CN111040058B

CN111040058B - 聚四氟乙烯水性分散液的制造方法

Info

Publication number: CN111040058B
Application number: CN201911257383.XA
Authority: CN
Inventors: 难波义典
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: EP2918613A1; CN111040058A; US9574020B2; JP6308949B2; JP2016130328A; US20150299341A1; EP2918613B1; JPWO2014084397A1; JP6156543B2; WO2014084397A1; CN104884476A; EP2918613A4

Abstract

本发明提供一种聚四氟乙烯水性分散液的制造方法，目的在于提供一种方法，该方法即便不使用长链含氟表面活性剂，也可以制造粒径极小、分散稳定性优异的含氟聚合物水性分散液。本发明涉及一种含氟聚合物水性分散液的制造方法，该制造方法在LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂和聚合引发剂的存在下、在水性介质中进行含氟单体的聚合，上述水性分散液包含选自由聚四氟乙烯和熔融加工性的氟树脂(其中不包括聚四氟乙烯)组成的组中的至少一种含氟聚合物，该制造方法的特征在于，上述含氟表面活性剂的量在水性介质中相当于4600ppm～500000ppm。

Description

聚四氟乙烯水性分散液的制造方法

本申请是分案申请，其原申请的中国国家申请号为201380062185.2，申请日为2013年12月2日，发明名称为“聚四氟乙烯水性分散液的制造方法”。

技术领域

本发明涉及聚四氟乙烯水性分散液的制造方法。

背景技术

氟树脂水性分散液通常通过在含氟表面活性剂的存在下对含氟单体进行乳液聚合而制造。作为含氟表面活性剂，以往使用了全氟辛酸或其盐等长链含氟表面活性剂。

但是，专利文献1中公开了下述内容：由于全氟辛酸铵在自然界中不存在，其为难以分解的物质，因而从环境方面出发提出了要抑制全氟辛酸铵的排出；并且指出全氟辛酸铵的生物体蓄积性高。

因此，专利文献1中提出了一种聚四氟乙烯水性乳化液，其特征在于，在将四氟乙烯单独、或与能够共聚的其它单体一起在水性介质中进行乳液聚合时，相对于最终的聚四氟乙烯收率，使用1500ppm～20000ppm的

通式(1)：XCF₂CF₂(O)_mCF₂CF₂OCF₂COOA

(式中，X为氢原子或氟原子，A为氢原子、碱金属或NH₄，m为0～1的整数)所表示的含氟乳化剂，从而得到该聚四氟乙烯水性乳化液。

专利文献2中记载了一种通过低分子量聚四氟乙烯的制造方法所制造的低分子量聚四氟乙烯水性分散液，其特征在于，其在反应性化合物和链转移剂的存在下、在水性介质中进行四氟乙烯、或者四氟乙烯和能够与上述四氟乙烯共聚的改性单体的乳液聚合，上述反应性化合物具有在自由基聚合中能够反应的官能团和亲水基，相对于上述水性介质，为超过与10ppm相当的量的量。

另外，专利文献3中记载了一种含氟聚合物颗粒的水性分散液，其是通过用于制作含氟聚合物颗粒的水性分散液的方法所制造的，该方法包括以下工序：在水性聚合介质中具备氟化离聚物的分散微粒的工序；和在该水性聚合介质中在该氟化离聚物的分散微粒和引发剂的存在下使至少一种氟化单体聚合，形成含氟聚合物的颗粒的水性分散液的工序。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2007/046345号小册子

专利文献2：日本特开2010-180364号公报

专利文献3：日本特表2012-513530号公报

发明内容

发明要解决的课题

在现有技术中，若利用与长链含氟表面活性剂不同的含氟表面活性剂将含氟单体聚合，则具有所得到的氟树脂颗粒的粒径变大的倾向。另外，具有分散稳定性降低的倾向，在聚合中存在发生聚合物附着于搅拌桨等问题。特别是，不容易得到粒径足够小、分散稳定性优异的含氟聚合物水性分散液。

本发明是鉴于上述现状而进行的，其目的在于提供一种方法，该方法即便不使用长链含氟表面活性剂，也可以制造粒径极小、分散稳定性优异的含氟聚合物水性分散液。

用于解决课题的方案

本发明人对水性分散液的制造方法进行了各种研究，该制造方法在含氟表面活性剂和聚合引发剂的存在下、在水性介质中进行与含氟单体的聚合，上述水性分散液包含选自由聚四氟乙烯和熔融加工性的氟树脂(其中不包括聚四氟乙烯)组成的组中的至少一种含氟聚合物。并且发现：通过在上述聚合中大量使用具有特定范围的LogPOW的含氟表面活性剂，从而即便不使用以往所用的长链含氟表面活性剂，也可以制造包含体积平均粒径极小的含氟聚合物颗粒的水性分散液，由此完成了本发明。

即，本发明涉及一种含氟聚合物水性分散液的制造方法，该制造方法在LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂和聚合引发剂的存在下、在水性介质中进行含氟单体的聚合，上述水性分散液包含选自由聚四氟乙烯和熔融加工性的氟树脂(其中不包括聚四氟乙烯)组成的组中的至少一种含氟聚合物，该制造方法的特征在于，上述含氟表面活性剂的量在水性介质中相当于4600ppm～500000ppm。

含氟表面活性剂优选为下述通式(1)

X-(CF₂)_m1-Y (1)

(式中，X表示H或F，m1表示3～5的整数，Y表示-SO₃M、-SO₄M、-SO₃R、-SO₄R、-COOM、-PO₃M₂、-PO₄M₂(M表示H、NH₄或碱金属，R表示碳原子数为1～12的烷基))所表示的含氟化合物。

优选在下述通式(2)

X-(CF₂)_m2-Y (2)

(式中，X表示H或F，m2表示6以上的整数，Y表示-SO₃M、-SO₄M、-SO₃R、-SO₄R、-COOM、-PO₃M₂、-PO₄M₂(M表示H、NH₄或碱金属，R表示碳原子数为1～12的烷基))所表示的含氟化合物不存在的条件下进行上述聚合。

上述含氟聚合物优选是体积平均粒径为0.1nm以上且小于20nm的颗粒。

上述聚合引发剂优选为选自由过硫酸盐和有机过氧化物组成的组中的至少一种。

上述聚合引发剂的量优选在水性介质中相当于1ppm～5000ppm。

发明的效果

根据本发明的含氟聚合物水性分散液的制造方法，即便不使用长链含氟表面活性剂，也可以制造包含粒径极小的含氟聚合物颗粒的、分散稳定性优异的水性分散液。

具体实施方式

在具体说明本发明之前，对本说明书中使用的一些术语进行定义或说明。

本说明书中，氟树脂是指部分结晶性含氟聚合物，不是氟橡胶、而是氟塑料。氟树脂具有熔点、具有热塑性，可以为熔融加工性，也可以为非熔融加工性。

本说明书中，熔融加工性是指利用挤出机和注射成型机等现有的加工设备，将聚合物熔融并进行加工。因此，熔融加工性的氟树脂通常利用后述的测定方法所测定的熔体流动速率为0.01g/10分钟～500g/10分钟。

本说明书中，全氟树脂是指由与构成聚合物主链的碳原子键合的一价原子全部为氟原子的全氟聚合物所构成的树脂。但是，在构成聚合物主链的碳原子上，除了一价原子(氟原子)以外，也可以键合有烷基、氟代烷基、烷氧基、氟代烷氧基等基团。在构成聚合物主链的碳原子上键合的氟原子可以有若干个被氯原子取代。在聚合物末端基团、即结束聚合物链的基团上也可以存在氟原子以外的其它原子。聚合物末端基团大部分是来自为了聚合反应而使用的聚合引发剂或链转移剂的基团。

本说明书中，氟橡胶是指非晶态含氟聚合物。“非晶态”是指，在含氟聚合物的差示扫描量热测定[DSC](升温速度10℃/分钟)或者差示热分析[DTA](升温速度10℃/分钟)中出现的熔解峰(ΔH)的大小为4.5J/g以下的情况。氟橡胶通过进行交联而显示出弹性体特性。弹性体特性是指下述特性：能够拉伸聚合物，在拉伸聚合物所需要的力已经不适用时，能够保持原本的长度。

本说明书中，全氟单体是指分子中不包含碳原子-氢原子键的单体。上述全氟单体也可以是除了碳原子和氟原子以外与碳原子键合的氟原子有若干个被氯原子取代的单体，也可以是除了碳原子以外还具有氮原子、氧原子和硫原子的单体。作为上述全氟单体，优选全部氢原子被氟原子取代的单体。上述全氟单体中不包含提供交联部位的单体。

提供交联部位的单体是指，通过固化剂将用于形成交联的交联部位提供至含氟聚合物的具有交联性基团的单体(硫化点单体)。

本说明书中，聚四氟乙烯[PTFE]优选为相对于全部聚合单元的四氟乙烯的含量为99摩尔％以上的含氟聚合物。

本说明书中，氟树脂(其中不包括聚四氟乙烯)均优选为相对于全部聚合单元的四氟乙烯的含量小于99摩尔％的含氟聚合物。

本说明书中，构成含氟聚合物的各单体的含量可以根据单体的种类将NMR、FT-IR、元素分析、荧光X射线分析适当组合而计算出。

接着，具体说明本发明。

本发明的含氟聚合物水性分散液的制造方法中，在LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂和聚合引发剂的存在下、在水性介质中进行含氟单体的聚合，由此制造包含选自由聚四氟乙烯[PTFE]和熔融加工性的氟树脂(其中不包括聚四氟乙烯)组成的组中的至少一种含氟聚合物的水性分散液。

本发明的制造方法中的含氟表面活性剂的用量是在水性介质中相当于4600ppm～500000ppm的量。若含氟表面活性剂的用量过少，则无法得到包含体积平均粒径小的含氟聚合物颗粒的水性分散液；若用量过多，则无法得到与用量相符的效果，在经济上不利。含氟表面活性剂的用量优选为18,000ppm以上、更优选为20,000ppm以上、进一步优选为23,000ppm以上、特别优选为38,000ppm以上，优选为400,000ppm以下、更优选为300,000ppm以下。

上述含氟表面活性剂的LogPOW为3.4以下。上述LogPOW是1-辛醇与水的分配系数，由LogP[式中，P表示含有含氟表面活性剂的辛醇/水(1：1)混合液在发生相分离时在辛醇中的含氟表面活性剂浓度/在水中的含氟表面活性剂浓度比]所表示。上述LogPOW优选为1.5以上，从容易从含氟聚合物中除去的方面出发，优选为3.0以下、更优选为2.8以下。

上述LogPOW如下算出：在柱：TOSOH ODS-120T柱(φ4.6mm×250mm)、洗脱液：乙腈/0.6质量％HClO₄水＝1/1(vol/vol％)、流速：1.0ml/分钟、样品量：300μL、柱温：40℃、检测光：UV210nm的条件下，对具有已知的辛醇/水分配系数的标准物质(庚酸、辛酸、壬酸和癸酸)进行HPLC，制作出各洗脱时间与已知的辛醇/水分配系数的校正曲线，基于该校正曲线，由试样液的HPLC洗脱时间算出该LogPOW。

作为LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂，优选含氟阴离子型表面活性剂，可以使用美国专利申请公开第2007/0015864号说明书、美国专利申请公开第2007/0015865号说明书、美国专利申请公开第2007/0015866号说明书、美国专利申请公开第2007/0276103号说明书、美国专利申请公开第2007/0117914号说明书、美国专利申请公开第2007/142541号说明书、美国专利申请公开第2008/0015319号说明书、美国专利第3250808号说明书、美国专利第3271341号说明书、日本特开2003-119204号公报、国际公开第2005/042593号小册子、国际公开第2008/060461号小册子、国际公开第2007/046377号小册子、国际公开第2007/119526号小册子、国际公开第2007/046482号小册子、国际公开第2007/046345号小册子中记载的含氟表面活性剂等。

作为LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂，优选为阴离子表面活性剂。

作为上述阴离子表面活性剂，例如优选羧酸系表面活性剂、磺酸系表面活性剂等，作为这些表面活性剂，可以举出由下述通式(I)所表示的全氟代羧酸(I)、下述通式(II)所表示的ω-H全氟代羧酸(II)、下述通式(III)所表示的全氟聚醚羧酸(III)、下述通式(IV)所表示的全氟烷基亚烷基羧酸(IV)、下述通式(V)所表示的全氟烷氧基氟代羧酸(V)、下述通式(VI)所表示的全氟烷基磺酸(VI)和/或下述通式(VII)所表示的全氟烷基亚烷基磺酸(VII)构成的表面活性剂。

上述全氟代羧酸(I)由下述通式(I)

F(CF₂)_n1COOM (I)

(式中，n1为3～6的整数，M为H、NH₄或碱金属元素)所表示。

上述通式(I)中，从聚合反应的稳定性的方面出发，上述n1的优选下限为4。另外，从在所得到的含氟聚合物水性分散液的加工时难以残存的方面出发，上述M优选为NH₄。

作为上述全氟代羧酸(I)，例如优选F(CF₂)₆COOM、F(CF₂)₅COOM、F(CF₂)₄COOM(各式中，M为上述定义的物质)等。

上述ω-H全氟代羧酸(II)由下述通式(II)

H(CF₂)_n2COOM (II)

(式中，n2为4～8的整数，M为上述定义的物质)所表示。

上述通式(II)中，从聚合反应的稳定性的方面出发，上述n2的优选上限为6。另外，从在所得到的含氟聚合物水性分散液的加工时难以残存的方面出发，上述M优选为NH₄。

作为上述ω-H全氟代羧酸(II)，例如优选H(CF₂)₈COOM、H(CF₂)₇COOM、H(CF₂)₆COOM、H(CF₂)₅COOM、H(CF₂)₄COOM(各式中，M为上述定义的物质)等。

上述全氟聚醚羧酸(III)由下述通式(III)

Rf¹-O-(CF(CF₃)CF₂O)_n3CF(CF₃)COOM (III)

(式中，Rf¹是碳原子数为1～5的全氟烷基，n3为0～3的整数，M为上述定义的物质)所表示。

上述通式(III)中，从聚合时的稳定性的方面出发，上述Rf¹优选是碳原子数为4以下的全氟烷基，n3优选为0或1，从在所得到的含氟聚合物水性分散液的加工时难以残存的方面出发，上述M优选为NH₄。

作为上述全氟聚醚羧酸(III)，例如优选

C₄F₉OCF(CF₃)COOM、C₃F₇OCF(CF₃)COOM、

C₂F₅OCF(CF₃)COOM、CF₃OCF(CF₃)COOM、

CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COOM

(各式中，M为上述定义的物质)等，从聚合时的稳定性和除去效率均好的方面出发，更优选

CF₃OCF(CF₃)COOM、CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COOM

(各式中，M为上述定义的物质)等。

上述全氟烷基亚烷基羧酸(IV)由下述通式(IV)

Rf²(CH₂)_n4Rf³COOM (IV)

(式中，Rf²是碳原子数为1～5的全氟烷基，Rf³是直链状或支链状的碳原子数为1～3的全氟亚烷基，n4是1～3的整数，M为上述定义的物质)所表示。

上述通式(IV)中，上述Rf²优选是碳原子数为2以上的全氟烷基、或者碳原子数为4以下的全氟烷基。上述Rf³优选是碳原子数为1或2的全氟亚烷基，更优选为-(CF₂)-或-CF(CF₃)-。上述n4优选为1或2、更优选为1。从在所得到的含氟聚合物水性分散液的加工时难以残存的方面出发，上述M优选为NH₄。

作为上述全氟烷基亚烷基羧酸(IV)，例如优选

C₄F₉CH₂CF₂COOM、C₃F₇CH₂CF₂COOM、

C₂F₅CH₂CF₂COOM、C₄F₉CH₂CF(CF₃)COOM、

C₃F₇CH₂CF(CF₃)COOM、C₂F₅CH₂CF(CF₃)COOM、

C₄F₉CH₂CH₂CF₂COOM、C₃F₇CH₂CH₂CF₂COOM、

C₂F₅CH₂CH₂CF₂COOM

(各式中，M为上述定义的物质)等。

上述全氟烷氧基氟代羧酸(V)由下述通式(V)

Rf⁴-O-CY¹Y²CF₂-COOM (V)

(式中，Rf⁴是碳原子数为1～5的全氟烷基，Y¹和Y²相同或不同，为H或F，M为上述定义的物质)所表示。

上述通式(V)中，从聚合稳定性的方面出发，上述Rf⁴优选是碳原子数为1～3的全氟烷基，更优选是碳原子数为3的全氟烷基。从在所得到的含氟聚合物水性分散液的加工时难以残存的方面出发，上述M优选为NH₄。

作为上述全氟烷氧基氟代羧酸(V)，优选

C₃F₇OCH₂CF₂COOM、C₃F₇OCHFCF₂COOM、

C₃F₇OCF₂CF₂COOM

(各式中，M为上述定义的物质)等。

上述全氟烷基磺酸(VI)由下述通式(VI)

F(CF₂)_n5SO₃M (VI)

(式中，n5为3～6的整数，M为上述定义的物质)所表示。

上述通式(VI)中，从聚合稳定性的方面出发，上述n5优选为4或5的整数，从在所得到的含氟聚合物水性分散液的加工时难以残存的方面出发，上述M优选为NH₄。

作为上述全氟烷基磺酸(VI)，例如优选

F(CF₂)₅SO₃M、F(CF₂)₅SO₃M

(各式中，M为上述定义的物质)等。

上述全氟烷基亚烷基磺酸(VII)由下述通式(VII)

Rf⁵(CH₂)_n6SO₃M (VII)

(式中，Rf⁵为1～5的全氟烷基，n6为1～3的整数，M为上述定义的物质)所表示。

上述通式(VII)中，Rf⁵优选是碳原子数为1～3的全氟烷基，更优选是碳原子数为3的全氟烷基。上述n6优选为1或2、更优选为1。从在所得到的含氟聚合物水性分散液的加工时难以残存的方面出发，上述M优选为NH₄。

作为上述全氟烷基亚烷基磺酸(VII)，例如优选

C₃F₇CH₂SO₃M

(式中，M为上述定义的物质)等。

作为LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂，优选为选自由下述通式(1)

X-(CF₂)_m1-Y (1)

(式中，X表示H或F，m1表示3～5的整数，Y表示-SO₃M、-SO₄M、-SO₃R、-SO₄R、-COOM、-PO₃M₂、-PO₄M₂(M表示H、NH₄或碱金属，R表示碳原子数为1～12的烷基))所表示的含氟化合物、通式(II)所表示的ω-H全氟代羧酸(II)、通式(III)所表示的全氟聚醚羧酸(III)、通式(IV)所表示的全氟烷基亚烷基羧酸(IV)、通式(V)所表示的全氟烷氧基氟代羧酸(V)以及通式(VII)所表示的全氟烷基亚烷基磺酸(VII)组成的组中的至少一种。

另外，作为LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂，更优选为选自由下述通式(1)

X-(CF₂)_m1-Y (1)

(式中，X表示H或F，m1表示3～5的整数，Y表示-SO₃M、-SO₄M、-SO₃R、-SO₄R、-COOM、-PO₃M₂、-PO₄M₂(M表示H、NH₄或碱金属，R表示碳原子数为1～12的烷基))所表示的含氟化合物、下述通式(3)

CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COOX (3)

(式中，X表示氢原子、NH₄或碱金属原子)所表示的含氟化合物以及下述通式(4)

CF₃CF₂OCF₂CF₂OCF₂COOX (4)

(式中，X表示氢原子、NH₄或碱金属原子)所表示的含氟化合物组成的组中的至少一种。

另外，作为LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂，进一步优选下述通式(1)

X-(CF₂)_m1-Y (1)

作为上述含氟单体，可以举出氟代烯烃、优选具有2个～10个碳原子的氟代烯烃；环式经氟化的单体；式CQ₂＝CQOR¹或CQ₂＝CQOR²OR³(Q为H或F，R¹和R³是部分或全部氢原子被氟原子取代的碳原子数为1～8的烷基，R²是部分或全部氢原子被氟原子取代的碳原子数为1～8的亚烷基)所表示的氟代烷基乙烯基醚；具有腈基的含氟烯烃；具有腈基的含氟乙烯基醚等。

作为上述含氟单体，更具体地说，优选为选自由四氟乙烯[TFE]、六氟丙烯[HFP]、三氟氯乙烯[CTFE]、氟乙烯、偏二氟乙烯[VDF]、三氟乙烯、六氟异丁烯、CH₂＝CZ¹(CF₂)_nZ²(式中，Z¹为H或F，Z²为H、F或Cl，n为1～10的整数)所表示的单体、CF₂＝CF-ORf⁶(式中，Rf⁶表示碳原子数为1～8的全氟烷基)所表示的全氟(烷基乙烯基醚)[PAVE]、CF₂＝CF-O-CH₂-Rf⁷(式中，Rf⁷是碳原子数为1～5的全氟烷基)所表示的烷基全氟乙烯基醚衍生物、全氟-2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯[PDD]以及全氟-2-亚甲基-4-甲基-1,3-二氧戊环[PMD]组成的组中的至少一种。

作为CH₂＝CZ¹(CF₂)_nZ²所表示的单体，可以举出CH₂＝CFCF₃、CH₂＝CH-C₄F₉、CH₂＝CH-C₆F₁₃、CH₂＝CF-C₃F₆H等。

作为CF₂＝CF-ORf⁶所表示的全氟(烷基乙烯基醚)，可以举出CF₂＝CF-OCF₃、CF₂＝CF-OCF₂CF₃和CF₂＝CF-OCF₂CF₂CF₃。

除了上述含氟单体以外，也可以将非含氟单体聚合。作为上述非含氟单体，可以举出与上述含氟单体具有反应性的烃系单体等。作为上述烃系单体，例如可以举出乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯等烯烃类；乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、环己基乙烯基醚等烷基乙烯基醚类；乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、肉豆蔻酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、对叔丁基苯甲酸乙烯酯、环己烷羧酸乙烯酯、单氯乙酸乙烯酯、己二酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、巴豆酸乙烯酯、山梨酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯、十一碳烯酸乙烯酯、羟基乙酸乙烯酯、羟基丙酸乙烯酯、羟基丁酸乙烯酯、羟基戊酸乙烯酯、羟基异丁酸乙烯酯、羟基环己烷羧酸乙烯酯等乙烯基酯类；乙基烯丙基醚、丙基烯丙基醚、丁基烯丙基醚、异丁基烯丙基醚、环己基烯丙基醚等烷基烯丙基醚类；乙基烯丙基酯、丙基烯丙基酯、丁基烯丙基酯、异丁基烯丙基酯、环己基烯丙基酯等烷基烯丙基酯类等。

作为上述非含氟单体，另外也可以为含官能团的烃系单体。作为上述含官能团的烃系单体，例如可以举出羟乙基乙烯基醚、羟丙基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚、羟基异丁基乙烯基醚、羟基环己基乙烯基醚等羟烷基乙烯基醚类；缩水甘油基乙烯基醚、缩水甘油基烯丙基醚等具有缩水甘油基的非含氟单体；氨基烷基乙烯基醚、氨基烷基烯丙基醚等具有氨基的非含氟单体；(甲基)丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺等具有酰胺基的非含氟单体；含溴烯烃、含碘烯烃、含溴乙烯基醚、含碘乙烯基醚；具有腈基的非含氟单体等。

通过将上述含氟单体聚合，可得到包含选自由PTFE和熔融加工性的氟树脂(其中不包括PTFE)组成的组中的至少一种含氟聚合物的水性分散液。

作为上述PTFE，可以为均聚PTFE，也可以为改性PTFE。改性PTFE包含TFE单元和基于能够与TFE共聚的改性单体的改性单体单元。另外，上述PTFE可以为具有非熔融加工性和原纤化性的高分子量PTFE，也可以为具有熔融加工性、但不具有原纤化性的低分子量PTFE。

作为上述改性单体，只要是能够与TFE共聚的单体就没有特别限定，例如可以举出六氟丙烯[HFP]等全氟烯烃；三氟氯乙烯[CTFE]等氟氯烯烃；三氟乙烯、偏二氟乙烯[VDF]等含氢氟代烯烃；全氟乙烯基醚；全氟烷基乙烯；乙烯；具有腈基的含氟乙烯基醚等。另外，所使用的改性单体可以为一种，也可以为两种以上。

作为上述全氟乙烯基醚，没有特别限定，例如可以举出下述通式(5)

CF₂＝CF-ORf⁸ (5)

(式中，Rf⁸表示全氟有机基团)所表示的全氟不饱和化合物等。本说明书中，上述“全氟有机基团”是指与碳原子键合的氢原子全部被氟原子取代而成的有机基团。上述全氟有机基团可以具有醚氧。

作为上述全氟乙烯基醚，例如可以举出上述通式(5)中Rf⁸表示碳原子数为1～10的全氟烷基的全氟(烷基乙烯基醚)[PAVE]。上述全氟烷基的碳原子数优选为1～5。

作为上述PAVE中的全氟烷基，例如可以举出全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基等，优选全氟烷基为全氟丙基的全氟丙基乙烯基醚[PPVE]。

作为上述全氟乙烯基醚，进而可以举出上述通式(5)中Rf⁸是碳原子数为4～9的全氟(烷氧基烷基)的物质、Rf⁸是下式：

(式中，m表示0或1～4的整数)所表示的基团的物质、Rf⁸是下式：

(式中，n表示1～4的整数)所表示的基团的物质等。

作为全氟烷基乙烯，没有特别限定，例如可以举出全氟丁基乙烯(PFBE)、全氟己基乙烯(PFHE)等。

作为具有腈基的含氟乙烯基醚，更优选CF₂＝CFORf⁹CN(式中，Rf⁹表示可以在两个碳原子间插入有氧原子的碳原子数为2～7的亚烷基)所表示的含氟乙烯基醚。

作为上述改性PTFE中的改性单体，优选为选自由HFP、CTFE、VDF、PPVE、PFBE和乙烯组成的组中的至少一种。更优选为选自由HFP和CTFE组成的组中的至少一种单体。

上述改性PTFE中改性单体单元优选为0.001摩尔％～2摩尔％的范围，更优选为0.001摩尔％～小于1摩尔％的范围。

本说明书中，构成PTFE的各单体的含量可以通过根据单体的种类将NMR、FT-IR、元素分析、荧光X射线分析适当组合而算出。

利用本发明的制造方法得到的PTFE优选熔融粘度(MV)为1.0×10Pa·S以上、更优选为1.0×10²Pa·S以上、进一步优选为1.0×10³Pa·S以上。

上述熔融粘度可以如下测定：根据ASTM D 1238，使用流动试验仪(岛津制作所社制造)和2φ-8L的模具，将预先以测定温度(380℃)加热5分钟的2g试样在0.7MPa的负荷下保持于上述温度，由此进行测定。

利用本发明的制造方法得到的PTFE优选熔点为324℃～360℃。

本说明书中，熔点是与利用差示扫描量热计[DSC]以10℃/分钟的速度升温时的熔解热曲线中的极大值所对应的温度。

作为熔融加工性的氟树脂，优选为选自由TFE/PAVE共聚物[PFA]、TFE/HFP共聚物[FEP]、乙烯[Et]/TFE共聚物[ETFE]、Et/TFE/HFP共聚物、聚三氟氯乙烯[PCTFE]、CTFE/TFE共聚物、Et/CTFE共聚物以及PVF组成的组中的至少一种氟树脂，更优选为选自由PFA和FEP组成的组中的至少一种全氟树脂。

作为PFA，没有特别限定，优选TFE单元与PAVE单元的摩尔比(TFE单元/PAVE单元)为70/30以上且小于99/1的共聚物。更优选的摩尔比为70/30以上98.9/1.1以下、进一步优选的摩尔比为80/20以上98.9/1.1以下。若TFE单元过少，则具有机械物性降低的倾向；若过多，则熔点变得过高，具有成型性降低的倾向。上述PFA还优选为来自能够与TFE和PAVE共聚的单体的单体单元为0.1摩尔％～10摩尔％、TFE单元和PAVE单元合计为90摩尔％～99.9摩尔％的共聚物。作为能够与TFE和PAVE共聚的单体，可以举出HFP、CZ³Z⁴＝CZ⁵(CF₂)_nZ⁶(式中，Z³、Z⁴和Z⁵相同或不同，表示氢原子或氟原子，Z⁶表示氢原子、氟原子或氯原子，n表示2～10的整数)所表示的乙烯基单体、以及CF₂＝CF-OCH₂-Rf⁷(式中，Rf⁷表示碳原子数为1～5的全氟烷基)所表示的烷基全氟乙烯基醚衍生物等。

上述PFA的熔点低于上述PTFE的熔点，优选为180℃～小于324℃、更优选为230℃～320℃、进一步优选为280℃～320℃。

上述PFA优选熔体流动速率(MFR)为1g/10分钟～500g/10分钟。

本说明书中，MFR是利用根据ASTM D 1238的方法所得到的值，在根据含氟聚合物的种类所确定的测定温度(例如在PFA或FEP的情况下为372℃、在ETFE的情况下为297℃)、负荷(例如在PFA、FEP和ETFE的情况下为5kg)下进行测定。

作为FEP，没有特别限定，优选TFE单元与HFP单元的摩尔比(TFE单元/HFP单元)为70/30以上且小于99/1的共聚物。更优选的摩尔比为70/30以上98.9/1.1以下、进一步优选的摩尔比为80/20以上98.9/1.1以下。若TFE单元过少，则具有机械物性降低的倾向；若过多，则熔点变得过高，具有成型性降低的倾向。FEP还优选为来自能够与TFE和HFP共聚的单体的单体单元为0.1摩尔％～10摩尔％、TFE单元和HFP单元合计为90摩尔％～99.9摩尔％的共聚物。作为能够与TFE和HFP共聚的单体，可以举出PAVE、烷基全氟乙烯基醚衍生物等。

上述FEP的熔点低于上述PTFE的熔点，优选为150℃～小于324℃、更优选为200℃～320℃、进一步优选为240℃～320℃。

上述FEP优选MFR为1g/10分钟～500g/10分钟。

作为ETFE，优选TFE单元与乙烯单元的摩尔比(TFE单元/乙烯单元)为20/80以上90/10以下的共聚物。更优选的摩尔比为37/63以上85/15以下、进一步优选的摩尔比为38/62以上80/20以下。ETFE也可以为由TFE、乙烯、以及能够与TFE和乙烯共聚的单体构成的共聚物。作为能够共聚的单体，可以举出下述式

CH₂＝CX⁵Rf³、CF₂＝CFRf³、CF₂＝CFORf³、CH₂＝C(Rf³)₂

(式中，X⁵表示氢原子或氟原子，Rf³表示可以包含醚键的氟代烷基)所表示的单体，其中，优选CF₂＝CFRf³、CF₂＝CFORf³和CH₂＝CX⁵Rf³所表示的含氟乙烯基单体，更优选HFP、CF₂＝CF-ORf⁴(式中，Rf⁴表示碳原子数为1～5的全氟烷基)所表示的全氟(烷基乙烯基醚)和Rf³是碳原子数为1～8的氟代烷基的CH₂＝CX⁵Rf³所表示的含氟乙烯基单体。另外，作为能够与TFE和乙烯共聚的单体，也可以为衣康酸、衣康酸酐等脂肪族不饱和羧酸。能够与TFE和乙烯共聚的单体相对于含氟聚合物优选为0.1摩尔％～10摩尔％、更优选为0.1摩尔％～5摩尔％、特别优选为0.2摩尔％～4摩尔％。

上述ETFE的熔点低于上述PTFE的熔点，优选为140℃～小于324℃、更优选为160℃～320℃、进一步优选为195℃～320℃。

上述ETFE优选MFR为1g/10分钟～500g/10分钟。

上述共聚物的各单体单元的含量可以通过根据单体的种类将NMR、FT-IR、元素分析、荧光X射线分析适当组合而算出。

上述含氟聚合物优选体积平均粒径为0.1nm以上且小于20nm的颗粒。若体积平均粒径处于上述范围，则对于基体材料能够极其微小地分散，因而可产生能够进一步提高滑动性或涂膜表面的质感的效果。另外，若将体积平均粒径在上述范围的含氟聚合物颗粒供至多段聚合，则可以制造包含具有极小粒径的氟树脂颗粒的水性分散液。若体积平均粒径过大，则形成包含具有极大粒径的氟树脂颗粒的水性分散液，因而，根据情况有时反应稳定性差、在聚合过程中有可能产生不期待的凝集物。另外，若将体积平均粒径过大的含氟聚合物颗粒供至多段聚合，则无法制造包含粒径极小的氟树脂颗粒的分散稳定性优异的水性分散液。体积平均粒径小于0.1nm的含氟聚合物颗粒不容易制造。含氟聚合物颗粒的体积平均粒径更优选为0.5nm以上、特别优选为1.0nm以上，优选为15nm以下、更优选为10nm以下、特别优选为5nm以下。

体积平均粒径利用动态光散射法进行测定。为如下测得的值：制作含氟聚合物固体成分浓度调整为1.0质量％的含氟聚合物水性分散液，使用ELSZ-1000S(大塚电子株式会社制造)以25℃、累计70次的条件进行测定。溶剂(水)的折射率为1.3328，溶剂(水)的粘度为0.8878mPa·s。体积平均粒径是分散为一次颗粒的状态的平均粒径。

由于难以适用于后述的含氟聚合物水性分散液的用途，因而上述含氟聚合物优选不为氟化离聚物。

上述含氟聚合物优选当量重量(EW)为6,000以上。当量重量(EW)是每1当量离子交换基的干燥重量，含氟聚合物的当量重量(EW)大意味着在构成含氟聚合物的单体中几乎不含离聚物。虽然上述含氟聚合物几乎不含离聚物，但令人惊讶的是其具有极小的体积平均粒径。当量重量(EW)更优选为10,000以上，对上限没有特别限定，优选为50,000,000以下。

在专利文献3所记载的用于制作含氟聚合物颗粒的水性分散液的方法中，在第一段工序中需要形成氟化离聚物的分散微粒，因而最终得到的含氟聚合物的耐热性也差，若将所得到的含氟聚合物加热，则有时产生发泡、或产生着色。本发明的制造方法由于所得到的含氟聚合物的当量重量(EW)为6,000以上，因而所得到的含氟聚合物具有优异的耐热性。

上述当量重量可以通过下述方法进行测定。

在包含含氟聚合物的水性分散液中添加盐酸或硝酸，使含氟聚合物沉析。利用纯水对所沉析的含氟聚合物进行清洗，直至清洗液达到中性，之后在110℃以下真空加热干燥至水分消失。将干燥后的含氟聚合物的约0.3g浸渍到25℃的饱和NaCl水溶液30mL中，在搅拌下放置30分钟。接下来，将酚酞作为指示剂，利用0.01N氢氧化钠水溶液对饱和NaCl水溶液中的质子进行中和滴定。对于中和后得到的离子交换基的抗衡离子为钠离子的状态的含氟聚合物，利用纯水进行漂洗，进而真空干燥并称量。将中和所需要的氢氧化钠的物质量设为M(mmol)，将离子交换基的抗衡离子为钠离子的含氟聚合物的质量设为W(mg)，通过下式求出当量重量EW(g/eq)。

EW＝(W/M)－22

作为上述聚合引发剂，只要在上述聚合温度范围能够产生自由基就没有特别限定，可以使用公知的油溶性和/或水溶性的聚合引发剂。此外，也可以与还原剂等组合以氧化还原的方式引发聚合。上述聚合引发剂的浓度可根据单体种类、目标聚合物分子量、反应速度而适当决定。

作为上述聚合引发剂，优选为选自由过硫酸盐和有机过氧化物组成的组中的至少一种。作为聚合引发剂，由于在含氟聚合物颗粒的水性分散液中的分散稳定性良好，因而可以举出过硫酸铵、过硫酸钾等过硫酸盐、过氧化丁二酰、双戊二酸过氧化物等水溶性有机过氧化物。

由于在含氟聚合物颗粒的水性分散液中的分散稳定性良好，因而上述聚合引发剂的用量优选为在水性介质中相当于2ppm的量以上。

上述水性介质为使聚合进行的反应介质，是指包含水的液体。上述水性介质只要包含水就没有特别限定，可以包含水、与例如醇、醚、酮等非含氟有机溶剂和/或沸点为40℃以下的含氟有机溶剂。

也可以在链转移剂的存在下进行本发明的制造方法中的聚合。作为上述链转移剂，可以使用公知的链转移剂，例如可以举出甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等饱和烃；氯甲烷、二氯甲烷、二氟乙烷等卤代烃类；甲醇、乙醇等醇类；氢；等等，优选在常温常压下为气体状态的物质，更优选乙烷或丙烷。

上述链转移剂的用量通常相对于所供给的含氟单体总量为1ppm～50,000ppm、优选为1ppm～20,000ppm。

上述链转移剂可以在聚合开始前一并添加到反应容器中，也可以在聚合中分成多次添加，另外也可以在聚合中连续地添加。

上述聚合优选在10℃～95℃进行，更优选在30℃以上进行，更优选在90℃以下进行。

上述聚合优选以0.05MPaG～3.9MPaG进行、更优选以0.1MPaG以上进行、更优选以3.0MPaG以下进行。

上述聚合通过如下方式进行：向聚合反应器投入TFE和根据需要的改性单体，搅拌反应器的内容物，并且将反应器保持为特定的聚合温度，接着加入聚合引发剂，引发聚合反应，由此进行上述聚合。可以在聚合反应开始前根据需要将水性介质、添加剂等投入反应器中。也可以在聚合反应开始后根据目的追加TFE、改性单体、聚合引发剂、链转移剂等。

通过进行上述聚合，可以制造包含含氟聚合物颗粒的水性分散液。所得到的水性分散液的固体成分浓度大致为1质量％～40质量％、优选为5质量％～30质量％。关于上述固体成分浓度，将1g水性分散液在鼓风干燥机中以150℃、60分钟的条件进行干燥，以百分数表示加热残余物的质量相对于水性分散液的质量(1g)的比例。

关于本发明的含氟聚合物水性分散液，对含氟聚合物颗粒的固体成分浓度为5.0质量％的含氟聚合物水性分散液进行测定得到的含氟聚合物颗粒的沉降物量优选为10.0质量％以下、更优选为7.0质量％以下、进一步优选为5.5质量％以下、特别优选为3.0质量％以下。对下限没有特别限定。

此处，“含氟聚合物颗粒的沉降物量”例如可以利用以下的方法测定。将保持为25℃的30g含氟聚合物水性分散液装入专用的容器中，利用具备RT15A7型转子的日立工机社制造的离心分离机(himac CT15D)，以5000rpm的转速保持5分钟，分离成沉降物层和含氟聚合物水性分散液层。取出含氟聚合物水性分散液层求出固体成分量，由与所使用的含氟聚合物水性分散液中的固体成分量之差计算沉降物量。以在所使用的含氟聚合物水性分散液中包含的含氟聚合物量中所占的比例(质量％)的形式，测定了沉降物量。比例越低，表示储藏稳定性越优异。

关于本发明的含氟聚合物水性分散液，对含氟聚合物颗粒的固体成分浓度为5.0质量％的含氟聚合物水性分散液进行测定得到的含氟聚合物颗粒的筛分量优选为2.5质量％以下、更优选为2.0质量％以下、进一步优选为1.8质量％以下、特别优选为1.3质量％以下。对下限没有特别限定。

此处，“含氟聚合物颗粒的筛分量”例如利用以下的方法测定。利用具备内径4.76mm、外径7.94mm的管(Tygon管)的东京理化器械株式会社制造的定量送液泵(RP-2000型滚轮泵)，将保持为65℃的100g含氟聚合物水性分散液以排出流量为10L/小时的条件循环2小时。其后，以在所使用的含氟聚合物水性分散液中包含的含氟聚合物量中所占的比例(质量％)的形式，测定利用200目SUS网进行过滤时的筛分量。比例越低，表示机械稳定性越优异。

本发明的制造方法中的聚合优选在下述通式(2)

X-(CF₂)_m2-Y (2)

(式中，X表示H或F，m2表示6以上的整数，Y表示-SO₃M、-SO₄M、-SO₃R、-SO₄R、-COOM、-PO₃M₂、-PO₄M₂(M表示H、NH₄或碱金属，R表示碳原子数为1～12的烷基))所表示的含氟化合物不存在的条件下进行。根据本发明的制造方法，即便不使用这种现有的长链含氟表面活性剂，也可以制造包含体积平均粒径足够小的含氟聚合物颗粒的水性分散液。

本发明的制造方法中的聚合优选为乳液聚合。本发明的制造方法中的聚合优选为自由基聚合。

也可以将利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液供至多段聚合。利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液由于包含具有极小粒径的含氟聚合物颗粒，因而通过供至多段聚合，可以制造包含具有以该含氟聚合物颗粒作为核部的核壳结构、且粒径极小的氟树脂颗粒的水性分散液。

另外，也可以通过进行下述工序来制造含氟聚合物细粉：将利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液沉析的工序；对所得到的沉析颗粒进行清洗的工序；以及进行干燥的工序。

作为上述的沉析、清洗和干燥的方法，可以采用现有公知的方法。

另外，也可以通过包括下述工序的制造方法制造不包含含氟表面活性剂的、固体成分浓度高的含氟聚合物水性分散液：使利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液在非离子表面活性剂的存在下与阴离子交换树脂接触的工序(I)；和按照水性分散液中的固体成分浓度相对于水性分散液100质量％为30质量％～70质量％的方式对工序(I)中得到的水性分散液进行浓缩的工序(II)。

关于上述浓缩后的含氟聚合物水性分散液的固体成分浓度，将1g水性分散液在鼓风干燥机中以380℃、60分钟的条件进行干燥，以百分数表示加热残余物的质量相对于水性分散液的质量(1g)的比例。

与上述阴离子交换树脂接触的工序可以利用现有公知的方法进行。另外，作为上述浓缩方法，可以举出上述方法。

本发明的制造方法优选在上述工序(I)之后包括将含氟聚合物的水性分散液与阴离子交换树脂分离而回收含氟聚合物的水性分散液的工序。

作为非离子表面活性剂，只要是由不含氟的非离子型化合物构成就没有特别限定，可以使用公知的物质。作为上述非离子表面活性剂，例如可以举出聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯亚烷基烷基醚等醚型非离子表面活性剂；环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物等聚氧乙烯衍生物；山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯等酯型非离子表面活性剂；聚氧乙烯烷基胺、烷基烷醇酰胺等胺系非离子表面活性剂；等等。它们均为非氟化非离子表面活性剂。

在构成上述非离子表面活性剂的化合物中，其疏水基团可以为烷基苯酚基、直链烷基和支链烷基中的任一种，优选结构中不具有烷基苯酚基的化合物等不具有苯环的化合物。

作为上述非离子表面活性剂，其中，优选聚氧乙烯烷基醚。作为上述聚氧乙烯烷基醚，优选由具有碳原子数为10～20的烷基的聚氧乙烯烷基醚结构构成的物质，更优选由具有碳原子数为10～15的烷基的聚氧乙烯烷基醚结构构成的物质。上述聚氧乙烯烷基醚结构中的烷基优选具有支链结构。

作为上述聚氧乙烯烷基醚的市售品，例如可以举出Genapol X080(产品名、Clariant社制造)、TERGITOL 9-S-15(产品名、Clariant社制造)、Noigen TDS-80(产品名、第一工业制药社制造)、Leocol TD-90(产品名、LION社制造)等。

利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液和含氟聚合物细粉可以适合用作将成型材料、油墨、化妆品、涂料、脂膏、办公自动化设备用部件、色调剂改性的添加剂、在镀覆液中的添加剂等。作为上述成型材料，例如可以举出聚氧苯甲酰基聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚苯硫醚等工程塑料。

利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液和上述含氟聚合物细粉作为成型材料的添加剂可以适合用作例如提高复印辊的非粘合性·滑动特性；提高家具的表层片、汽车的仪表板、家电制品的外壳等工程塑料成型品的质感的用途；提高轻负荷轴承、齿轮、凸轮、按钮式电话的按钮、放映机、照相机部件、滑动材料等可产生机械摩擦的机械部件的滑动性或耐磨耗性的用途；工程塑料的加工助剂等。

利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液和上述含氟聚合物细粉可以作为涂料的添加剂用于提高清漆或涂料的滑动性的目的。本发明的含氟聚合物水性分散液和含氟聚合物细粉可以作为化妆品的添加剂用于提高粉底等化妆品的滑动性等的目的。

利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液和上述含氟聚合物细粉进而还适合于提高蜡等的防油性或防水性的用途；提高脂膏或色调剂的滑动性的用途。

另外，利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液和上述含氟聚合物细粉也可以作为二次电池或燃料电池的电极粘结剂、电极粘结剂的硬度调节剂、电极表面的防水处理剂等使用。在该用途中，与含氟聚合物细粉相比，含氟聚合物水性分散液大多更合适。

实施例

接着，举出实施例来说明本发明，但本发明并不仅限定于所述实施例。

实施例的各数值通过以下的方法进行测定。

(体积平均粒径)

通过动态光散射法进行测定。制作含氟聚合物固体成分浓度调整为1.0质量％的含氟聚合物水性分散液，使用ELSZ-1000S(大塚电子株式会社制造)以25℃、累计70次的条件进行测定。溶剂(水)的折射率为1.3328，溶剂(水)的粘度为0.8878mPa·s。

(熔融粘度(MV))

根据ASTM D 1238，使用流动试验仪(岛津制作所社制造)和2φ-8L的模具，将预先以测定温度(380℃)加热5分钟的2g试样在0.7MPa的负荷下保持于上述温度，由此进行测定。

(改性量)

根据单体的种类将NMR、FT-IR、元素分析、荧光X射线分析适当组合，从而进行测定。

(熔点)

作为与利用差示扫描量热计[DSC]以10℃/分钟的速度升温时的熔解热曲线中的极大值所对应的温度求出。

(固体成分浓度)

将1g水性分散液在鼓风干燥机中以150℃、60分钟的条件进行干燥，以百分数表示加热残余物的质量相对于水性分散液的质量(1g)的比例，采用该值作为由聚合得到的浓缩前的水性分散液的固体成分浓度。

另外，将1g水性分散液在鼓风干燥机中以380℃、60分钟的条件进行干燥，以百分数表示加热残余物的质量相对于水性分散液的质量(1g)的比例，采用该值作为浓缩后的含氟聚合物水性分散液的固体成分浓度。

(熔体流动速率(MFR))

MFR利用根据ASTM D 1238的方法、在根据含氟聚合物的种类所确定的测定温度(例如在PFA或FEP的情况下为372℃、在ETFE的情况下为297℃)、负荷(例如在PFA、FEP和ETFE的情况下为5kg)下进行测定的。

(分散稳定性的评价)

(储藏稳定性试验)

将保持为25℃的30g含氟聚合物水性分散液装入专用的容器中，利用具备RT15A7型转子的日立工机社制造的离心分离机(himac CT15D)，以5000rpm的转速保持5分钟，分离成沉降物层和含氟聚合物水性分散液层。取出含氟聚合物水性分散液层求出固体成分量，由与所使用的含氟聚合物水性分散液中的固体成分量之差计算沉降物量。以在所使用的含氟聚合物水性分散液中包含的含氟聚合物量中所占的比例(质量％)的形式，测定了沉降物量。比例越低，表示储藏稳定性越优异。

(机械稳定性试验)

利用具备内径4.76mm、外径7.94mm的管(Tygon管)的东京理化器械株式会社制造的定量送液泵(RP-2000型滚轮泵)，将保持为65℃的100g含氟聚合物水性分散液以排出流量为10L/小时的条件循环2小时。其后，以在所使用的含氟聚合物水性分散液中包含的含氟聚合物量中所占的比例(质量％)的形式，测定利用200目SUS网进行过滤时的筛分量。比例越低，表示机械稳定性越优异。

(实施例1)

在内容量1L的带搅拌机的玻璃制反应器中加入530g的去离子水、30g的固体石蜡和55.0g的全氟己酸铵分散剂(APFH)。接下来，一边将反应器的内容物加热至85℃一边进行吸引，同时利用TFE单体进行清扫，除去反应器内的氧。其后，将0.03g的乙烷气体加入反应器，以540rpm搅拌内容物。向反应器中加入TFE单体，直至达到0.73MPaG的压力。将溶解于20g去离子水中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂注入反应器，使反应器为0.83MPaG的压力。注入引发剂后，发生压力的降低，观察到聚合的开始。将TFE单体加入反应器以保持压力，继续聚合至约140g的TFE单体反应结束为止。其后，进行排气，直至反应器内的压力达到常压，从反应器中取出内容物进行冷却。从PTFE水性分散液中除去上清的固体石蜡。

所得到的PTFE水性分散液的固体成分浓度为20.5质量％，体积平均粒径为0.9nm。

将所得到的PTFE水性分散液的一部分放入冷冻库进行冷冻。放置冷冻的PTFE水性分散液直至达到25℃，得到凝固的粉末。将凝固的湿润粉末在150℃干燥18小时。此时的PTFE粉末的熔融粘度为3.0×10³Pa·S、熔点为327.0℃。

对于所得到的PTFE水性分散液，按照固体成分浓度达到5.0质量％的方式加入去离子水，评价储藏稳定性，结果沉降物量为0.1质量％。

对于所得到的PTFE水性分散液，按照分散剂量达到10.0质量％的方式加入与聚合时相同的分散剂APFH。进而，按照固体成分浓度达到5.0质量％的方式加入去离子水，评价机械稳定性，结果筛分量为0.1质量％。

另外，相对于所得到的PTFE水性分散液100g，添加表面活性剂(第一工业制药社制造Noigen TDS-80)2.0g，均匀混合后，通过填充有阴离子交换树脂(产品名：AmberliteIRA900J、Rohm and Haas社制造)的柱。将所得到的水性分散液保持于60℃，通过相分离回收所得到的浓缩相。该浓缩相的固体成分浓度为63质量％。进而添加水和表面活性剂，使固体成分浓度为60质量％、表面活性剂量为8质量％，用氨水将pH调整为9.6。

(实施例2)

除了使实施例1中的85℃的聚合温度为70℃以外，与实施例1同样地进行聚合。

(实施例3)

除了使实施例1中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g以外，与实施例1同样地进行聚合。

(实施例4)

除了使实施例1中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.003g以外，与实施例1同样地进行聚合。

(实施例5)

除了使实施例1中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.028g以外，与实施例1同样地进行聚合。

(实施例6)

使实施例1中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g，继续聚合至约185g的TFE单体反应结束为止，除此以外与实施例1同样地进行聚合。

(实施例7)

使实施例1中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g，使55.0g的全氟己酸铵分散剂(APFH)为26.4g，继续聚合至约10g的TFE单体反应结束为止，除此以外与实施例1同样地进行聚合。

(实施例8)

使实施例1中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g，使0.03g的乙烷气体为0.01g，使所保持的0.83MPaG的反应器的压力为0.20MPaG，继续聚合至约40g的TFE单体反应结束为止，除此以外与实施例1同样地进行聚合。

(实施例9)

使实施例1中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g，使55.0g的全氟己酸铵分散剂(APFH)为22.0g的2,3,3,3-四氟-2-[1,1,2,3,3,3-六氟-2-(三氟甲氧基)丙氧基]-丙酸铵盐分散剂(CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COONH₄)[PMPA]，继续聚合至约40g的TFE单体反应结束为止，除此以外与实施例1同样地进行聚合。

(实施例10)

除了使实施例9中的22.0g的2,3,3,3-四氟-2-[1,1,2,3,3,3-六氟-2-(三氟甲氧基)丙氧基]-丙酸铵盐分散剂(CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COONH₄)[PMPA]为16.5g以外，与实施例9同样地进行聚合。

(实施例11)

除了使实施例9中的22.0g的2,3,3,3-四氟-2-[1,1,2,3,3,3-六氟-2-(三氟甲氧基)丙氧基]-丙酸铵盐分散剂(CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COONH₄)[PMPA]为11.0g以外，与实施例9同样地进行聚合。

(实施例12)

除了使实施例9中的22.0g的2,3,3,3-四氟-2-[1,1,2,3,3,3-六氟-2-(三氟甲氧基)丙氧基]-丙酸铵盐分散剂(CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COONH₄)[PMPA]为9.9g以外，与实施例9同样地进行聚合。

(实施例13)

使实施例9中的22.0g的2,3,3,3-四氟-2-[1,1,2,3,3,3-六氟-2-(三氟甲氧基)丙氧基]-丙酸铵盐分散剂(CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COONH₄)[PMPA]为110.0g的全氟戊酸铵分散剂(APFP)，继续聚合至约140g的TFE单体反应结束为止，除此以外与实施例9同样地进行聚合。

(实施例14)

在内容量1L的带搅拌机的玻璃制反应器中加入530g的去离子水、30g的固体石蜡和55.0g的全氟己酸铵分散剂(APFH)。接下来，一边将反应器的内容物加热至85℃一边进行吸引，同时利用TFE单体进行清扫，除去反应器内的氧。其后，将0.03g的乙烷气体和1.12g的全氟[3-(1-甲基-2-乙烯基氧基-乙氧基)丙腈](下文中简称为CNVE)加入反应器，以540rpm搅拌内容物。向反应器中加入TFE单体，直至达到0.73MPaG的压力。将溶解于20g去离子水中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂注入反应器，使反应器为0.83MPaG的压力。注入引发剂后，发生压力的降低，观察到聚合的开始。将TFE单体加入反应器以保持压力，继续聚合至约140g的TFE单体反应结束为止。其后，进行排气，直至反应器内的压力达到常压，从反应器中取出内容物进行冷却。从PTFE水性分散液中除去上清的固体石蜡。

所得到的PTFE水性分散液的固体成分浓度为19.9质量％，体积平均粒径为1.3nm。

将所得到的PTFE水性分散液放入冷冻库进行冷冻。放置冷冻的PTFE水性分散液直至达到25℃，得到凝固的粉末。将凝固的湿润粉末在70℃真空干燥50小时。此时的PTFE粉末即使加热也几乎不流动，因而无法测定熔融粘度。熔点为327.0℃、CNVE改性量为0.20摩尔％。

(实施例15)

除了不添加实施例14中的0.03g的乙烷气体以外，与实施例14同样地进行聚合。

(实施例16)

除了使实施例14中的85℃的聚合温度为70℃以外，与实施例14同样地进行聚合。

(实施例17)

使实施例14中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g，使1.12g的CNVE为0.20g的3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛烯(PFHE)，除此以外与实施例14同样地进行聚合。

(实施例18)

使实施例14中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g，使1.12g的CNVE为0.20g的HFP，不添加0.03g的乙烷气体，除此以外与实施例14同样地进行聚合。

(实施例19)

使实施例14中的0.11g的过硫酸铵(APS)引发剂为0.006g，使1.12g的CNVE为0.12g的PMVE，不添加0.03g的乙烷气体，继续聚合至约40g的TFE单体反应结束为止，除此以外与实施例14同样地进行聚合。

(实施例20)

除了使实施例19中的0.12g的PMVE为0.46g的PPVE以外，与实施例19同样地进行聚合。

(实施例21)

除了使实施例19中的0.12g的PMVE为0.18g的CTFE以外，与实施例19同样地进行聚合。

(实施例22)

使实施例19中的0.12g的PMVE为0.01g，使所保持的0.83MPaG的反应器的压力为0.20MPaG，除此以外与实施例19同样地进行聚合。

(实施例23)

除了使实施例16中的55.0g的全氟己酸铵分散剂(APFH)为27.5g的2,3,3,3-四氟-2-[1,1,2,3,3,3-六氟-2-(三氟甲氧基)丙氧基]-丙酸铵盐分散剂(CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COONH₄)[PMPA]以外，与实施例16同样地进行聚合。

(实施例24)

使实施例14中的1.12g的CNVE为8.80g的PPVE，继续聚合至约120g的TFE单体反应结束为止，除此以外与实施例14同样地进行聚合。

所得到的PFA水性分散液的固体成分浓度为18.5质量％，体积平均粒径为6.0nm。

将所得到的PFA水性分散液的一部分放入冷冻库进行冷冻。放置冷冻的PFA水性分散液直至达到25℃，得到凝固的粉末。将凝固的湿润粉末在150℃干燥18小时。此时的PFA粉末的熔体流动速率为230g/10分钟、熔点为319.7℃、PPVE改性量为1.49摩尔％。

(实施例25)

使实施例24中的8.80g的PPVE为5.90g，使0.03g的乙烷气体为0.02g，除此以外与实施例24同样地进行聚合。

(比较例1)

除了使实施例9中的22.0g的2,3,3,3-四氟-2-[1,1,2,3,3,3-六氟-2-(三氟甲氧基)丙氧基]-丙酸铵盐分散剂(CF₃OCF(CF₃)CF₂OCF(CF₃)COONH₄)[PMPA]为8.3g以外，与实施例9同样地进行聚合。

所得到的PTFE水性分散液的固体成分浓度为7.1质量％，体积平均粒径为121.6nm。

对所得到的PTFE水性分散液的分散稳定性进行了评价，结果机械稳定性、储藏稳定性均低，因而分散稳定性不充分。

将各实施例中的聚合条件和所得到的含氟聚合物水性分散液的评价结果分别示于表1和2。

【表1】

【表2】

注)实施例7中以固体成分浓度1.0质量％实施。

工业实用性

根据本发明的含氟聚合物水性分散液的制造方法，即便不使用长链含氟表面活性剂，也可以制造包含粒径极小的含氟聚合物颗粒的、分散稳定性优异的水性分散液。利用本发明的制造方法得到的含氟聚合物水性分散液和由该水性分散液得到的含氟聚合物细粉可以适合用于各种成型材料、涂料、化妆品、蜡、脂膏、色调剂等的添加剂；二次电池或燃料电池的电极粘结剂、电极粘结剂的硬度调整剂、电极表面的防水处理剂等。

Claims

1.一种含氟聚合物水性分散液的制造方法，该制造方法的特征在于，所述制造方法在LogPOW为3.4以下的含氟表面活性剂和聚合引发剂的存在下、在水性介质中进行含氟单体的聚合，所述水性分散液包含选自由聚四氟乙烯和熔融加工性的氟树脂组成的组中的至少一种含氟聚合物，其中，所述熔融加工性的氟树脂不包括聚四氟乙烯，

所述熔融加工性的氟树脂为四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物，

在相对于所供给的含氟单体总量为159ppm～3000ppm的量的链转移剂的存在下进行所述聚合；和/或，在改性单体的存在下进行所述聚合，所述改性单体的量是得到改性单体单元的含量为0.02摩尔％～1.49摩尔％的范围的含氟聚合物的量，

所述链转移剂为乙烷或丙烷，

所述改性单体为选自由CF₂＝CFORf⁹CN所表示的具有腈基的含氟乙烯基醚、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚、全氟丁基乙烯、全氟己基乙烯以及乙烯组成的组中的至少一种，其中Rf⁹表示可以在两个碳原子间插入有氧原子的碳原子数为2～7的亚烷基，

所述改性单体为所述具有腈基的含氟乙烯基醚的情况下，所述聚合在所述链转移剂的存在下进行，

所述含氟表面活性剂的量在水性介质中相当于23000ppm～500000ppm，

所述含氟聚合物是体积平均粒径为0.1nm以上且10nm以下的颗粒。

2.如权利要求1所述的含氟聚合物水性分散液的制造方法，其中，含氟表面活性剂为下述通式(1)所表示的含氟化合物，

X-(CF₂)_m1-Y (1)

式中，X表示H或F，m1表示3～5的整数，Y表示-SO₃M、-SO₄M、-SO₃R、-SO₄R、-COOM、-PO₃M₂、-PO₄M₂，M表示H、NH₄或碱金属，R表示碳原子数为1～12的烷基。

3.如权利要求1或2所述的含氟聚合物水性分散液的制造方法，其中，在下述通式(2)所表示的含氟化合物不存在的条件下进行所述聚合，

X-(CF₂)_m2-Y (2)

式中，X表示H或F，m2表示6以上的整数，Y表示-SO₃M、-SO₄M、-SO₃R、-SO₄R、-COOM、-PO₃M₂、-PO₄M₂，M表示H、NH₄或碱金属，R表示碳原子数为1～12的烷基。

4.如权利要求1或2所述的含氟聚合物水性分散液的制造方法，其中，所述聚合引发剂为选自由过硫酸盐和有机过氧化物组成的组中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的含氟聚合物水性分散液的制造方法，其中，所述聚合引发剂的量在水性介质中相当于1ppm～5000ppm。