizing agent and the reducing agent, so the temperature during heat treatment can be lowered.
  • Examples of oxidizing agents include persulfates, organic peroxides, potassium permanganate, manganese triacetate, cerium ammonium nitrate, and the like.
  • Examples of the reducing agent include sulfites, bisulfites, bromates, diimines, oxalic acid, and the like.
  • Examples of persulfates include ammonium persulfate and potassium persulfate.
  • Examples of sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite.
  • Examples of the copper salt include copper(II) sulfate, and examples of the iron salt include iron(II) sulfate.
  • Combinations of oxidizing agents and reducing agents include, for example, potassium permanganate/oxalic acid, ammonium persulfate/bisulfite/iron sulfate, manganese triacetate/oxalic acid, cerium ammonium nitrate/oxalic acid, bromate/bisulfite. Examples include salts, and potassium permanganate/oxalic acid is preferred.
  • potassium permanganate/oxalic acid When using a combination of an oxidizing agent and a reducing agent, either the oxidizing agent or the reducing agent may be added to the aqueous dispersion in advance, and then the other may be added continuously or intermittently.
  • the amount of the radical generator to be added is preferably 0.000 to the number of moles of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion, since this can further improve the removal efficiency of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • the content of the radical generator in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment is determined by the number of moles of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion, since the removal efficiency of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group can be further improved. , preferably 0.0001 times or more, more preferably 0.001 times or more, still more preferably 0.01 times or more, preferably 1000 times or less, more preferably is 500 times or less by mole, more preferably 100 times or less by mole.
  • the content of the radical generator in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment means that when the aqueous dispersion is heated for heat treatment after the radical generator is added to the aqueous dispersion, the content of the radical generator is determined by the temperature of the aqueous dispersion. is the content of the radical generator in the aqueous dispersion at the time when it reaches the heat treatment temperature.
  • the content of the radical generator in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment refers to the content of the radical generator when adding the radical generator to the aqueous dispersion after heating the aqueous dispersion to the temperature for heat treatment. This is the content of the radical generator in the aqueous dispersion at the time when the addition of the generator is completed.
  • the content of the radical generator can be determined by calculation based on the amount of the radical generator added, the half-life of the radical generator and the time since addition, and the temperature for heat treatment.
  • the addition amount of the radical generator can suppress the precipitation of fluoropolymer due to heat treatment and can produce an aqueous fluoropolymer dispersion with high productivity without impairing the removal efficiency of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups. is preferably 50 times or less, more preferably 25 times or less, and even more preferably 10 times or less, relative to the number of moles of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion.
  • the method of adding the radical generator is not particularly limited.
  • the radical generator may be added to the aqueous dispersion as it is, or a solution containing the radical generator may be prepared and the solution added to the aqueous dispersion. Further, the radical generator may be added while stirring the aqueous dispersion, or the aqueous dispersion may be stirred after the radical generator is added.
  • the temperature of the aqueous dispersion to which the radical generator is added is not particularly limited, and may be the temperature of the aqueous dispersion after polymerizing the fluoromonomer, or the temperature of the aqueous dispersion after polymerizing the fluoromonomer. It may be the temperature reached by the heat treatment, or it may be the temperature of heat treatment. That is, after adding the radical generator to the aqueous dispersion, the aqueous dispersion may be heated for heat treatment, or after the aqueous dispersion is heated to the temperature for heat treatment, the radical generator may be added to the aqueous dispersion. It may be added to the dispersion.
  • an aqueous dispersion obtained by polymerization or an aqueous dispersion to which a radical generator has been added is heat-treated.
  • an aqueous dispersion containing a radical generator is heat-treated.
  • the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment preferably contains substantially no nonionic surfactant.
  • the content of nonionic surfactant in the aqueous dispersion subjected to heat treatment may be less than 1% by weight, based on the fluoropolymer in the aqueous dispersion, and may be from 0 to 0.5% by weight. Further, the content of the nonionic surfactant in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment is preferably less than 1% by mass, more preferably 0.5% by mass or less, and 0.1% by mass or less. It is more preferable that Further, it is particularly preferable that the aqueous dispersion to be subjected to the heat treatment does not contain a nonionic surfactant.
  • the content of fluoropolymer in the aqueous dispersion may be adjusted before heat treatment.
  • the content of fluoropolymer can be adjusted by known methods such as concentration and dilution.
  • the content of fluoropolymer in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment is determined by the mass of the aqueous dispersion, since the fluoropolymer aqueous dispersion can be produced with high productivity without impairing the removal efficiency of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups. On the other hand, it is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more.
  • the upper limit of the fluoropolymer content is preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less.
  • the content of the fluorine-containing surfactant added during polymerization in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment is 10% relative to the mass of the fluoropolymer in the aqueous dispersion. It may be at least 100 mass ppm, it may be at least 1000 mass ppm, it may be at most 10 mass %, it may be at most 5 mass %, it may be at most 1 mass %. It's fine.
  • the content of the fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment may be 10 mass ppm or more, and 100 mass ppm or more, based on the fluoropolymer in the aqueous dispersion. It may be 1000 mass ppm or more, it may be 10 mass % or less, it may be 5 mass % or less, and it may be 1 mass % or less.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group produced by polymerization of the fluoromonomer in the aqueous dispersion to be subjected to heat treatment is preferably 1 mass ppb or more based on the mass of the fluoropolymer in the aqueous dispersion, More preferably, it is 10 mass ppb or more, preferably 1000 mass ppm or less, more preferably 500 mass ppm, and still more preferably 50 mass ppm or less.
  • the total amount of the fluoropolymer in the aqueous dispersion may be 10 mass ppm or more, 100 mass ppm or more, 1000 mass ppm or more, and 10 mass ppm or less, based on the fluoropolymer in the aqueous dispersion. It may be 5% by mass or less, and may be 1% by mass or less.
  • the temperature of the heat treatment is preferably 35° C. or higher, more preferably 40° C. or higher, and even more preferably 45° C. or higher, since the removal efficiency of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group can be further improved.
  • the temperature is particularly preferably 50°C or higher, preferably 120°C or lower, more preferably 110°C or lower, even more preferably 100°C or lower, particularly preferably 90°C or lower.
  • the temperature of the heat treatment is preferably higher than the temperature at which the radical generator decomposes and generates radicals (decomposition temperature).
  • the temperature of the heat treatment is preferably set so that precipitation of the fluoropolymer due to heat treatment can be suppressed and an aqueous fluoropolymer dispersion can be produced with high productivity without impairing the removal efficiency of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group. is 95°C or lower, more preferably 90°C or lower, even more preferably 85°C or lower.
  • the heat treatment of the aqueous dispersion it is not necessarily necessary to heat the aqueous dispersion as long as the aqueous dispersion can be maintained at a desired temperature or higher.
  • the temperature at which the fluoromonomer is polymerized is sufficiently high and the temperature of the resulting aqueous dispersion is also sufficiently high, the heat treatment can be initiated before the resulting aqueous dispersion is cooled.
  • the aqueous dispersion is cooled before and after the removal of the fluoromonomer or the recovery of the aqueous dispersion in the reactor, and the aqueous dispersion is heated to the above temperature range and maintained at that temperature for a certain period of time.
  • the temperature of the aqueous dispersion subjected to heat treatment may be, for example, 30° C. or lower.
  • heating means when heat treatment is performed while heating the aqueous dispersion.
  • a container containing the aqueous dispersion may be placed in a constant temperature bath and heated, or a container equipped with a heater may contain the aqueous dispersion and the aqueous dispersion may be heated by the heater.
  • the pressure of the heat treatment is not particularly limited and may be normal pressure.
  • the heat treatment pressure may be higher than normal pressure.
  • the heat treatment time is preferably 15 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, and even more preferably 60 minutes or more, since the removal efficiency of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group can be further improved.
  • it is 1200 minutes or less, more preferably 900 minutes or less, still more preferably 600 minutes or less.
  • the heat treatment may be performed while stirring the aqueous dispersion.
  • a nonionic surfactant is added to a heat-treated aqueous dispersion.
  • a nonionic surfactant By adding a nonionic surfactant, the dispersibility of the fluoropolymer in the heat-treated aqueous dispersion can be improved, and the dispersibility of the fluoropolymer can be maintained even during the ion exchange treatment.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion can be surprisingly reduced, and an aqueous dispersion with excellent dispersion stability can be produced.
  • an aqueous dispersion that does not contain a nonionic surfactant is heat-treated, and then a nonionic surfactant is added to the heat-treated aqueous dispersion.
  • Nonionic surfactants usually do not contain charged groups and have hydrophobic moieties that are long chain hydrocarbons.
  • 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 ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ester, sorbitan alkyl ester, polyoxyethylene sorbitan alkyl ester, glycerol ester, derivatives thereof.
  • polyoxyethylene alkyl ether polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene behenyl ether, etc.
  • polyoxyethylene alkylphenyl ether 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 monolaurylate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, etc.
  • polyoxyethylene sorbitan alkyl esters polyoxyethylene sorbitan monolaurylate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, etc.
  • glycerol esters glycerol monomyristate, glycerol monostearate, glycerol monooleate, etc.
  • polyoxyethylene alkylamine polyoxyethylene alkylphenyl-formaldehyde condensate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, etc.
  • the above ethers and esters may have an HLB value of 10-18.
  • nonionic surfactants include Triton (registered trademark) X series (X15, X45, -6, TMN-10, TMN-100X, etc.), Tergitol (registered trademark) L series, BASF Pluronic (registered trademark) R series (31R1, 17R2, 10R5, 25R4 (m ⁇ 22, n ⁇ 23), Examples include Iconol (registered trademark) TDA series (TDA-6, TDA-9, TDA-10).
  • the nonionic surfactant is preferably a nonionic surfactant that does not contain fluorine.
  • ether-type nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, and polyoxyethylene alkylene alkyl ether; polyoxyethylene derivatives such as ethylene oxide/propylene oxide block copolymers; sorbitan fatty acids
  • Ester type nonionic surfactants such as ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester
  • amine type nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylamine and alkyl alkanolamide Examples include ionic surfactants; and the like.
  • the hydrophobic group may be any of an alkylphenol group, a straight-chain alkyl group, and a branched alkyl group.
  • nonionic surfactant a nonionic surfactant represented by general formula (i) is preferable.
  • R 6 -O-A 1 -H (i) (In the formula, R 6 is a linear or branched primary or secondary alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, and A 1 is a polyoxyalkylene chain.)
  • the number of carbon atoms in R 6 is preferably 10 to 16, more preferably 12 to 16.
  • the aqueous dispersion tends to have excellent sedimentation stability.
  • the number of carbon atoms in R 6 exceeds 18, the flow temperature is high, making it difficult to handle.
  • the number of carbon atoms in R 6 is less than 8, the surface tension of the aqueous dispersion becomes high, and the permeability and wettability tend to decrease.
  • the polyoxyalkylene chain of A1 may be composed of oxyethylene and oxypropylene. It is a polyoxyalkylene chain consisting of an average repeating number of oxyethylene groups of 5 to 20 and an average repeating number of oxypropylene groups of 0 to 2, and is a hydrophilic group.
  • the number of oxyethylene units can include either the broad or narrow unimodal distribution normally provided, or the broader or bimodal distribution obtained by blending. When the average repeating number of oxypropylene groups is more than 0, the oxyethylene groups and oxypropylene groups in the polyoxyalkylene chain may be arranged in blocks or randomly.
  • a polyoxyalkylene chain composed of an average repeating number of oxyethylene groups of 7 to 12 and an average repeating number of oxypropylene groups of 0 to 2 is preferred.
  • a 1 has an average of 0.5 to 1.5 oxypropylene groups because low foaming properties are good.
  • R 6 is (R')(R'')HC-, where R' and R'' are the same or different linear, branched, or cyclic alkyl groups. and the total amount of carbon atoms is at least 5, preferably 7 to 17.
  • at least one of 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).
  • polyoxyethylene alkyl ethers include, for example, the Genapol X series (manufactured by Clariant), exemplified by Genapol (Manufactured by Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Rheocol TD series (manufactured by Lion Corporation) including Rheocol TD-90 (trade name), Lionol (registered trademark) TD series (manufactured by Lion Corporation), and T-Det A138 (trade name). Examples include T-Det A series (manufactured by Harcros Chemicals) and Tergitol (registered trademark) 15-S series (manufactured by Dow Chemical).
  • the nonionic surfactant is an ethoxylate of 2,6,8-trimethyl-4-nonanol having an average of about 4 to about 18 ethylene oxide units, 2,6,8-trimethyl-4-nonanol having an average of about 6 to about 12 ethylene oxide units, Also preferred is ethoxylate of 6,8-trimethyl-4-nonanol, or a mixture thereof.
  • Nonionic surfactants of this type are also commercially available, for example, as 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 straight-chain alkyl group, and a branched alkyl group.
  • a nonionic surfactant for example, general formula (ii) R 7 -C 6 H 4 -O-A 2 -H (ii) (In the formula, R 7 is a linear or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and A 2 is a polyoxyalkylene chain.)
  • R 7 is a linear or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms
  • 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 consist of oxyethylene and oxypropylene. It is a polyoxyalkylene chain consisting of an average repeating number of oxyethylene groups of 5 to 20 and an average repeating number of oxypropylene groups of 0 to 2, and is a hydrophilic group.
  • the number of oxyethylene units can include either the broad or narrow unimodal distribution normally provided, or the broader or bimodal distribution obtained by blending. When the average repeating number of oxypropylene groups is more than 0, the oxyethylene groups and oxypropylene groups in the polyoxyalkylene chain may be arranged in blocks or randomly.
  • a polyoxyalkylene chain composed of an average repeating number of oxyethylene groups of 7 to 12 and an average repeating number of oxypropylene groups of 0 to 2 is preferred.
  • a 2 has an average of 0.5 to 1.5 oxypropylene groups, since this results in good low foaming properties.
  • R 7 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, the total amount of carbon atoms being at least 5, preferably from 7 to 17.
  • R' or R'' is a branched or cyclic hydrocarbon group.
  • nonionic surfactants examples include polyol compounds. Specifically, examples include those described in International Publication No. 2011/014715.
  • Typical examples of polyol compounds include compounds having one or more sugar units as polyol units. The sugar unit may be modified to contain at least one long chain. Suitable polyol compounds containing at least one long chain moiety include, for example, alkyl glycosides, modified alkyl glycosides, sugar esters, and combinations thereof.
  • Sugars include, but are not limited to, monosaccharides, oligosaccharides, and sorbitans. Monosaccharides include pentose and hexose.
  • 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, sucrose, maltose, lactose, raffinose, and isomaltose.
  • sugars suitable for use as polyol compounds include five-membered rings of four carbon atoms and one heteroatom (typically oxygen or sulfur, but preferably oxygen). or a six-membered ring of five carbon atoms and one heteroatom as described above, preferably an oxygen atom. They further contain at least two or at least three hydroxy groups (--OH groups) attached to the carbon ring atoms.
  • the sugar is a hydrogen atom of a hydroxy group (and/or hydroxyalkyl group) attached to a carbon ring atom such that an ether or ester bond is created between the long chain residue and the sugar moiety. are modified in that one or more of them are replaced by long chain residues.
  • Sugar-based polyols may contain one sugar unit or multiple sugar units.
  • the sugar unit or sugar units may be modified with long chain moieties as described above.
  • Specific examples of sugar-based polyol compounds include glycosides, sugar esters, sorbitan esters, and mixtures and combinations thereof.
  • a preferred type of polyol compound is an alkyl or modified alkyl glucoside.
  • These types of surfactants contain at least one glucose moiety. (wherein x represents 0, 1, 2, 3, 4, or 5 and R 1 and R 2 independently represent H or a long chain unit containing at least 6 carbon atoms. , provided that at least one of R 1 and R 2 is not H).
  • Typical examples of R 1 and R 2 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 that represents the pyranose form of glucose, it is understood that other sugars or sugars that are the same sugar but in different enantiomeric or diastereomeric forms may also be used. be understood.
  • Alkyl glucosides are obtainable, for example, by the acid-catalyzed reaction of glucose, starch, or n-butyl glucoside with aliphatic alcohols, from which mixtures of various alkyl glucosides are typically obtained (Alkylpolygylcoside, Rompp. , Lexikon Chemie, Version 2.0, Stuttgart/New York, Georg Thieme Verlag, 1999).
  • 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.
  • Alkyl glucosides are also commercially available from Cognis GmbH, Dusseldorf, Germany under the trade name GLUCOPON or DISPONIL.
  • nonionic surfactants include difunctional block copolymers supplied by BASF as the Pluronic® R series and tridecyl alcohol alkoxylates supplied by BASF as the Iconol® TDA series. Can be mentioned.
  • the nonionic surfactant is selected from the group consisting of a nonionic surfactant represented by general formula (i) and a nonionic surfactant represented by general formula (ii). At least one kind is preferable, and a nonionic surfactant represented by general formula (i) is more preferable.
  • the above-mentioned nonionic surfactant preferably does not contain an aromatic moiety.
  • Nonionic surfactants include, among others, ethoxylates of 2,6,8-trimethyl-4-nonanol having an average of about 4 to about 18 ethylene oxide units; Ethoxylate of 2,6,8-trimethyl-4-nonanol with 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) is preferred.
  • the content of the nonionic surfactant in the aqueous dispersion is increased by adding the nonionic surfactant to the heat-treated aqueous dispersion.
  • An aqueous dispersion having a concentration of 5% by mass or more is prepared.
  • the content of the nonionic surfactant in the aqueous dispersion containing the nonionic surfactant is more preferably 7% by mass or more, still more preferably 9% by mass or more, and preferably 30% by mass. or less, more preferably 25% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less.
  • the aqueous dispersion it is also preferable to cool the aqueous dispersion to less than 50° C. after the heat treatment and before bringing the aqueous dispersion into contact with the ion exchange resin.
  • the effect of reducing the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group by bringing the aqueous dispersion into contact with the ion exchange resin can be further improved.
  • An anion exchange resin can be suitably used as the ion exchange resin.
  • the anion exchange resin the following general formula (A1): -N + R 1 R 2 R 3 X - (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and are hydrogen atoms or organic groups, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 is an organic group having 3 or more carbon atoms.
  • X represents a counter ion.
  • the following general formula (A2): -NR 4 R 5 In the formula, R 4 and R 5 are the same or different hydrogen atoms or organic groups, and at least one of R 4 and R 5 is an organic group having 2 or more carbon atoms.) Resins having exchange groups are preferred.
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and represent a hydrogen atom or an organic group. All of R 1 , R 2 and R 3 may be organic groups, or one of them may be a hydrogen atom and two of them may be organic groups. Furthermore, two may be hydrogen atoms and one may be an organic group. The organic group has one or more carbon atoms. The organic group preferably has two or more carbon atoms. One preferable form is that R 1 , R 2 and R 3 are organic groups having 2 or more carbon atoms.
  • R 1 , R 2 and R 3 is an organic group having 3 or more carbon atoms.
  • R 1 , R 2 and R 3 one may be an organic group having 3 or more carbon atoms, and two may be hydrogen atoms or organic groups having 1 or 2 carbon atoms. Further, two of the groups may be organic groups having 3 or more carbon atoms, and one may be a hydrogen atom or an organic group having 1 or 2 carbon atoms. All of R 1 , R 2 and R 3 may be organic groups having 3 or more carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in the organic group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less.
  • the number of carbon atoms in the organic group may be 5 or less.
  • R 1 , R 2 and R 3 are preferably an organic group having 4 or more carbon atoms.
  • the organic group in R 1 , R 2 and R 3 is preferably an alkyl group, an alkanol group or an alkenyl group, more preferably an alkyl group or an alkanol group, and even more preferably an alkyl group.
  • alkyl group is a general term for the remaining group after removing one hydrogen atom from an aliphatic saturated hydrocarbon, and refers to a linear or branched alkyl group having 1 or more carbon atoms or a carbon It also includes cyclic alkyl groups of three or more.
  • alkanol group is a general term for the remaining group after removing one hydrogen atom from alkanol, and is a linear or branched alkanol group having 1 or more carbon atoms or a linear or branched alkanol group having 3 or more carbon atoms. Also includes cyclic alkanol groups.
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and are an alkyl group having 2 or more carbon atoms or an alkanol group having 1 or more carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 has 3 or more carbon atoms. is preferably an alkyl group.
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and are an alkyl group having 2 or more carbon atoms or an alkanol group having 2 or more carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 has 3 or more carbon atoms.
  • One of the more preferred forms is an alkyl group.
  • R 1 , R 2 and R 3 are also the same or different and are an alkyl group having 2 or more carbon atoms or an alkanol group having 1 or more carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 has 4 carbon atoms.
  • the above alkyl group is also one of the preferable forms.
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and are an alkyl group having 2 or more carbon atoms or an alkanol group having 2 or more carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 has a carbon number of 2 or more.
  • One preferable form is an alkyl group of 4 or more.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group may be 5 or less.
  • the number of carbon atoms in the alkanol group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less.
  • the number of carbon atoms in the alkanol group may be 5 or less.
  • X is a counter ion.
  • X include Cl, OH, Br, I, NO 3 , SO 4 and the like, and Cl or OH is preferable.
  • a divalent anion such as SO 4
  • one counter ion coordinates with two molecules of the repeating unit of general formula (A1).
  • R 4 and R 5 are the same or different and are a hydrogen atom or an organic group, and at least one of R 4 and R 5 is an organic group having 2 or more carbon atoms. All of R 4 and R 5 may be organic groups. Alternatively, one may be a hydrogen atom and one may be an organic group.
  • R 4 and R 5 are organic groups having 2 or more carbon atoms.
  • R 4 and R 5 may be an organic group having 2 or more carbon atoms, and one may be a hydrogen atom or an organic group having 1 carbon number. Furthermore, both R 4 and R 5 may be organic groups having 2 or more carbon atoms.
  • At least one of R 4 and R 5 may be an organic group having 3 or more carbon atoms, or may be an organic group having 4 or more carbon atoms.
  • R 4 and R 5 are organic groups having 2 or more carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in the organic group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less.
  • the number of carbon atoms in the organic group may be 5 or less.
  • the organic group in R 4 and R 5 is preferably an alkyl group, an alkanol group, or an alkenyl group, more preferably an alkyl group or an alkanol group, and still more preferably an alkyl group.
  • R 4 and R 5 are the same or different and are an alkyl group or an alkanol group, and at least one of the above R 4 and R 5 is preferably an alkyl group having 2 or more carbon atoms or an alkanol group having 2 or more carbon atoms. This is one of the preferred forms.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group may be 5 or less.
  • the number of carbon atoms in the alkanol group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less.
  • the number of carbon atoms in the alkanol group may be 5 or less.
  • the anion exchange resin preferably has a group represented by general formula (A1) or a group represented by general formula (A2) bonded to a resin matrix.
  • the anion exchange resin include those in which a group represented by the general formula (A1) or a group represented by the general formula (A2) is bonded to a resin matrix made of a styrene-based or acrylic polymer.
  • the styrenic or acrylic polymer used as the resin base is not limited, but for example, resin bases used in known anion exchange resins can be used. From the viewpoint of removal efficiency of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups, the anion exchange resin preferably has a styrene-based resin matrix.
  • the basicity of the anion exchange resin can be set in various ways depending on the polymer skeleton and/or the type of ion exchange group.
  • the anion exchange resin preferably has a pore diameter of 1 to 5000 ⁇ .
  • the pore diameter is preferably 50 ⁇ or more, more preferably 100 ⁇ or more, and even more preferably 150 ⁇ or more.
  • the thickness may be 200 ⁇ or more, or 250 ⁇ or more.
  • the pore diameter may be 1000 ⁇ or less.
  • the pore diameter can be calculated, for example, by measuring the specific surface area and total pore volume using a gas adsorption method.
  • the anion exchange resin preferably has a total exchange capacity of 0.1 eq/L-Resin or more. More preferably, it is 0.3 eq/L-Resin or more, still more preferably 0.5 eq/L-Resin, and particularly preferably 0.7 eq/L-Resin or more. Further, the upper limit is preferably 5.0 eq/L-Resin or less, more preferably 2.0 eq/L-Resin or less, and particularly preferably 1.5 eq/L-Resin or less.
  • the water content of the anion exchange resin is preferably 20% by mass or more, more preferably 30 to 70% by mass, and even more preferably 35 to 65% by mass.
  • the water content of the anion exchange resin is 30% by mass or more, the fluorine-containing compound can be efficiently removed. Further, the fluorine-containing compound easily diffuses into the particles of the anion exchange resin.
  • the water content of the anion exchange resin is 70% by mass or less, a decrease in the strength of the anion exchange resin particles due to insufficient crosslinking can be suppressed.
  • Anion exchange resins are usually spherical.
  • the average particle size of the anion exchange resin is preferably 0.1 to 5 mm, more preferably 0.2 to 2 mm, and particularly preferably 0.3 to 1.5 mm. If the average particle size of the anion exchange resin is within the above range, the packed column of the anion exchange resin will be less likely to be clogged.
  • the above average particle size is a value determined by a sieving method. Specifically, first, the anion exchange resin is placed in a sieve shaker, and the particle size distribution is measured by sieving. Then, the diameter of the sieve mesh corresponding to 50% of the residual classifier is determined, and this is taken as the average particle diameter.
  • anion exchange resin commercially available products may be used, such as PFA694E and A592E manufactured by Purolite Co., Ltd.
  • anion exchange resin a resin having an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)) can also be used.
  • anion exchange resin includes at least one ion exchange group selected from the group consisting of an amino group and a quaternary ammonium group (provided that a group represented by the above general formula (A1) and a group represented by the general formula (A2 ) except for groups represented by ).
  • the anion exchange resin must have an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)) bonded to the resin matrix.
  • the resin matrix include styrene-based or acrylic-based polymers.
  • the styrenic or acrylic polymer used as the resin base is not limited, but for example, resin bases used in known anion exchange resins can be used. From the viewpoint of removal efficiency of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group, it is preferable that the resin matrix of the anion exchange resin B is styrene-based.
  • the resin having an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)) may be weakly basic or strongly basic. It's okay. Preferably it is a strongly basic anion exchange resin.
  • the basicity of the anion exchange resin can be set in various ways depending on the type of polymer skeleton and/or ion exchange group.
  • the resin having an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)) has a pore diameter of 1 to 5000 ⁇ .
  • the pore diameter is preferably 50 ⁇ or more, more preferably 100 ⁇ or more, and even more preferably 150 ⁇ or more.
  • the thickness may be 200 ⁇ or more, or 250 ⁇ or more.
  • the pore diameter may be 1000 ⁇ or less.
  • the pore diameter can be calculated, for example, by measuring the specific surface area and total pore volume using a gas adsorption method.
  • the resin having an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)) has a total exchange capacity of 0.1 eq/ L-Resin or higher is preferable. More preferably, it is 0.3 eq/L-Resin or more, still more preferably 0.5 eq/L-Resin, and particularly preferably 0.7 eq/L-Resin or more. Further, the larger the total exchange capacity, the better; for example, the upper limit is preferably 5.0 eq/L-Resin, more preferably 2.0 eq/L-Resin or less, and 1.5 eq/L-Resin. The following is particularly preferable.
  • the water content of the resin having an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)) is 20% by mass or more, More preferably 30 to 70% by weight, even more preferably 35 to 65% by weight.
  • a resin having an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)) is usually spherical.
  • the average particle size of the resin having an ion exchange group (excluding groups represented by the above general formula (A1) and general formula (A2)) is preferably 0.1 to 5 mm, and 0.2 ⁇ 2 mm is more preferred, and 0.3 ⁇ 1.5 mm is particularly preferred. If the average particle size is within the above range, the anion exchange resin packed column will be less likely to be clogged.
  • the above average particle diameter is a value determined by a sieving method. Specifically, first, an anion exchange resin is placed in a sieve shaker, and the particle size distribution is measured by sieving. Then, the diameter of the sieve mesh corresponding to 50% of the residual classifier is determined, and this is taken as the average particle diameter.
  • the resin having an ion exchange group (excluding the group represented by the above general formula (A1) and the group represented by the general formula (A2)), commercially available products may be used, such as those manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. Diaion (trademark) SA series, etc., Purolite Co., Ltd.'s A400, A300, etc., DuPont's Amberlite (trademark) series, IRA4002OH, etc., Amberjet (trademark) series, etc. can be used.
  • Ion exchange resins include a group consisting of a resin in which a group represented by general formula (B1) is bonded to a styrene polymer, and a resin in which a group represented by general formula (B2) is bonded to a styrene polymer. At least one selected from these is preferred.
  • X in general formulas (B1) and (B2) OH is particularly preferred.
  • the pH of the aqueous dispersion obtained by adding a nonionic surfactant is usually less than 7, and the temperature is less than 35°C.
  • the pH of the aqueous dispersion containing the nonionic surfactant is adjusted to 7 or more.
  • the pH of the aqueous dispersion to be subjected to ion exchange treatment is preferably 7 or more, more preferably 8 or more, even more preferably 9 or more, preferably 14 or less, and more preferably 13 or less, More preferably, it is 12 or less.
  • the pH can be adjusted by adding an alkali such as ammonia to the aqueous dispersion.
  • the temperature of the aqueous dispersion to be subjected to ion exchange treatment is preferably 35°C or higher, more preferably 37°C or higher, even more preferably 39°C or higher, and preferably below the clouding point of the nonionic surfactant. and more preferably less than 10° C. lower than the cloud point of the nonionic surfactant.
  • the temperature of the aqueous dispersion to be subjected to the ion exchange treatment may be, for example, 50°C or lower, or 45°C or lower.
  • the temperature of the aqueous dispersion it is preferable to maintain the temperature of the aqueous dispersion at 35° C. or higher in the ion exchange treatment.
  • the temperature of the aqueous dispersion during the ion exchange treatment is preferably 37°C or higher, more preferably 39°C or higher, preferably below the cloud point of the nonionic surfactant, more preferably the nonionic surfactant.
  • the temperature is less than 10° C. below the cloud point of the surfactant.
  • the temperature of the aqueous dispersion during the ion exchange treatment may be, for example, 50°C or lower, or 45°C or lower.
  • the pH of the aqueous dispersion changes during the ion exchange treatment.
  • the pH of the aqueous dispersion before each ion exchange treatment is preferably 8 or more, more preferably 9 or more, preferably 14 or less, more preferably 13 or less, and still more preferably 12 or less. .
  • the pressure at which the aqueous dispersion and the ion exchange resin are brought into contact is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 to 10 atm, and can be carried out at normal pressure (about 1 atm).
  • the time for contacting the aqueous dispersion with the ion exchange resin is not particularly limited, and may be from 0.1 seconds to 100 hours, from 1 second to 50 hours, or from 1 second to 10 hours.
  • the amount of ion exchange resin brought into contact with the aqueous dispersion is preferably 10,000 g or less, preferably 0.1 g or more, more preferably 1 g or more, per 1,000 g of fluoropolymer in the aqueous dispersion, and Preferably it is 5 g or more, still more preferably 10 g or more, particularly preferably 100 g or more.
  • the aqueous dispersion and the ion exchange resin After the aqueous dispersion and the ion exchange resin are brought into contact, the aqueous dispersion and the ion exchange resin can be separated and the aqueous dispersion can be recovered.
  • the method of bringing the aqueous dispersion into contact with the ion exchange resin may be a batch method or a fluidized method.
  • the number of times the aqueous dispersion and the ion exchange resin are brought into contact may be one time or two or more times. By repeating the contact between the aqueous dispersion and the ion exchange resin two or more times, the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion can be further reduced. The number of times the aqueous dispersion and the ion exchange resin are brought into contact may be 10 times or less.
  • a commonly used method can be used to bring the aqueous dispersion into contact with the ion exchange resin.
  • this can be carried out by a method in which an ion exchange resin is added to an aqueous dispersion and stirred, or a column method in which the aqueous dispersion is passed through a column packed with an ion exchange resin.
  • the packed column used in the column method may be of a moving type, a fixed bed type, or a fluidized bed type.
  • the ion exchange resin and the aqueous dispersion are separated after contacting the aqueous dispersion and the ion exchange resin.
  • the method of separating the ion exchange resin and the aqueous dispersion is not limited, and for example, a method of filtration can be used.
  • a nonionic surfactant is added to the aqueous dispersion obtained after contacting with the ion exchange resin.
  • a nonionic surfactant By adding a nonionic surfactant, the dispersibility of the fluoropolymer in the ion-exchanged aqueous dispersion can be improved, and the concentration of the aqueous dispersion can proceed smoothly, resulting in improved results.
  • the content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group in an aqueous dispersion can be surprisingly reduced, and an aqueous dispersion with excellent dispersion stability can be produced.
  • nonionic surfactant added to the aqueous dispersion obtained after contacting with the ion exchange resin examples include nonionic surfactants added to the heat-treated aqueous dispersion. Those that can be suitably used as nonionic surfactants to be added to the heat-treated aqueous dispersion are also suitable as nonionic surfactants to be added to the aqueous dispersion obtained after contacting with the ion exchange resin. It can be used for.
  • the content of the nonionic surfactant in the aqueous dispersion is 1 to 40% by mass based on the fluoropolymer.
  • a dispersion is prepared.
  • the content of the nonionic surfactant in the ion-exchanged aqueous dispersion is more preferably 5% by mass or more, and more preferably 30% by mass or less.
  • the aqueous dispersion obtained after contacting with an ion exchange resin is concentrated.
  • Phase separation concentration, ion exchanger method, and membrane concentration can be performed under conventionally known processing conditions, and are not particularly limited, but are described in International Publication No. 2004/050719, Japanese Patent Application Publication No. 2002-532583, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1989. This can be carried out by the method described in Japanese Patent No. 120630.
  • phase separation concentration involves, for example, heating an aqueous dispersion to cause phase separation into a fluoropolymer-free phase (supernatant phase) and a fluoropolymer-containing phase (concentrated phase), and then removing the fluoropolymer-free phase. , by recovering the fluoropolymer-containing phase (concentrated phase).
  • the recovered fluoropolymer-containing phase contains a fluoropolymer, a nonionic surfactant, and an aqueous medium, and also contains a fluorine-containing compound having a hydrophilic group whose content is reduced compared to before concentration. It is.
  • the temperature for phase separation and concentration can be selected based on the cloud point of the nonionic surfactant contained in the aqueous dispersion.
  • the temperature for phase separation and concentration is preferably at least 10° C. lower than the cloud point of the nonionic surfactant, and preferably at most 10° C. higher than the cloud point of the nonionic surfactant.
  • phase separation and concentration it is also preferable to repeatedly perform phase separation and concentration.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion can be easily reduced to a desired content.
  • the number of repetitions is not particularly limited, but is preferably 2 or more times, more preferably 3 or more times.
  • the upper limit of the number of times is not limited, but may be, for example, 10 times or less.
  • the first phase separation and concentration is performed by heating at a temperature 10°C lower than the cloud point of the nonionic surfactant and then allowing it to stand to separate the supernatant phase and the concentrated phase. It is preferable that it separates into two.
  • the second or subsequent phase separation concentration involves heating at a temperature 10°C lower than the clouding point of the nonionic surfactant and then allowing it to stand to separate into a supernatant phase and a concentrated phase. It is preferable.
  • phase separation concentration When repeating phase separation concentration multiple times, except for the final phase separation concentration, stop the phase separation concentration when the solid content concentration of the fluoropolymer in the aqueous dispersion reaches 48 to 52% by mass, An aqueous medium can be added to the aqueous dispersion after concentration, and then phase separation and concentration can be repeated.
  • phase separation concentration By stopping the phase separation concentration when the solid content concentration of the fluoropolymer reaches the above range, it is possible to remove fluorine-containing compounds having hydrophilic groups in each phase separation concentration in a short time without reducing the removal efficiency of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups. As a result, the total time required for phase separation and concentration can be shortened.
  • the pH of the aqueous dispersion to be concentrated is preferably 4.0 to 12.0, more preferably 7.0 or higher, even more preferably 8.0 or higher, particularly preferably 9.0 or higher. be.
  • the content of fluoropolymer in the aqueous fluoropolymer dispersion obtained by concentration is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and even more preferably The content is 60% by mass or more, preferably 70% by mass or less, more preferably 68% by mass or less, and even more preferably 67% by mass or less.
  • the higher the content of fluoropolymer in the aqueous fluoropolymer dispersion the easier it is to keep the content of fluoropolymer high even when various additives are added to the aqueous fluoropolymer dispersion.
  • the content of fluoropolymer in the aqueous dispersion is determined by measuring the solid content concentration of the aqueous dispersion and the content of nonionic surfactant in the aqueous dispersion. It can be specified by reducing the content of activator.
  • a nonionic surfactant can be added to the concentrated aqueous dispersion.
  • the content of nonionic surfactant in the resulting aqueous dispersion may decrease;
  • the dispersibility of the fluoropolymer in the concentrated aqueous dispersion can be improved by adding a surfactant.
  • nonionic surfactant to be added to the concentrated aqueous dispersion it is preferable to add two types of nonionic surfactants having different hydrophilic properties.
  • HLB is an index showing the difference in hydrophilicity, and for example, a nonionic surfactant with an HLB of 13.00 or more and less than 13.50 and a nonionic surfactant with an HLB of 13.50 or more and 15.00 or less (preferably 14. 50 or less, more preferably 14.00 or less) of a nonionic surfactant.
  • the content of nonionic surfactant in the aqueous dispersion is between 4.0 and 12.0% by weight, based on the fluoropolymer.
  • an aqueous dispersion is prepared.
  • the content of the nonionic surfactant in the aqueous dispersion is more preferably 4.5% by mass or more, still more preferably 5.0% by mass or more, and more preferably 10% by mass or less, More preferably, it is 8.0% by mass or less, and still more preferably 7.0% by mass or less.
  • a viscosity modifier can be added to the concentrated aqueous dispersion.
  • a fluorine-free anionic surfactant can be suitably used as the viscosity modifier.
  • Fluorine-free anionic surfactants typically have a hydrophilic portion, such as a carboxylate, sulfonate or sulfate, and a hydrophobic portion, which is a long chain hydrocarbon moiety such as an alkyl.
  • fluorine-free anionic surfactants include alkyl sulfates such as lauryl sulfate, alkylaryl sulfonic acids such as dodecylbenzenesulfonic acid, alkyl sulfosuccinates, and salts thereof.
  • the fluorine-free anionic surfactant may be one or a combination of two or more of these compounds.
  • the sulfosuccinic acid alkyl ester and its salt may be a monoester, it is preferably a diester.
  • Sulfosuccinic acid alkyl esters and salts thereof include, for example, the general formula: R 21 -OCOCH(SO 3 A 21 )CH 2 COO-R 22 (wherein R 21 and R 22 are the same or different and have a carbon number of 4 to 12 alkyl groups, and A 21 represents an alkali metal, an alkaline earth metal, or NH 4 ) and salts thereof.
  • R 21 and R 22 examples include n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neopentyl, tert-pentyl, n-hexyl, iso-hexyl, tert-hexyl, n- Straight chain or branched alkyl groups such as heptyl, iso-heptyl, tert-heptyl, n-octyl, iso-octyl, tert-octyl, n-nonyl, iso-nonyl, tert-nonyl, n-decyl, 2-ethylhexyl, etc. can be mentioned.
  • alkyl sulfosuccinate examples include di-n-octyl sulfosuccinate and di-2-ethylhexyl sulfosuccinate.
  • the fluorine-free anionic surfactant may have an acid group.
  • the acid group is preferably selected from the group consisting of a carboxyl group, a sulfate group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and their salts. Preference is given to those selected from the group consisting of salts.
  • the fluorine-free anionic surfactant may have other groups such as a polyoxyalkylene group having an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, an amino group, and the like.
  • the above amino group is not protonated.
  • an anionic hydrocarbon surfactant having a hydrocarbon as a main chain is preferable.
  • hydrocarbons include those having a saturated or unsaturated aliphatic chain having 6 to 40 carbon atoms, preferably 8 to 20 carbon atoms.
  • the saturated or unsaturated aliphatic chain may be linear or branched, and may have a cyclic structure.
  • the above-mentioned hydrocarbon may be aromatic or may have an aromatic group.
  • the above-mentioned hydrocarbon may have a heteroatom such as oxygen, nitrogen, or sulfur.
  • fluorine-free anionic surfactants include alkyl sulfonic acids and their salts such as lauryl sulfonic acid; alkylaryl sulfates and their salts; aliphatic (carboxylic) acids and their salts such as lauric acid; phosphoric acid alkyl esters, Among them, those selected from the group consisting of sulfonic acids, carboxylic acids, and salts thereof are preferred, and aliphatic carboxylic acids or salts thereof are preferred.
  • aliphatic carboxylic acid or its salt for example, a saturated or unsaturated aliphatic carboxylic acid having 9 to 13 carbon atoms or a salt thereof, which may have terminal H substituted with -OH, is preferable;
  • the carboxylic acid is preferably monocarboxylic acid, and the monocarboxylic acid is preferably decanoic acid, undecanoic acid, undecenoic acid, lauric acid, or hydroxydodecanoic acid.
  • the fluorine-free anionic surfactant is preferably at least one selected from the group consisting of sulfosuccinic acid alkyl esters and their salts, alkyl sulfates and their salts, and monocarboxylic acids and their salts, including dioctyl sulfosuccinic acid, At least one selected from the group consisting of lauryl sulfate, decanoic acid, and salts thereof is more preferred, and at least one selected from the group consisting of dioctyl sulfosuccinic acid, ammonium dioctyl sulfosuccinate, ammonium lauryl sulfate, and ammonium decanoate is further preferred. preferable.
  • an aqueous dispersion in which the content of the viscosity modifier in the aqueous dispersion is 10 to 5000 ppm by mass based on the fluoropolymer by adding a viscosity modifier to the concentrated aqueous dispersion.
  • the content of the viscosity modifier in the aqueous dispersion is more preferably 50 mass ppm or more, still more preferably 100 mass ppm or more, more preferably 4000 mass ppm or less, and even more preferably 3000 mass ppm or less. It is.
  • a pH adjuster such as aqueous ammonia can also be added to the concentrated aqueous dispersion for the purpose of adjusting the pH of the aqueous dispersion.
  • the pH of the aqueous dispersion is preferably 8 to 13, more preferably 9 to 12, and still more preferably 9 to 11.
  • the above pH can be measured at 25°C in accordance with JIS K6893.
  • a preservative can be added to the concentrated aqueous dispersion.
  • a preservative can be added to the aqueous dispersion, even when the aqueous dispersion is stored for a long period of time, sedimentation of the fluoropolymer is suppressed, and spoilage and bacterial growth of the aqueous dispersion are suppressed. Can be done.
  • preservatives examples include isothiazolone, azole, pronopol, chlorothalonil, methylsulfonyltetrachlorpyrodine, carventazim, fluoroforbet, sodium diacetate, diiodomethylparatolylsulfone, and the like.
  • a preservative By adding a preservative to a concentrated aqueous dispersion, it is possible to prepare an aqueous dispersion in which the content of preservative in the aqueous dispersion is 0.01 to 0.5% by weight, based on the fluoropolymer. preferable.
  • the content of the preservative in the aqueous dispersion is more preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.2% by mass or less.
  • a water-soluble polymer may be added to the concentrated aqueous dispersion.
  • Water-soluble polymer compounds include methyl cellulose, alumina sol, polyvinyl alcohol, carboxylated vinyl polymer, polyethylene oxide (dispersion stabilizer), polyethylene glycol (dispersion stabilizer), polyvinylpyrrolidone (dispersion stabilizer), phenolic resin, urea resin, Examples include epoxy resin, melamine resin, polyester resin, polyether resin, acrylic silicone resin, silicone resin, silicone polyester resin, and polyurethane resin.
  • Fluoropolymer Aqueous Dispersion According to the manufacturing method of the present disclosure, an aqueous fluoropolymer dispersion with a reduced content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms can be obtained.
  • the fluoropolymer aqueous dispersion contains a fluoropolymer, a nonionic surfactant, and a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms, and the content of the fluoropolymer is The content of the nonionic surfactant is 4.0 to 12% by mass based on the fluoropolymer aqueous dispersion, and the hydrophilic surfactant has 7 or less carbon atoms.
  • An aqueous fluoropolymer dispersion in which the content of a fluorine-containing compound having a group is more than 0 ppb by mass and less than 300 ppb by mass based on the aqueous fluoropolymer dispersion.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure contains a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the aqueous dispersion is more than 0 ppb by mass and less than 300 ppb by mass with respect to the aqueous dispersion.
  • the preferable upper limit of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the aqueous dispersion is 280 mass ppb or less, 260 mass ppb or less, 240 mass ppb or less, 220 mass ppb or less, 200 mass ppb or less, It is 180 mass ppb or less, 160 mass ppb or less, or 140 mass ppb or less.
  • the preferable lower limits of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the aqueous dispersion are 0.1 mass ppb or more, 1 mass ppb or more, 5 mass ppb or more, 10 mass ppb or more, and 20 mass ppb.
  • the amount is 30 mass ppb or more, 40 mass ppb or more, or 50 mass ppb or more.
  • fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms examples include those mentioned above as the fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms used in the polymerization of the fluoromonomer. That is, in one embodiment of the aqueous dispersion, at least a fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms is contained as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms.
  • the manufacturing method of the present disclosure not only the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms but also the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous fluoropolymer dispersion is reduced. be able to.
  • One embodiment of the fluoropolymer aqueous dispersion contains a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous dispersion is more than 0 ppb by mass and less than 300 ppb by mass with respect to the aqueous dispersion.
  • the preferable upper limit of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the aqueous dispersion is 280 mass ppb or less, 260 mass ppb or less, 240 mass ppb or less, 220 mass ppb or less, 200 mass ppb or less, It is 180 mass ppb or less, 160 mass ppb or less, or 140 mass ppb or less.
  • the preferable lower limits of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the aqueous dispersion are 0.1 mass ppb or more, 1 mass ppb or more, 5 mass ppb or more, 10 mass ppb or more, and 20 mass ppb.
  • the amount is 30 mass ppb or more, 40 mass ppb or more, or 50 mass ppb or more.
  • fluorine-containing compound having a hydrophilic group examples include those mentioned above as the fluorine-containing surfactant used in the polymerization of the fluoromonomer. That is, one embodiment of the aqueous dispersion contains at least a fluorine-containing surfactant as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • a typical compound as a fluorine-containing surfactant is a fluorine-containing surfactant having a molecular weight of 1000 g/mol or less, preferably 800 g/mol or less.
  • One embodiment of the fluoropolymer aqueous dispersion does not substantially contain a compound represented by the following general formula (1) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (1) [X-Rf-A ⁇ ] i M i+ (wherein X is H, Cl, Br, F or I, Rf is a linear or branched partially or fully fluorinated aliphatic group, or is interrupted by at least one oxygen atom) straight-chain or branched partially or fully fluorinated aliphatic group, A ⁇ is an acid group, M i+ is a cation having a valence i, and i is an integer from 1 to 3)
  • One embodiment of the fluoropolymer aqueous dispersion does not substantially contain a compound represented by the following general formula (2) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (2) [C n-1 F 2n-1 COO ⁇ ]M + (In the formula, n is an integer from 9 to 14, and M + represents a cation.)
  • One embodiment of the fluoropolymer aqueous dispersion does not substantially contain a compound represented by the following general formula (3) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (3) [R 1 -OL-CO 2 - ]M + (wherein R 1 is a straight-chain or branched partially fluorinated or fully fluorinated aliphatic group, or a straight-chain or branched partially fluorinated or fully fluorinated group interrupted by at least one oxygen atom) fluorinated aliphatic group, L represents a linear or branched non-fluorinated, partially fluorinated or fully fluorinated alkylene group, M + represents a cation)
  • One embodiment of the fluoropolymer aqueous dispersion does not substantially contain a compound represented by general formula (4) as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • General formula (4) [H-(CF 2 ) m CO 2 ⁇ ]M + (In the formula, m is an integer from 3 to 19, and M + represents a cation.)
  • aqueous fluoropolymer dispersion refers to It means that the content of any of the compounds is 50 mass ppb or less.
  • the content of any of the compounds represented by general formulas (1) to (4) in the aqueous fluoropolymer dispersion is preferably 35 ppb or less, more preferably 25 ppb or less, and even more preferably is 10 mass ppb or less, even more preferably 1 mass ppb 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
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the aqueous fluoropolymer dispersion can be determined by a known method. For example, it can be quantified by LC/MS analysis. First, methanol is added to an aqueous fluoropolymer dispersion, extraction is performed, and the resulting extract is analyzed by LC/MS. In order to further increase the extraction efficiency, treatments such as Soxhlet extraction and ultrasonic treatment may be performed. The obtained extract is appropriately concentrated by nitrogen purge, and the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the concentrated extract is measured by LC/MS.
  • Molecular weight information is extracted from the obtained LC/MS spectrum, and consistency with the structural formula of the candidate fluorine-containing compound having a hydrophilic group is confirmed.
  • we prepared aqueous solutions containing 5 or more levels of fluorine-containing compounds having confirmed hydrophilic groups performed LC/MS analysis of the aqueous solutions with each content, and calculated the content and area area for the content. Plot the relationship and draw the calibration curve.
  • the area area of the LC/MS chromatogram of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the extract can be converted into the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • the obtained extract can be concentrated by nitrogen purging, the lower limit of quantification of the measurement method can be lowered.
  • the fluoropolymer contained in the fluoropolymer aqueous dispersion of the present disclosure will be described later.
  • the content of the fluoropolymer in the aqueous fluoropolymer dispersion is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and even more preferably 57% by mass or more, based on the aqueous dispersion. Still more preferably 60% by mass or more, preferably 70% by mass or less, more preferably 68% by mass or less, still more preferably 67% by mass or less, even more preferably 65% by mass or less. .
  • nonionic surfactant examples include nonionic surfactants that can be used in the production method of the present disclosure.
  • the content of the nonionic surfactant in the aqueous fluoropolymer dispersion is 4.0 to 12% by mass, more preferably 4.5% by mass or more, even more preferably 5% by mass or more, based on the fluoropolymer. 0% by mass or more, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 8.0% by mass or less, still more preferably 7.0% by mass or less.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure also preferably contains a fluorine-free anionic surfactant.
  • the fluorine-free anionic surfactant include fluorine-free anionic surfactants that can be used in the production method of the present disclosure.
  • the content of the fluorine-free anionic surfactant in the aqueous fluoropolymer dispersion is preferably 10 to 5000 ppm by mass, more preferably 50 ppm or more, and even more preferably 100 ppm by mass, based on the fluoropolymer. It is at least 4000 ppm by mass, more preferably at most 3000 ppm by mass.
  • the viscosity of the fluoropolymer aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 2.0 mPa ⁇ s or more, more preferably 5.0 mPa ⁇ s or more, still more preferably 10.0 mPa ⁇ s or more, particularly preferably It is 15.0 mPa ⁇ s or more, preferably 100 mPa ⁇ s or less, more preferably 80 mPa ⁇ s or less, still more preferably 70 mPa ⁇ s or less, and still more preferably 60 mPa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the aqueous dispersion is measured using a B-type rotational viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., rotor No. 2) at a rotation speed of 60 rpm, a measurement time of 120 seconds, and a temperature of 25°C.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure preferably also contains a preservative.
  • the preservative include preservatives that can be used in the manufacturing method of the present disclosure.
  • the content of the preservative in the fluoropolymer aqueous dispersion is preferably 0.01 to 0.5% by mass, more preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more, based on the fluoropolymer. .2% by mass or less.
  • the pH of the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure is preferably 8 to 13, more preferably 9 to 12, and even more preferably 9 to 11.
  • the above pH can be measured at 25°C in accordance with JIS K6893.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure may contain other components.
  • Other components include water-soluble polymer compounds.
  • Water-soluble polymer compounds include methylcellulose, alumina sol, polyvinyl alcohol, carboxylated vinyl polymer, polyethylene oxide (dispersion stabilizer), polyethylene glycol (dispersion stabilizer), polyvinylpyrrolidone (dispersion stabilizer), phenolic resin, urea resin, Examples include epoxy resin, melamine resin, polyester resin, polyether resin, acrylic silicone resin, silicone resin, silicone polyester resin, and polyurethane resin.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure can be prepared by, for example, adding additives such as known pigments, thickeners, dispersants, antifoaming agents, antifreeze agents, and film-forming aids, or by adding other additives.
  • additives such as known pigments, thickeners, dispersants, antifoaming agents, antifreeze agents, and film-forming aids, or by adding other additives.
  • Polymer compounds can be combined and used as a water-based coating material.
  • Fluoropolymers such as fluororesins and fluororubbers are obtained by polymerizing fluoromonomers.
  • fluoropolymers examples include TFE polymers in which TFE is the monomer with the highest molar fraction (hereinafter referred to as the "most monomer"), VDF polymers in which VDF is the most monomer, and VDF polymers in which the most monomer is VDF.
  • TFE polymers in which TFE is the monomer with the highest molar fraction hereinafter referred to as the "most monomer”
  • VDF polymers in which VDF is the most monomer examples include CTFE polymers in which CTFE is CTFE.
  • the fluoropolymer has an ion exchange rate (IXR) higher than 53.
  • IXR ion exchange rate
  • Preferred fluoropolymers have no ionic groups or a limited number of ionic groups resulting in ion exchange rates greater than about 100.
  • the ion exchange rate of the preferred fluoropolymer is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, and even more preferably 5,000 or more.
  • the TFE polymer may preferably be a TFE homopolymer, or (1) TFE, (2) one or more fluorine-containing monomers other than TFE having 2 to 8 carbon atoms. , in particular VDF, HFP or CTFE, and (3) a copolymer of other monomers.
  • Other monomers mentioned in (3) include, for example, fluoro(alkyl vinyl ether) having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, especially 1 to 3 carbon atoms; fluorodioxole; perfluoroalkylethylene; ⁇ - Examples include hydroperfluoroolefins.
  • the TFE polymer may also be a copolymer of TFE and one or more fluorine-free monomers.
  • fluorine-free monomer examples include alkenes such as ethylene and propylene; vinyl esters; and vinyl ethers.
  • the TFE polymer also includes a copolymer of TFE, one or more fluorine-containing monomers having 2 to 8 carbon atoms, and one or more non-fluorine-containing monomers. Good too.
  • the VDF polymer may preferably be a VDF homopolymer [PVDF], or (1) VDF, (2) one or more VDFs having 2 to 8 carbon atoms. Copolymers of fluoroolefins, especially TFE, HFP or CTFE, and (3) perfluoro(alkyl vinyl ether) having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, especially 1 to 3 carbon atoms, etc. Good too.
  • the CTFE polymer may preferably be a CTFE homopolymer, or (1) CTFE, (2) one or more fluoroolefins other than CTFE having 2 to 8 carbon atoms, In particular, it may be a copolymer of TFE or HFP and (3) perfluoro(alkyl vinyl ether) having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, especially 1 to 3 carbon atoms.
  • the CTFE polymer may also be a copolymer of CTFE and one or more fluorine-free monomers, and the fluorine-free monomers include alkenes such as ethylene and propylene; vinyl Esters; examples include vinyl ethers.
  • the fluoropolymer may be glassy, plastic or elastomeric. These may be amorphous or partially crystalline and may be subjected to compression firing processing, melt processing or non-melt processing.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure preferably contains a fluororesin as the fluoropolymer.
  • a tetrafluoroethylene polymer [TFE polymer (PTFE)] is used as the non-melt processable fluororesin
  • an ethylene/TFE copolymer is used as the melt-processable fluororesin.
  • the above-mentioned fluoropolymer is preferably a fluororesin, more preferably a fluororesin with a fluorine substitution rate calculated by the following formula of 50% or more, even more preferably a fluororesin with a fluorine substitution rate of more than 50%, A fluororesin with a substitution rate of 55% or more is even more preferred, a fluororesin with a fluorine substitution rate of 60% or more is even more preferred, a fluororesin with a fluorine substitution rate of 75% or more is even more preferred, and a fluororesin with a fluorine substitution rate of 75% or more is even more preferred.
  • 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) + (carbon atoms constituting the fluoropolymer) Number of fluorine atoms and chlorine atoms bonded to)) ⁇ 100
  • the above perfluoro resin is more preferably a fluororesin having a fluorine substitution rate of 95 to 100%, further preferably polytetrafluoroethylene (PTFE), FEP or PFA, even more preferably PTFE or PFA, and particularly preferably PTFE. .
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the above fluoropolymer may have a core-shell structure.
  • the fluoropolymer having a core-shell structure include modified PTFE, which includes a core of high molecular weight PTFE and a lower molecular weight PTFE or modified PTFE shell in the particles.
  • modified PTFE include PTFE described in Japanese Patent Publication No. 2005-527652.
  • the core-shell structure may have the following structure.
  • Core TFE homopolymer Shell: TFE homopolymer Core: Modified PTFE Shell: TFE homopolymer Core: Modified PTFE Shell: Modified PTFE Core: TFE homopolymer Shell: Modified PTFE Core: Low molecular weight PTFE Shell: High molecular weight PTFE Core: High molecular weight PTFE Shell: Low molecular weight PTFE
  • the lower limit of the core ratio is preferably 0.5% by mass, more preferably 1.0% by mass, even more preferably 2.0% by mass, and even more preferably 3.0% by mass. %, particularly preferably 5.0% by weight, most preferably 10.0% by weight.
  • the upper limit of the core ratio is preferably 99.5% by mass, more preferably 99.0% by mass, even more preferably 98.0% by mass, even more preferably 97.0% by mass, particularly preferably 95.0% by mass. %, most preferably 90.0% by weight.
  • the lower limit of the shell ratio is preferably 0.5% by mass, more preferably 1.0% by mass, even more preferably 2.0% by mass, and even more preferably 3.0% by mass. %, particularly preferably 5.0% by weight, most preferably 10.0% by weight.
  • the upper limit of the proportion of the shell is preferably 99.5% by mass, more preferably 99.0% by mass, even more preferably 98.0% by mass, even more preferably 97.0% by mass, particularly preferably 95.0% by mass. %, most preferably 90.0% by weight.
  • the core or the shell may have a structure of two or more layers.
  • it may be a fluoropolymer having a three-layer structure including a central core of modified PTFE, an outer core of TFE homopolymer, and a shell of modified PTFE.
  • Examples of the above-mentioned fluoropolymer having a core-shell structure include those in which one particle of the above-mentioned fluoropolymer has a plurality of cores.
  • TFE is generally polymerized 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.
  • the temperature 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, still more preferably 0.5 MPaG or higher, more preferably 5.0 MPaG or lower, and even more preferably 3.0 MPaG or lower.
  • it is preferably 1.0 MPaG or more, more preferably 1.2 MPaG or more, even more preferably 1.5 MPaG or more, and even more preferably 2.0 MPaG or more.
  • the above polymerization is carried out by charging pure water into a pressure-resistant reaction vessel equipped with a stirrer, deoxidizing it, charging it with TFE, bringing it to a predetermined temperature, and adding a polymerization initiator to start the reaction. If the pressure decreases as the reaction progresses, additional TFE is continuously or intermittently supplied to maintain the initial pressure. When a predetermined amount of TFE has been supplied, the supply 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 supplied continuously or intermittently to prevent the pressure from decreasing.
  • the TFE polymer is not only a TFE homopolymer, but also a copolymer of TFE and a modified monomer, which is non-melt processable (hereinafter referred to as "modified PTFE"). It is a concept that includes
  • the modified monomer is not particularly limited as long as it can be copolymerized with TFE, and includes fluoromonomers and non-fluoromonomers. Furthermore, the number of modified monomers used may be one or more than one.
  • Non-fluoromonomers include, for example, 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, cyclohexyl vinyl ether and the like.
  • the non-fluoromonomers butyl methacrylate, vinyl acetate, and acrylic acid are preferred.
  • fluoromonomer for example, perfluoroolefins such as hexafluoropropylene [HFP]; hydrogen-containing fluoroolefins such as trifluoroethylene and vinylidene fluoride [VDF]; perhaloolefins such as chlorotrifluoroethylene; perfluorovinyl ether; (perfluoroalkyl) ethylene; perfluoroallyl ether and the like.
  • HFP hexafluoropropylene
  • VDF vinylidene fluoride
  • perhaloolefins such as chlorotrifluoroethylene
  • perfluorovinyl ether perfluorovinyl ether
  • perfluoroalkyl ethylene
  • perfluoroallyl ether perfluoroallyl ether and the like.
  • perfluoro organic group means an organic group in which all hydrogen atoms bonded to carbon atoms are substituted with fluorine atoms.
  • the perfluoro organic group may have an ether oxygen.
  • perfluorovinyl ether examples include perfluoro(alkyl vinyl ether) [PAVE], in which Rf is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms in the general formula (A).
  • the perfluoroalkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms.
  • Examples of the perfluoroalkyl group in PAVE include perfluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, perfluorohexyl group, and the like.
  • perfluorovinyl ethers further include general formula (A) in which Rf is a perfluoro(alkoxyalkyl) group having 4 to 9 carbon atoms, and Rf is the following formula:
  • Rf is a group represented by the following formula:
  • n an integer of 1 to 4.
  • PFAE Perfluoroalkyl)ethylene
  • examples thereof include (perfluorobutyl)ethylene (PFBE), (perfluorohexyl)ethylene, and the like.
  • fluoromonomers represented by (wherein, Rf represents a perfluoroorganic group).
  • 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.
  • a modified monomer (3) having a monomer reactivity ratio of 0.1 to 8 is also preferably exemplified.
  • PTFE particles with a small particle size can be obtained, and an aqueous dispersion with high dispersion stability can be obtained.
  • the monomer reactivity ratio in copolymerization with TFE refers to the rate constant when the growing radical reacts with TFE when the growing radical is less than the repeating unit based on TFE, and the rate constant when the growing radical reacts with the modified monomer. This is the value divided by the rate constant when reacting with The lower this value is, the more reactive the modified monomer is with TFE.
  • the monomer reactivity ratio can be calculated from the Feynman-Ross equation by copolymerizing TFE and a modified monomer and determining the composition of the resulting polymer immediately after initiation.
  • the above copolymerization was carried out in a stainless steel autoclave with an internal volume of 6.0 L using 3,600 g of deionized degassed water, ammonium perfluorooctanoate of 1,000 mass ppm relative to the water, and 100 g of paraffin wax at a pressure of 0. It is carried out at 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 monomers were added to the reactor, and 0.072 g of ammonium persulfate (20 mass ppm relative to water) was added, and the polymerization pressure was adjusted to 0. TFE is continuously supplied to maintain 78 MPaG.
  • 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, Rf 1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
  • CF 2 CF-O-Rf 2 (3b) (In the formula, Rf 2 is a perfluoroalkyl group having 1 to 2 carbon atoms.)
  • X 3 and X 4 are F, Cl or a methoxy group, and Y is the formula Y1 or Y2.
  • Z and Z' are F or a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • the content of the modifying monomer (3) unit is preferably in the range of 0.00001 to 1.0% by mass based on the total polymerized units of PTFE.
  • the lower limit 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 limits are, in order of preference, 0.90% 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, They are 0.08% by mass, 0.05% by mass, and 0.01% by mass.
  • the above-mentioned modifying monomers include hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, and vinylidene fluoride because they have a small average primary particle diameter, a small aspect ratio, and can produce an aqueous dispersion with excellent stability.
  • the modified monomer preferably contains at least one selected from the group consisting of hexafluoropropylene, perfluoro(alkyl vinyl ether), and (perfluoroalkyl)ethylene. More preferably, it is selected from the group consisting of hexafluoropropylene, perfluoro(methyl vinyl ether), perfluoro(propyl vinyl ether), (perfluorobutyl)ethylene, (perfluorohexyl)ethylene, and (perfluorooctyl)ethylene.
  • At least one type of The total amount of the hexafluoropropylene unit, perfluoro(alkyl vinyl ether) unit, and (perfluoroalkyl)ethylene unit is preferably in the range of 0.00001 to 1% by mass based on the total polymerized 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 limits are, 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, They are 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 (hereinafter referred to as "modified monomer (A)”) having a functional group and a hydrophilic group that can react with radical polymerization.
  • modified monomer (A) a modified monomer having a functional group and a hydrophilic group that can react with radical polymerization.
  • PTFE particles with a small primary particle size can be obtained, and an aqueous dispersion with high dispersion stability can be obtained. Moreover, the amount of uncoagulated polymer can also be reduced. Furthermore, the aspect ratio of the primary particles can be reduced.
  • the amount of the modified monomer (A) used is preferably an amount exceeding 0.1 mass ppm of the aqueous medium, more preferably an amount exceeding 0.5 mass ppm, and 1.0 mass ppm.
  • the amount is more preferably more than 5 ppm by mass, even more preferably 5 ppm by mass or more, and particularly preferably 10 ppm by mass or more. If the amount of the modified monomer (A) used is too small, the average primary particle size of the resulting PTFE may not be small.
  • the amount of the modified monomer (A) to be used may be within the above range, but the upper limit can be, for example, 5000 ppm by mass.
  • a modifying 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.
  • modified monomer (A) Since the modified monomer (A) is highly water-soluble, even if unreacted modified monomer (A) remains in the aqueous dispersion, it can be easily removed in the concentration step or coagulation/washing step.
  • the above-mentioned modified monomer (A) is incorporated into the resulting polymer during the polymerization process, but the concentration of the modified monomer (A) itself in the polymerization system is low, and the amount incorporated into the polymer is small, resulting in a decrease in the heat resistance of PTFE. There is no problem with coloring or coloring after firing.
  • hydrophilic group in the modified monomer (A) examples include -NH 2 , -PO 3 M, -OPO 3 M, -SO 3 M, -OSO 3 M, -COOM (in each formula, M is H,
  • the metal atom, NR 7y 4 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or phosphonium which may have a substituent, R 7y is H or an organic group. and may be the same or different. Any two may be bonded to each other to form a ring).
  • -SO 3 M or -COOM is preferred.
  • 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 C 1-4 organic group, and even more preferably H or C 1-4 alkyl group.
  • the metal atoms include monovalent and divalent metal atoms, such as alkali metals (Group 1) and alkaline earth metals (Group 2), with Na, K, and Li being preferred.
  • Examples of the "functional group capable of reacting in radical polymerization" in the modified monomer (A) include groups having an ethylenically unsaturated bond such as a vinyl group and an allyl group.
  • the modified monomer (A) has a functional group that can react in radical polymerization, so when used in the polymerization, it reacts with the fluorine-containing monomer at the initial stage of the polymerization reaction, and has a hydrophilic group derived from the modified monomer (A). It is assumed that particles with high stability are formed. For this reason, it is thought that when polymerization is carried out in the presence of the above-mentioned modifying monomer (A), the number of particles increases.
  • one type of the modified monomer (A) may be present, or two or more types thereof may be present.
  • a compound having an unsaturated bond can be used as the modified monomer (A).
  • hydrophilic groups examples include -NH 2 , -PO 3 M, -OPO 3 M, -SO 3 M, -OSO 3 M, -COOM (in each formula, M is H, a metal atom, NR 7y 4 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent, R 7y is H or an organic group, and may be the same or different. Any two may be bonded to each other to form a ring.).
  • -SO 3 M or -COOM is preferred.
  • 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 C 1-4 organic group, and even more preferably H or C 1-4 alkyl group.
  • the metal atoms include monovalent and divalent metal atoms, such as alkali metals (Group 1) and alkaline earth metals (Group 2), with Na, K, and Li being preferred.
  • 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, or 8 or more. , may be 10 or more, or may be 20 or more. The upper limit is not limited, but may be, for example, 100 or less, or 50 or less.
  • the linking group may be a chain or branched, cyclic or acyclic structure, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted, and optionally contains one or more members selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen.
  • the linking group does not contain a carbon atom and may be a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur or nitrogen.
  • R a is preferably 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 chain or branched, and may be cyclic or acyclic.
  • R a may include a functional group (eg, ester, ether, ketone, amine, halide, etc.).
  • R a may also be a non-fluorine 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 or more.
  • a, b, c and d may independently be 2 or more, 3 or more, 4 or more, 10 or more, 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 -, -CF 2 -O-CF(CF 3 )-CF 2 -, -CF 2 -O-CF(CF 3 )-CF(CF 3 )-, -CF 2 -O-CF(CF
  • the compound represented by the general formula (4) has a C—F bond and no C—H bond, except for the hydrophilic group (Y 3 ). That is, in the general formula (4), all of X i , X j , and X k are F, and R a is preferably a perfluoroalkylene group having 1 or more carbon atoms, and the above perfluoroalkylene group is , may be either chain or branched, cyclic or acyclic, and may contain at least one catenary heteroatom.
  • the perfluoroalkylene group may have 2 to 20 carbon atoms, or 4 to 18 carbon atoms.
  • the compound represented by general formula (4) may be partially fluorinated. That is, the compound represented by general formula (4), excluding the hydrophilic group (Y 3 ), has at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom and has at least one fluorine atom bonded to a carbon atom. It is also preferable.
  • the compound represented by the general formula (4) is also preferably a compound represented by the following formula (4a).
  • CF 2 CF-O-Rf 0 -Y 3 (4a)
  • Y3 is a hydrophilic group
  • Rf0 is perfluorinated, and may have a linear or branched, cyclic or acyclic structure, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted, perfluorinated divalent linking group optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen.
  • the compound represented by the general formula (4) is also preferably a compound represented by the following formula (4b).
  • CH 2 CH-O-Rf 0 -Y 3 (4b)
  • Y 3 is a hydrophilic group
  • Rf 0 is a perfluorinated divalent linking group defined by formula (4a).
  • Y 3 is -OSO 3 M.
  • M is
  • Y 3 is -SO 3 M.
  • M is the same as above.
  • Y 3 is -COOM.
  • Y 3 is -OPO 3 M or -OP(O)(OM) 2 .
  • Y 3 is -PO 3 M or -P(O)(OM) 2 .
  • CX 2 CY(-CZ 2 -O-Rf-Y 3 ) (5)
  • X is the same or different and is -H or -F
  • Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group
  • Z is the same or different and -H
  • - F is 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.
  • Y 3 is the above-mentioned group.
  • CX 2 CY(-O-Rf-Y 3 ) (6)
  • 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.
  • Y 3 is the same as above), and the compound represented by the general formula (7):
  • CX 2 CY (-Rf-Y 3 ) (7)
  • 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 (Y 3 is the same as above). is preferred.
  • the above-mentioned 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 the terminal, but includes an ether bond between carbon atoms.
  • X is -H or -F. Both of X's may be -F, or at least one of them may be -H. For example, one may be -F and the other -H, or both may be -H.
  • Y is -H, -F, an alkyl group, or a fluorine-containing alkyl group.
  • the above alkyl group is an alkyl group that does not contain a fluorine atom, and the number of carbon atoms may be 1 or more.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • the above-mentioned fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and the number of carbon atoms may be 1 or more.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkyl group is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • the above Y is preferably -H, -F or -CF 3 , more preferably -F.
  • Z is the same or different and is -H, -F, an alkyl group or a fluoroalkyl group.
  • the above-mentioned alkyl group is an alkyl group that does not contain a fluorine atom, and the number of carbon atoms may be 1 or more.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • the above-mentioned fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and the number of carbon atoms may be 1 or more.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkyl group is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • the above Z is preferably -H, -F or -CF 3 , more preferably -F.
  • At least one of the above X, Y and Z preferably contains a fluorine atom.
  • X may be -H and Y and Z may be -F.
  • Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms, or a fluorine-containing alkylene group having 2 to 100 carbon atoms and having an ether bond.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group is preferably 2 or more. Moreover, 30 or less is preferable, 20 or less is more preferable, and 10 or less is still more preferable.
  • the above-mentioned fluorine-containing alkylene groups include -CF 2 -, -CH 2 CF 2 -, -CF 2 CF 2 -, -CF 2 CH 2 -, -CF 2 CF 2 CH 2 -, -CF(CF 3 )- , -CF(CF 3 )CF 2 -, -CF(CF 3 )CH 2 -, and the like.
  • the fluorine-containing alkylene group is preferably a perfluoroalkylene group.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group having an ether bond is preferably 3 or more. Further, 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 the following formula: (In the formula, Z 1 is F or CF 3 ; Z 2 and Z 3 are each H or F; Z 4 is H, F or CF 3 ; p1+q1+r1 is an integer from 1 to 10; s1 is 0 or 1; t1 is 0 A divalent group represented by an integer of 5 to 5 is also preferable.
  • the above-mentioned fluorine-containing alkylene group having an ether bond includes -CF(CF 3 )CF 2 -O-CF(CF 3 )-, -(CF(CF 3 )CF 2 -O) n -CF(CF 3 )-(in the formula, n is an integer from 1 to 10), -CF(CF 3 )CF 2 -O-CF(CF 3 )CH 2 -, -(CF(CF 3 )CF 2 -O) n - CF(CF 3 )CH 2 - (in the formula, n is an integer from 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 CF 2- , -CF 2 CF 2 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 -, and the like.
  • Y 3 is -COOM, -SO 3 M or -OSO 3 M
  • M is H, a metal atom, NR 7y 4 , imidazolium which may have a substituent, a substituent Pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent
  • R 7y is H or an organic group, and may be the same or different. Any two may be bonded to each other to form a ring. ) is preferable.
  • 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 C 1-4 organic group, and even more preferably H or C 1-4 alkyl group.
  • metal atoms examples include alkali metals (Group 1), alkaline earth metals (Group 2), and Na, K, and Li are 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 , -H, -Na, -K , -Li or NH 4 are even more preferred, -H, -Na, -K or NH 4 are even more preferred, -H, -Na or NH 4 are particularly preferred, and -H or -NH 4 are most preferred.
  • the above Y 3 is preferably -COOM or -SO 3 M, and more preferably -COOM.
  • the compound represented by general formula (5) is preferably a compound (5a) represented by general formula (5a).
  • CH 2 CF(-CF 2 -O-Rf-Y 3 ) (5a) (In the formula, Rf and Y3 are the same as above.)
  • Z 1 is F or CF 3 ;
  • Z 2 and Z 3 are each H or F;
  • Z 4 is H, F or CF 3 ;
  • p1+q1+r1 is an integer from 0 to 10;
  • s1 is 0 or 1;
  • t1 is 0
  • An integer of ⁇ 5 and Y 3 are the same as above.However, when Z 3 and Z 4 are both H, p1+q1+r1+s1 is not 0). More specifically,
  • the compound represented by general formula (5) is preferably a compound (5b) represented by general formula (5b).
  • CX 2 2 CFCF 2 -O-(CF(CF 3 )CF 2 O) n5 -CF(CF 3 )-Y 3 (5b) (In the formula, each X 2 is the same and represents F or H. n5 represents 0 or an integer from 1 to 10, and Y 3 is the same as defined above.)
  • the above n5 is preferably 0 or an integer of 1 to 5, more preferably 0, 1 or 2, and 0 or 1 in terms of the stability of the resulting aqueous dispersion. It is more preferable that The above Y 3 is preferably -COOM in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion, and the above M is less likely to remain as an impurity and improves the heat resistance of the obtained molded product. In this respect, H or NH4 is preferred.
  • examples of the compound represented by the general formula (5) include a compound represented by the general formula (5c).
  • CF 2 CFCF 2 -O-Rf-Y 3 (5c) (In the formula, Rf and Y3 are the same as above)
  • X is -H or -F. Both of X's may be -F, or at least one of them may be -H. For example, one may be -F and the other -H, or both may be -H.
  • Y is -H, -F, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group.
  • the above alkyl group is an alkyl group that does not contain a fluorine atom, and the number of carbon atoms may be 1 or more.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3 or less.
  • the above-mentioned fluorine-containing alkyl group is an alkyl group containing at least one fluorine atom, and the number of carbon atoms may be 1 or more.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkyl group is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
  • the above Y is preferably -H, -F or -CF 3 , more preferably -F.
  • At least one of the above X and Y preferably contains a fluorine atom.
  • X may be -H and Y and Z may be -F.
  • Rf is a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms or a fluorine-containing alkylene group having an ether bond and having 2 to 100 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in the fluorine-containing alkylene group is preferably 2 or more. Further, 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.
  • the above-mentioned fluorine-containing alkylene groups include -CF 2 -, -CH 2 CF 2 -, -CF 2 CF 2 -, -CF 2 CH 2 -, -CF 2 CF 2 CH 2 -, -CF(CF 3 )- , -CF(CF 3 )CF 2 -, -CF(CF 3 )CH 2 -, and the like.
  • the fluorine-containing alkylene group is preferably a perfluoroalkylene group.
  • Y 3 is -COOM, -SO 3 M or -OSO 3 M
  • M is H, a metal atom, NR 7y 4 , imidazolium which may have a substituent, a substituted Pyridinium which may have a group or phosphonium which may have a substituent
  • R 7y is H or an organic group, and may be the same or different. Any two are bonded to each other, may 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 C 1-4 organic group, and even more preferably H or C 1-4 alkyl group.
  • metal atoms examples include alkali metals (Group 1), alkaline earth metals (Group 2), and Na, K, and Li are 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 , -H, -Na, -K , -Li or NH 4 are even more preferred, -H, -Na, -K or NH 4 are even more preferred, -H, -Na or NH 4 are particularly preferred, and -H or -NH 4 are most preferred.
  • the above Y 3 is preferably -COOM or -SO 3 M, more preferably -COOM.
  • the compound represented by general formula (6) is preferably at least one selected from the group consisting of compounds represented by general formulas (6a), (6b), (6c), (6d) and (6e).
  • CF 2 CF-O-(CF 2 ) n1 -Y 3 (6a) (In the formula, n1 represents an integer from 1 to 10, and Y3 is the same as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CF 2 C(CF 3 )F) n2 -Y 3 (6b) (In the formula, n2 represents an integer from 1 to 5, and Y3 is the same as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CFX 1 ) n3 -Y 3 (6c) (In the formula, X 1 represents F or CF 3 , n3 represents an integer from 1 to 10, and Y 3 is the same as defined above.)
  • CF 2 CF-O-(CF 2 CFX 1 O) n4 -(CF 2 ) n6 -Y 3 (6d) (In
  • the above n1 is preferably an integer of 5 or less, more preferably an integer of 2 or less.
  • the above Y 3 is preferably -COOM or -SO 3 M in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion, and M is less likely to remain as an impurity and improves the heat resistance of the resulting molded product.
  • H or NH 4 is preferred from the viewpoint of improving properties.
  • n2 is preferably an integer of 3 or less in terms of stability of the aqueous dispersion obtained
  • Y3 is an integer that provides appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion.
  • -COOM or -SO 3 M is preferred in that it is less likely to remain as an impurity
  • H or NH 4 is preferred in that M is less likely to remain as an impurity and improves the heat resistance of the resulting molded product.
  • the above n3 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility, and the above Y 3 is -COOM or -SO 3 M, and the above M is preferably H or NH 4 from the viewpoint of improving dispersion stability.
  • the above X 1 is preferably -CF 3 from the viewpoint of stability of the aqueous dispersion, and the above n 4 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility,
  • the above Y 3 is preferably -COOM or -SO 3 M from the viewpoint of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion, and the above M is preferably H or NH 4 .
  • n5 is preferably an integer of 5 or less from the viewpoint of water solubility, and the above Y 3 is -COOM or -SO 3 M is preferable, and the above M is preferably H or NH 4 .
  • Rf is preferably a fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms. In general formula (7), it is preferable that at least one of X and Y contains a fluorine atom.
  • Y 3 is preferably -SO 3 M or -COOM
  • M is H, a metal atom, NR 7y 4 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent, or Phosphonium which may have a substituent is preferable.
  • R 7y represents H or an organic group.
  • the above n1 is preferably an integer of 5 or less, more preferably an integer of 2 or less.
  • the above Y 3 is preferably -COOM or -SO 3 M in terms of obtaining appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion, and M is less likely to remain as an impurity and improves the heat resistance of the resulting molded product. H or NH 4 is preferable from the viewpoint of improving properties.
  • n2 is preferably an integer of 3 or less in terms of the stability of the aqueous dispersion obtained
  • Y3 is an integer that provides appropriate water solubility and stability of the aqueous dispersion.
  • -COOM or -SO 3 M is preferable in that it is less likely to remain as an impurity
  • H or NH 4 is preferable in that M is less likely to remain as an impurity and improves the heat resistance of the obtained molded product.
  • the modified monomer preferably includes a modified monomer (A), and is represented by general formula (5a), general formula (5c), general formula (6a), general formula (6b), general formula (6c), and general formula It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of compounds represented by (6d), and more preferably to contain a compound represented by general formula (5a) or general formula (5c).
  • the content of the modified monomer (A) units is in the range of 0.00001 to 1.0% by mass based on the total polymerized units of the TFE polymer (PTFE). It is preferable that there be.
  • the lower limit 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 limits are, in order of preference, 0.90% 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, They are 0.08% by mass, 0.05% by mass, and 0.01% by mass.
  • the aqueous dispersion of TFE polymer is also preferably used for various purposes as a composition with organic or inorganic fillers added thereto, depending on the purpose.
  • the coating surface has non-adhesion and a low coefficient of friction, and has excellent gloss, smoothness, abrasion resistance, weather resistance, and heat resistance. It is suitable for painting rolls and cooking utensils, impregnating glass cloth, etc.
  • An organosol of TFE polymer can also be prepared from the above aqueous dispersion.
  • the organosol can contain the TFE polymer and an organic solvent, and examples of the organic solvent include an ether solvent, a ketone solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, an ester solvent, an aliphatic hydrocarbon solvent, Examples include aromatic hydrocarbon solvents and halogenated hydrocarbon solvents, and N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, etc. can be preferably used.
  • the above organosol can be prepared, for example, by the method described in International Publication No. 2012/002038.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer described above is also preferably used as a processing aid.
  • a processing aid by mixing the above aqueous dispersion with a host polymer, etc., it can improve the melt strength during melt processing of the host polymer, and improve the mechanical strength, electrical properties, flame retardance, and combustibility of the resulting polymer. It is possible to improve the anti-drip properties and sliding properties.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer described above is also preferably used as a binder for batteries and as a dustproofing agent.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer is used as a processing aid after being combined with a resin other than the TFE polymer.
  • the above aqueous dispersion is suitable as a raw material for PTFE described in, for example, JP-A-11-49912, US Pat. No. 5,804,654, JP-A-11-29679, and JP-A-2003-2980. .
  • the processing aids using the above aqueous dispersions are in no way inferior to the processing aids described in the above publications.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer is mixed with an aqueous dispersion of a melt-processable fluororesin and coagulated to form a co-agglomerated powder.
  • the co-agglomerated powder is suitable as a processing aid.
  • melt-processable fluororesin examples include FEP, PFA, TFE/perfluoroallyl ether copolymer, ETFE, ethylene/TFE/HFP copolymer [EFEP], among others, PFA or FEP preferable.
  • the aqueous dispersion 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 to each other, thereby improving film-forming properties and giving gloss to the resulting film.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer described above is also preferably used as a dust control treatment.
  • the above-mentioned dust suppression treatment agent is mixed with a dust-generating substance, and the mixture is subjected to a compression-shearing action at a temperature of 20 to 200°C to fibrillate the TFE polymer, thereby suppressing the dust of the dust-generating substance.
  • the above aqueous dispersion of the TFE polymer can be suitably used, for example, in the dust suppression treatment composition described in WO 2007/004250, and the dust suppression treatment method described in WO 2007/000812. It can also be suitably used.
  • the above-mentioned dust control agent is applicable to the building materials field, soil stabilizing material field, solidification material field, fertilizer field, incineration ash and hazardous substance landfill disposal field, explosion prevention field, cosmetics field, sand for pet excrement such as cat litter, etc. It is suitably used for dust suppression treatment.
  • the aqueous dispersion of the TFE polymer as a raw material for obtaining TFE polymer fibers by the dispersion spinning method.
  • the above dispersion spinning method involves mixing an aqueous dispersion of the TFE polymer and an aqueous dispersion of a matrix polymer, extruding the mixture to form an intermediate fiber structure, and forming the intermediate fiber structure.
  • the matrix polymer is decomposed by firing and the TFE polymer particles are sintered to obtain TFE polymer fibers.
  • Low molecular weight PTFE can also be manufactured by the manufacturing method of the present disclosure.
  • Low molecular weight PTFE may be produced by polymerization, or may be produced by reducing the molecular weight of high molecular weight PTFE obtained by polymerization by a known method (thermal decomposition, radiation decomposition, etc.).
  • Low-molecular-weight PTFE also called PTFE micropowder
  • PTFE micropowder with a molecular weight of 600,000 or less has excellent chemical stability and extremely low surface energy, and is resistant to fibrillation, improving slipperiness and the texture of the coating surface. It is suitable as an additive for the production of plastics, inks, cosmetics, paints, greases, office automation equipment parts, toners, etc. (see, for example, JP-A-10-147617).
  • low molecular weight PTFE may be obtained by polymerizing TFE or a monomer copolymerizable with TFE in the presence of a chain transfer agent.
  • 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 preferred, and ethane and propane are even more preferred.
  • the amount of the chain transfer agent is preferably 10 mass ppm or more or more than 10 mass ppm relative to the aqueous medium.
  • the low molecular weight PTFE obtained by the above polymerization when using the low molecular weight PTFE obtained by the above polymerization as a powder, it can be made into powder particles by coagulating the above aqueous dispersion.
  • high molecular weight PTFE means PTFE that has non-melt processability and fibrillation property.
  • low molecular weight PTFE means PTFE that has melt processability and does not have fibrillation properties.
  • the above-mentioned non-melt processability means a property in which 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 can be determined by "paste extrusion” which is a typical method of molding "high molecular weight PTFE powder” which is a powder made from a TFE polymer.
  • Paste extrusion is usually possible because high molecular weight PTFE has fibrillating properties. If the unfired molded product obtained by paste extrusion has no substantial strength or elongation, for example, if the elongation is 0% and it breaks when pulled, it can be considered that it does not 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 above standard specific gravity is measured by a water displacement method according to ASTM D792 using a sample molded according to 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 was measured in accordance with ASTM D 1238 using a flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation) and a 2 ⁇ -8L die under a load of 0.7 MPa using a 2 g sample that had been preheated at 380°C for 5 minutes. This value is measured while maintaining the above temperature.
  • the high molecular weight PTFE has a much higher melt viscosity than the low molecular weight PTFE, and it is difficult to accurately measure the melt viscosity.
  • melt viscosity is employed as an index of the molecular weight of the high molecular weight PTFE
  • melt viscosity is employed as an index of the molecular weight of the low molecular weight PTFE. Note that there is no known measuring method that can directly specify 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 is determined by the differential heat (differential heat) obtained by heating PTFE, which has no history of being heated to a temperature of 300°C or higher, at a rate of 10°C/min using a TG/DTA (differential thermogravimetric simultaneous measuring device). It can be specified as the temperature corresponding to the maximum value appearing on the DTA) curve.
  • the peak temperature of PTFE may be 322-347°C.
  • the upper limit of the peak temperature of PTFE is 347°C or lower, 346°C or lower, 345°C or lower, 344°C or lower, 343°C or lower, 342°C or lower, 341°C or lower, or 340°C or lower. It's fine.
  • the lower limit of the peak temperature of PTFE may be 333°C or higher and 335°C or higher.
  • the upper limit of the peak temperature of the PTFE may be 333°C or lower and 332°C or lower.
  • the lower limit of the peak temperature of PTFE may be 322°C or higher and 324°C or higher.
  • the average primary particle diameter of the primary particles of low molecular weight PTFE is preferably 10 to 300 nm, more preferably 50 nm or more, even more preferably 100 nm or more, even more preferably 150 nm or more, and even more preferably 250 nm. It is as follows. A relatively small average primary particle diameter of the primary particles can be obtained, for example, by adding a modifying monomer to the polymerization system at the initial stage of TFE polymerization.
  • the average primary particle diameter of the primary particles of low molecular weight PTFE can be measured by a dynamic light scattering method.
  • a low molecular weight PTFE aqueous dispersion with a polymer solid concentration of approximately 1.0% by mass was prepared, and using a dynamic light scattering method, the measurement temperature was set at 25°C and the refractive index of the solvent (water) was adjusted. 1.3328, the viscosity of the solvent (water) is 0.8878 mPa ⁇ s, and the number of integrations is 70.
  • ELSZ-1000S manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • the above average primary particle diameter can also be measured by the following method. Dilute the dispersion liquid with water until the solid content concentration is 0.15% by mass, and measure the transmittance of 550 nm projected light for the unit length of the obtained diluted latex and the directional diameter using a transmission electron micrograph. A calibration curve is created by measuring the number standard length and average particle diameter determined by the following steps. Using this calibration curve, the average particle diameter can be determined from the measured transmittance of each sample to 550 nm projection light.
  • the above-mentioned high molecular weight PTFE has a heat of fusion curve of 333 to 347°C when heated at a rate of 10°C/min using a differential scanning calorimeter [DSC] for PTFE that has no history of being heated to a temperature of 300°C or higher. It is preferable that at least one endothermic peak appears in the range of , and the heat of fusion at 290 to 350° C. calculated from the heat of fusion curve is 52 mJ/mg or more.
  • the heat of fusion of PTFE is more preferably 55 mJ/mg or more, still more preferably 58 mJ/mg or more.
  • 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.
  • a copolymer of TFE, HFP, and other monomers may be obtained as FEP by polymerizing other monomers that can be copolymerized with these monomers.
  • Other monomers include the fluoromonomers mentioned above (excluding TFE and HFP) and non-fluorine-containing monomers.
  • One or more types of other monomers can be used.
  • perfluoro(alkyl vinyl ether) is preferred.
  • the content of other monomer units in FEP may be 0.1 to 2% by mass based on the total monomer units.
  • cyclohexane methanol, ethanol, propanol, ethane, propane, butane, pentane, hexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methyl chloride, etc.
  • buffering agent it is preferable to use ammonium carbonate, disodium hydrogen phosphate, or the like.
  • TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymers such as PFA and MFA and TFE/perfluoroallyl ether copolymers are usually polymerized at a polymerization temperature of 10 to 100°C. It is preferable to carry out the process at a pressure of 0.3 to 6.0 MPaG.
  • TFE, perfluoro (alkyl vinyl ether) and other monomers may also be obtained.
  • Other monomers include the fluoromonomers mentioned above (excluding TFE and perfluoro(alkyl vinyl ether)) and non-fluorine-containing 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% by mass based on the total monomer units.
  • TFE, perfluoroallyl ether, and others can be produced as TFE/perfluoroallyl ether copolymers.
  • a copolymer of monomers may also be obtained.
  • Other monomers include the fluoromonomers mentioned above (excluding TFE and perfluoroallyl ether) and fluorine-free monomers.
  • One or more types of other monomers can be used.
  • the content of other monomer units in the TFE/perfluoroallyl ether copolymer may be 0.1 to 2% by mass based on the total monomer units.
  • TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer and TFE/perfluoroallyl ether copolymer cyclohexane, methanol, ethanol, propanol, propane, butane, pentane, hexane, carbon tetrachloride, It is preferable to use chloroform, methylene chloride, methyl chloride, methane, ethane, etc., and it is preferable to use ammonium carbonate, disodium hydrogen phosphate, etc. as a pH buffering agent.
  • a nonionic surfactant is appropriately added to the aqueous dispersion of TFE/perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer and TFE/perfluoroallyl ether copolymer such as PFA and MFA, and if necessary, polyester is added.
  • a primer composition can be obtained by dissolving or dispersing ether sulfone, polyamideimide and/or polyimide, and metal powder in an organic solvent. This primer composition is applied to a metal surface, a melt-processable fluororesin composition is applied on the thus formed primer layer, and the melt-processable fluororesin composition layer is fired together with the primer layer. It can also be used in a resin coating method.
  • 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.
  • a copolymer of ethylene, TFE, and other monomers may be obtained as ETFE by polymerizing other monomers that can be copolymerized with these monomers.
  • Other monomers include the above-mentioned fluoromonomers (excluding TFE) and 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 to 20% by mass based on the total monomer units.
  • An electrolyte polymer precursor can also be manufactured using the manufacturing method of the present disclosure.
  • the electrolyte polymer precursor is preferably polymerized at a polymerization temperature of 10 to 100° C. and a polymerization pressure of 0.1 to 2.0 MPaG.
  • the electrolyte polymer precursor contains a functional group represented by -SO2X151 , -COZ151 or -POZ152Z153 ( X151 , Z151 , Z152 and Z153 are as described below) . It consists of monomers that can be converted into ion-exchangeable polymers 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 include ether oxygen and a -SO 2 F group.
  • n is , represents an integer from 0 to 3.
  • 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 is Represents an integer from 1 to 5.
  • 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 represent -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 an alkyl group, an aryl group, or a sulfonyl-containing group which may contain H, ammonium, an alkali metal, or a fluorine atom. ) can be mentioned.
  • monomers used in the electrolyte polymer precursor include compounds containing two fluorosulfonyl groups as described in WO 2007/013532, -SO 2 F groups and dioxolane as described in WO 2014/175123.
  • Perfluoromonomers having a ring can also be mentioned.
  • the electrolyte polymer precursor may be modified with a third monomer in a range of 0 to 20% by mass of the total monomers.
  • a third monomer in a range of 0 to 20% by mass of the total monomers.
  • CTFE vinylidene fluoride, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluorobutenyl vinyl ether; perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxolane, perfluoro-2-methylene-4-methyl-1 , 3-dioxole and other cyclic monomers; and divinylbenzene and other polyfunctional monomers.
  • the electrolyte polymer precursor obtained in this way is formed into a membrane, for example, and then subjected to hydrolysis with an alkaline solution and treatment with a mineral acid, and then used as a polymer electrolyte membrane for fuel cells, electrolyzers, redox flow batteries, etc. It can be used for.
  • an electrolyte polymer dispersion can be obtained by performing hydrolysis using an alkaline solution while maintaining the dispersed state of the electrolyte polymer precursor. Subsequently, by heating to 120° C. or higher in a pressurized container, it can be dissolved in, for example, a water/alcohol mixed solvent to form a solution.
  • the solution obtained in this way can be used, for example, as a binder for electrodes, or can be composited with various additives to form a cast film and used, for example, as an antifouling coating 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 generally be 0 to 9.8 MPaG.
  • the TFE/VDF copolymer may also be modified using a third monomer within a range of 0 to 50 mol% of the total monomers.
  • TFE:ethylene:third monomer (30-85):(10-69.9):(0.1-10).
  • the third monomer may be a fluorine-free ethylenic monomer.
  • the fluorine-free ethylenic monomer is preferably selected from ethylenic monomers having 6 or less carbon atoms in order to maintain heat resistance and chemical resistance.
  • Examples include sulfonic acid, acrylic acid, and methacrylic acid.
  • aqueous dispersion of the TFE/VDF copolymer on a porous substrate made of polyolefin resin and use it as a composite porous membrane. It is also preferable to disperse inorganic particles and/or organic particles in an aqueous dispersion and coat it on a porous substrate to use it as a composite porous membrane.
  • the composite porous membrane thus obtained can be used as a separator for lithium secondary batteries.
  • the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure can be suitably used in a coating composition, and can be suitably used in a liquid coating composition.
  • the coating composition of the present disclosure contains a fluoropolymer aqueous dispersion in which the content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms is reduced, and therefore has a large contact angle and a small coefficient of friction. Gives a film.
  • the reason for this is not clear, but since the aqueous fluoropolymer dispersion contains a low content of fluorine-containing compounds having hydrophilic groups, the dispersion stability of the fluoropolymer particles in the coating composition is moderately low. This is presumed to be because, when forming a film, the fluoropolymer particles float to the surface of the film more easily than other components, resulting in a higher content of fluoropolymer on the surface of the film.
  • the coating composition of the present disclosure may contain other components in addition to the above-described aqueous fluoropolymer dispersion.
  • Other components include film forming agents, binder resins, and the like.
  • the coating composition of the present disclosure can be prepared by mixing the aqueous fluoropolymer dispersion of the present disclosure and other ingredients.
  • a coating composition with an adjusted solid content concentration may be prepared by mixing the fluoropolymer aqueous dispersion of the present disclosure and an aqueous medium.
  • a coating composition in which the content of the nonionic surfactant is adjusted may be prepared by mixing the fluoropolymer aqueous dispersion of the present disclosure and a nonionic surfactant.
  • the coating compositions of the present disclosure may have a different content of fluoropolymer than the aqueous fluoropolymer dispersions of the present disclosure, and a different content of nonionic surfactants than the aqueous fluoropolymer dispersions of the present disclosure. It may have a content.
  • the coating composition of the present disclosure contains a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the coating composition is more than 0 ppb by mass and less than 300 ppb by mass, based on the coating composition.
  • the preferable upper limit of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the coating composition is 280 mass ppb or less, 260 mass ppb or less, 240 mass ppb or less, 220 mass ppb or less, 200 mass ppb or less, It is 180 mass ppb or less, 160 mass ppb or less, or 140 mass ppb or less.
  • the preferable lower limits of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the coating composition are 0.1 mass ppb or more, 1 mass ppb or more, 5 mass ppb or more, 10 mass ppb or more, and 20 mass ppb.
  • the content is 30 mass ppb or more, 40 mass ppb or more, or 50 mass ppb or more.
  • fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms examples include those mentioned above as the fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms used in the polymerization of the fluoromonomer. That is, one embodiment of the coating composition contains at least a fluorine-containing surfactant having 7 or less carbon atoms as a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms.
  • the coating composition of the present disclosure contains a fluorine-containing compound having a hydrophilic group.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group in the coating composition is more than 0 ppb by mass and less than 300 ppb by mass, based on the coating composition.
  • the preferable upper limit of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the coating composition is 280 mass ppb or less, 260 mass ppb or less, 240 mass ppb or less, 220 mass ppb or less, 200 mass ppb or less, It is 180 mass ppb or less, 160 mass ppb or less, or 140 mass ppb or less.
  • the preferable lower limits of the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms in the coating composition are 0.1 mass ppb or more, 1 mass ppb or more, 5 mass ppb or more, 10 mass ppb or more, and 20 mass ppb.
  • the amount is 30 mass ppb or more, 40 mass ppb or more, or 50 mass ppb or more.
  • fluorine-containing compound having a hydrophilic group examples include those mentioned above as the fluorine-containing surfactant used in the polymerization of the fluoromonomer.
  • the coating composition of the present disclosure contains a film forming agent.
  • the coating composition can suppress the occurrence of cracks during drying of the resulting film, and has excellent processing workability.
  • film-forming agents include acrylic resins such as depolymerizable acrylic resins, urethane resins, polyethylene glycols, polypropylene glycols, and the like.
  • the depolymerizable acrylic resin gradually decomposes while maintaining its binder effect on the fluoropolymer when the coating composition of the present disclosure is coated, dried, and then baked, making it possible to prevent the occurrence of cracks.
  • the coating composition of the present disclosure contains a depolymerizable acrylic resin along with PTFE.
  • the depolymerizable acrylic resin is preferably one that remains until the temperature at which PTFE starts melting (melting temperature) even if depolymerization starts below the melting point of PTFE, and decomposes and volatilizes at the firing (processing) temperature.
  • the melting temperature of PTFE usually 240-345°C
  • at least 5%, especially at least 10%, at least 50%, preferably at least 20% remains, and at the calcination (processing) temperature (usually above the melting temperature of PTFE 415
  • the calcination (processing) temperature usually above the melting temperature of PTFE 415
  • the depolymerization (decomposition) temperature of the depolymerizable acrylic resin is about 200° C. or higher and lower than the firing (processing) temperature.
  • depolymerizable acrylic resin which remains approximately 25 to 50% in the temperature range of 300 to 320°C and approximately 20 to 10% in the temperature range of 330 to 345°C, prevents shrinkage cracks regardless of the type of resin.
  • Any depolymerizable acrylic resin that satisfies this condition is suitable from the viewpoint of a balance between the effect and the coloring prevention effect, and any depolymerizable acrylic resin can be used.
  • Preferred examples include methacrylate homopolymers or copolymers that essentially contain a methacrylate monomer represented by the formula (wherein R is an alkyl group or hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
  • Preferred examples of the methacrylate monomer include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, dimethylpropyl methacrylate, butyl methacrylate, and pentyl methacrylate.
  • a depolymerizable acrylic resin containing butyl methacrylate as a monomer is preferred because it has a low glass transition temperature and good depolymerizability (degradability).
  • a stable emulsion can be formed using a homopolymer, but from the viewpoint of stabilizing the emulsion, a monomer having a carboxyl group or a hydroxyl group may be used as a comonomer as appropriate.
  • the depolymerizable acrylic resin for example, fine particles (depolymerizable acrylic resin emulsion) produced by a method such as emulsion polymerization can be used as they are, and the average particle size thereof is 0.1 to 100 ⁇ m, particularly 0.2 to 100 ⁇ m. Preferably, the thickness is 1 ⁇ m. If the average particle size is less than 0.1 ⁇ m, mud cracks tend to occur, and if it exceeds 100 ⁇ m, coating tends to become difficult.
  • the content of the depolymerizable acrylic resin is preferably 5 to 25 parts, more preferably 7 to 20 parts, based on 100 parts of fluoropolymer, from the viewpoint of film-forming properties and prevention of film discoloration. parts, more preferably 10 to 15 parts.
  • the depolymerizable acrylic resin is preferably mixed with other components in the form of an emulsion.
  • the coating composition of the present disclosure contains a binder resin.
  • the coating composition can provide a film with excellent adhesion to the substrate.
  • the binder resin has the effect of improving the film hardness and gloss of the resulting film.
  • binder resin examples include polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyarylene sulfide (PAS), polyetherimide, polyetheretherketone, and aromatic polyester.
  • PAI polyamideimide
  • PI polyimide
  • PES polyethersulfone
  • PAS polyarylene sulfide
  • polyetherimide polyetheretherketone
  • aromatic polyester examples include polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyarylene sulfide (PAS), polyetherimide, polyetheretherketone, and aromatic polyester.
  • PAI polyamideimide
  • PI polyimide
  • PES polyethersulfone
  • PAS polyarylene sulfide
  • polyetherimide polyetheretherketone
  • aromatic polyester examples include polyetherimide, polyetheretherketone, and aromatic polyester.
  • the binder resin may be used alone or in combination of two or more.
  • PAI is a resin made of a polymer having amide bonds and imide bonds in its molecular structure.
  • PAI is not particularly limited, but includes, for example, a reaction between an aromatic diamine having an amide bond in the molecule and an aromatic tetravalent carboxylic acid such as pyromellitic acid; a reaction between an aromatic trivalent carboxylic acid such as trimellitic anhydride and a , 4-diaminophenyl ether and other diamines and diisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate; and resins made of high molecular weight polymers obtained by various reactions such as reactions with dibasic acids having an aromatic imide ring in the molecule and diamines. etc.
  • PAI it is preferable to use a polymer having an aromatic ring in the main chain because of its excellent heat resistance.
  • PI is a resin made of a polymer having imide bonds in its molecular structure.
  • the PI is not particularly limited, but examples include resins made of high molecular weight polymers obtained by reaction of aromatic tetravalent carboxylic acid anhydrides such as pyromellitic anhydride.
  • PI it is preferable to use a polymer having an aromatic ring in the main chain from the viewpoint of excellent heat resistance.
  • PES is not particularly limited, examples thereof include resins made of polymers obtained by polycondensation of dichlorodiphenyl sulfone and bisphenol.
  • PAS is a resin made of a polymer having a repeating unit represented by the general formula -[Ar-S]- (wherein Ar represents an arylene group).
  • the above-mentioned PAS is not particularly limited, but includes, for example, polyphenylene sulfide (PPS).
  • the binder resin at least one selected from the group consisting of PAI, PI, PES, and PPS is preferred, and PAI is more preferred, since it can provide a film with even better adhesion to the base material.
  • PES is preferable as the binder resin from the viewpoint of being able to suppress coloring during firing and increasing the degree of freedom in color tone of the film.
  • One preferred embodiment is to use a combination of PAI and PES as the binder resin.
  • the content of the binder resin is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, and preferably 15% by mass or less, based on the coating composition. , more preferably 12% by mass or less.
  • the content of the binder resin is within the above range, it is possible to provide a film with even better adhesion to the base material.
  • the mass ratio of the fluoropolymer to the binder resin is preferably from 90/10 to 50/50, and preferably from 85/15 to 60/40. More preferably, the ratio is 80/20 to 70/30.
  • the mass ratio of the fluoropolymer to the binder resin is within the above range, a film with even better adhesion to the substrate can be provided.
  • the coating composition of the present disclosure may contain other components.
  • Other ingredients include preservatives, water-soluble polymer compounds, pigments, fillers, antifoaming agents, desiccants, thickeners, organic solvents, leveling agents, anti-cissing agents, dispersants, antifreeze agents, and solid lubricants.
  • anti-settling agents moisture absorbers, surface conditioning agents, thixotropic agents, viscosity modifiers, anti-gelling agents, ultraviolet absorbers, HALS (light stabilizers), matting agents, plasticizers, anti-color separation agents, Anti-skinning agent, anti-scratch agent, rust preventive agent, anti-mold agent, antibacterial agent, antioxidant, flame retardant, anti-sag agent, antistatic agent, silane coupling agent, various reinforcing materials, various extenders, conductive Examples include sex fillers, colloidal silica, and the like.
  • the coating composition of the present disclosure can suppress spoilage and bacterial growth of the coating composition even when the coating composition is stored for a long period of time.
  • preservatives examples include isothiazolone, azole, pronopol, chlorothalonil, methylsulfonyltetrachlorpyrodine, carventazim, fluoroforbet, sodium diacetate, diiodomethylparatolylsulfone, and the like.
  • the content of the preservative in the coating composition of the present disclosure is preferably 0.01 to 0.5% by mass, more preferably 0.05 to 0.2% by mass, based on the fluoropolymer.
  • Water-soluble polymer compounds include methylcellulose, alumina sol, polyvinyl alcohol, carboxylated vinyl polymer, polyethylene oxide (dispersion stabilizer), polyethylene glycol (dispersion stabilizer), polyvinylpyrrolidone (dispersion stabilizer), phenolic resin, urea resin, Examples include epoxy resin, melamine resin, polyester resin, polyether resin, acrylic silicone resin, silicone resin, silicone polyester resin, and polyurethane resin.
  • the pigment various conventionally known pigments can be used, such as titanium oxide, carbon black, red iron, and extender pigments.
  • the pigment content is preferably 0.1 to 20.0% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, based on the coating composition.
  • fillers examples include inorganic fillers, diamonds, fluorinated diamonds, carbon black, and the like.
  • Inorganic fillers include, in addition to pigments, mica particles, mica particles coated with pigments, titanium-coated mica, inorganic nitrides, carbides, borides, and zirconium, tantalum, titanium, tungsten, silicon, aluminum, or beryllium.
  • Oxides specifically, aluminum oxide, silicon carbide, zirconium oxide, zirconium carbide, etc.
  • Examples include garnet, quartz, garnet, barium sulfate, and glass.
  • the inorganic filler provides a function of improving wear resistance, and mica is preferable from the viewpoint of providing an aesthetic appearance.
  • the particle size of the mica particles is 10 to 100 ⁇ m, preferably 15 to 50 ⁇ m. If the particle size is less than 10 ⁇ m, there is a tendency for abrasion resistance and glitter to decrease, and if it exceeds 100 ⁇ m, there is a tendency for non-adhesiveness to decrease.
  • Pigment-coated mica particles are obtained by attaching a pigment such as TiO 2 .Fe 2 O 3 to the mica particles by a sintering vapor deposition method or the like.
  • metal flakes examples include flakes of titanium, zirconium, aluminum, zinc, antimony, tin, iron, and nickel, with titanium and zirconium being preferred from the viewpoint of resistance to rust.
  • size those in the range of sizes normally used for paints can be used.
  • Examples of the metal powder include gold, silver, copper, platinum, and stainless steel powder.
  • aqueous antifoaming agents can be used, including lower alcohols such as methanol, ethanol, butanol, etc.; higher alcohols such as amyl alcohol, polypropylene glycol and derivatives thereof; oleic acid, tall oil, and mineral oil. , oils and fats such as soap; surfactants such as sorbitan fatty acid ester, polyethylene glycol fatty acid ester, Pluronic (registered trademark) type nonionic surfactants; silicone surfactants such as siloxane, silicone resin, etc.; Alternatively, they are used in combination.
  • lower alcohols such as methanol, ethanol, butanol, etc.
  • higher alcohols such as amyl alcohol, polypropylene glycol and derivatives thereof
  • oleic acid tall oil, and mineral oil.
  • oils and fats such as soap
  • surfactants such as sorbitan fatty acid ester, polyethylene glycol fatty acid ester, Pluronic (registered trademark) type nonionic sur
  • Typical commercially available antifoaming agents include B-series (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) such as Adekanate B and Adekanate B1068; SN deformers such as Formaster DL, Nopco NXZ, and SN Deformer 113, 325, 308, and 368; Series; Dehydran 1293, Dehydran 1513 [manufactured by San Nopco Co., Ltd.]; Fluonon SB-110N, SB-210, 510, 551, Aqualene 800, 805, Aqualene 1488 [manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.]; Surfynol 104E, 440 ( KS-607A (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.); FS Antifoam (manufactured by Dow Corning); BYK-020, 031, 073, W (manufactured by Big Chemie); Dehydran 981 (man
  • Examples of the desiccant include cobalt oxide.
  • thickeners examples include methyl cellulose, polyvinyl alcohol, and carboxylated vinyl polymers.
  • the content of the thickener is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass.
  • a high boiling point polyhydric alcohol is preferred.
  • the high boiling point polyhydric alcohol can prevent mud cracks from occurring when the coating composition of the present disclosure is dried after being applied.
  • a high-boiling polyhydric alcohol (hereinafter referred to as polyhydric alcohol) has two or more hydroxyl groups and a boiling point of 100°C or higher.
  • Polyhydric alcohols containing nitrogen atoms are not preferred because they cause coloring due to thermal decomposition during firing.
  • the boiling point is at least the drying temperature of the coating composition, more preferably at least 150°C, especially at least 200°C.
  • the polyhydric alcohol preferably has 2 to 3 hydroxyl groups. Substances with one or no hydroxyl group and a boiling point of 100° C. or higher have poor hydrophilicity, making uniform mixing difficult. Many of those having 4 or more hydroxyl groups are solid at room temperature, and it is difficult to expect mud crack prevention effects.
  • the polyhydric alcohol needs to be evaporated or decomposed and volatilized by heating during firing, which will be described later. Therefore, it is preferable that the boiling point or thermal decomposition temperature is below the melting temperature of the fluoropolymer contained in the coating composition, preferably below 340°C.
  • Suitable polyhydric alcohols include, for example, ethylene glycol (boiling point: 198°C), 1,2-propanediol (boiling point: 188°C), 1,3-propanediol (boiling point: 214°C), and 1,2-butane.
  • Diol (boiling point: 190°C), 1,3-butanediol (boiling point: 208°C), 1,4-butanediol (boiling point: 229°C), 1,5-pentanediol (boiling point: 242°C), 2-butene -1,4-diol (boiling point: 235°C), glycerin (boiling point: 290°C), 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (boiling point: 295°C), 1,2,6-hexane Examples include one or more of triol (boiling point: 178° C./under pressure of 5 mmHg). Among them, glycerin is preferred.
  • the content of polyhydric alcohol is generally 5 to 18% by weight, preferably 7 to 15% by weight, particularly preferably 7 to 12% by weight, based on the fluoropolymer.
  • the content of the polyhydric alcohol is within the above range, it is possible to prevent mud cracks from occurring while preventing coloring of the resulting film.
  • an organic solvent other than the high-boiling polyhydric alcohol may be blended within a range that does not impair the effects of the present disclosure.
  • organic solvents include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, aliphatic hydrocarbon solvents having 9 to 11 carbon atoms, and aliphatic hydrocarbon solvents having 10 to 12 carbon atoms.
  • a film can be obtained by using the coating composition of the present disclosure.
  • the film obtained from the coating composition of the present disclosure has excellent water and oil repellency and low friction properties.
  • a method for producing an aqueous fluoropolymer dispersion comprising: producing an aqueous fluoropolymer dispersion containing a fluoropolymer; In a reactor, a fluoromonomer is polymerized in the presence of a fluorine-containing surfactant, a polymerization initiator, and an aqueous medium to prepare an aqueous dispersion containing a fluoropolymer, Heat treatment is applied to the aqueous dispersion, Adding a nonionic surfactant to the heat-treated aqueous dispersion, Bringing an aqueous dispersion containing a nonionic surfactant into contact with an ion exchange resin, A manufacturing method is provided for concentrating the aqueous dispersion obtained after contacting with an ion exchange resin.
  • aqueous dispersion is prepared by polymerization and before the aqueous dispersion is subjected to heat treatment, (a) the fluoromonomer remaining in the reactor is removed from the reactor, and (b) the fluoromonomer remaining in the reactor is removed.
  • a manufacturing method according to the first aspect which performs at least one of the following operations: recovering an aqueous dispersion of and storing the aqueous dispersion in a container different from a reactor.
  • a manufacturing method according to a second aspect is provided, in which a radical generator is added to the aqueous dispersion after performing at least one of the operations (a) and (b) and before heat treating the aqueous dispersion. be done.
  • a radical generator is added to the aqueous dispersion to prepare an aqueous dispersion containing a radical generator.
  • a manufacturing method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the temperature of the heat treatment is 50° C. or higher.
  • the temperature of the heat treatment is 50° C. or higher.
  • a manufacturing method according to a fifth aspect is provided in which the aqueous dispersion is cooled to below 50° C. after heat treatment and before contacting the aqueous dispersion with the ion exchange resin.
  • aqueous dispersion in which the content of the nonionic surfactant in the aqueous dispersion is 5% by mass or more based on the fluoropolymer by adding a nonionic surfactant to the heat-treated aqueous dispersion.
  • a manufacturing method according to any one of the first to sixth aspects is provided.
  • ⁇ 8> According to the eighth aspect of the present disclosure, there is provided a manufacturing method according to any one of the first to seventh aspects, in which the nonionic surfactant is represented by the general formula (i).
  • R 6 -O-A 1 -H (i) (In the formula, R 6 is a linear or branched primary or secondary alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, and A 1 is a polyoxyalkylene chain.)
  • a manufacturing method according to any one of the first to eighth aspects, in which the contact between the aqueous dispersion and the ion exchange resin is repeated two or more times.
  • a production method according to any one of the first to ninth aspects is provided, in which the aqueous dispersion is concentrated by a method of separating the aqueous dispersion into two or more phases and recovering the concentrated phase.
  • a manufacturing method according to any one of the first to tenth aspects is provided, which comprises adding a nonionic surfactant to a concentrated aqueous dispersion.
  • a fluoropolymer aqueous dispersion comprising: Contains a fluoropolymer, a nonionic surfactant, and a fluorine-containing compound having a hydrophilic group with 7 or less carbon atoms, The content of the fluoropolymer is 50 to 70% by mass based on the aqueous fluoropolymer dispersion, The content of the nonionic surfactant is 4.0 to 12% by mass based on the fluoropolymer, Provided is an aqueous fluoropolymer dispersion in which the content of a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms is more than 0 ppb by mass and
  • an aqueous fluoropolymer dispersion according to a twelfth aspect wherein the nonionic surfactant is represented by general formula (i).
  • R 6 -O-A 1 -H (i) (In the formula, R 6 is a linear or branched primary or secondary alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, and A 1 is a polyoxyalkylene chain.)
  • R 6 is a linear or branched primary or secondary alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, and A 1 is a polyoxyalkylene chain.
  • the fluoropolymer contains perfluoro(alkyl vinyl ether) units.
  • an aqueous fluoropolymer dispersion that does not substantially contain a fluorine-containing compound having a hydrophilic group represented by general formula (2).
  • General formula (2) [C n-1 F 2n-1 COO ⁇ ]M + (In the formula, n is an integer from 9 to 14, and M + represents a cation.)
  • n is an integer from 9 to 14, and M + represents a cation.
  • M + represents a cation.
  • Standard specific gravity Using a sample molded in accordance with ASTM D4895-89, measurement was performed by a water displacement method in accordance with ASTM D-792.
  • Viscosity Viscosity at 25° C. was measured using a B-type rotational viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., rotor No. 2) under conditions of a rotation speed of 60 rpm and a measurement time of 120 seconds.
  • Calibration curve Five levels of methanol standard solutions of fluorine-containing compounds having a hydrophilic group with carbon number of 7 or less with known concentrations of 0.1 to 100 ng/mL were prepared and analyzed using a liquid chromatograph mass spectrometer (Waters, LC-MS ACQUITY UPLC/ Measurements were made using TQD). A calibration curve was created using first-order approximation from each sample concentration and the integral value of the peak.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms was measured using a liquid chromatograph mass spectrometer.
  • the peak area of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms was determined by the MRM method, and the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms contained in the aqueous dispersion was determined.
  • the limit of quantification is 10 mass ppb.
  • PFNA Perfluorononanoic acid
  • PFDA perfluorodecanoic acid
  • PFUnDA perfluoroundecanoic acid
  • PFDoDA perfluorododecanoic acid
  • PFTrDA perfluorotetradecanoic acid
  • PFTeDA perfluotridecanoic acid with known concentrations of 0.1 to 50 ng/mL
  • Five standard methanol solutions of (PFTrDA) and perfluorotetradecanoic acid (PFTeDA) were prepared and measured using a liquid chromatograph mass spectrometer (Waters, LC-MS ACQUITY UPLC/TQD).
  • a calibration curve was created using first-order approximation from each sample concentration and the integral value of the peak.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group represented by general formula (2) was measured.
  • the peak area of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group represented by the general formula (2) is determined by the MRM method
  • the peak area of the fluorine-containing compound having the hydrophilic group represented by the general formula (2) contained in the aqueous dispersion is determined by the MRM method.
  • the content of the compound was determined.
  • the limit of quantification is 10 mass ppb.
  • Synthesis example 1 White solid A was obtained by the method described in Synthesis Example 1 of International Publication No. 2021/045228.
  • the obtained white solid A was a fluorine-containing compound having a hydrophilic group having 7 or less carbon atoms.
  • PTFE aqueous dispersion 1-1 was taken out from the reactor into the atmosphere and cooled, and the paraffin wax was removed to obtain PTFE aqueous dispersion 1-2.
  • the solid content concentration of the obtained PTFE aqueous dispersion 1-2 was 30.0% by mass, and the average primary particle diameter was 270 nm.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion 1-2 was diluted with deionized water so that the solid content concentration was about 10% by mass, coagulated under high-speed stirring conditions, and the coagulated wet powder was dried at 150 ° C. for 18 hours. .
  • the standard specific gravity of the obtained PTFE powder was 2.163, and the PPVE content was 0.28% by mass.
  • Comparative example 1 To the PTFE aqueous dispersion 1-2 obtained in Production Example 1, surfactant (a) was added as a nonionic surfactant in an amount of 10 parts by mass per 100 parts by mass of PTFE to make PTFE aqueous dispersion C-1. was prepared. A strongly basic anion exchange resin was added to the PTFE aqueous dispersion C-1 in an amount of 60 parts by mass per 100 parts by mass of PTFE, and after gently stirring for 180 minutes, the anion exchange resin was separated by filtration to obtain PTFE. Aqueous dispersion C-2 was obtained.
  • an anion exchange resin was added again to the PTFE aqueous dispersion C-2, and after stirring gently for 180 minutes, the anion exchange resin was separated by filtration to obtain an aqueous PTFE dispersion C-3.
  • Surfactant (a) was added to the obtained PTFE aqueous dispersion C-3 in an amount of 16 parts by mass per 100 parts by mass of PTFE, and the mixture was kept at 63°C for 3 hours to separate into a supernatant phase and a concentrated phase. did. Only the concentrated phase was collected to obtain PTFE aqueous dispersion C-4.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion C-4 had a solid concentration of 69.1% by mass and a nonionic surfactant content of 2.7% by mass based on PTFE.
  • surfactant (b) was added at a concentration of 5.0% by mass based on PTFE
  • ammonium lauryl sulfate was added at 500 ppm based on PTFE
  • an isothiazolone preservative was added.
  • Aqueous ammonia was added to the solution at a concentration of 1000 ppm based on PTFE and a pH of 9.5. Further, deionized water was added so that the solid content was 63% by mass to obtain PTFE aqueous dispersion C-5.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion C-5 had a solid concentration of 62.9% by mass, a nonionic surfactant content of 5.0% by mass based on PTFE, a pH of 9.5, and a viscosity of It was 26.8 mPa ⁇ s.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group represented by general formula (2) was below the quantification limit (10 mass ppb) in all cases.
  • Example 1 The entire amount of PTFE aqueous dispersion 1-2 obtained in Production Example 1 was transferred to a heat treatment container. It was heated to 80°C in 30 minutes in an air atmosphere in a heat treatment container, and then 2.6 g of ammonium persulfate (with a carbon number of 7 or less in the aqueous dispersion) dissolved in 40 g of deionized water was added as a radical generator. 1.0 times the number of moles of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group) was added and maintained for 3 hours to obtain PTFE aqueous dispersion 1-3.
  • a nonionic surfactant was added, and an anion It was brought into contact with an exchange resin twice, phase separation and concentration were performed, and only the concentrated phase was collected to obtain PTFE aqueous dispersion 1-4.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion 1-4 had a solid concentration of 70.2% by mass and a nonionic surfactant content of 2.6% by mass based on PTFE.
  • PTFE aqueous dispersion 1-5 had a solid content concentration of 63.0% by mass, a nonionic surfactant content of 5.0% by mass based on PTFE, a pH of 9.6, and a viscosity of It was 26.2 mPa ⁇ s.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group represented by the general formula (2) with carbon number n of 9 to 14 was below the quantification limit (10 mass ppb) in all cases.
  • Example 2 In the PTFE aqueous dispersion 1-4 obtained in Example 1, the ratio of nonionic surfactant to PTFE and the ratio of water to PTFE were the same as those before the phase separation concentration in Example 1. Surfactant (a) and deionized water were added thereto so that the temperature was maintained at 61° C. for 3 hours, and the mixture was separated into a supernatant phase and a concentrated phase. Only the concentrated phase was collected to obtain PTFE aqueous dispersion 2-1.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion 2-1 had a solid concentration of 71.5% by mass and a nonionic surfactant content of 2.4% by mass based on PTFE.
  • surfactant (b), ammonium lauryl sulfate, isothiazolone-based preservative, and aqueous ammonia were added to the obtained PTFE aqueous dispersion 2-1. Furthermore, deionized water was added so that the solid content was 63% by mass to obtain PTFE aqueous dispersion 2-2.
  • the obtained PTFE aqueous dispersion 2-2 had a solid concentration of 62.9% by mass, a nonionic surfactant content of 5.1% by mass based on PTFE, a pH of 9.5, and a viscosity of 62.9% by mass. It was 26.0 mPa ⁇ s.
  • the content of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group represented by the general formula (2) with carbon number n of 9 to 14 was below the quantification limit (10 mass ppb) in all cases.
  • Polyamideimide resin aqueous dispersion Aqueous dispersion of polyamideimide resin varnish prepared by the method described in Production Example 1 of International Publication No. 2016/147790
  • Carbon black pigment mill base solid content concentration: 20% by mass
  • An aqueous black pigment paste made by pulverizing commercially available carbon black pigment (average particle size 100 nm or less) together with a nonionic surfactant and water using a sand mill and glass beads as a dispersion media.
  • Methyl cellulose Leveling agent Acetylene glycol Depolymerizable acrylic resin
  • Emulsion Butyl methacrylate resin, average particle size 0.3 ⁇ m, content of butyl methacrylate resin 40% by mass
  • Hydrocarbon solvent mixture of C10 to C12 aliphatic saturated hydrocarbons
  • Primer composition P-1 was obtained by stirring and mixing the following components.
  • PTFE aqueous dispersion C-5 40.0 parts
  • Polyamide-imide resin aqueous dispersion 39.0 parts 50% by mass aqueous solution of nonionic surfactant 8.0 parts
  • Carbon black pigment mill base (solid content concentration: 20% by mass) 3 .6 parts
  • Thickener 7.0 parts
  • Leveling agent 1.0 parts Water 1.4 parts
  • top coat composition T-1 was obtained by stirring and mixing the following components.
  • PTFE aqueous dispersion C-5 70.0 parts
  • Depolymerizable acrylic resin emulsion 12.6 parts 50% by mass
  • aqueous solution of nonionic surfactant 7.9 parts
  • Hydrocarbon solvent 1.3 parts
  • primer composition P-1 was applied onto the aluminum base material and dried at 100°C for 20 minutes.
  • top coat composition T-1 was applied onto the primer film, dried at 100°C for 20 minutes, and then heated at 380°C for 20 minutes to obtain a film. The contact angle and friction coefficient of this film were measured. The results are shown in Table 3.
  • Example 3 Comparative Example except that primer composition P-2 and top coat composition T-2 were obtained by using PTFE aqueous dispersion 1-5 instead of PTFE aqueous dispersion C-5. A film was obtained in the same manner as in 2. The contact angle and friction coefficient of this film were measured. The results are shown in Table 3.
  • Example 4 Comparative example except that primer composition P-3 and top coat composition T-3 were obtained by using PTFE aqueous dispersion 2-2 instead of PTFE aqueous dispersion C-5. A film was obtained in the same manner as in 2. The contact angle and friction coefficient of this film were measured. The results are shown in Table 3.

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Abstract

フルオロポリマーを含有するフルオロポリマー水性分散液を製造するフルオロポリマー水性分散液の製造方法であって、反応器内で、含フッ素界面活性剤、重合開始剤および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を調製し、水性分散液に対して熱処理をし、熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加し、非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液と、イオン交換樹脂とを接触させ、イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液を濃縮する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、フルオロポリマー水性分散液および塗料組成物
 本開示は、フルオロポリマー水性分散液の製造方法、フルオロポリマー水性分散液および塗料組成物に関する。
 特許文献1には、フッ素化カルボン酸、その塩及びその前駆体から選ばれた少なくとも一種のフッ素化カルボン酸類を、ペルオキソ二硫酸イオンが存在する密閉容器中で熱水処理することを特徴とするフッ素化カルボン酸類の分解方法が記載されている。
特開2008-285449号公報
 本開示では、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低減された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。
 また、本開示では、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低減されたフルオロポリマー水性分散液を提供することを目的とする。
 本開示によれば、フルオロポリマーを含有するフルオロポリマー水性分散液を製造するフルオロポリマー水性分散液の製造方法であって、反応器内で、含フッ素界面活性剤、重合開始剤および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を調製し、水性分散液に対して熱処理をし、熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加し、非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液と、イオン交換樹脂とを接触させ、イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液を濃縮する製造方法が提供される。
 本開示によれば、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低減された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。
 また、本開示によれば、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低減されたフルオロポリマー水性分散液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。
 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。
 当該「有機基」の例は、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
シアノ基、
ホルミル基、
RaO-、
RaCO-、
RaSO-、
RaCOO-、
RaNRaCO-、
RaCONRa-、
RaOCO-、
RaOSO-、および、
RaNRbSO
(これらの式中、Raは、独立して、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、または、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
Rbは、独立して、Hまたは1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基である)
を包含する。
 上記有機基としては、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
 また、本開示において、「置換基」は、置換可能な基を意味する。当該「置換基」の例は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、脂肪族オキシ基、芳香族オキシ基、ヘテロ環オキシ基、脂肪族オキシカルボニル基、芳香族オキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、脂肪族スルホニル基、芳香族スルホニル基、ヘテロ環スルホニル基、脂肪族スルホニルオキシ基、芳香族スルホニルオキシ基、ヘテロ環スルホニルオキシ基、スルファモイル基、脂肪族スルホンアミド基、芳香族スルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基、アミノ基、脂肪族アミノ基、芳香族アミノ基、ヘテロ環アミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基、芳香族オキシカルボニルアミノ基、ヘテロ環オキシカルボニルアミノ基、脂肪族スルフィニル基、芳香族スルフィニル基、脂肪族チオ基、芳香族チオ基、ヒドロキシ基、シアノ基、スルホ基、カルボキシ基、脂肪族オキシアミノ基、芳香族オキシアミノ基、カルバモイルアミノ基、スルファモイルアミノ基、ハロゲン原子、スルファモイルカルバモイル基、カルバモイルスルファモイル基、ジ脂肪族オキシホスフィニル基、および、ジ芳香族オキシホスフィニル基を包含する。
 上記脂肪族基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族基としては、総炭素原子数1~8、好ましくは1~4のアルキル基、たとえば、メチル基、エチル基、ビニル基、シクロヘキシル基、カルバモイルメチル基などが挙げられる。
 上記芳香族基は、たとえば、ニトロ基、ハロゲン原子、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記芳香族基としては、炭素数6~12、好ましくは総炭素原子数6~10のアリール基、たとえば、フェニル基、4-ニトロフェニル基、4-アセチルアミノフェニル基、4-メタンスルホニルフェニル基などが挙げられる。
 上記ヘテロ環基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記ヘテロ環基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは2~10の5~6員ヘテロ環、たとえば2-テトラヒドロフリル基、2-ピリミジル基などが挙げられる。
 上記アシル基は、脂肪族カルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、芳香族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシル基としては、総炭素原子数2~8、好ましくは2~4のアシル基、たとえばアセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基、3-ピリジンカルボニル基などが挙げられる。
 上記アシルアミノ基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよく、たとえば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシルアミノ基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは2~8のアシルアミノ基、総炭素原子数2~8のアルキルカルボニルアミノ基、たとえばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などが挙げられる。
 上記脂肪族オキシカルボニル基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族オキシカルボニル基としては、総炭素原子数2~8、好ましくは2~4のアルコキシカルボニル基、たとえばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、(t)-ブトキシカルボニル基などが挙げられる。
 上記カルバモイル基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記カルバモイル基としては、無置換のカルバモイル基、総炭素数2~9のアルキルカルバモイル基、好ましくは無置換のカルバモイル基、総炭素原子数2~5のアルキルカルバモイル基、たとえばN-メチルカルバモイル基、N,N-ジメチルカルバモイル基、N-フェニルカルバモイル基などが挙げられる。
 上記脂肪族スルホニル基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、芳香族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族スルホニル基としては、総炭素原子数1~6、好ましくは総炭素原子数1~4のアルキルスルホニル基、たとえばメタンスルホニル基などが挙げられる。
 上記芳香族スルホニル基は、ヒドロキシ基、脂肪族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記芳香族スルホニル基としては、総炭素原子数6~10のアリールスルホニル基、たとえばベンゼンスルホニル基などが挙げられる。
 上記アミノ基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。
 上記アシルアミノ基は、たとえば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシルアミノ基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは総炭素原子数2~8のアシルアミノ基、より好ましくは総炭素原子数2~8のアルキルカルボニルアミノ基、たとえばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などが挙げられる。
 上記脂肪族スルホンアミド基、芳香族スルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基は、たとえば、メタンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基、2-ピリジンスルホンアミド基などであってもよい。
 上記スルファモイル基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記スルファモイル基としては、スルファモイル基、総炭素原子数1~9のアルキルスルファモイル基、総炭素原子数2~10のジアルキルスルファモイル基、総炭素原子数7~13のアリールスルファモイル基、総炭素原子数2~12のヘテロ環スルファモイル基、より好ましくはスルファモイル基、総炭素原子数1~7のアルキルスルファモイル基、総炭素原子数3~6のジアルキルスルファモイル基、総炭素原子数6~11のアリールスルファモイル基、総炭素原子数2~10のヘテロ環スルファモイル基、たとえば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、N,N-ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基、4-ピリジンスルファモイル基などが挙げられる。
 上記脂肪族オキシ基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、メトキシ基、エトキシ基、i-プロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシエトキシ基などを有していてもよい。上記脂肪族オキシ基としては、総炭素原子数1~8、好ましくは1~6のアルコキシ基、たとえばメトキシ基、エトキシ基、i-プロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシエトキシ基などが挙げられる。
 上記芳香族アミノ基、ヘテロ環アミノ基は、脂肪族基、脂肪族オキシ基、ハロゲン原子、カルバモイル基、該アリール基と縮環したヘテロ環基、脂肪族オキシカルボニル基、好ましくは総炭素原子数1~4の脂肪族基、総炭素原子数1~4の脂肪族オキシ基、ハロゲン原子、総炭素原子数1~4のカルバモイル基、ニトロ基、総炭素原子数2~4の脂肪族オキシカルボニル基を有していてもよい。
 上記脂肪族チオ基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、総炭素原子数1~8、より好ましくは総炭素原子数1~6のアルキルチオ基、たとえばメチルチオ基、エチルチオ基、カルバモイルメチルチオ基、t-ブチルチオ基などが挙げられる。
 上記カルバモイルアミノ基は、脂肪族基、アリール基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記カルバモイルアミノ基としては、カルバモイルアミノ基、総炭素原子数2~9のアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~10のジアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数7~13のアリールカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~12のヘテロ環カルバモイルアミノ基、好ましくはカルバモイルアミノ基、総炭素原子数2~7のアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~6のジアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数7~11のアリールカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~10のヘテロ環カルバモイルアミノ基、たとえば、カルバモイルアミノ基、メチルカルバモイルアミノ基、N,N-ジメチルカルバモイルアミノ基、フェニルカルバモイルアミノ基、4-ピリジンカルバモイルアミノ基などが挙げられる。
 本開示において、端点によって表わされる範囲には、その範囲内に含まれるすべての数値が含まれる(たとえば、1~10には、1.4、1.9、2.33、5.75、9.98などが含まれる)。
 本開示において、「少なくとも1」の記載には、1以上の全ての数値が含まれる(たとえば、少なくとも2、少なくとも4、少なくとも6、少なくとも8、少なくとも10、少なくとも25、少なくとも50、少なくとも100など)。
 以下、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。
1.フルオロポリマー水性分散液の製造方法
 フルオロモノマーを重合することにより得られる水性分散液には、フルオロポリマー以外に、親水基を有する含フッ素化合物が含まれることがある。親水基を有する含フッ素化合物には、重合の際に添加した含フッ素界面活性剤およびフルオロモノマーの重合により生成する親水基を有する含フッ素化合物が含まれる。
 本開示の製造方法においては、水性分散液を調製した後、得られた水性分散液に対して熱処理をし、更に、熱処理をした水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加することによって、水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量を一定以上に保ちながら、水性分散液をイオン交換樹脂と接触させ、次に水性分散液を濃縮する。このような製造方法を用いることによって、水性分散液をイオン交換処理する従来の方法や、水性分散液を相分離濃縮する従来の方法と比べた場合でも、親水基を有する含フッ素化合物の含有量が驚くほど低減された水性分散液が製造できることが見出された。
 すなわち、本開示の製造方法は、フルオロポリマーを含有するフルオロポリマー水性分散液を製造するフルオロポリマー水性分散液の製造方法であって、反応器内で、含フッ素界面活性剤、重合開始剤および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を調製し、水性分散液に対して熱処理をし、熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加し、非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液と、イオン交換樹脂とを接触させ、イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液を濃縮する製造方法である。
 本開示の製造方法を用いることにより、フルオロポリマー水性分散液中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を低減することができる。更には、本開示の製造方法を用いることにより、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量のみならず、フルオロポリマー水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を低減することができる。
 以下に各工程および各工程において用いる材料について詳述する。
(フルオロモノマーの重合)
 本開示の製造方法においては、まず、反応器内で、含フッ素界面活性剤、重合開始剤および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を調製する。
 フルオロモノマーの重合は、反応器に、フルオロモノマー、含フッ素界面活性剤、重合開始剤、水性媒体およ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ことができる。重合反応開始後に、目的に応じて、フルオロモノマー、重合開始剤、含フッ素界面活性剤、連鎖移動剤などを追加添加してもよい。フルオロモノマーの重合方法は、特に限定されないが、乳化重合法が好ましい。
(含フッ素界面活性剤)
 フルオロモノマーの重合に用いる含フッ素界面活性剤は、少なくとも1個のフッ素原子を含有する界面活性剤であれば特に限定されず、従来公知の含フッ素界面活性剤を用いることができる。
 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。アニオン性含フッ素界面活性剤は、たとえば、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。たとえば、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、たとえば、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のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る、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-C000001
(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-C000002
(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、たとえば、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は、好ましくはメチレン基(-CH-)、より好ましくはC-H結合を有しない。分子中にメチレン基(-CH-)またはC-H結合を有しない含フッ素界面活性剤を用いることにより、水性媒体の存在下でのフルオロモノマーの重合を円滑に進めることができる。
 含フッ素界面活性剤の疎水基が有するH原子の数は、好ましくは0または1であり、より好ましくは0である。疎水基を構成する炭素原子に結合するH原子の数が少ない含フッ素界面活性剤を用いることにより、水性媒体の存在下でのフルオロモノマーの重合を円滑に進めることができる。疎水基および親水基を有する含フッ素界面活性剤の疎水基の炭素数は、好ましくは1~50であり、より好ましくは3~20であり、更に好ましくは6~12である。疎水基は、通常、含フッ素界面活性剤の分子構造のうち、上述した「アニオン性基を除く部分」を構成する。親水基としては、Yのアニオン性基として例示した基が挙げられる。含フッ素界面活性剤は、疎水基に結合する炭素原子がすべてフッ素原子により置換された飽和フッ素化界面活性剤であってよい。
 含フッ素界面活性剤としては、上述したアニオン性含フッ素界面活性剤のなかでも、一般式(N)で表される化合物、一般式(N)で表される化合物、一般式(N):
   Rfn4-O-(CYn1F)CF-Y   (N
(式中、Rfn4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の部分または完全フッ素化されたアルキル基(ただし、-CH-を有するものを除く)であり、Yn1は、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-C000003
(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(ただし、-CH-を有するものを除く)であり、ただし、Xn3及びXn4の両方がHになることはない。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(ただし、-CH-を有するものを除く)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。
 含フッ素界面活性剤としては、上述したアニオン性含フッ素界面活性剤のなかでも、一般式(I)で表されるパーフルオロカルボン酸(I)、一般式(II)で表されるω-Hパーフルオロカルボン酸(II)、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)、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)、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)、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)、一般式(VII)で表されるω-Hパーフルオロスルホン酸(VII)、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)、一般式(X):Rf-O-Rf-O-CF-COOM
(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(ただし、-CH-を有するものを除く)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(ただし、-CH-を有するものを除く)であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるフルオロカルボン酸(X)、一般式(XI):Rf-O-CYFCF-SO
(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(ただし、-CH-を有するものを除く)であり、Yは、H又はFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるアルコキシフルオロスルホン酸(XI)、一般式(XII):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(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(ただし、-CH-を有するものを除く)であり、ただし、X及びXの両方がHになることはなく、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。)
で表される化合物(XII)、および、一般式(XIII):Rf11-O-(CFCF(CF)O)n9(CFO)n10CFCOOM
(式中、Rf11は、塩素を含む炭素数1~5のフルオロアルキル基(ただし、-CH-を有するものを除く)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。)で表される化合物(XIII)からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。これらの含フッ素界面活性剤を用いることにより、水性媒体の存在下でのフルオロモノマーの重合を円滑に進めることができる。
 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。
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-C000005
(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る。Rは、H又は有機基である。)
 本開示の製造方法においては、フルオロモノマーの重合に用いる含フッ素界面活性剤として、炭素数7以下の含フッ素界面活性剤を特に好適に用いることができる。炭素数7以下の含フッ素界面活性剤を用いることにより、フルオロモノマーの重合を円滑に進行させるとともに、重合後の熱処理、イオン交換処理および濃縮処理によって、フルオロポリマー水性分散液から、炭素数7以下の含フッ素界面活性剤などの炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を効率的に除去することができる。
 炭素数7以下の含フッ素界面活性剤としては、上述した一般式(I)~(XIII)で表される各化合物のうち、炭素数が7以下のものが挙げられる。すなわち、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物としては、以下の化合物が挙げられる。
 炭素数7以下の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、3~6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。
 炭素数7以下の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、4~6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。
 炭素数7以下の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はトリフルオロメチル基であり、n3は1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。
 炭素数7以下の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1~4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、ただし、Rf、Rfおよびn4は、炭素数の合計が6以下となるように組み合わされ、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
 炭素数7以下の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1~4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。
 炭素数7以下の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、3~7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。
 炭素数7以下の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、4~7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。
 炭素数7以下の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1~4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。
 炭素数7以下の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1~4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。
 炭素数7以下の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1~2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1~3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。
 炭素数7以下の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1~5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。
 炭素数7以下の化合物(XII)は、下記一般式(XII):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(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1~3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、たとえば、単結合、炭素数1~4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。
 ただし、X、X、X、Rf10、L及びYの合計炭素数は7以下である。
 炭素数7以下の化合物(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1~2のフルオロアルキル基であり、n9は、0~1の整数であり、n10は、0~1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。
 炭素数7以下の含フッ素界面活性剤としては、なかでも、一般式(I)、一般式(III)、一般式(IX)および、一般式(X)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、一般式(I)および一般式(III)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。
 炭素数7以下の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。炭素数7以下の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。
F(CFCOOM、
CFCFCFOCF(CF)COOM、
CFCFOCFCFOCFCOOM、
CFOCF(CF)CFOCF(CF)COOM、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(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る。Rは、H又は有機基である。)
 含フッ素界面活性剤の添加量としては、水性媒体に対して、好ましくは10質量ppm~10質量%であり、より好ましくは100質量ppm以上であり、更に好ましくは300質量ppm以上であり、より好ましくは5質量%以下であり、更に好ましくは1質量%以下である。
(重合開始剤)
 フルオロモノマーの重合に用いる重合開始剤としては、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-ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω-ハイドロ-テトラデカフルオロオクタノイル)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、過ホウ素酸、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。
 たとえば、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、たとえば、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。たとえば、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。
 フルオロモノマーの重合の際に、分解剤を添加することで、重合中のラジカル濃度を調整することができる。分解剤としては、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、臭素酸塩、ジイミン、シュウ酸、銅塩、鉄塩等が挙げられる。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。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。分解剤の添加量は、重合開始剤(レドックス開始剤)として組み合わされる酸化剤の量に対して、25~300質量%の範囲で添加する。分解剤の添加量としては、好ましくは25~150質量%、更に好ましくは50~100質量%である。また、重合反応に消費される全フルオロモノマーの5質量%が重合された後に、分解剤を添加することが好ましく、10質量%が重合された後に添加することがより好ましい。分解剤の添加量は、使用される水性媒体の質量の0.1~20質量ppmに相当する量が好ましく、3~10質量ppmに相当する量がより好ましい。
(水性媒体)
 フルオロモノマーの重合に用いる水性媒体は、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。上記水性媒体は、水を含むものであれば特に限定されず、水と、たとえば、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。
 水性媒体としては、フルオロモノマーの重合を円滑に進めることができ、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率の低下も抑制できることから、水のみを含有する水性媒体、または、水およびフッ素非含有有機溶媒のみを含有する水性媒体が好ましく、水のみを含有する水性媒体がより好ましい。
 水性媒体中の水の含有量は、フルオロモノマーの重合を円滑に進めることができ、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率の低下も抑制できることから、水性媒体の質量に対して、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、更に好ましくは99.0%以上であり、尚更に好ましくは99.5%以上であり、特に好ましくは99.9%以上であり、100%であってよい。
(フルオロモノマー)
 重合に用いるフルオロモノマーは、少なくとも1つのフッ素原子および少なくとも1つの二重結合を有する。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、ビニリデンフルオライド[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種が好ましい。
 上記フルオロアルキルビニルエーテル[FAVE]としては、たとえば、
   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よいアルキル基、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、たとえば、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-C000008
(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、Rf111が下記式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(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種が好ましい。
 一般式(160)で表されるフルオロモノマーは、一般に、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)と呼ばれる。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)およびパーフルオロ(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およびCF=CFOCFOCFCFOCF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(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および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およびCH=CH-C13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。
 上記フルオロアルキルアリルエーテルとしては、たとえば、
   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および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および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が更に好ましい。
 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-C000010
(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-C000011
(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および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およびCF=CFOCFCFCHI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。
 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、たとえば、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類;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、たとえば、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モノマー;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モノマー等が挙げられる。
 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。
(連鎖移動剤)
 本開示の製造方法において、更に、連鎖移動剤の存在下に、フルオロモノマーを重合することができる。連鎖移動剤を用いることによって、重合速度、分子量を調整することができる。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。
 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。連鎖移動剤の使用量は、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率をできる限り低下させないように、フルオロモノマーの重合中に全て消費し尽くされ、フルオロポリマーを含有する水性分散液に残留しない量であることが好ましい。したがって、連鎖移動剤の使用量は、供給されるフルオロモノマー全量に対して、より好ましくは10,000質量ppm以下であり、更に好ましくは5,000質量ppm以下であり、尚更に好ましくは1,000質量ppm以下であり、特に好ましくは500質量ppm以下であり、最も好ましは200質量ppm以下である。
 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。
(その他の添加剤)
 フルオロモノマーの重合において、緩衝剤、pH調整剤、安定化助剤、分散安定剤などの添加剤を用いることができる。また、フルオロモノマーの重合において、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。また、フルオロモノマーの重合において、フッ素非含有アニオン性界面活性剤、フッ素非含有非イオン性界面活性剤、フッ素非含有カチオン性界面活性剤などを用いてもよい。
 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。
(重合条件)
 フルオロモノマーの重合は、通常の圧力および温度で行うことができる。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、モノマーの種類、目的とするフルオロポリマーの分子量、反応速度などによって適宜決定される。
(重合により得られる水性分散液)
 フルオロモノマーの重合により、フルオロポリマーを含有する水性分散液が得られる。重合上りの水性分散液中のフルオロポリマーの含有量は、通常、水性分散液に対して、8~50質量%である。
 フルオロモノマーを重合することにより得られる水性分散液には、フルオロポリマー以外に、フルオロモノマーを重合する際に用いた含フッ素界面活性剤が含まれることが通常である。また、フルオロモノマーを重合することにより得られる水性分散液には、フルオロポリマー以外に、フルオロモノマーの重合により生成する親水基を有する含フッ素化合物が含まれることがある。本開示において、親水基を有する含フッ素化合物には、重合の際に添加した含フッ素界面活性剤およびフルオロモノマーの重合により生成する親水基を有する含フッ素化合物が含まれる。
 本開示において、含フッ素化合物が有する親水基としては、酸基などのアニオン性基が好ましく、たとえば、-NH、-POM、-OPOM、-SOM、-OSOM、-COOM(各式において、Mはカチオンを表す)が挙げられる。上記親水基としては、なかでも、-SOMまたは-COOMが好ましく、-COOMがより好ましい。
 重合により得られる水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物として、典型的な化合物は、分子量1000g/mol以下の親水基を有する含フッ素化合物である。本開示の製造方法によれば、分子量1000g/mol以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低減されたフルオロポリマー水性分散液を製造することができる。
 重合により得られる水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、重合の際に添加した含フッ素界面活性剤を含有する。重合の際に添加した含フッ素界面活性剤については、フルオロモノマーの重合に用いる含フッ素界面活性剤として上述したとおりである。
 重合により得られる水性分散液中の含フッ素界面活性剤の含有量は、水性分散液中のフルオロポリマーに対して、10質量ppm以上であってよく、100質量ppm以上であってよく、1000質量ppm以上であってよく、10質量%以下であってよく、5質量%以下であってよく、1質量%以下であってよい。
 重合により得られる水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、重合の際に添加した炭素数7以下の含フッ素界面活性剤を含有する。重合の際に添加する炭素数7以下の含フッ素界面活性剤については、フルオロモノマーの重合に用いる含フッ素界面活性剤として上述したとおりである。
 重合により得られる水性分散液中の炭素数7以下の含フッ素界面活性剤の含有量は、水性分散液中のフルオロポリマーに対して、10質量ppm以上であってよく、100質量ppm以上であってよく、1000質量ppm以上であってよく、10質量%以下であってよく、5質量%以下であってよく、1質量%以下であってよい。
 重合により得られる水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量(重合の際に添加した含フッ素界面活性剤の含有量とフルオロモノマーの重合により生成する親水基を有する含フッ素化合物の含有量との合計量)は、水性分散液中のフルオロポリマーに対して、10質量ppm以上であってよく、100質量ppm以上であってよく、1000質量ppm以上であってよく、10質量%以下であってよく、5質量%以下であってよく、1質量%以下であってよい。
 重合により得られる水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(1)で表される化合物を含有する。
  一般式(1):[X-Rf-Ai+
(式中、Xは、H、Cl、Br、FまたはI、Rfは、直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、または、少なくとも1個の酸素原子により中断された直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、Aは酸基、Mi+は価数iを有するカチオン、iは1~3の整数を表す)
 重合により得られる水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(2)で表される化合物を含有する。
   一般式(2):[Cn-12n-1COO]M
(式中、nは9~14の整数、Mはカチオンを表す。)
 一般式(2)で表される化合物(パーフルオロアルカン酸)は、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)などをフルオロモノマーとして用いた場合に、重合中に形成されることが知られている(国際公開第2019/161153号参照)。
 重合により得られる水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(3)で表される化合物を含有する。
   一般式(3):[R-O-L-CO ]M
(式中、Rは、直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、または、少なくとも1個の酸素原子により中断された直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、Lは、直鎖若しくは分枝鎖の非フッ素化、部分フッ素化または完全フッ素化アルキレン基、Mはカチオンを表す。)
 重合により得られる水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、一般式(4)で示される化合物を含有する。
   一般式(4):[H-(CFCO ]M
(式中、mは3~19の整数、Mはカチオンを表す。)
(フルオロモノマーの除去または水性分散液の回収)
 本開示の製造方法においては、重合により水性分散液を調製した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、(a)反応器内に残留するフルオロモノマーを反応器内から除去するか、および、(b)反応器内の水性分散液を回収して反応器とは異なる容器に収容するかの少なくとも一方の操作を実施することができる。特に、反応器内のフルオロモノマーを除去する方法を用いると、重合で用いた同一の反応器内でその後の工程を行うことができ、フルオロポリマー水性分散液の生産性が向上することから好ましい。
 水性分散液を調製した後、反応器の内容物の攪拌を停止してから、フルオロモノマーの除去または水性分散液の回収を行うと、その後の操作が容易になったり、フルオロモノマーの重合を円滑に停止できたりすることから好ましい。
 反応器内からフルオロモノマーを除去する方法は特に限定されない。水性分散液を調製した後、所望により反応器の内容物の攪拌を停止し、反応器内の圧力が常圧になるまで排気することにより、フルオロモノマーを反応器から除去してもよいし、反応器内の圧力を0.0MPaG未満まで低下させることにより、フルオロモノマーを反応器から除去してもよいし、反応器内に不活性ガスを供給することにより、反応器内のフルオロモノマーを窒素ガスなどの不活性ガスにより置換してもよい。また、反応器内のフルオロモノマーの全量を反応させて、フルオロポリマーに変換することにより、結果としてフルオロモノマーを反応器から除去してもよい。反応器内に残留するフルオロモノマーの反応器内からの除去は、フルオロモノマーの重合反応を十分に停止させる程度に行うことができれば、僅かな量のフルオロモノマーが反応器内に残留してもよい。除去したフルオロモノマーは、公知の手段により回収することができる。回収したフルオロモノマーを、フルオロポリマーを製造するために再利用してもよい。
 反応器内からフルオロモノマーを除去する方法として、水性分散液を調製した後、所望により反応器の内容物の攪拌を停止し、反応器内の圧力を0.0MPaG未満まで低下させ、次に反応器内に不活性ガスを供給する方法も好適である。反応器内の減圧と不活性ガスの供給とを複数回繰り返してもよい。
 常温を超える温度でフルオロモノマーの重合を行った場合は、反応器内からフルオロモノマーを除去する前に、または、反応器内からフルオロモノマーを除去した後に、反応器を冷却してもよい。排気や窒素置換などの手段によりフルオロモノマーを反応器内から除去する場合、特に液状の未反応のフルオロモノマーが反応器内に残留する可能性があるが、反応器を冷却することにより、未反応のフルオロモノマーの反応の進行を十分に抑制できる。
 反応器内の水性分散液を回収して、重合に用いた反応器とは異なる容器に収容する方法は特に限定されない。たとえば、水性分散液を調製した後、所望により反応器の内容物の攪拌を停止し、反応器を開放して、反応器内の水性分散液を他の容器に注いでもよいし、水性分散液を調製した後、所望により反応器の内容物の攪拌を停止し、反応器と他の容器とを接続する配管を介して水性分散液を反応器から他の容器に供給してもよい。
 フルオロモノマーの重合反応を停止させるために、重合停止剤(ラジカル捕捉剤)を添加してもよい。
 重合停止剤としては、重合系内の遊離基に付加もしくは連鎖移動した後に再開始能力を有しない化合物が用いられる。具体的には、一次ラジカルまたは成長ラジカルと容易に連鎖移動反応を起こし、その後単量体と反応しない安定ラジカルを生成するか、あるいは、一次ラジカルまたは成長ラジカルと容易に付加反応を起こして安定ラジカルを生成するような機能を有する化合物が用いられる。一般的に連鎖移動剤と呼ばれるものは、その活性は連鎖移動定数と再開始効率で特徴づけられるが連鎖移動剤の中でも再開始効率がほとんど0%のものが重合停止剤と称される。重合停止剤としては、たとえば、芳香族ヒドロキシ化合物、芳香族アミン類、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン、キノン化合物、テルペン、チオシアン酸塩、および、塩化第二銅(CuCl)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。芳香族ヒドロキシ化合物としては、非置換フェノール、多価フェノール、サリチル酸、m-またはp-のサリチル酸、没食子酸、ナフトール等が挙げられる。上記非置換フェノールとしては、о-、m-またはp-のニトロフェノール、о-、m-またはp-のアミノフェノール、p-ニトロソフェノール等が挙げられる。多価フェノールとしては、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、ピロガロール、フロログルシン、ナフトレゾルシノール等が挙げられる。芳香族アミン類としては、о-、m-またはp-のフェニレンジアミン、ベンジジン等が挙げられる。上記キノン化合物としては、ハイドロキノン、о-、m-またはp-のベンゾキノン、1,4-ナフトキノン、アリザリン等が挙げられる。チオシアン酸塩としては、チオシアン酸アンモン(NHSCN)、チオシアン酸カリ(KSCN)、チオシアン酸ソーダ(NaSCN)等が挙げられる。上記重合停止剤としては、なかでも、キノン化合物が好ましく、ハイドロキノンがより好ましい。
 本開示の製造方法の一実施形態においては、フルオロポリマーを含有する水性分散液を調製し、反応器内に不活性ガスを供給し、反応器内の水性分散液に対して熱処理をすることができる。この場合、後述のラジカル発生剤を水性分散液に対して添加しないことも、好適な形態の一つである。
(ラジカル発生剤)
 本開示の製造方法の一実施形態においては、重合により水性分散液を調製した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、水性分散液に対してラジカル発生剤を添加する。本開示の製造方法の一実施形態においては、(a)および(b)の少なくとも一方の操作を実施した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、水性分散液に対してラジカル発生剤を添加する。ラジカル発生剤を添加することによって、親水基を有する含フッ素化合物の含有量を一層低減することができる。
 ラジカル発生剤を添加する水性分散液は、反応器内に残る水性分散液であってもよいし、反応器から回収して別の容器に収容した水性分散液であってもよい。
 ラジカル発生剤としては、熱処理の際の温度で分解して、ラジカルを発生させることができる化合物であれば特に限定されない。ラジカル発生剤としては、水性分散液中にラジカルを容易に拡散させることができることから、水溶性ラジカル発生剤が好ましい。
 ラジカル発生剤としては、有機過酸化物、無機過酸化物、有機アゾ化合物、酸化剤と還元剤との組み合わせなどが挙げられ、無機過酸化物、有機過酸化物および酸化剤と還元剤との組み合わせからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
 無機過酸化物としては、水溶性無機過酸化物が好ましい。無機過酸化物としては、過酸化水素、過塩素酸塩、過ホウ酸塩、過リン酸塩、過炭酸塩、過硫酸塩などが挙げられ、過硫酸塩が好ましい。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムおよび過硫酸カリウムからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、過硫酸アンモニウムがより好ましい。
 有機過酸化物としては、水溶性有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物としては、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタル酸パーオキシドなどのパーオキシジカーボネートが挙げられる。
 ラジカル発生剤として、酸化剤と還元剤との組み合わせて用いることができる。酸化剤と還元剤とを組み合わせて用いることにより、酸化剤と還元剤とのレドックス反応によってラジカル発生剤からラジカルを発生させることができるので、熱処理の際の温度を低下させることができる。
 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などが挙げられる。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。酸化剤の分解速度を上げるため、銅塩、鉄塩を添加することも好ましい。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。
 酸化剤と還元剤との組み合わせとしては、たとえば、過マンガン酸カリウム/シュウ酸、過硫酸アンモニウム/重亜硫酸塩/硫酸鉄、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/重亜硫酸塩などが挙げられ、過マンガン酸カリウム/シュウ酸が好ましい。酸化剤と還元剤との組み合わせを用いる場合は、酸化剤または還元剤のいずれかをあらかじめ水性分散液に添加し、ついでもう一方を連続的または断続的に加えてもよい。
 ラジカル発生剤の添加量は、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を一層向上させることができることから、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物のモル数に対して、好ましくは0.0001モル倍以上であり、より好ましくは0.001モル倍以上であり、更に好ましくは0.01モル倍以上であり、好ましくは1000モル倍以下であり、より好ましくは500モル倍以下であり、更に好ましくは100モル倍以下である。
 熱処理に供する水性分散液中のラジカル発生剤の含有量は、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を一層向上させることができることから、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物のモル数に対して、好ましくは0.0001モル倍以上であり、より好ましくは0.001モル倍以上であり、更に好ましくは0.01モル倍以上であり、好ましくは1000モル倍以下であり、より好ましくは500モル倍以下であり、更に好ましくは100モル倍以下である。
 熱処理に供する水性分散液中のラジカル発生剤の含有量とは、ラジカル発生剤を水性分散液に対して添加した後、熱処理のために水性分散液を加熱する場合には、水性分散液の温度が熱処理の温度に達した時点における水性分散液中のラジカル発生剤の含有量である。
 また、熱処理に供する水性分散液中のラジカル発生剤の含有量とは、熱処理のための温度まで水性分散液を加熱した後、ラジカル発生剤を水性分散液に対して添加する場合には、ラジカル発生剤を添加が完了した時点における水性分散液中のラジカル発生剤の含有量である。
 ラジカル発生剤の含有量は、ラジカル発生剤の添加量、ラジカル発生剤の半減期と添加したときからの時間、および、熱処理のための温度に基づいて、計算により求めることができる。
 ラジカル発生剤の添加量が比較的多い場合には、熱処理により、水性分散液中のフルオロポリマーの一部または全部が析出することがある。熱処理によるフルオロポリマーの析出を抑制することができ、なおかつ、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を損なうことなく、高い生産性でフルオロポリマー水性分散液を製造できることから、ラジカル発生剤の添加量は、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物のモル数に対して、好ましくは50モル倍以下であり、より好ましくは25モル倍以下であり、更に好ましくは10モル倍以下である。
 ラジカル発生剤の添加方法は、特に限定されない。ラジカル発生剤をそのまま水性分散液に添加してもよいし、ラジカル発生剤を含有する溶液を調製し、溶液を水性分散液に対して添加してもよい。また、水性分散液を攪拌しながらラジカル発生剤を添加してもよいし、ラジカル発生剤を添加した後、水性分散液を攪拌してもよい。
 ラジカル発生剤を添加する水性分散液の温度は、特に限定されず、フルオロモノマーを重合した後の水性分散液の温度であってもよいし、フルオロモノマーを重合した後の水性分散液を冷却することにより到達した温度であってもよいし、熱処理の温度であってもよい。すなわち、ラジカル発生剤を水性分散液に対して添加した後、熱処理のために水性分散液を加熱してもよいし、熱処理のための温度まで水性分散液を加熱した後、ラジカル発生剤を水性分散液に対して添加してもよい。
(熱処理)
 本開示の製造方法においては、重合により得られた水性分散液またはラジカル発生剤を添加した水性分散液(ラジカル発生剤を含有する水性分散液)に対して、熱処理をする。水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる前に、水性分散液に対して熱処理をすることによって、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を驚くほど低減することができる。
 熱処理に供する水性分散液は、好ましくは実質的に非イオン性界面活性剤を含有しない。熱処理に供する水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量は、水性分散液中のフルオロポリマーに対して1質量%未満であってよく、0~0.5質量%であってよい。また、熱処理に供する水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量は、1質量%未満であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましい。また、熱処理に供する水性分散液は、非イオン性界面活性剤を含まないことが特に好ましい。
 熱処理をする前に、水性分散液中のフルオロポリマーの含有量を調整してもよい。フルオロポリマーの含有量の調整は、濃縮、希釈などの公知の方法により行うことができる。
 熱処理に供する水性分散液中のフルオロポリマーの含有量は、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を損なうことなく、高い生産性でフルオロポリマー水性分散液を製造できることから、水性分散液の質量に対して、好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、更に好ましくは10質量%以上である。フルオロポリマーの含有量の上限は、好ましくは60質量%以下であり、より好ましくは55質量%以下であり、更に好ましくは50質量%以下である。
 熱処理に供する水性分散液中の、重合の際に添加した含フッ素界面活性剤の含有量は、水性分散液中のフルオロポリマーの質量に対して、水性分散液中のフルオロポリマーに対して、10質量ppm以上であってよく、100質量ppm以上であってよく、1000質量ppm以上であってよく、10質量%以下であってよく、5質量%以下であってよく、1質量%以下であってよい。
 熱処理に供する水性分散液中の、炭素数7以下の含フッ素界面活性剤の含有量は、水性分散液中のフルオロポリマーに対して、10質量ppm以上であってよく、100質量ppm以上であってよく、1000質量ppm以上であってよく、10質量%以下であってよく、5質量%以下であってよく、1質量%以下であってよい。
 熱処理に供する水性分散液中の、フルオロモノマーの重合により生成する親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、水性分散液中のフルオロポリマーの質量に対して、好ましくは1質量ppb以上であり、更に好ましくは10質量ppb以上であり、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であり、更に好ましくは50質量ppm以下である。
 熱処理に供する水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量(重合の際に添加した含フッ素界面活性剤の含有量とフルオロモノマーの重合により生成する親水基を有する含フッ素化合物の含有量との合計量)は、水性分散液中のフルオロポリマーに対して、10質量ppm以上であってよく、100質量ppm以上であってよく、1000質量ppm以上であってよく、10質量%以下であってよく、5質量%以下であってよく、1質量%以下であってよい。
 熱処理の温度は、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を一層向上させることができることから、好ましくは35℃以上であり、より好ましくは40℃以上であり、更に好ましくは45℃以上であり、特に好ましくは50℃以上であり、好ましくは120℃以下であり、より好ましくは110℃以下であり、更に好ましくは100℃以下であり、特に好ましくは90℃以下である。ラジカル発生剤を添加した水性分散液に対して熱処理をする場合、熱処理の温度は、ラジカル発生剤が分解してラジカルが発生する温度(分解温度)以上が好ましい。
 熱処理の温度が比較的高い場合には、熱処理により、水性分散液中のフルオロポリマーの一部または全部が析出することがある。熱処理によるフルオロポリマーの析出を抑制することができ、なおかつ、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を損なうことなく、高い生産性でフルオロポリマー水性分散液を製造できることから、熱処理の温度は、好ましくは95℃以下であり、より好ましくは90℃以下であり、更に好ましくは85℃以下である。
 水性分散液の熱処理において、水性分散液を所望の温度以上に維持できるのであれば、必ずしも水性分散液を加熱する必要はない。たとえば、フルオロモノマーを重合する温度が十分に高く、得られる水性分散液の温度も十分に高い場合には、得られる水性分散液が冷却される前に、熱処理を開始することができる。しかしながら、熱処理によるフルオロポリマーの析出を抑制することができ、なおかつ、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を損なうことなく、高い生産性でフルオロポリマー水性分散液を製造できることから、反応器内からのフルオロモノマーの除去または反応器内の水性分散液の回収の前後で水性分散液を冷却し、該水性分散液を上記の温度範囲にまで加熱し、一定の期間その温度を維持することが好ましい。熱処理に供する水性分散液の温度は、たとえば、30℃以下であってよい。
 水性分散液を加熱しながら熱処理を行う場合の加熱手段は特に限定されない。たとえば、水性分散液を収容した容器を恒温槽に設置して加熱してもよいし、ヒータを備える容器に水性分散液を収容し、ヒータにより水性分散液を加熱してもよい。
 熱処理の圧力は、特に限定されず、常圧であってよい。たとえば、熱処理の温度が比較的高く、水性分散液の沸騰を抑制する必要がある場合には、熱処理の圧力は、常圧を超える圧力であってもよい。
 熱処理の時間は、親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を一層向上させることができることから、好ましくは15分以上であり、より好ましくは30分以上であり、更に好ましくは60分以上であり、好ましくは1200分以下であり、より好ましくは900分以下であり、更に好ましくは600分以下である。
 水性分散液を攪拌しながら熱処理を行ってもよい。
(熱処理をした水性分散液への非イオン性界面活性剤の添加)
 本開示の製造方法においては、熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加する。非イオン性界面活性剤を添加することによって、熱処理をした水性分散液中のフルオロポリマーの分散性を向上させることができ、イオン交換処理中においてもフルオロポリマーの分散性を維持することができるので、結果として、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を驚くほど低減することができるとともに、分散安定性に優れる水性分散液を製造することができる。本開示の製造方法の一実施形態においては、非イオン性界面活性剤を含有しない水性分散液に対して熱処理をした後、熱処理をした水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加する。
 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以下であると水性分散液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より小さいと水性分散液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。水性分散液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。水性分散液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-C000012
(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。
 非イオン性界面活性剤としては、なかでも、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、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)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
 本開示の製造方法の一実施形態においては、熱処理をした水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加することによって、水性分散液中の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5質量%以上である水性分散液を調製する。非イオン性界面活性剤を添加した水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量は、より好ましくは7質量%以上であり、さらに好ましくは9質量%以上であり、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは25質量%以下であり、さらに好ましくは20質量%以下である。
 非イオン性界面活性剤の含有量は、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。
 本開示の製造方法においては、熱処理後をした後、水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる前に、水性分散液を50℃未満まで冷却することも好ましい。水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる前に、水性分散液を十分に冷却しておくことで、非イオン性界面活性剤を添加した際の水性分散液の濁りを抑制することができたり、水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させることによる親水基を有する含フッ素化合物の含有量の低減効果を一層向上させることができたりする。
(イオン交換処理)
 本開示の製造方法においては、水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加した後、非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液と、イオン交換樹脂とを接触させる。熱処理をした非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液と、イオン交換樹脂とを接触させることによって、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を驚くほど低減することができる。
 イオン交換樹脂として、陰イオン交換樹脂を好適に用いることができる。陰イオン交換樹脂としては、下記一般式(A1):
   -N
(式中、R、R及びRは、同一又は異なって水素原子又は有機基であり、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数が3以上の有機基である。Xは対イオンを表す。)で表されるイオン交換基、又は、下記一般式(A2):
   -NR
(式中、R及びRは、同一又は異なって水素原子又は有機基であり、R及びRの少なくとも1つは炭素数が2以上の有機基である。)で表されるイオン交換基を有する樹脂が好ましい。
 一般式(A1)において、R、R及びRは同一又は異なって水素原子又は有機基である。R、R及びRは、全てが有機基であってもよいし、1つが水素原子であり2つが有機基であってもよい。更に、2つが水素原子であり1つが有機基であってもよい。上記有機基は、炭素数が1以上である。上記有機基は、炭素数が2以上であることが好ましい。上記R、R及びRは炭素数が2以上の有機基であることが好ましい形態の一つである。
 一般式(A1)において、R、R及びRのうち少なくとも1つは炭素数が3以上の有機基である。R、R及びRのうち、1つが炭素数3以上の有機基であり、2つが水素原子又は炭素数1又は2の有機基であってもよい。また、2つが炭素数3以上の有機基であり、1つが水素原子又は炭素数1又は2の有機基であってもよい。R、R及びRの全てが炭素数3以上の有機基であってもよい。
 R、R及びRにおいて、有機基の炭素数は10以下が好ましく、8以下がより好ましく、6以下が更に好ましい。有機基の炭素数は5以下であってもよい。
 一般式(A1)において、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数が4以上の有機基であることが好ましい。このような構成をとることによって、より効率的に特定の含フッ素化合物を除去することができる。
 R、R及びRにおける有機基は、アルキル基、アルカノール基又はアルケニル基であることが好ましく、アルキル基又はアルカノール基であることがより好ましく、アルキル基であることが更に好ましい。
 なお、本開示において、「アルキル基」は、脂肪族飽和炭化水素から水素原子1個を除いた残りの基の総称であり、炭素数1以上の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数3以上の環状のアルキル基も含む。
 また、本開示において、「アルカノール基」は、アルカノールから水素原子1個を除いた残りの基の総称であり、炭素数1以上の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルカノール基又は炭素数3以上の環状のアルカノール基も含む。
 R、R及びRは、同一又は異なって、炭素数2以上のアルキル基又は炭素数1以上のアルカノール基であり、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数3以上のアルキル基であることが好ましい。
 R、R及びRは、同一又は異なって、炭素数2以上のアルキル基又は炭素数2以上のアルカノール基であり、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数3以上のアルキル基であることがより好ましい形態の一つである。
 R、R及びRはまた、同一又は異なって、炭素数2以上のアルキル基または炭素数1以上のアルカノール基であり、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数4以上のアルキル基であることも好ましい形態の一つである。
 また、R、R及びRは、同一又は異なって、炭素数2以上のアルキル基または炭素数2以上のアルカノール基であり、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数4以上のアルキル基であることも好ましい形態の一つである。
 アルキル基の炭素数は10以下が好ましく、8以下がより好ましく、6以下が更に好ましい。アルキル基の炭素数は5以下であってもよい。
 アルカノール基の炭素数は10以下が好ましく、8以下がより好ましく、6以下が更に好ましい。アルカノール基の炭素数は5以下であってもよい。
 一般式(A1)において、Xは対イオンである。Xとしては、Cl、OH、Br、I、NO、SO等が挙げられ、Cl又はOHであることが好ましい。なお、SOのように2価のアニオンである場合は、一般式(A1)の繰り返し単位2分子に対して、1つの対イオンが配位する。
 一般式(A2)において、R及びRは、同一又は異なって水素原子又は有機基であり、R及びRの少なくとも1つは炭素数が2以上の有機基である。R及びRは、全てが有機基であってもよい。また、1つが水素原子であり1つが有機基であってもよい。
 一般式(A2)において、R及びRのうち少なくとも1つは炭素数が2以上の有機基である。
 R及びRのうち、1つが炭素数2以上の有機基であり、1つが水素原子又は炭素数1の有機基であってもよい。また、R及びRの両方が炭素数2以上の有機基であってもよい。
 R及びRのうち少なくとも1つは炭素数が3以上の有機基であってもよいし、炭素数が4以上の有機基であってもよい。
 また、R及びRは炭素数が2以上の有機基であることも好ましい。
 R及びRにおいて、有機基の炭素数は10以下が好ましく、8以下がより好ましく、6以下が更に好ましい。有機基の炭素数は5以下であってもよい。
上記R及びRにおける有機基は、アルキル基、アルカノール基又はアルケニル基であることが好ましく、アルキル基又はアルカノール基であることがより好ましく、アルキル基であることが更に好ましい。
 R及びRは、同一又は異なってアルキル基又はアルカノール基であり、上記R及びRの少なくとも1つは炭素数2以上のアルキル基又は炭素数2以上のアルカノール基であることがより好ましい形態の一つである。
 アルキル基の炭素数は10以下が好ましく、8以下がより好ましく、6以下が更に好ましい。上記アルキル基の炭素数は5以下であってもよい。
 アルカノール基の炭素数は10以下が好ましく、8以下がより好ましく、6以下が更に好ましい。上記アルカノール基の炭素数は5以下であってもよい。
 陰イオン交換樹脂は、一般式(A1)で表される基又は一般式(A2)で表される基が樹脂母体に結合しているものであることが好ましい。陰イオン交換樹脂は、スチレン系又はアクリル系の重合体からなる樹脂母体に、一般式(A1)で表される基又は一般式(A2)で表される基が結合したものが挙げられる。樹脂母体としてのスチレン系又はアクリル系重合体は限定されないが、例えば、公知の陰イオン交換樹脂で使用されている樹脂母体を使用することができる。親水基を有する含フッ素化合物の除去効率の観点から、陰イオン交換樹脂は、樹脂母体がスチレン系であることが好ましい。
 陰イオン交換樹脂の塩基性度は、ポリマー骨格および/またはイオン交換基の種類によって種々設定することができる。
 陰イオン交換樹脂は、細孔径が1~5000Åであることが好ましい。除去効率の観点から、細孔径が50Å以上であることが好ましく、100Å以上がより好ましく、150Å以上が更に好ましい。また、200Å以上であってもよく、250Å以上であってもよい。また、細孔径1000Å以下であってもよい。細孔径は、例えば、ガス吸着法で比表面積と全細孔容積を測定し、算出することができる。
 陰イオン交換樹脂は、除去効率の観点から、総交換容量が0.1eq/L-Resin以上が好ましい。より好ましくは、0.3eq/L-Resin以上であり、更に好ましくは、0.5eq/L-Resin以上であり、特に好ましくは0.7eq/L-Resin以上である。また、上限は5.0eq/L-Resin以下であることが好ましく、2.0eq/L-Resin以下であることがより好ましく、1.5eq/L-Resin以下であることが特に好ましい。
 陰イオン交換樹脂の水分含有量は、20質量%以上であることが好ましく、30~70質量%がより好ましく、35~65質量%が更に好ましい。上記陰イオン交換樹脂の水分含有量が30質量%以上であることによって上記含フッ素化合物を効率的に除去することができる。また、上記陰イオン交換樹脂の粒子内に含フッ素化合物が拡散しやすい。上記陰イオン交換樹脂の水分含有量が70質量%以下であれば、架橋不足による上記陰イオン交換樹脂の粒子の強度の低下が抑えられる。
 陰イオン交換樹脂の水分含有量は、次の方法により測定できる。まず、基準形にした試料を、メスシリンダーで10mL正確にはかり取り、この樹脂を布に包み遠心分離して、付着水分を除いた後、すばやく樹脂の質量を測定する。次いで、105℃の恒温乾燥機中で4時間乾燥した後、デシケーター中で30分放冷し、乾燥後の樹脂の質量をはかり、下記式により水分含有量を計算する。
   水分含有量(質量%)=(乾燥前の樹脂の質量(g)-乾燥後の樹脂の質量(g))/乾燥前の樹脂の質量(g)×100
 陰イオン交換樹脂は、通常、球状である。陰イオン交換樹脂の平均粒径は0.1~5mmが好ましく、0.2~2mmがより好ましく、0.3~1.5mmが特に好ましい。上記陰イオン交換樹脂の平均粒径が前記範囲内にあれば、上記陰イオン交換樹脂の充填塔が閉塞しにくくなる。上記平均粒径は、ふるい分け法により求めた値である。具体的には、まず、ふるい振とう器に上記陰イオン交換樹脂を取り、ふるい分けにより粒度分布を測定する。そして、残留分類計50%に対応する篩の目の径を求め、これを平均粒径とする。
 陰イオン交換樹脂としては市販品を用いてよく、例えば、ピュロライト株式会社製のPFA694E、A592E等が挙げられる。
 また、陰イオン交換樹脂として、イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂を用いることもできる。このような陰イオン交換樹脂としては、アミノ基および四級アンモニウム基からなる群より選択される少なくとも1種のイオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂が挙げられる。このような陰イオン交換樹脂としては、下記一般式(B1):
   -N(CH
(式中、Xは対イオンを表す。)で表される基、又は、下記一般式(B2):
   -N(CH(COH)X
(式中、Xは対イオンを表す。)で表される基が好ましい。一般式(B1)及び(B2)のXとしては、Cl、OH、Br、I、NO、SO等が挙げられ、Cl又はOHであることが好ましい。なお、SOのように2価のアニオンである場合は、一般式(A1)の繰り返し単位2分子に対して、1つの対イオンが配位する。
 陰イオン交換樹脂としては、イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)が樹脂母体に結合しているものであることが好ましく、上記樹脂母体としては、スチレン系又はアクリル系の重合体が挙げられる。樹脂母体としてのスチレン系又はアクリル系重合体は限定されないが、例えば、公知の陰イオン交換樹脂で使用されている樹脂母体を使用することができる。親水基を有する含フッ素化合物の除去効率の観点から、陰イオン交換樹脂Bは、樹脂母体がスチレン系であることが好ましい。
 イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂は、弱塩基性であってもよく、強塩基性であってもよい。好ましくは強塩基性陰イオン交換樹脂である。陰イオン交換樹脂の塩基性度は、ポリマー骨格および/またはイオン交換基の種類によって種々設定することができる。
 イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂は、細孔径が1~5000Åであることが好ましい。除去効率の観点から、細孔径が50Å以上であることが好ましく、100Å以上がより好ましく、150Å以上が更に好ましい。また、200Å以上であってもよく、250Å以上であってもよい。また、細孔径1000Å以下であってもよい。細孔径は、例えば、ガス吸着法で比表面積と全細孔容積を測定し、算出することができる。
 イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂は、除去効率の観点から、総交換容量が0.1eq/L-Resin以上が好ましい。より好ましくは、0.3eq/L-Resin以上であり、更に好ましくは、0.5eq/L-Resin以上であり、特に好ましくは0.7eq/L-Resin以上である。また、総交換容量は大きいほどよいが、例えば、上限は5.0eq/L-Resinであることが好ましく、2.0eq/L-Resin以下であることがより好ましく、1.5eq/L-Resin以下であることが特に好ましい。
 イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂の水分含有量は、20質量%以上であることが好ましく、30~70質量%がより好ましく、35~65質量%が更に好ましい。
 イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂は、通常、球状である。
 イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂の平均粒径は0.1~5mmが好ましく、0.2~2mmがより好ましく、0.3~1.5mmが特に好ましい。平均粒径が前記範囲内にあれば、陰イオン交換樹脂の充填塔が閉塞しにくくなる。上記平均粒径は、ふるい分け法により求めた値である。具体的には、まず、ふるい振とう器に陰イオン交換樹脂を取り、ふるい分けにより粒度分布を測定する。そして、残留分類計50%に対応する篩の目の径を求め、これを平均粒径とする。
 イオン交換基(但し、上記一般式(A1)で表される基及び一般式(A2)で表される基を除く)を有する樹脂としては市販品を用いてよく、例えば、三菱ケミカル株式会社製のダイヤイオン(商標)SAシリーズなど、ピュロライト株式会社製のA400、A300など、デュポン社製のアンバーライト(商標)シリーズ、IRA4002OH等のアンバージェット(商標)シリーズなど、を用いることができる。
 イオン交換樹脂としては、一般式(B1)で表される基がスチレン系重合体に結合した樹脂、および、一般式(B2)で表される基がスチレン系重合体に結合した樹脂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(B1)及び(B2)のXとしては、なかでも、OHが好ましい。
 非イオン性界面活性剤を添加して得られる水性分散液のpHは、通常、7未満であり、温度は35℃未満である。本開示の製造方法においては、水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加した後、イオン交換処理をする前に、非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液のpHを7以上に調整し、かつ、非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液の温度を35℃以上に調整することが好ましい。イオン交換処理をする前に、水性分散液のpHおよび温度を調整しておくことによって、最終的に得られる水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を驚くほど低減することができる。
 イオン交換処理に供する水性分散液のpHは、好ましくは7以上であり、より好ましくは8以上であり、さらに好ましくは9以上であり、好ましくは14以下であり、より好ましくは13以下であり、更に好ましくは12以下である。
 pHは、アンモニアなどのアルカリを水性分散液に添加することにより、調整することができる。
 イオン交換処理に供する水性分散液の温度は、好ましくは35℃以上であり、より好ましくは37℃以上であり、さらに好ましくは39℃以上であり、好ましくは非イオン性界面活性剤の曇点未満であり、より好ましくは非イオン性界面活性剤の曇点よりも10℃低い温度未満である。イオン交換処理に供する水性分散液の温度は、たとえば、50℃以下であってよく、45℃以下であってよい。
 本開示の製造方法においては、イオン交換処理において、水性分散液の温度を35℃以上に維持することが好ましい。イオン交換処理中の水性分散液の温度は、好ましくは37℃以上であり、より好ましくは39℃以上であり、好ましくは非イオン性界面活性剤の曇点未満であり、より好ましくは非イオン性界面活性剤の曇点よりも10℃低い温度未満である。イオン交換処理中の水性分散液の温度は、たとえば、50℃以下であってよく、45℃以下であってよい。
 本開示の製造方法においては、イオン交換処理中に水性分散液のpHが変化しても構わない。イオン交換処理を繰り返す場合は、イオン交換処理を開始する毎に、水性分散液のpHを確認し、pHが7を下回っている場合は、pHを7以上に調整することが好ましい。各イオン交換処理前の水性分散液のpHは、好ましくは8以上であり、より好ましくは9以上であり、好ましくは14以下であり、より好ましくは13以下であり、更に好ましくは12以下である。
 水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる際の圧力は特に限定されないが、例えば、0.1~10気圧であってよく、常圧(約1気圧)で実施できる。
 水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる時間は特に限定されず、0.1秒~100時間であってよく、1秒~50時間であってよく、1秒~10時間であってよい。
 水性分散液と接触させるイオン交換樹脂の量は、水性分散液中のフルオロポリマー1000gに対して、好ましくは10000g以下であり、好ましくは0.1g以上であり、より好ましくは1g以上であり、さらに好ましくは5g以上であり、尚さらに好ましくは10g以上であり、特に好ましくは100g以上である。
 水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させた後、水性分散液とイオン交換樹脂とを分離させ、水性分散液を回収することができる。
 水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる方式は、回分式であっても、または流動式であってもよい。
 水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる回数は、1回であってもよいし、2回以上であってもよい。水性分散液とイオン交換樹脂との接触を2回以上繰り返すことによって、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を一層低減することができる。水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる回数は、10回以下であってよい。
 水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させるとしては、常套的に採用されている方法を採用できる。例えば、水性分散液にイオン交換樹脂を添加し、撹拌する方法、イオン交換樹脂を充填したカラムに水性分散液を流すカラム法等によって実施できる。カラム法で使用する充填カラムは移動式、固定層式、又は、流動層式のいずれであってもよい。
 水性分散液にイオン交換樹脂を添加し、撹拌する方法を用いる場合、水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させた後に、イオン交換樹脂と水性分散液とを分離させる。イオン交換樹脂と水性分散液とを分離させる方法は限定されず、例えば、濾過する方法などを用いることができる。
(イオン交換処理をした水性分散液への非イオン性界面活性剤の添加)
 本開示の製造方法の一実施形態においては、イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加する。非イオン性界面活性剤を添加することによって、イオン交換処理をした水性分散液中のフルオロポリマーの分散性を向上させることができ、水性分散液の濃縮を円滑に進行させることができるので、結果として、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を驚くほど低減することができるとともに、分散安定性に優れる水性分散液を製造することができる。
 イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液に添加する非イオン性界面活性剤としては、熱処理をした水性分散液に添加する非イオン性界面活性剤が挙げられる。熱処理をした水性分散液に添加する非イオン性界面活性剤として好適に用いることができるものが、イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液に添加する非イオン性界面活性剤としても好適に用いることができる。
 イオン交換処理をした水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加することによって、水性分散液中の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1~40質量%である水性分散液を調製することが好ましい。イオン交換処理をした水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量は、より好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは30質量%以下である。
(濃縮処理)
 本開示の製造方法においては、イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液を濃縮する。
 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、水性分散液を2相以上に分離させ、濃縮相を回収する方法が好ましく、相分離濃縮または電気泳動法による濃縮が好ましく、相分離濃縮がより好ましい。相分離濃縮は、たとえば、水性分散液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および水性媒体が含まれるとともに、濃縮前よりも含有量が低減された親水基を有する含フッ素化合物が含まれている。
 相分離濃縮の温度は、水性分散液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。相分離濃縮を繰り返し行うことにより、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を、所望の含有量まで容易に低減することができる。
 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。相分離濃縮を繰り返し行うことにより、親水基を有する含フッ素化合物の含有量を一層低減することができる。
 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。
 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、水性分散液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、濃縮後の水性分散液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、各回の相分離濃縮における親水基を有する含フッ素化合物の除去効率を低下させることなく、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。
 濃縮に供する水性分散液のpHは、好ましくは4.0~12.0であり、より好ましくは7.0以上であり、更に好ましくは8.0以上であり、特に好ましくは9.0以上である。水性分散液のpHを上記範囲内に調整することにより、水性分散液中のフルオロポリマーの濃度を高める速度、および、水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物を除去する速度を、いずれも高めることができ、最終的に得られる水性分散液中のフルオロポリマーの濃度が高いものとなる。
 濃縮を行うことにより得られる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、水性分散液に対して、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは55質量%以上であり、更に好ましくは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68質量%以下であり、更に好ましくは67質量%以下である。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が高いほど、フルオロポリマー水性分散液に種々の添加剤を添加した場合でも、フルオロポリマーの含有量を高く保つことが容易である。
 水性分散液中のフルオロポリマーの含有量は、水性分散液の固形分濃度および水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量を測定し、水性分散液の固形分濃度から非イオン性界面活性剤の含有量を減ずることにより、特定することができる。水性分散液の固形分濃度は、試料約1g(Xg)を110℃、30分で加熱し、更に300℃、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。
(濃縮した水性分散液の処理)
 本開示の製造方法においては、濃縮した水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加することができる。特に、相分離濃縮により水性分散液を濃縮した場合には、得られる水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量が減少していることがあるが、濃縮した水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加することによって、濃縮した水性分散液中のフルオロポリマーの分散性を向上させることができる。
 濃縮した水性分散液に添加する非イオン性界面活性剤としては、親水性の異なる2種の非イオン性界面活性剤を添加することが好ましい。親水性の違いを表す指標としてはHLBが挙げられ、例えば、HLBが13.00以上13.50未満の非イオン性界面活性剤と、HLBが13.50以上15.00以下(好ましくは14.50以下、より好ましくは14.00以下)の非イオン性界面活性剤とを含むことが好ましい。HLBの異なる非イオン性界面活性剤を添加すると消泡剤を添加せずに泡立ちを抑制することもできる。
 濃縮した水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加することによって、水性分散液中の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4.0~12.0質量%である水性分散液を調製することが好ましい。水性分散液中の非イオン性界面活性剤の含有量は、より好ましくは4.5質量%以上であり、更に好ましくは5.0質量%以上であり、より好ましくは10質量%以下であり、更に好ましくは8.0質量%以下であり、尚更に好ましくは7.0質量%以下である。
 本開示の製造方法においては、濃縮した水性分散液に、粘度調整剤を添加することができる。
 粘度調整剤としては、フッ素非含有アニオン性界面活性剤を好適に用いることができる。フッ素非含有アニオン性界面活性剤は、通常、カルボン酸塩、スルホン酸塩又は硫酸塩などの親水性部分と、アルキルなどの長鎖炭化水素部分である疎水性部分とを有する。
 フッ素非含有アニオン性界面活性剤としては、ラウリル硫酸等のアルキル硫酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等のアルキルアリールスルホン酸、スルホコハク酸アルキルエステル及びそれらの塩等が挙げられる。上記フッ素非含有アニオン性界面活性剤は、これら化合物を1種又は2種以上組み合わせてなるものであってもよい。
 スルホコハク酸アルキルエステルおよびその塩は、モノエステルであってもよいが、ジエステルであることが好ましい。
 スルホコハク酸アルキルエステルおよびその塩としては、例えば、一般式:R21-OCOCH(SO21)CHCOO-R22(式中、R21及びR22は、同一又は異なって、炭素数4~12のアルキル基を表し、A21は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはNHを表す。)で表されるスルホコハク酸アルキルエステルおよびその塩などが挙げられる。
 R21およびR22としては、たとえば、n-ブチル、iso-ブチル、sec-ブチル、n-ペンチル、iso-ペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、n-ヘキシル、iso-ヘキシル、tert-ヘキシル、n-ヘプチル、iso-ヘプチル、tert-ヘプチル、n-オクチル、iso-オクチル、tert-オクチル、n-ノニル、iso-ノニル、tert-ノニル、n-デシル、2-エチルヘキシル等の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられる。
 A21としては、Na、NH等が好ましい。スルホコハク酸アルキルエステルとしては、たとえば、ジ-n-オクチルスルホコハク酸エステル、ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸エステルなどが挙げられる。
 フッ素非含有アニオン性界面活性剤は、酸基を有するものであってもよい。酸基としては、カルボキシル基、硫酸基、スルホン酸基、リン酸基およびそれらの塩からなる群より選択されるものが好ましく、なかでも、カルボキシル基、硫酸基およびスルホン酸基、ならびに、それらの塩からなる群より選択されるものが好ましい。
 フッ素非含有アニオン性界面活性剤は、上記酸基に加え、更に、炭素数2~4のオキシアルキレン基を有するポリオキシアルキレン基、アミノ基等、その他の基を有するものであってもよい。上記アミノ基はプロトン化していないものである。
 フッ素非含有アニオン性界面活性剤としては、炭化水素を主鎖として有するアニオン炭化水素界面活性剤が好ましい。炭化水素としては、たとえば、炭素数6~40、好ましくは炭素数8~20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。
 フッ素非含有アニオン性界面活性剤としては、ラウリルスルホン酸等のアルキルスルホン酸およびその塩;アルキルアリールサルフェートおよびそれらの塩;ラウリン酸等の脂肪族(カルボン)酸およびその塩;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またはそれらの塩;等が挙げられるが、中でも、スルホン酸及びカルボン酸並びにそれらの塩よりなる群から選択されるものが好ましく、脂肪族カルボン酸又はその塩が好ましい。上記脂肪族カルボン酸又はその塩としては、例えば、末端Hを-OHで置換したものであってもよい炭素数9~13の飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸又はその塩が好ましく、該脂肪族カルボン酸としては、モノカルボン酸が好ましく、モノカルボン酸としては、デカン酸、ウンデカン酸、ウンデセン酸、ラウリン酸、ハイドロキシドデカン酸が好ましい。
 フッ素非含有アニオン性界面活性剤としては、スルホコハク酸アルキルエステルおよびその塩、アルキル硫酸およびその塩、ならびに、モノカルボン酸およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、ジオクチルスルホコハク酸、ラウリル硫酸、デカ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種がより好ましく、ジオクチルスルホコハク酸、ジオクチルスルホコハク酸アンモニウム、ラウリル硫酸アンモニウムおよびデカ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種が更に好ましい。
 濃縮した水性分散液に粘度調整剤を添加することによって、水性分散液中の粘度調整剤の含有量が、フルオロポリマーに対して10~5000質量ppmである水性分散液を調製することが好ましい。水性分散液中の粘度調整剤の含有量は、より好ましくは50質量ppm以上であり、更に好ましくは100質量ppm以上であり、より好ましくは4000質量ppm以下であり、更に好ましくは3000質量ppm以下である。
 本開示の製造方法においては、濃縮した水性分散液に、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調整剤を添加することもできる。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、更に好ましくは9~11である。
 上記pHは、JIS K6893に準拠し、25℃において測定することができる。
 本開示の製造方法においては、濃縮した水性分散液に、防腐剤を添加することができる。水性分散液に防腐剤を添加することによって、水性分散液を長期間保存した場合であっても、フルオロポリマーの沈降が抑制された状態で、水性分散液の腐敗や細菌の増殖を抑制することができる。
 防腐剤としては、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が挙げられる。
 濃縮した水性分散液に防腐剤を添加することによって、水性分散液中の防腐剤の含有量が、フルオロポリマーに対して0.01~0.5質量%である水性分散液を調製することが好ましい。水性分散液中の防腐剤の含有量は、より好ましくは0.05質量%以上であり、より好ましくは0.2質量%以下である。
 本開示の製造方法においては、濃縮した水性分散液に、水溶性高分子を添加してもよい。水溶性高分子化合物としては、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、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、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
2.フルオロポリマー水性分散液
 本開示の製造方法によれば、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低減されたフルオロポリマー水性分散液が得られる。本開示によれば、フルオロポリマー水性分散液であって、フルオロポリマー、非イオン性界面活性剤および炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物を含有しており、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、50~70質量%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、4.0~12質量%であり、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が、フルオロポリマー水性分散液に対して、0質量ppb超300質量ppb未満であるフルオロポリマー水性分散液が提供される。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液は、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物を含有している。水性分散液中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、水性分散液に対して、0質量ppb超300質量ppb未満である。水性分散液中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい上限は、280質量ppb以下、260質量ppb以下、240質量ppb以下、220質量ppb以下、200質量ppb以下、180質量ppb以下、160質量ppb以下または140質量ppb以下である。水性分散液中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい下限は、0.1質量ppb以上、1質量ppb以上、5質量ppb以上、10質量ppb以上、20質量ppb以上、30質量ppb以上、40質量ppb以上または50質量ppb以上である。
 炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物としては、フルオロモノマーの重合に用いる炭素数7以下の含フッ素界面活性剤として上述したものが挙げられる。すなわち、水性分散液の一実施形態においては、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物として、炭素数7以下の含フッ素界面活性剤を少なくとも含有する。
 また、本開示の製造方法によれば、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量のみならず、フルオロポリマー水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を低減することができる。
 フルオロポリマー水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物を含有する。水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、水性分散液に対して、0質量ppb超300質量ppb未満である。水性分散液中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい上限は、280質量ppb以下、260質量ppb以下、240質量ppb以下、220質量ppb以下、200質量ppb以下、180質量ppb以下、160質量ppb以下または140質量ppb以下である。水性分散液中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい下限は、0.1質量ppb以上、1質量ppb以上、5質量ppb以上、10質量ppb以上、20質量ppb以上、30質量ppb以上、40質量ppb以上または50質量ppb以上である。
 親水基を有する含フッ素化合物としては、フルオロモノマーの重合に用いる含フッ素界面活性剤として上述したものが挙げられる。すなわち、水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、含フッ素界面活性剤を少なくとも含有する。含フッ素界面活性剤として、典型的な化合物は、分子量1000g/mol以下、好ましくは800g/mol以下の含フッ素界面活性剤である。
 フルオロポリマー水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(1)で表される化合物を実質的に含有しない。
  一般式(1):[X-Rf-Ai+
(式中、Xは、H、Cl、Br、FまたはI、Rfは、直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、または、少なくとも1個の酸素原子により中断された直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、Aは酸基、Mi+は価数iを有するカチオン、iは1~3の整数を表す)
 フルオロポリマー水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(2)で表される化合物を実質的に含有しない。
   一般式(2):[Cn-12n-1COO]M
(式中、nは9~14の整数、Mはカチオンを表す。)
 一般式(2)で表される化合物(パーフルオロアルカン酸)は、パーフルオロアルキルビニルエーテルなどを変性モノマーとして用いた場合に、重合中に形成されることが知られている(国際公開第2019/161153号参照)。
 フルオロポリマー水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、下記の一般式(3)で表される化合物を実質的に含有しない。
   一般式(3):[R-O-L-CO ]M
(式中、Rは、直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、または、少なくとも1個の酸素原子により中断された直鎖若しくは分枝鎖の部分フッ素化若しくは完全フッ素化脂肪族基、Lは、直鎖若しくは分枝鎖の非フッ素化、部分フッ素化または完全フッ素化アルキレン基、Mはカチオンを表す。)
 フルオロポリマー水性分散液の一実施形態においては、親水基を有する含フッ素化合物として、一般式(4)で示される化合物を実質的に含有しない。
   一般式(4):[H-(CFCO ]M
(式中、mは3~19の整数、Mはカチオンを表す。)
 本開示において、一般式(1)~(4)で表される化合物のいずれかを実質的に含有しないとは、フルオロポリマー水性分散液中の一般式(1)~(4)で表される化合物のいずれかの含有量が、50質量ppb以下であることを意味する。フルオロポリマー水性分散液中の一般式(1)~(4)で表される化合物のいずれかの含有量は、好ましくは35質量ppb以下であり、より好ましくは25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。
 フルオロポリマー水性分散液中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、公知な方法で定量できる。例えば、LC/MS分析にて定量することができる。
 まず、フルオロポリマー水性分散液にメタノールを加え、抽出を行ない、得られた抽出液をLC/MS分析する。更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。
 得られた抽出液を適宜窒素パージで濃縮し、濃縮後の抽出液中の親水基を有する含フッ素化合物をLC/MS測定する。
 得られたLC/MSスペクトルから、分子量情報を抜出し、候補となる親水基を有する含フッ素化合物の構造式との一致を確認する。
 その後、確認された親水基を有する含フッ素化合物の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、抽出液中の親水基を有する含フッ素化合物のLC/MSクロマトグラムのエリア面積を、親水基を有する含フッ素化合物の含有量に換算することができる。
 なお、得られた抽出液を窒素パージすることで濃縮できることから、測定方法の定量下限を下げることが出来る。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液に含まれるフルオロポリマーについては後述する。
 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、水性分散液に対して、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは55質量%以上であり、更に好ましくは57質量%以上であり、尚更に好ましくは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68質量%以下であり、更に好ましくは67質量%以下であり、尚更に好ましくは65質量%以下である。
 非イオン性界面活性剤としては、本開示の製造方法において用いることができる非イオン性界面活性剤が挙げられる。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、フルオロポリマーに対して、4.0~12質量%であり、より好ましくは4.5質量%以上であり、更に好ましくは5.0質量%以上であり、より好ましくは10質量%以下であり、更に好ましくは8.0質量%以下であり、尚更に好ましくは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は、フッ素非含有アニオン性界面活性剤を含有することも好ましい。フッ素非含有アニオン性界面活性剤としては、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アニオン性界面活性剤が挙げられる。フルオロポリマー水性分散液中のフッ素非含有アニ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、好ましくは10~5000質量ppmであり、より好ましくは50質量ppm以上であり、更に好ましくは100質量ppm以上であり、より好ましくは4000質量ppm以下であり、更に好ましくは3000質量ppm以下である。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液の粘度は、好ましくは2.0mPa・s以上であり、より好ましくは5.0mPa・s以上であり、更に好ましくは10.0mPa・s以上であり、特に好ましくは15.0mPa・s以上であり、好ましくは100mPa・s以下であり、より好ましくは80mPa・s以下であり、更に好ましくは70mPa・s以下であり、尚更に好ましくは60mPa・s以下である。
 水性分散液の粘度は、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。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液は、防腐剤を含有することも好ましい。防腐剤としては、本開示の製造方法において用いることができる防腐剤が挙げられる。フルオロポリマー水性分散液中の防腐剤の含有量は、フルオロポリマーに対して、好ましくは0.01~0.5質量%であり、より好ましくは0.05質量%以上であり、より好ましくは0.2質量%以下である。
 本開示の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℃において測定することができる。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液は、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、水溶性高分子化合物が挙げられる。水溶性高分子化合物としては、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、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、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液は、たとえば、公知の顔料、増粘剤、分散剤、消泡剤、凍結防止剤、成膜助剤等の配合剤を配合することにより、又は、更に他の高分子化合物を複合して、コーティング用水性塗料として用いることができる。
 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、更に詳細に説明する。
(フルオロポリマー)
 フルオロモノマーの重合により、フッ素樹脂、フッ素ゴムなどのフルオロポリマーが得られる。
 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。
 本開示の製造方法においては、フルオロポリマーとして、フッ素樹脂を製造することが好ましい。本開示のフルオロポリマー水性分散液は、フルオロポリマーとして、フッ素樹脂を含有することが好ましい。
 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、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、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、FEP又はPFAが更に好ましく、PTFE又はPFAが尚更に好ましく、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-C000013
(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が更に好ましい。
 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-C000014
(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-C000015
(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-C000016
(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((CFCHOSOM)、CF=CF(OCFCFSON(CH)CHCHOSOM)、CH=CH(CFCFCHOSOM)、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(CFCFSOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCFCFSOM)、CH=CH((CFSOM)、CH=CH((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(CFCFCOOM)、CH=CH((CFCOOM)、CH=CH((CFCOOM)、CF=CF(OCFCFSONR’CHCOOM)、CF=CF(O(CFSONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)SONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFSONR’CHCOOM)、CH=CH(CFCFSONR’CHCOOM)、CF=CF(OCFCF(CF)OCFCFCFCFSONR’CHCOOM)、CH=CH((CFSONR’CHCOOM)、CH=CH((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(CFCFCHOP(O)(OM)、CH=CH((CFCHOP(O)(OM))、CH=CH((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(CFCFP(O)(OM))、CH=CH((CFP(O)(OM))、CH=CH((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-C000017
(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-C000018
(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-C000019
などが好ましく挙げられ、なかでも
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
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-C000021
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。
 TFE重合体の水性分散液は、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。
 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、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、尚さらに好ましくは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。
 また、上記平均一次粒子径は、次の方法によっても測定できる。分散液を水で固形分濃度が0.15質量%になるまで希釈し、得られた希釈ラテックスの単位長さに対する550nmの投射光の透過率と、透過型電子顕微鏡写真により定方向径を測定して決定した数基準長さ平均粒子径とを測定して、検量線を作成する。この検量線を用いて、各試料の550nmの投射光の実測透過率から平均粒子径を求めることができる。
 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、更に好ましくは58mJ/mg以上である。
(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、上述したフルオロモノマー(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、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。
 (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、上述したフルオロモノマー(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、上述したフルオロモノマー(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、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。
 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、上述したフルオロモノマー(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、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。
 (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。
 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。
 本開示のフルオロポリマー水性分散液は、塗料組成物に好適に利用することができ、液状塗料組成物に好適に利用することができる。本開示の塗料組成物は、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低減されたフルオロポリマー水性分散液を含有するものであることから、接触角が大きく、摩擦係数が小さい皮膜を与える。この理由は明確ではないが、親水基を有する含フッ素化合物の含有量が低いフルオロポリマー水性分散液を含有することから、塗料組成物中でのフルオロポリマー粒子の分散安定性が適度に低く、したがって、皮膜の形成の際に、フルオロポリマー粒子が他の成分よりも皮膜の表面に浮き上がりやすく、結果として、皮膜表面のフルオロポリマーの含有割合が高くなるためと推測される。
 本開示の塗料組成物は、上記したフルオロポリマー水性分散液に加えて、他の成分を含有してもよい。他の成分としては、造膜剤、バインダー樹脂などが挙げられる。
 本開示の塗料組成物は、本開示のフルオロポリマー水性分散液および他の成分を混合することにより、調製することができる。また、本開示のフルオロポリマー水性分散液と水性媒体を混合して、固形分濃度が調整された塗料組成物を調製してもよい。また、本開示のフルオロポリマー水性分散液と非イオン性界面活性剤を混合して、非イオン性界面活性剤の含有量が調整された塗料組成物を調製してもよい。本開示の塗料組成物は、本開示のフルオロポリマー水性分散液とは異なるフルオロポリマーの含有量を有していてもよく、本開示のフルオロポリマー水性分散液とは異なる非イオン性界面活性剤の含有量を有していてもよい。
 一実施形態においては、本開示の塗料組成物は、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物を含有している。塗料組成物中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、塗料組成物に対して、0質量ppb超300質量ppb未満である。塗料組成物中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい上限は、280質量ppb以下、260質量ppb以下、240質量ppb以下、220質量ppb以下、200質量ppb以下、180質量ppb以下、160質量ppb以下または140質量ppb以下である。塗料組成物中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい下限は、0.1質量ppb以上、1質量ppb以上、5質量ppb以上、10質量ppb以上、20質量ppb以上、30質量ppb以上、40質量ppb以上または50質量ppb以上である。
 炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物としては、フルオロモノマーの重合に用いる炭素数7以下の含フッ素界面活性剤として上述したものが挙げられる。すなわち、塗料組成物の一実施形態においては、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物として、炭素数7以下の含フッ素界面活性剤を少なくとも含有する。
 一実施形態においては、本開示の塗料組成物は、親水基を有する含フッ素化合物を含有する。塗料組成物中の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、塗料組成物に対して、0質量ppb超300質量ppb未満である。塗料組成物中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい上限は、280質量ppb以下、260質量ppb以下、240質量ppb以下、220質量ppb以下、200質量ppb以下、180質量ppb以下、160質量ppb以下または140質量ppb以下である。塗料組成物中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の好ましい下限は、0.1質量ppb以上、1質量ppb以上、5質量ppb以上、10質量ppb以上、20質量ppb以上、30質量ppb以上、40質量ppb以上または50質量ppb以上である。
 親水基を有する含フッ素化合物としては、フルオロモノマーの重合に用いる含フッ素界面活性剤として上述したものが挙げられる。
<造膜剤>
 本開示の塗料組成物の一実施形態においては、造膜剤を含有する。造膜剤を含有する場合には、塗料組成物は、得られる皮膜の乾燥時におけるクラック発生を抑制することができ、加工作業性に優れる。
 造膜剤としては、解重合性アクリル樹脂などのアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
 解重合性アクリル樹脂は、本開示の塗料組成物を塗布乾燥後焼成するとき、フルオロポリマーへのバインダー効果を維持しながら徐々に分解するので、クラックの発生を防止することができる。
 本開示の塗料組成物の一実施形態においては、PTFEとともに解重合性アクリル樹脂を含有する。解重合性アクリル樹脂としては、PTFEの融点以下から解重合が始まるとしてもPTFEが溶融を開始する温度(溶融温度)までは残存し、焼成(加工)温度では分解揮散するものが好ましい。たとえば、PTFEの溶融温度(通常240~345℃)において5%以上、特に10%以上で少なくとも50%、好ましくは少なくとも20%は残存し、焼成(加工)温度(通常PTFEの溶融温度を超え415℃までの温度、好ましくは360~400℃)において10%以下、特に5%以下しか残存せず、焼成完了時には実質的に残存しないものが好ましい。この点から、解重合性アクリル樹脂の解重合(分解)温度は、約200℃以上で焼成(加工)温度未満であることが望ましい。特に、樹脂の種類に関係なく、300~320℃の温度範囲で約25~50%残存し、330~345℃の温度範囲で約20~10%残存する解重合性アクリル樹脂が収縮クラックの防止作用と着色の防止作用とのバランスから好適であり、この条件を満たす解重合性アクリル樹脂であれば、使用できる。
 解重合性は一般には、「Polym.Eng.Soi.,Vol.6,p273(1966)」、「Plast.Massy.,Vol.75,p48(1971)」および「高分子材料の劣化」コロナ社、144頁(1958)に記載されているように、重合鎖中に分岐が多くなればなるほどC-C結合やC-H結合が弱くなり、酸化分解して解重合しやすくなる。解重合性アクリル樹脂としては、メタクリレート樹脂が挙げられ、具体的には、たとえば式(8):
  CH=C(CH)COOR
(式中、Rは炭素数1~5のアルキル基またはヒドロキシアルキル基)で示されるメタクリレート系単量体を必須とするメタクリレート系単独重合体または共重合体が好ましくあげられる。メタクリレート系単量体の具体例としては、たとえばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ジメチルプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ペンチルメタクレートが好ましく採用される。これらのうちガラス転移温度は低くかつ解重合性(分解性)が良好な点からブチルメタクリレートを単量体とする解重合性アクリル樹脂が好ましい。
 また、単独重合体でも安定なエマルションが形成できるのであれば問題ないが、エマルションを安定させる観点から、カルボキシル基またはヒドロキシル基を有する単量体などを適宜共単量体として使用してもよい。
 解重合性アクリル樹脂は、たとえば乳化重合などの方法で製造した微粒子(解重合性アクリル樹脂エマルション)をそのまま使用することができ、その平均粒子径としては0.1~100μm、特に0.2~1μmであることが好ましい。平均粒子径が0.1μm未満のものはマッドクラックを発生しやすい傾向があり、100μmを超えると塗装が難しくなる傾向がある。
 本開示の塗料組成物において、解重合性アクリル樹脂の含有量は、造膜性および皮膜の着色防止の観点から、フルオロポリマー100部に対して好ましくは5~25部、より好ましくは7~20部、さらに好ましくは10~15部である。
 解重合性アクリル樹脂はエマルションの形態で他の成分と混合することが好ましい。
<バインダー樹脂>
 本開示の塗料組成物の一実施形態においては、バインダー樹脂を含有する。バインダー樹脂を含有する場合には、塗料組成物は、基材との密着性に優れた皮膜を与えることができる。バインダー樹脂は、得られる皮膜の皮膜硬度を向上させ、光沢を向上させる効果を奏する。
 バインダー樹脂としては、たとえば、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアリーレンサルファイド(PAS)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリエステルなどが挙げられる。バインダー樹脂は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 PAIは、分子構造中にアミド結合及びイミド結合を有する重合体からなる樹脂である。PAIとしては特に限定されないが、たとえば、アミド結合を分子内に有する芳香族ジアミンとピロメリット酸等の芳香族四価カルボン酸との反応;無水トリメリット酸等の芳香族三価カルボン酸と4,4-ジアミノフェニルエーテル等のジアミンやジフェニルメタンジイソシアネート等のジイソシアネートとの反応;芳香族イミド環を分子内に有する二塩基酸とジアミンとの反応等の各反応により得られる高分子量重合体からなる樹脂等が挙げられる。PAIとしては、耐熱性に優れる点から、主鎖中に芳香環を有する重合体からなるものが好ましい。
 PIは、分子構造中にイミド結合を有する重合体からなる樹脂である。PIとしては特に限定されないが、たとえば、無水ピロメリット酸等の芳香族四価カルボン酸無水物の反応等により得られる高分子量重合体からなる樹脂等が挙げられる。PIとしては、耐熱性に優れる点から、主鎖中に芳香環を有する重合体からなるものが好ましい。
 PESは、下記一般式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
で表される繰り返し単位を有する重合体からなる樹脂である。PESとしては特に限定されないが、たとえば、ジクロロジフェニルスルホンとビスフェノールとの重縮合により得られる重合体からなる樹脂等が挙げられる。
 PASは、一般式-[Ar-S]-(式中、Arはアリーレン基を表す。)で表される繰り返し単位を有する重合体からなる樹脂である。上記PASとしては特に限定されないが、たとえば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等が挙げられる。
 バインダー樹脂としては、基材との密着性に一層優れた皮膜を与えることができることから、PAI、PI、PESおよびPPSからなる群から選択される少なくとも一種が好ましく、PAIがより好ましい。また、焼成時の着色を抑制でき、皮膜の色調自由度を高めることができる観点からは、バインダー樹脂としては、PESが好ましい。バインダー樹脂として、PAIとPESを組み合わせて使用することも、好適な態様の1つである。
 本開示の塗料組成物中において、バインダー樹脂の含有量は、塗料組成物に対して、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは8質量%以上であり、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは12質量%以下である。バインダー樹脂の含有量が上記範囲内にあると、基材との密着性に一層優れた皮膜を与えることができる。
 本開示の塗料組成物において、フルオロポリマーとバインダー樹脂との質量比(フルオロポリマー/バインダー樹脂)が、90/10~50/50であることが好ましく、85/15~60/40であることがより好ましく、80/20~70/30であることがさらに好ましい。フルオロポリマーとバインダー樹脂との質量比が上記範囲内にあると、基材との密着性に一層優れた皮膜を与えることができる。
 本開示の塗料組成物は、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、防腐剤、水溶性高分子化合物、顔料、フィラー、消泡剤、乾燥剤、増粘剤、有機溶剤、レベリング剤、ハジキ防止剤、分散剤、凍結防止剤、固体潤滑剤、沈降防止剤、水分吸収剤、表面調整剤、チキソトロピー性付与剤、粘度調節剤、ゲル化防止剤、紫外線吸収剤、HALS(光安定剤)、艶消し剤、可塑剤、色分かれ防止剤、皮張り防止剤、スリ傷防止剤、防錆剤、防カビ剤、抗菌剤、酸化防止剤、難燃剤、垂れ防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、各種強化材、各種増量材、導電性フィラー、コロイダルシリカ等が挙げられる。
 本開示の塗料組成物は、防腐剤を含有することにより、塗料組成物を長期間保存した場合であっても、塗料組成物の腐敗や細菌の増殖を抑制することができる。
 防腐剤としては、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が挙げられる。
 本開示の塗料組成物中の防腐剤の含有量としては、フルオロポリマーに対して、0.01~0.5質量%が好ましく、0.05~0.2質量%がより好ましい。
 水溶性高分子化合物としては、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、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、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
 顔料としては従来より公知の各種顔料が使用でき、たとえば酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、体質顔料などがあげられる。本開示の塗料組成物中において、顔料の含有量は、塗料組成物に対して、0.1~20.0質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましい。
 フィラーとしては、無機フィラー、ダイヤモンド、フッ素化ダイヤモンド、カーボンブラック等が挙げられる。
 無機フィラーとしては、顔料のほか、雲母粒子、顔料で被覆された雲母粒子、チタンコートマイカ、ジルコニウム、タンタル、チタン、タングステン、ケイ素、アルミニウム又はベリリウムの無機窒化物類、炭化物類、ホウ化物類および酸化物類(具体的には、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム等)、金属フレーク、金属粉末、クレー、タルク、トルマリン、翡翠、ゲルマニウム、コランダム、ケイ石、クリソベリル、トパーズ、ベリル、ガーネット、石英、ざくろ石、硫酸バリウム、ガラスなどがあげられる。
 無機フィラーは耐摩耗性向上の機能を付与するものであり、美観を与える点では雲母が好ましい。雲母粒子の粒径としては10~100μmであり、15~50μmであることが好ましい。粒径が10μm未満では耐摩耗性の低下および光輝性が低下する傾向があり、100μmを超えると非粘着性が低下する傾向がある。顔料で被覆された雲母粒子は、たとえばTiO・Feなどの顔料を焼結蒸着法などにより前記雲母粒子に付着させて得られる。
 金属フレークとしては、たとえば、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、亜鉛、アンチモン、錫、鉄、ニッケルなどのフレークがあげられるが、錆にくさの点からチタン、ジルコニウムが好ましい。そのサイズとしては通常塗料に使用されている範囲のサイズのものが使用できる。
 金属粉末としては、たとえば、金、銀、銅、白金、ステンレスの粉末等があげられる。
 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(エアープロダクツ社製アセチレン系消泡剤);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。塗料組成物における消泡剤の含有量は0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~5質量%であることがより好ましい。
 乾燥剤としては、たとえば酸化コバルトなどがあげられる。
 増粘剤としては、たとえばメチルセルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシル化ビニルポリマーなどがあげられる。本開示の塗料組成物中において、増粘剤の含有量は、0.1~20質量%であることが好ましく、0.5~10質量%であることがより好ましい。
 有機溶剤としては、高沸点多価アルコールが好ましい。高沸点多価アルコールは、本開示の塗料組成物を塗布後、乾燥するときのマッドクラックの発生を防止することができる。
 高沸点多価アルコール(以下、多価アルコールという。)は、水酸基を2個以上有し且つ沸点が100℃以上のものである。窒素原子を含む多価アルコールは焼成時における熱分解により着色を惹き起こすため、好ましくない。好ましくは、沸点が塗料組成物の乾燥温度以上、さらに150℃以上、特に200℃以上のものである。多価アルコールは、好ましい水酸基の個数が2~3個である。水酸基が1個のものまたはゼロのものであり沸点100℃以上の物質では親水性に劣るため、均一な混合が困難である。水酸基の数が4個以上のものは室温で固体のものが多く、マッドクラックの防止効果が期待しにくい。
 多価アルコールは、後述する焼成時の加熱により最終的に蒸散し尽くすか分解揮散し尽くす必要がある。したがって、沸点または熱分解温度が、塗料組成物が含有するフルオロポリマーの溶融温度以下、好ましくは340℃以下のものが好ましい。
 好適な多価アルコールとしては、たとえばエチレングルコール(沸点:198℃)、1,2-プロパンジオール(沸点:188℃)、1,3-プロパンジオール(沸点:214℃)、1,2-ブタンジオール(沸点:190℃)、1,3-ブタンジオール(沸点:208℃)、1,4-ブタンジオール(沸点:229℃)、1,5-ペンタンジオール(沸点:242℃)、2-ブテン-1,4-ジオール(沸点:235℃)、グリセリン(沸点:290℃)、2-エチル-2-ヒドロキシメチル-1,3-プロパンジオール(沸点:295℃)、1,2,6-ヘキサントリオール(沸点:178℃/5mmHgの圧力下)などの1種または2種以上があげられる。なかでもグリセリンが好ましい。
 本開示の塗料組成物中において、多価アルコールの含有量は、フルオロポリマーに対して、一般に5~18質量%、好ましくは7~15質量%、特に好ましくは7~12質量%である。多価アルコールの含有量が上記範囲内であることにより、得られる皮膜の着色を防止しながら、マッドクラックの発生を防止することができる。
 また、必要に応じて、高沸点多価アルコール以外の有機溶媒を本開示の効果を損なわない範囲で配合してもよい。そうした有機溶媒としては、たとえばトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、炭素数9~11の脂肪族炭化水素系溶剤、炭素数10~12の脂肪族炭化水素系溶剤などがあげられる。
 本開示の塗料組成物を用いることにより、皮膜を得ることができる。本開示の塗料組成物から得られる皮膜は、撥水撥油性および低摩擦性に優れている。
 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、
 フルオロポリマーを含有するフルオロポリマー水性分散液を製造するフルオロポリマー水性分散液の製造方法であって、
 反応器内で、含フッ素界面活性剤、重合開始剤および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を調製し、
 水性分散液に対して熱処理をし、
 熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加し、
 非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液と、イオン交換樹脂とを接触させ、
 イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液を濃縮する
製造方法が提供される。
<2> 本開示の第2の観点によれば、
 重合により水性分散液を調製した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、(a)反応器内に残留するフルオロモノマーを反応器内から除去するか、および、(b)反応器内の水性分散液を回収して反応器とは異なる容器に収容するかの少なくとも一方の操作を実施する第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、
 (a)および(b)の少なくとも一方の操作を実施した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、水性分散液に対してラジカル発生剤を添加する第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、
 重合により水性分散液を調製した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、水性分散液に対してラジカル発生剤を添加することにより、ラジカル発生剤を含有する水性分散液を調製する第1~第3のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<5> 本開示の第5の観点によれば、
 熱処理の温度が50℃以上である第1~第4のいずれか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、
 熱処理後をした後、水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる前に、水性分散液を50℃未満まで冷却する第5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、
 熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加することにより、水性分散液中の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5質量%以上である水性分散液を調製する第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、
 非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される第1~第7のいずれかの観点による製造方法が提供される。
   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。)
<9> 本開示の第9の観点によれば、
 水性分散液とイオン交換樹脂との接触を2回以上繰り返す第1~第8のいずれかの観点による製造方法が提供される。
<10> 本開示の第10の観点によれば、
 水性分散液を2相以上に分離させ、濃縮相を回収する方法により水性分散液を濃縮する第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、
 濃縮した水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加する第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、
 フルオロポリマー水性分散液であって、
 フルオロポリマー、非イオン性界面活性剤および炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物を含有しており、
 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、50~70質量%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、4.0~12質量%であり、
 炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が、フルオロポリマー水性分散液に対して、0質量ppb超300質量ppb未満である
フルオロポリマー水性分散液が提供される。
<13> 本開示の第13の観点によれば、
 非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される第12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。
   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、
 フルオロポリマーが、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位を含有す第12または第13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。
<15> 本開示の第15の観点によれば、
 一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物を実質的に含有しない第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。
   一般式(2):[Cn-12n-1COO]M
(式中、nは9~14の整数、Mはカチオンを表す。)
<16> 本開示の第16の観点によれば、
 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12~第15のいずれか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。
<17> 本開示の第17の観点によれば、
 第12~第16のいずれかの観点によるフルオロポリマー水性分散液を含有する塗料組成物が提供される。
 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。
(1)固形分濃度(P)
 試料約1g(Xg)を直径5cmのアルミカップにとり、110℃、30分で加熱し、更に300℃、30分加熱した加熱残分(Zg)に基づき、式:P=Z/X×100(質量%)にて決定した。
(2)平均一次粒子径
 PTFE水性分散液を水で固形分濃度が0.15質量%になるまで希釈し、得られた希釈水性分散液の単位長さに対する550nmの投射光の透過率と、透過型電子顕微鏡写真により定方向径を測定して決定した数基準長さ平均一次粒子径とを測定して、検量線を作成した。この検量線を用いて、各試料の550nmの投射光の実測透過率から平均一次粒子径を決定した。
(3)pH
 ガラス電極(堀場製作所社製)を用い、JIS K6893に準拠して、25℃におけるpHを測定した。
(4)標準比重(SSG)
 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した。
(5)変性モノマーの含有量
 パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)含有量は、PTFE粉末をプレス成形することで薄膜ディスクを作成し、薄膜ディスクをFT-IR測定した赤外線吸光度から、995cm-1における吸光度/935cm-1における吸光度の比に0.14を乗じて求めた。
(6)非イオン性界面活性剤の含有量(N)
 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%)から算出した量より安定剤を差し引いた量を非イオン性界面活性剤の含有量とした。安定剤は調製時に添加した量に基づき算出した。
(7)粘度
 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秒の条件で、25℃における粘度を測定した。
(8)炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量の測定
 水性分散液5.0gを秤量し、メタノールを10g加え、円筒ろ紙に流しいれ、抽出溶媒としてメタノールが全量で150gになるようソックスレー抽出を行い、得られた抽出液を250mlになるようにメタノールで定容し、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物を含む抽出液を得た。
検量線
 0.1~100ng/mLの濃度既知の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物のメタノール標準溶液を5水準調製し、液体クロマトグラフ質量分析計(Waters,LC-MS ACQUITY UPLC/TQD)を用いて測定を行った。それぞれのサンプル濃度とピークの積分値から一次近似を用い、検量線を作成した。
 液体クロマトグラフ質量分析計を用い、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を測定した。抽出液について、MRM法により炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物のピーク面積を求め、水性分散液に含まれる炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量を求めた。定量限界は10質量ppbである。
(9)一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物の含有量の測定
 水性分散液5.0gを秤量し、メタノールを10g加え、円筒ろ紙に流しいれ、抽出溶媒としてメタノールが全量で150gになるようソックスレー抽出を行い、得られた抽出液を250mlになるようにメタノールで定容し、一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物を含む抽出液を得た。
 一般式(2):[Cn-12n-1COO]M
(式中、nは9~14の整数、Mはカチオンを表す。)
検量線
 0.1~50ng/mLの濃度既知のパーフルオロノナン酸(PFNA)、パーフルオロデカン酸(PFDA)、パーフルオロウンデカン酸(PFUnDA)、パーフルオロドデカン酸(PFDoDA)、パーフルオロトリデカン酸(PFTrDA)、パーフルオロテトラデカン酸(PFTeDA)のメタノール標準溶液を5水準調製し、液体クロマトグラフ質量分析計(Waters,LC-MS ACQUITY UPLC/TQD)を用いて測定を行った。それぞれのサンプル濃度とピークの積分値から一次近似を用い、検量線を作成した。
 液体クロマトグラフ質量分析計を用い、一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物の含有量を測定した。抽出液について、MRM法により一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物のピーク面積を求め、水性分散液に含まれる一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物の含有量を求めた。定量限界は10質量ppbである。
 測定機器構成とLC-MS測定条件
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 MRM測定パラメータ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 実施例及び比較例で用いた界面活性剤の平均的分子構造を下記に示す。
界面活性剤(a):C1327O(CHCHO)H(1分子あたりの平均メチル基数4.0)、HLB13.30、曇点60℃
界面活性剤(b):C1327O(CHCHO)10H(1分子あたりの平均メチル基数4.0)、HLB13.80、曇点71℃
合成例1
 国際公開第2021/045228号の合成例1に記載された方法により白色固体Aを得た。得られた白色固体Aは、炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物であった。
製造例1
 内容量6Lの撹拌機付きSUS製反応器に、3580gの脱イオン水、160gのパラフィンワックス、含フッ素界面活性剤として、4.7gの合成例1で得られた白色固体Aを入れた。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、内容物を攪拌した。反応器中に6.5gのPPVEをTFEで圧入した。開始剤として20gの脱イオン水に溶解した50mgのAPSを反応器に注入し、圧力を1.5MPaGとした。圧力1.5MPaG一定となるようにTFEを加えた。反応で消費したTFEが1543g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、反応器内の圧力が大気圧になるまで排気し、更に-0.01MPaGまで減圧し、窒素を反応器に入れ、大気圧(0.00MPaG)とし、PTFE水性分散液1-1を得た。
 PTFE水性分散液1-1を反応器より大気中に取り出して冷却し、パラフィンワックスを取り除いて、PTFE水性分散液1-2を得た。得られたPTFE水性分散液1-2の固形分濃度は30.0質量%、平均一次粒子径は270nmであった。
 得られたPTFE水性分散液1-2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、凝固した湿潤粉末を150℃で18時間乾燥した。得られたPTFE粉末の標準比重は2.163、PPVE含有量は0.28質量%であった。
比較例1
 製造例1で得られたPTFE水性分散液1-2に、非イオン性界面活性剤として界面活性剤(a)をPTFE100質量部に対し10質量部となるように加えPTFE水性分散液C-1を調製した。PTFE水性分散液C-1に強塩基性陰イオン交換樹脂をPTFE100質量部に対し60質量部となるように加え、穏やかに180分間撹拌した後、濾過によって陰イオン交換樹脂を分離して、PTFE水性分散液C-2を得た。
 更に、PTFE水性分散液C-2に、再度、陰イオン交換樹脂を加え、穏やかに180分間撹拌した後、濾過によって陰イオン交換樹脂を分離して、PTFE水性分散液C-3を得た。
 得られたPTFE水性分散液C-3に界面活性剤(a)をPTFE100質量部に対し16質量部になるように加え、63℃にて3時間保持し、上澄相と濃縮相とに分離した。濃縮相のみを回収し、PTFE水性分散液C-4を得た。
 得られたPTFE水性分散液C-4は、固形分濃度が69.1質量%、非イオン性界面活性剤の含有量がPTFEに対し2.7質量%であった。
 得られたPTFE水性分散液C-4に、界面活性剤(b)をPTFEに対して5.0質量%になるように追加し、ラウリル硫酸アンモニウムをPTFEに対して500ppm、イソチアゾロン系の防腐剤をPTFEに対して1000ppm、pHが9.5になるようにアンモニア水を加えた。更に、固形分が63質量%になるように脱イオン水を加え、PTFE水性分散液C-5を得た。得られたPTFE水性分散液C-5は、固形分濃度は62.9質量%、非イオン性界面活性剤の含有量はPTFEに対して5.0質量%、pHは9.5、粘度は26.8mPa・sであった。
 合成例1で合成した含フッ素界面活性剤などの炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は水性分散液に対して、560質量ppbであった。
 一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、いずれも定量限界(10質量ppb)未満であった。
実施例1
 製造例1で得られたPTFE水性分散液1-2の全量を加熱処理容器に移した。加熱処理容器内にて空気雰囲気下で、30分で80℃まで加熱し、さらにラジカル発生剤として40gの脱イオン水に溶解した2.6gの過硫酸アンモニウム(水性分散液中の炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物のモル数に対して、1.0モル倍)を添加し、3時間保持し、PTFE水性分散液1-3を得た。
 製造例1で得られたPTFE水性分散液1-2に代えて、PTFE水性分散液1-3を用いる以外は、比較例1と同様にして、非イオン性界面活性剤を添加し、陰イオン交換樹脂と2回接触させ、相分離濃縮を行い、濃縮相のみを回収し、PTFE水性分散液1-4を得た。
 得られたPTFE水性分散液1-4は、固形分濃度が70.2質量%、非イオン性界面活性剤の含有量がPTFEに対し2.6質量%であった。
 得られたPTFE水性分散液1-4に、比較例1と同様に、界面活性剤(b)、ラウリル硫酸アンモニウム、イソチアゾロン系の防腐剤、アンモニア水を加えた。更に、固形分が63質量%になるように脱イオン水を加え、PTFE水性分散液1-5を得た。得られたPTFE水性分散液1-5は、固形分濃度は63.0質量%、非イオン性界面活性剤の含有量はPTFEに対して5.0質量%、pHは9.6、粘度は26.2mPa・sであった。
 合成例1で合成した含フッ素界面活性剤などの炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は水性分散液に対して、110質量ppbであった。
 炭素数nが9~14である一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、いずれも定量限界(10質量ppb)未満であった。
実施例2
 実施例1で得られたPTFE水性分散液1-4に、PTFEに対する非イオン性界面活性剤の割合、及びPTFEに対する水の割合が、実施例1の相分離濃縮を行う前のものと同じになるように界面活性剤(a)と脱イオン水を添加し、61℃にて3時間保持し、上澄相と濃縮相とに分離した。濃縮相のみを回収し、PTFE水性分散液2-1を得た。
 得られたPTFE水性分散液2-1は、固形分濃度が71.5質量%、非イオン性界面活性剤の含有量がPTFEに対し2.4質量%であった。
 得られたPTFE水性分散液2-1に、比較例1と同様に、界面活性剤(b)、ラウリル硫酸アンモニウム、イソチアゾロン系の防腐剤、アンモニア水を加えた。更に、固形分が63質量%になるように脱イオン水を加え、PTFE水性分散液2-2を得た。得られたPTFE水性分散液2-2は、固形分濃度は62.9質量%、非イオン性界面活性剤の含有量はPTFEに対して5.1質量%、pHは9.5、粘度は26.0mPa・sであった。
 合成例1で合成した含フッ素界面活性剤などの炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量は水性分散液に対して、52質量ppbであった。
 炭素数nが9~14である一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物の含有量は、いずれも定量限界(10質量ppb)未満であった。
 次に、上記の実施例および比較例で得られたPTFE水性分散液を含有する塗料組成物の実施形態について実施例をあげて説明する。
 実施例の各数値は以下の方法により測定した。
<接触角>
 協和界面科学社製接触角計CA-DT型を用い、水、および、n-セタンに対する接触角を測定した。
<摩擦係数>
 新東科学社製表面性試験機HEIDON Type38を用い、(ボール圧子)を荷重(1kg)で押し当て、600mm/分の速度で移動させた際の静摩擦係数と動摩擦係数を測定した。
 比較例2、および、実施例3、4においては、以下の各種材料を用いた。
ポリアミドイミド樹脂水性分散液:
 国際公開第2016/147790号の製造例1に記載の方法により調製されたポリアミドイミド樹脂ワニスの水性分散液
非イオン性界面活性剤の50質量%水溶液:
 ポリオキシエチレンアルキルエーテルの50質量%水溶液
カーボンブラック顔料ミルベース(固形分濃度:20質量%):
 市販のカーボンブラック顔料(平均粒子径100nm以下)を、サンドミルと分散メディアにガラスビーズを使用して、非イオン性界面活性剤、水とともに粉砕した水性黒顔料ペースト
増粘剤:メチルセルロース
レベリング剤:アセチレングリコール
解重合性アクリル樹脂エマルジョン:ブチルメタクリレート系樹脂、平均粒子径0.3μm、ブチルメタクリレート系樹脂の含有量が40質量%
炭化水素系溶剤:C10~C12の脂肪族飽和炭化水素の混合物
比較例2
 以下の成分を攪拌、混合することにより、プライマー組成物P-1を得た。
 PTFE水性分散液C-5                40.0部
 ポリアミドイミド樹脂水性分散液             39.0部
 非イオン性界面活性剤の50質量%水溶液          8.0部
 カーボンブラック顔料ミルベース(固形分濃度:20質量%) 3.6部
 増粘剤                          7.0部
 レベリング剤                       1.0部
 水                            1.4部
 また、以下の成分を攪拌、混合することにより、トップコート組成物T-1を得た。
 PTFE水性分散液C-5                70.0部
 解重合性アクリル樹脂エマルジョン            12.6部
 非イオン性界面活性剤の50質量%水溶液          7.9部
 グリセリン                        3.1部
 炭化水素系溶剤                      1.3部
 水                            5.1部
 次に、アルミニウム基材上にプライマー組成物P-1を塗装し、100℃で20分間乾燥させた。続いて、プライマー皮膜上にトップコート組成物T-1を塗装し、100℃で20分間乾燥させた後に、380℃で20分間加熱して皮膜を得た。この皮膜について、接触角と摩擦係数を測定した。結果を表3に示す。
実施例3
 PTFE水性分散液C-5に代えて、PTFE水性分散液1-5を用いることにより、プライマー組成物P-2、および、トップコート組成物T-2を得たことを除いては、比較例2と同様の手順で皮膜を得た。この皮膜について、接触角と摩擦係数を測定した。結果を表3に示す。
実施例4
 PTFE水性分散液C-5に代えて、PTFE水性分散液2-2を用いることにより、プライマー組成物P-3、および、トップコート組成物T-3を得たことを除いては、比較例2と同様の手順で皮膜を得た。この皮膜について、接触角と摩擦係数を測定した。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025

Claims (17)

  1.  フルオロポリマーを含有するフルオロポリマー水性分散液を製造するフルオロポリマー水性分散液の製造方法であって、
     反応器内で、含フッ素界面活性剤、重合開始剤および水性媒体の存在下に、フルオロモノマーを重合することにより、フルオロポリマーを含有する水性分散液を調製し、
     水性分散液に対して熱処理をし、
     熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加し、
     非イオン性界面活性剤を含有する水性分散液と、イオン交換樹脂とを接触させ、
     イオン交換樹脂と接触させた後に得られる水性分散液を濃縮する
    製造方法。
  2.  重合により水性分散液を調製した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、(a)反応器内に残留するフルオロモノマーを反応器内から除去するか、および、(b)反応器内の水性分散液を回収して反応器とは異なる容器に収容するかの少なくとも一方の操作を実施する請求項1に記載の製造方法。
  3.  (a)および(b)の少なくとも一方の操作を実施した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、水性分散液に対してラジカル発生剤を添加する請求項2に記載の製造方法。
  4.  重合により水性分散液を調製した後、水性分散液に対して熱処理をする前に、水性分散液に対してラジカル発生剤を添加することにより、ラジカル発生剤を含有する水性分散液を調製する請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
  5.  熱処理の温度が50℃以上である請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。
  6.  熱処理後をした後、水性分散液とイオン交換樹脂とを接触させる前に、水性分散液を50℃未満まで冷却する請求項5に記載の製造方法。
  7.  熱処理をした水性分散液に、非イオン性界面活性剤を添加することにより、水性分散液中の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5質量%以上である水性分散液を調製する請求項1~6のいずれかに記載の製造方法。
  8.  非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される請求項1~7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。)
  9.  水性分散液とイオン交換樹脂との接触を2回以上繰り返す請求項1~8のいずれかに記載の製造方法。
  10.  水性分散液を2相以上に分離させ、濃縮相を回収する方法により水性分散液を濃縮する請求項1~9のいずれかに記載の製造方法。
  11.  濃縮した水性分散液に非イオン性界面活性剤を添加する請求項1~10のいずれかに製造方法。
  12.  フルオロポリマー水性分散液であって、
     フルオロポリマー、非イオン性界面活性剤および炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物を含有しており、
     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、50~70質量%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、4.0~12質量%であり、
     炭素数7以下の親水基を有する含フッ素化合物の含有量が、フルオロポリマー水性分散液に対して、0質量ppb超300質量ppb未満である
    フルオロポリマー水性分散液。
  13.  非イオン性界面活性剤が、一般式(i)で表される請求項12に記載のフルオロポリマー水性分散液。
       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.  フルオロポリマーが、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位を含有する請求項12または13に記載のフルオロポリマー水性分散液。
  15.  一般式(2)で表される親水基を有する含フッ素化合物を実質的に含有しない請求項14に記載のフルオロポリマー水性分散液。
       一般式(2):[Cn-12n-1COO]M
    (式中、nは9~14の整数、Mはカチオンを表す。)
  16.  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12~15のいずれかに記載のフルオロポリマー水性分散液。
  17.  請求項12~16のいずれかに記載のフルオロポリマー水性分散液を含有する塗料組成物。
PCT/JP2023/027577 2022-07-27 2023-07-27 フルオロポリマー水性分散液の製造方法、フルオロポリマー水性分散液および塗料組成物 WO2024024891A1 (ja)

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