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JP2017506692A - 架橋性フルオロポリマー - Google Patents

架橋性フルオロポリマー Download PDF

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Abstract

本発明は、架橋性フルオロポリマーの製造方法、前記架橋性フルオロポリマーおよびそれから得られる架橋したフルオロポリマー、前記架橋性フルオロポリマーまたは前記架橋したフルオロポリマーを含むフィルム、ならびに様々な用途での前記架橋したフルオロポリマーフィルムの使用に関する。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2014年2月28日に出願の欧州特許出願第14157169.5号に対する優先権を主張するものであり、この出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
本発明は、架橋性フルオロポリマーの製造方法、前記架橋性フルオロポリマーおよびそれから得られる架橋したフルオロポリマー、前記架橋性フルオロポリマーまたは前記架橋したフルオロポリマーを含むフィルム、ならびに様々な用途での前記架橋したフルオロポリマーフィルムの使用に関する。
トリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位を含むフッ化ビニリデン(VDF)コポリマーは、それらの加工の容易さ、化学的不活性ならびに魅力的な強誘電特性、圧電特性、焦電特性および誘電特性のために、エレクトロニクス包装市場で広範に使用されてきた。
周知のように、圧電性という用語は、電気的エネルギーを機械的エネルギーと交換する材料の能力およびその逆の能力を意味し、この電気機械的応答は、変形または圧力振動中の寸法変化と本質的に関係していると考えられる。直接の圧電効果(応力がかけられるときの電気の発生)を示す材料はまた、逆の圧電効果(電場がかけられるときの応力および/または歪みの発生)も示すという点において、圧電効果は可逆的である。
強誘電性は、材料の特性であって、それによって材料が、その方向を外部電場の印加によって等価状態間で切り替えることができる、自発的電気分極を示す特性である。
焦電気性は、加熱または冷却時に電位を発生させる、ある種の材料の能力である。実際に、温度におけるこの変化の結果として、正および負の電荷は、移行によって反対端に移動し(すなわち、その材料は分極した状態になり)、それ故に電位が確立される。
VDFとTrFEとのコポリマーにおける圧電性、焦電性、強誘電性は、水素およびフッ素原子が、単位セル当たり最大の双極子モーメントを与えるように配列されている、特定の結晶晶癖、いわゆるベータ相に関係すると一般に理解されている。
フッ化ビニリデン(VDF)およびトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位を含むコポリマーは典型的には、押出、射出成形、圧縮成形および溶媒キャスティングなどの周知の加工方法によって、半結晶性の、本質的に非配向および非延伸の、熱可塑性フィルムもしくはシートまたは管状構造製品へ造形または成形することができる半結晶性コポリマーとして提供される。
それにもかかわらず、最近になって、薄膜電子機器および/または例えば、記録密度を増加させるための三次元アレイにおける強誘電性ポリマー層のアセンブリの開発は、とりわけ、リソグラフ法によってパターン化されるポリマーの能力を必要とする、種々の加工技術を、および/または前に堆積した層に影響することなく新たに形成された層上にアニーリング処理で積層される層を要求している。
このシナリオ内で、形状を安定化させ、そして構造を固定するための、ポリマー科学における最も知られた技術の一つである、架橋(他所で「硬化」と言われる)がこれまで、これらのニーズに応えるための選ばれた技術であった。
したがって、VDF−TrFEコポリマーに架橋または硬化能を与えるための解決策が提案されてきた。例えば、国際公開第2013/087500号パンフレット(SOLVAY SPECIALTY POLYMERS ITALY S.P.A.)2013年6月20日は、固有の圧電特性、強誘電特性、焦電特性および誘電特性を保持しながら熱処理またはUV照射下のいずれかにより容易に架橋することができる、アジド基を含むモノマーに由来する繰り返し単位をさらに含む、半結晶性のVDF−TrFEフルオロポリマーを開示している。
また、米国特許第6680357号明細書(ATOFINA CHEMICALS INC.)2004年1月20日は、アクリル相が架橋反応に入ることができるアクリル変性VDFベースのフルオロポリマーを開示している。それにもかかわらず、これらのアクリル変性VDFベースのフルオロポリマーは、1つまたは複数の(メタ)アクリルモノマーの重合において種結晶としてVDFベースのフルオロポリマーを使用するシード重合によって製造される。
したがって、当技術分野において、熱またはUV曝露条件下に架橋を効率的に受けて、傑出した圧電特性、強誘電特性、焦電特性および誘電特性を依然として維持する一様に硬化した材料をもたらすことができるVDF−TrFEコポリマー材料が依然として必要とされている。
フルオロポリマーへの(メタ)アクリル含有モノマーの組み込みによって、増加した分子量を有利にも有するフルオロポリマー網状構造へ容易に架橋し得る(メタ)アクリル変性フルオロポリマーを成功裡に製造することが可能であることが今見いだされた。
それによって提供される架橋したフルオロポリマーは、改善された耐化学薬品性および改善された機械的特性を両方とも有利に示すことが見いだされた。
第1の例において、本発明は、架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]の製造方法であって、前記方法が、
(A)フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)ならびに(I)および(II):
−C(O)−O−R (I)
−O−R (II)
(式中、Rは、水素原子または少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素基である)
のいずれかの末端基を含む少なくとも1つの官能性水素化モノマー[モノマー(H)]に由来する繰り返し単位を含む少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]と、
(B)式(III)〜(V):
C=C(R)−C(O)−O−T (III)
C=C(R)−C(O)−NH−C(O)−O−T (IV)
C=C(R)−Z−C(O)−O−T (V)
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Tは、少なくとも1つの官能基を含むC〜C10炭化水素末端基であり、Zは、式(j)および(jj):
−NH−X−O−C(O)− (j)、および
−NH−X−NHC(O)O−X’−O−C(O)− (jj)
のいずれかの結合基であり、式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、C〜C20脂肪族基、C〜C40脂環式基およびC〜C50芳香族、アルキル芳香族またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される炭化水素基である)
のいずれかの少なくとも1つの(メタ)アクリル化合物[化合物(MA)]と
を反応させる工程を含む方法に関する。
本発明による架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]の製造方法は有利には、少なくとも1つのポリマー(F)のモノマー(H)中の式(I)および(II)のいずれかの末端基を、式(III)〜(V)のいずれかの少なくとも1つの化合物(MA)の末端基T中の官能基と反応させる工程を含む。
第2の例において、本発明は、本発明の方法によって得られる架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]に関する。
本発明の架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]は典型的には、フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)および式(III−A)〜(V−A):
−O−C(O)−C(R)=CR (III−A)
−O−C(O)−NH−C(O)−C(R)=CR (IV−A)
−O−C(O)−Z−C(R)=CR (V−A)
のいずれかの末端基(E)を含むペンダント側鎖を含む少なくとも1つの官能性含水素モノマー[モノマーH’]に由来する繰り返し単位を含み、式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Zは、式(j)および(jj):
−NH−X−O−C(O)− (j)、および
−NH−X−NHC(O)O−X’−O−C(O)− (jj)
のいずれかの結合基であり、式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、C〜C20脂肪族基、C〜C40脂環式基およびC〜C50芳香族、アルキル芳香族またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される炭化水素基である。
第3の例において、本発明は、
− 少なくとも1つの架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]と、
− 架橋助剤および架橋開始剤からなる群から選択される少なくとも1つの添加剤と
を含む架橋性組成物[組成物(CC)]に関する。
第4の例において、本発明は、架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]の製造方法であって、前記方法が、
(i)基材を提供する工程と、
(ii)少なくとも1つの架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]または架橋性組成物[組成物(CC)]を含む液体組成物[組成物(L)]を提供する工程と、
(iii)工程(ii)で提供された組成物(L)を、工程(i)で提供された基材の少なくとも1つの表面上へ塗布し、それによってコーティング組成物層を提供する工程と、
(iv)工程(iii)で提供されたコーティング組成物層を乾燥させ、それによって架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]を提供する工程と
を含む方法に関する。
本発明の目的のためには、用語「フィルム」は、その長さまたはその幅のいずれかよりも小さい厚さを有する材料のフラットピースを意味することを意図する。
本発明の目的のためには、用語「基材」は、多孔質基材または非多孔質基材のいずれかを意味することを意図する。
用語「多孔質基材」とは、有限寸法の細孔を含有する基材層を意味することを本明細書では意図する。用語「非孔質基材」とは、有限寸法の細孔を含まない高密度基材を意味することを本明細書では意図する。
本発明はしたがってまた、本発明の方法によって得られる架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]に関する。
架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]は典型的には、少なくとも1つの架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]または架橋性組成物[組成物(CC)]を含む、好ましくはそれからなる。
本発明の目的のためには、用語「液体組成物[組成物(L)]」は、大気圧下に20℃で液体状態の組成物を意味することを意図する。
組成物(L)は典型的には、少なくとも1つの有機溶媒[溶媒(S)]を含む。
好適な溶媒(S)の非限定的な例としては、とりわけ、ポリマー(F)を溶解させることができるものが挙げられる。
溶媒(S)は好ましくは、
− 脂肪族、脂環式または芳香族エーテルオキシド類、より具体的には、ジエチルオキシド、ジプロピルオキシド、ジイソプロピルオキシド、ジブチルオキシド、メチルテルチオブチルエーテル(methyltertiobutylether)、ジペンチルオキシド、ジイソペンチルオキシド、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル ベンジルオキシド;ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF);
− エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルなどのグリコールエーテル;
− エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテルエステル;
− メチルアルコール、エチルアルコール、ジアセトンアルコールなどのアルコール;
− アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン;
− イソプロピルアセテート、n−ブチルアセテート、メチルアセトアセテート、ジメチルフタレート、g−ブチロラクトンなどの鎖状または環状エステル類;
− N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドおよびN−メチル−2−ピロリドンなどの鎖状または環状アミド、ならびに
− ジメチルスルホキシド
からなる群から選択される。
本発明の方法の工程(iii)下で、組成物(L)は、典型的には、キャスティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、ドクターブレーディング、スロットダイコーティング、グラビアコーティング、インクジェット印刷、スピンコーティング、スクリーン印刷、ブラシ、スキージー、泡アプリケータ、カーテンコーティングおよび真空コーティングからなる群から選択される加工技術を用いることによって、工程(i)で提供された基材の少なくとも1つの表面上へ塗布される。
本発明の方法の工程(iv)下で、工程(iii)で提供されたコーティング組成物層は、典型的には60℃〜200℃を含む温度で、好ましくは100℃〜180℃を含む温度で乾燥させられる。
架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]は、パターン化架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FCp)]であってもよい。
本発明の目的のためには、用語「パターン化架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FCp)]」は、どのようなパターン形状でも有する架橋性フルオロポリマーフィルムを意味することを意図する。
第5の例において、本発明は、架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]の製造方法であって、前記方法が、
(i’)架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]を提供する工程と、
(ii’)(i’)で提供されたフィルム(FC)を架橋させる工程と
を含む方法に関する。
本発明はしたがってさらに、本発明の方法によって得られる架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]に関する。
架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]は典型的には、少なくとも1つの架橋したフルオロポリマー[ポリマー(FCC)]を含む、好ましくはそれからなる。
架橋したフルオロポリマー[ポリマー(FCC)]は有利には、ポリマー(FC)のペンダント側鎖の架橋によって得られる。
架橋したフルオロポリマー[ポリマー(FCC)]は典型的には、ポリマー(FC)の主鎖によって得られるフルオロポリマー鎖からなるフルオロポリマー領域と、ポリマー(FC)のペンダント側鎖の架橋によって得られる炭化水素鎖からなる炭化水素領域とを含む。
本発明の架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]の架橋密度の測定は、任意の好適な方法によって行うことができる。架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]は典型的には、特有の温度で好適な溶媒中で膨潤し、質量の変化または容積の変化のいずれかが測定される。架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]の架橋密度が高ければ高いほど、前記溶媒中での架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]の膨潤はより多い。
架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]がパターン化架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FCp)]である場合、それの架橋によって得られる架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]は有利にはまた、パターン化架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCCp)]である。
本発明の方法の工程(ii’)下で、工程(i’)で提供された架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]は、典型的にはUV線下のUV処理または熱処理のいずれかにより架橋させられる。
本発明の目的のためには、用語「UV線」は、可視光の波長よりも短い、しかし軟X線よりも長い波長の電磁放射線を意味することを意図する。それは、近UV(380〜200nm波長;省略形:NUV)、遠または真空UV(200〜10nm;省略形:FUVまたはVUV)、および極UV(1〜31nm;省略形:EUVまたはXUV)に細分することができる。200nm〜380nmの波長を有するNUVが、本発明の方法において好ましい。単色光か多色光かのいずれを用いることができる。
UV線は、任意の好適なUV線源によって本発明の架橋プロセスで提供することができる。本発明の方法のための好ましいUV線源は、水銀照明である。励起水銀蒸気から放射されるエネルギーのかなりの部分は、スペクトルの紫外部分にあることが知られている。低圧放電の場合には、供給される全エネルギーの半分超が、253.7nmで短波UV領域において放射される。高圧ランプは、365.0nmで長波UV領域においてそれらのエネルギーの約10%を放射するが、かなりの量がまた、より短い波長でも放射される。
熱処理は典型的には、60℃〜150℃、好ましくは100℃〜135℃を含む温度で実施される。
第6の例において、本発明は、電気または電子機器での少なくとも1つの架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]の使用に関する。
好適な電子機器の非限定的な例としては、変換器、センサー、アクチュエータ、強誘電性メモリおよび電気機器で作動するキャパシタが挙げられる。
ポリマー(F)は典型的には、フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)ならびに式(I)および(II):
−C(O)−O−R (I)
−O−R (II)
(式中、Rは、水素原子または少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素基である)
のいずれかの末端基を含む少なくとも1つの官能性水素化モノマー[モノマー(H)]
の重合によって得られる。
ポリマー(F)は、水性懸濁重合法または水性乳化重合法のいずれかにより製造することができる。
ポリマー(F)は好ましくは、
− 水、
− 少なくとも1つの界面活性剤、および
− 任意選択的に、少なくとも1種の非官能性パーフルオロポリエーテル油
を含む重合媒体中で、少なくとも1種のラジカル開始剤の存在下で、フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)、上に定義されたような少なくとも1つのモノマー(H)ならびに、任意選択的に、1つまたは複数の他のモノマー(F)および/またはモノマー(H)の水性乳化重合によって製造される。
重合圧力は、典型的には10バール〜45バール、好ましくは15バール〜40バール、より好ましくは20バール〜35バールの範囲である。
当業者は、とりわけ使用されるラジカル開始剤を考慮して重合温度を選ぶであろう。重合温度は一般に、80℃〜140℃、好ましくは95℃〜130℃を含む範囲で選択される。
上に詳述されたような乳化重合法は、当技術分野で記載されてきた(例えば、米国特許第4990283号明細書(AUSIMONT SPA(IT))1991年2月5日、米国特許第5498680号明細書(AUSIMONT SPA)1996年3月12日および米国特許第6103843号明細書(AUSIMONT SPA)2000年8月15日を参照されたい)。
ポリマー(F)は典型的には、ここで以下のスキーム:
に示されるようなラジカル重合中の鎖内移動(バックバイイティング)から通常生じる、式−CFHおよび/または−CFCHの末端基を含む1つまたは複数の鎖分岐
を含む。
ポリマー(F)は典型的には、VDF繰り返し単位の1Kg当たり少なくとも30ミリモルの、好ましくはVDF繰り返し単位の1Kg当たり少なくとも40ミリモルの、より好ましくはフッ化ビニリデン(VDF)繰り返し単位の1Kg当たり少なくとも50ミリモルの量で式−CFHおよび/または−CFCHの末端基を含む。
ポリマー(F)は有利には、フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)および少なくとも1つのモノマー(H)に由来する繰り返し単位の直鎖状配列を含む鎖状ポリマー[ポリマー(F)]である。
ポリマー(F)はしたがって典型的には、グラフトポリマーと区別できる。
ポリマー(F)は有利には、フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)および少なくとも1つのモノマー(H)に由来するランダムに分布した繰り返し単位の直鎖状配列を含むランダムポリマー[ポリマー(F)]である。
本出願人は、ポリマー(F)が、熱安定性および機械的特性などのポリマー(F)の他の傑出した特性を損なうことなく、ポリマー(F)中のモノマー(H)の低いレベルでさえも、それによって提供されるポリマー(FC)の架橋能力へのモノマー(H)の影響を有利にも最大限にすることを見いだした。
表現「ランダムに分布した繰り返し単位」は、モノマー(H)シーケンス(前記シーケンスは、VDFに由来する2つの繰り返し単位間に含まれている)の平均数(%)と、少なくとも1つのモノマー(H)に由来する繰り返し単位の全平均数(%)との間のパーセント比を意味することを意図する。
少なくとも1つのモノマー(H)に由来する繰り返し単位のそれぞれが分離されている、すなわちモノマー(H)に由来する繰り返し単位がVDFの2つの繰り返し単位の間に含まれている場合には、モノマー(H)シーケンスの平均数は、少なくとも1つのモノマー(H)に由来する繰り返し単位の平均総数に等しく、その結果少なくとも1つのモノマー(H)に由来するランダムに分布した繰り返し単位の分率は100%である:この値は、少なくとも1つのモノマー(H)に由来する繰り返し単位の完全ランダム分布に相当する。したがって、少なくとも1つのモノマー(H)に由来する繰り返し単位の総数に対して少なくとも1つのモノマー(H)に由来する分離された繰り返し単位の数が大きければ大きいほど、少なくとも1つのモノマー(H)に由来するランダムに分布した繰り返し単位の分率の百分率値はより高くなるであろう。
ポリマー(F)はしたがって典型的には、ブロックポリマーと区別できる。
ポリマー(F)は好ましくは:
− フッ化ビニリデン(VDF)に由来する繰り返し単位、
− 前記ポリマー(F)の繰り返し単位の総モルに対して、10モル%〜50モル%のトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位、および
− 前記ポリマー(F)の繰り返し単位の総モルに対して、0.01モル%〜10モル%の少なくとも1つのモノマー(H)に由来する繰り返し単位
を含む。
ポリマー(F)は典型的には、前記ポリマー(F)の繰り返し単位の総モルに対して、15モル%〜48モル%、好ましくは16モル%〜45モル%、より好ましくは17モル%〜40モル%のトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位を含む。
ポリマー(F)は、フッ化ビニリデン(VDF)およびトリフルオロエチレン(TrFE)とは異なる少なくとも1つのフッ素化モノマー[モノマー(F)]に由来する繰り返し単位をさらに含んでもよい。
用語「フッ素化モノマー[モノマー(F)]」とは、少なくとも1個のフッ素原子を含むエチレン性不飽和モノマーを意味することを本明細書では意図する。
好適なモノマー(F)の非限定的な例としては、とりわけ下記:
(a)テトラフルオロエチレン(TFE)およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)などのC〜Cパーフルオロオレフィン;
(b)式CH=CH−Rf0(式中、Rf0は、C〜Cパーフルオロアルキル基である)のパーフルオロアルキルエチレン;
(c)クロロトリフルオロエチレン(CTFE)などのクロロ−および/またはブロモ−および/またはヨード−C〜Cフルオロオレフィン;
(d)パーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)およびパーフルオロプロピルビニルエーテル(PPVE)などの、式CF=CFORf1(式中、Rf1は、C〜Cパーフルオロアルキル基である)のパーフルオロアルキルビニルエーテル;
(e)式CF=CFOX(式中、Xは、1つまたは複数のエーテル基を有するC〜C12オキシアルキル基またはC〜C12(パー)フルオロオキシアルキル基、例えばパーフルオロ−2−プロポキシ−プロピル基である)の(パー)フルオロオキシアルキルビニルエーテル;
(f)式CF=CFOCFORf2(式中、Rf2は、C〜C(パー)フルオロアルキル基、例えば−CF、−C、−C、または、1つまたは複数のエーテル基を有するC〜C(パー)フルオロオキシアルキル基、例えば−C−O−CFである)の(パー)フルオロアルキルビニルエーテル;
(g)式CF=CFOY(式中、Yは、C〜C12アルキル基もしくは(パー)フルオロアルキル基、C〜C12オキシアルキル基および1つまたは複数のエーテル基を有するC〜C12(パー)フルオロオキシアルキル基であり、Yは、その酸、酸ハライドまたは塩形態で、カルボン酸またはスルホン酸基を含む)の官能性(パー)フルオロオキシアルキルビニルエーテル;
(h)フルオロジオキソール、好ましくは2,2,4−トリフルオロ−5−トリフルオロメトキシ−1,3−ジオキソールなどのパーフルオロジオキソール
が挙げられる。
最も好ましいモノマー(F)は、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、パーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)、テトラフルオロエチレン(TFE)およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)である。
少なくとも1つのモノマー(F)が存在する場合、本発明のポリマー(F)は、前記ポリマー(F)の繰り返し単位の総モル数に対して、典型的には2モル%〜20モル%、好ましくは3モル%〜18モル%、より好ましくは4モル%〜15モル%の前記モノマー(F)に由来する繰り返し単位を含む。
ポリマー(F)は、モノマー(H)とは異なる少なくとも1つの水素化モノマー[モノマー(H)]に由来する繰り返し単位をさらに含んでもよい。
用語「水素化モノマー[モノマー(H)]」とは、少なくとも1個の水素原子を含み、フッ素原子を含まないエチレン性不飽和モノマーを意味することを本明細書では意図する。
用語「少なくとも1つのフッ素化モノマー[モノマー(F)]」は、ポリマー(F)が1つまたは2つ以上のフッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含んでもよいことを意味すると理解される。下記において、表現「フッ素化モノマー」は、本発明の目的のためには、複数形および単数形の両方で理解される、すなわち、それらが、上に定義されたような1つまたは2つ以上のフッ素化モノマーの両方を意味すると理解される。
用語「少なくとも1つの水素化モノマー[モノマー(H)]」は、ポリマー(F)が1つまたは2つ以上の水素化モノマーに由来する繰り返し単位を含んでもよいことを意味すると理解される。下記において、表現「水素化モノマー」は、本発明の目的のためには、複数形および単数形の両方で理解される、すなわち、それらが、上で定義されたような1つまたは2つ以上の水素化モノマーの両方を意味すると理解される。
ポリマー(F)は、ASTM D3418に従って測定されるように、典型的には10〜90J/gの、好ましくは30〜60J/gの、より好ましくは35〜55J/gの融解熱を有する。
本発明のポリマー(F)のメルトフローインデックス(MFI)は、最終部品(例えば、フィルムまたはシート)を得るために選択される加工技術に関連して当業者によって選択されるであろう。
それにもかかわらず、ポリマー(F)は、有利には最大500g/10分、好ましくは最大200g/10分、より好ましくは最大50g/10分のASTM D1238(230℃、5Kg)に従って測定されるようなMFIを有するであろうと一般に理解される。
当業者は、ポリマー(FC)の使用の目標分野で必要とされる架橋密度を考慮してモノマー(H)に由来する繰り返し単位の適当な濃度を選択するであろう。それにもかかわらず、適切な架橋密度は、モノマー(H)に由来する繰り返し単位の量が、ポリマー(F)の繰り返し単位の総モルに対して、好ましくは少なくとも0.05モル%、より好ましくは少なくとも0.1モル%、さらに一層好ましくは少なくとも0.5モル%、さらにより好ましくは少なくとも1モル%である場合に有利に得られることが理解される。
ポリマー(FC)の圧電性、焦電性、強誘電性挙動を損なわないことを目的とすると、モノマー(H)に由来する繰り返し単位の量は、ポリマー(F)の繰り返し単位の総モルに対して、好ましくは最大8モル%、より好ましくは最大7モル%、さらに一層好ましくは最大5モル%、さらにより好ましくは最大3モル%であろうことがまた理解される。
モノマー(H)は有利には、モノマー(H)である。
モノマー(H)は典型的には、式(I−A)の(メタ)アクリルモノマーおよび式(II−A)のビニルエーテルモノマー:
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Rは、水素原子または少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素基であり、R’は、少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素基である)
からなる群から選択される。
モノマー(H)は好ましくは、上で定義されたような式(I−A)に従う。
モノマー(H)はより好ましくは、式(I−B):
(式中、R’およびR’は水素原子であり、R’は、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、R’’は、水素原子または少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素基である)
に従う。
式(I−A)のモノマー(H)の非限定的な例としては、とりわけ、アクリル酸、メタクリル酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチルヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられる。
モノマー(H)はさらに一層好ましくは、下記:
− 式:
のアクリル酸(AA)、
− 式:
のヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、
− 式:
のいずれかの2−ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)、
− およびそれらの混合物
から選択される。
(メタ)アクリル化合物[化合物(MA)]は好ましくは、式(III’)〜(V’):
R’R’C=C(R’)−C(O)−O−T’ (III’)
R’R’C=C(R’)−C(O)−NH−C(O)−O−T’ (IV’)
R’R’C=C(R’)−Z’−C(O)−O−T’ (V’)
(式中、R’およびR’は水素原子であり、R’は、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、T’は、酸素、窒素および硫黄からなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基を含むC〜C10鎖状もしくは分岐炭化水素末端基であり、Z’は、式(j)および(jj):
−NH−X−O−C(O)− (j)、および
−NH−X−NHC(O)O−X’−O−C(O)− (jj)
のいずれかの結合基であり、式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、C〜C20脂肪族基、C〜C40脂環式基およびC〜C50芳香族、アルキル芳香族またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される炭化水素基である)
のいずれかのものである。
式(III)〜(V)のいずれかの(メタ)アクリル化合物[化合物(MA)]の末端基T中の官能基は典型的には、ヒドロキシル基、環状アルキルエーテル基、イソシアネート基、カルボン酸基、アミン基、アリールエーテル基およびアルコキシシラン基からなる群から選択される。
化合物(MA)はより好ましくは、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、(3−メタクリルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(3−メタクリルオキシプロピル)ジメチルメトキシシラン、および(3−アクリルオキシプロピル)−トリメトキシシランからなる群から選択される。
架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]の製造方法は好ましくは、少なくとも1つの有機溶媒[溶媒(S)]を含む液体媒体中で実施される。
架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]の製造方法は好ましくは、少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明の目的のためには、用語「活性化剤」は、ポリマー(F)の式(I)および(II)のいずれかの少なくとも1つの末端基と少なくとも1つの化合物(MA)との反応を活性化させることができる化合物を意味することを意図する。
本発明の方法の第1の好ましい実施形態によれば、本方法は、少なくとも1つのポリマー(F)(ここで、モノマー(H)は、Rが水素原子である、式(I)の末端基を含む)と、式(III)〜(V)(式中、Tは、ヒドロキシル基、環状アルキルエーテル基、好ましくはエチレンオキシド基、およびアミン基、好ましくは第一級アミン基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかの少なくとも1つの化合物(MA)とを反応させる工程を含む。
本発明のこの第1の好ましい実施形態の第1変形によれば、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する場合、本方法は典型的には、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、塩化チオニル、二塩化オキサリルおよび無機酸からなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明のこの第1の好ましい実施形態の第2変形によれば、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つの環状アルキルエーテル基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する場合、本方法は典型的には、アルキルアンモニウムハライドからなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明のこの第1の好ましい実施形態の第3変形によれば、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つのアミン基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する場合、本方法は典型的には、塩化チオニルおよび二塩化オキサリルからなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明の方法の第2の好ましい実施形態によれば、本方法は、少なくとも1つのポリマー(F)(ここで、モノマー(H)は、Rが少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素基である、式(I)および(II)のいずれかの末端基を含む)と、式(III)〜(V)(式中、Tは、ヒドロキシル基、環状アルキルエーテル基、好ましくはエチレンオキシド基、イソシアネート基およびカルボン酸基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかの少なくとも1つの化合物(MA)とを反応させる工程を含む。
本発明のこの第2の好ましい実施形態の第1変形によれば、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する場合、本方法は典型的には、有機スルホニルハライドからなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明のこの第2の好ましい実施形態の第2変形によれば、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つの環状アルキルエーテル基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する場合、本方法は典型的には、アルキルアミン、好ましくは第三級アルキルアミンからなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明のこの第2の好ましい実施形態の第3変形によれば、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つのイソシアネート基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する場合、本方法は典型的には、有機スズ化合物からなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明のこの第2の好ましい実施形態の第4変形によれば、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つのカルボン酸基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する場合、本方法は典型的には、無機酸からなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される。
本発明の架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]は好ましくは、フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)ならびに式(VI)〜(X):
−C(O)−O−Y−E (VI)
−C(O)−NH−Y−E (VII)
−[C(O)]−O−R−O−Y−E (VIII)
−[C(O)]−O−R−O−C(O)−NH−Y−E (IX)
−[C(O)]−O−R−O−C(O)−O−Y−E (X)
のいずれかのペンダント側鎖を含む少なくとも1つの官能性水素化モノマー[モノマー(H’)]に由来する繰り返し単位を含み、式(VI)〜(X)中、Yは、少なくとも1つの官能基を任意選択的に含む、C〜C10炭化水素結合基であり、Rは、少なくとも1つのヒドロキシル基を任意選択的に含む、C〜C炭化水素基であり、nは、0または1であり、Eは、式(III−A)〜(V−A):
−O−C(O)−C(R)=CR (III−A)
−O−C(O)−NH−C(O)−C(R)=CR (IV−A)
−O−C(O)−Z−C(R)=CR (V−A)
のいずれかの末端基であり、式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Zは、式(j)および(jj):
−NH−X−O−C(O)− (j)、および
−NH−X−NHC(O)O−X’−O−C(O)− (jj)
のいずれかの官能基であり、式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、C〜C20脂肪族基、C〜C40脂環式基およびC〜C50芳香族、アルキル芳香族またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される炭化水素基である。
ポリマー(FC)の式(VI)〜(X)のいずれかのペンダント側鎖の結合基Y中の好適な官能基の非限定的な例としては、とりわけ、ヒドロキシル基、環状アルキルエーテル基、イソシアネート基、カルボン酸基、アミン基、アリールエーテル基およびアルコキシシラン基が挙げられる。
本発明の架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]はより好ましくは、フッ化ビニリデン(VDF)、トリフルオロエチレン(TrFE)ならびに式(VI’)〜(X’):
−C(O)−O−Y’−E’ (VI’)
−C(O)−NH−Y’−E’ (VII’)
−[C(O)]n’−O−R’−O−Y’−E’ (VIII’)
−[C(O)]n’−O−R’−O−C(O)−NH−Y’−E’ (IX’)
−[C(O)]n’−O−R’−O−C(O)−O−Y’−E’ (X’)
のいずれかのペンダント側鎖を含む少なくとも1つの官能性水素化モノマー[モノマー(H’)]に由来する繰り返し単位を含み、式(VI’)〜(X’)式中、Y’は、少なくとも1つの官能基を任意選択的に含む、C〜C10鎖状もしくは分岐炭化水素結合基であり、R’は、少なくとも1つのヒドロキシル基を任意選択的に含む、C〜C炭化水素基であり、n’は、0または1であり、E’は、式(III’−A)〜(V’−A):
−O−C(O)−C(R’)=CR’R’ (III’−A)
−O−C(O)−NH−C(O)−C(R’)=CR’R’ (IV’−A)
−O−C(O)−Z’−C(R’)=CR’R’ (V’−A)
のいずれかの末端基であり、式(III’−A)〜(V’−A)中、R’およびR’は水素原子であり、R’は、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Z’は、式(j)および(jj):
−NH−X−O−C(O)− (j)、および
−NH−X−NHC(O)O−X’−O−C(O)− (jj)
のいずれかの結合基であり、式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、C〜C20脂肪族基、C〜C40脂環式基およびC〜C50芳香族、アルキル芳香族またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される炭化水素基である。
本発明の架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]はさらに一層好ましくは、
− フッ化ビニリデン(VDF)に由来する繰り返し単位と、
− 前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モルに対して、10モル%〜50モル%のトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位と、
− 前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モルに対して、0.01モル%〜10モル%の少なくとも1つのモノマー(H’)に由来する繰り返し単位と
を含む。
ポリマー(FC)は典型的には、前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モルに対して、15モル%〜48モル%、好ましくは16モル%〜45モル%、より好ましくは17モル%〜40モル%のトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位を含む。
ポリマー(FC)は、前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モルに対して、好ましくは少なくとも0.05モル%、より好ましくは少なくとも0.1モル%、さらに一層好ましくは少なくとも0.5モル%、さらにより好ましくは少なくとも1モル%の量で少なくとも1つのモノマー(H’)に由来する繰り返し単位を含む。
ポリマー(FC)は、前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モルに対して、好ましくは最大8モル%、より好ましくは最大7モル%、さらに一層好ましくは最大5モル%、さらにより好ましくは最大3モル%の量で少なくとも1つのモノマー(H’)に由来する繰り返し単位を含む。
ポリマー(F)は、フッ化ビニリデン(VDF)およびトリフルオロエチレン(TrFE)とは異なる少なくとも1つのフッ素化モノマー[モノマー(F)]に由来する繰り返し単位をさらに含んでもよい。
少なくとも1つのモノマー(F)が存在する場合、本発明のポリマー(FC)は、前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モル数に対して、典型的には2モル%〜20モル%、好ましくは3モル%〜18モル%、より好ましくは4モル%〜15モル%の前記モノマー(F)に由来する繰り返し単位を含む。
ポリマー(FC)は、モノマー(H’)とは異なる少なくとも1つの水素化モノマー[モノマー(H)]に由来する繰り返し単位をさらに含んでもよい。
本発明の方法によって得られるポリマー(FC)は、典型的に回収され、次に乾燥させられる。
乾燥は、改善雰囲気下で、例えば、不活性ガス下で、典型的にはとりわけ湿気を除いて(0.001%v/v未満の水蒸気含有量)行うことも、または真空下で行うこともできる。
乾燥は、室温(約25℃)でまたは25℃を超える温度で行うことができ、この後者の条件が一般に好ましい。
乾燥条件下に、化合物(MA)の種類の関数としてとりわけ水またはアルコールであり得る、少なくとも1つのポリマー(F)と少なくとも1つの化合物(MA)との反応によって生成した低分子量副生物は、ポリマー(FC)から少なくとも部分的に除去され、恐らく、熱と副生物除去との複合作用によって、前記少なくとも1つのポリマー(F)と前記少なくとも1つの化合物(MA)との追加の反応をさらに促進すると理解される。
当業者は、とりわけ、ポリマー(FC)を架橋させないことを考慮して乾燥温度を選択するであろう。
ポリマー(FC)は有利には、自己架橋を受け得る、すなわち、それはいかなる追加の架橋助剤および/または架橋開始剤の不在下にも硬化させることができるが、
− 少なくとも1つの架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]と、
− 架橋助剤および架橋開始剤からなる群から選択される少なくとも1つの添加剤と
を含む架橋性組成物[組成物(CC)]を使用することが一般に好ましい。
架橋助剤は典型的には、式(XI):
−O−C(O)−C(R)=CR (XI)
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基である)
の少なくとも2つの末端基を含むポリ(メタ)アクリル化合物[化合物(PMA)]である。
化合物(PMA)は好ましくは、上に定義されたような式(I)の最大6つの末端基を含む。
化合物(PMA)はより好ましくは、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリス[2−(アクリロイルオキシ)エチル]イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(アクリロオキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートおよびカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートからなる群から選択される。
架橋開始剤は、光開始剤[開始剤(PI)]または熱開始剤[開始剤(TI)]であってもよい。
UV線の用量は、光開始剤[開始剤(PI)]のタイプおよび濃度の関数として当業者によって調節されることとなり;一般に、良好な結果は、少なくとも2J/cmの、好ましくは少なくとも5J/cmの放射線用量で得られた。
改善された硬化速度を達成し、そして分解反応を最小限にするために、架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]は、実質的に酸素を含まない雰囲気下でUV線を受けてもよい。典型的には、本発明の方法の工程(ii’)は、窒素雰囲気下で実施される。
光開始剤[開始剤(PI)]は典型的には、アルファ−ヒドロキシケトン、フェニルグリオキシレート、ベンジルジメチルケタール、アルファ−アミノケトンおよびビスアシルホスフィンからなる群から選択される。
アルファ−ヒドロキシケトンの中に、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノンおよび2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノンを挙げることができる。
フェニルグリオキシレートの中に、ベンゾイルギ酸メチル、オキシ−フェニル−酢酸2−[2−オキソ−2−フェニル−アセトキシ−エトキシ]−エチルエステルおよびオキシ−フェニル−酢酸2−[2−ヒドロキシ−エトキシ]−エチルエステルを挙げることができる。
ベンジルジメチルケタールの中に、アルファ,アルファ−ジメトキシ−アルファ−フェニルアセトフェノンを挙げることができる。
アルファ−アミノケトンの中に、2−ベンジル2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノンおよび2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−(4−モルホリニル)−1−プロパノンを挙げることができる。
ビスアシルホスフィンの中に、ジフェニル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシドを挙げることができる。
開始剤(PI)の中で、室温で液体であるものが好ましい。
特に良好な結果を与えるクラスの開始剤(PI)は、アルファ−ヒドロキシケトンのもの、具体的には2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノンであった。
組成物(CC)中の開始剤(PI)の量は、特に制限されない。それは、組成物(CC)の総重量に対して、0.01重量%〜10重量%を含む量で一般に使用されるであろう。本発明の実施形態によれば、組成物(CC)は、組成物(CC)の総重量に対して、3重量%〜7重量%を含む量で少なくとも1つの開始剤(PI)を含む。
熱開始剤[開始剤(TI)]は典型的には、有機過酸化物からなる群から選択される。
組成物(CC)は恐らく、それらが光透過率を妨げないという条件で、さらなる添加剤および原料を含み得る。
参照により本明細書に援用される特許、特許出願、および刊行物のいずれかの開示が用語を不明瞭にさせ得る程度まで本出願の記載と矛盾する場合、本記載が優先するものとする。
本発明はこれから、以下の実施例に関連してより詳細に説明されるが、実施例の目的は、例示的なものであるにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
総平均モノマー(H)含有率の測定
ポリマー(F)中の総平均モノマー(H)含有率は、酸−塩基滴定によって測定した。1.0gのフルオロポリマーの試料を、約70℃の温度でアセトンに溶解させた。それに5mlの水を、ポリマーの凝固を避けるために激しい攪拌下に滴々添加した。酸性度の完全な中和までの0.01Nの濃度を有する水性NaOHでの滴定を次に、約−170mVでの中性転移で(with neutrality transition)、実施した。
原材料
ポリマー(F−1):VDF−TrFE−CTFE−AAポリマー(VDF(63モル%)、TrFE(28モル%)およびCTFE(9モル%)の総モルに対して6.08モル%のAA)。
ポリマー(F−2):VDF−TrFE−HEA(VDF(75モル%)およびTrFE(25モル%)の総モルに対して1モル%のHEA)。
ポリマー(F−3):VDF−TrFE−CTFE−AAポリマー(VDF(63モル%)、TrFE(28モル%)およびCTFE(9モル%)の総モルに対して3モル%のAA)。
調製実施例1:VDF−TrFE−CTFE−AAポリマー[ポリマー(F−1)]の合成
バッフルおよび570rpmで作動する撹拌機を備えたAISI 316スチール製垂直オートクレーブ中に、3.5リットルの脱塩水を導入した。温度を次に120℃の反応温度にした。この温度に達したときに、米国特許第7122608号明細書(SOLVAY SOLEXIS S.P.A.)2006年10月17日の実施例1に従って調製された32.5gのマイクロエマルション、5バールのフッ化ビニリデンおよび0.5バールのクロロトリフルオロエチレンを導入した。63/28/9の名目モル比でのVDF−TrFE−CTFEのガス状混合物を、30バールの圧力に達するまで供給した。
オートクレーブ頭部に存在するガス状混合物の組成を、G.C.によって分析した。気相は、次のモル百分率での次の化合物:74%VDF、21%TrFE、5%CTFE、から形成されていることが分かった。次に、計量供給ポンプによって、20mlのジ−tertブチルペルオキシド(DTBP)、2mlのアクリル酸の35容積%水溶液および15mlのペルオキシ二硫酸アンモニウム(APS)の2重量%水溶液を供給した。
重合圧力を、上述のモノマー混合物を供給することによって一定に維持し;3%の混合物が供給されたときに、温度を105℃に下げ、2mlのアクリル酸の水溶液および15mlのAPS溶液を、合成される15gのポリマー毎に供給した。300gの混合物が供給されたときに、反応温度を一定に保ち、圧力を15バールまで低下させた。反応器を次に室温に冷却し、ラテックスを取り出し、48時間凍結することによって凝固させた。ポリマーを最後に脱塩水で洗浄し、48時間80℃で乾燥させた。
得られたポリマーの特性評価:
MW:291000ダルトン
第二の溶融温度(Tm2):118.6℃
キューリー温度(TCurie):20.9℃
最終ポリマー中のアクリル酸の量は6.08モル%であることが分かった。
調製実施例2:VDF−TrFE−HEAポリマー[ポリマー(F−2)]の合成
バッフルおよび570rpmで作動する撹拌機を備えたAISI 316スチール製垂直オートクレーブ中に、3.5リットルの脱塩水を導入した。温度を次に120℃の反応温度にした。この温度に達したときに、米国特許第7122608号明細書(SOLVAY SOLEXIS S.P.A.)2006年10月17日の実施例1に従って調製された32.5gのマイクロエマルションおよび7.3バールのフッ化ビニリデンを導入した。75/25の名目モル比でのVDF−TrFEのガス状混合物を、30バールの圧力に達するまで供給した。
オートクレーブ頭部に存在するガス状混合物の組成を、G.C.によって分析した。気相は、次のモル百分率での次の化合物:82%VDF、18%TrFEから形成されていることが分かった。次に、計量供給ポンプによって、25mlのジ−tertブチルペルオキシド(DTBP)および15mlの2−ヒドロキシエチルアクリレートの15容積%水溶液を供給した。
重合圧力を、上述のモノマー混合物を供給することによって一定に維持し;3%の混合物が供給されたときに、温度を105℃に下げ、15mlの2−ヒドロキシエチルアクリレートの水溶液を、合成されるポリマーの15g毎に供給した。575gの混合物が供給されたときに、反応温度を一定に保ち、圧力を15バールまで低下させた。反応器を次に室温に冷却し、ラテックスを取り出し、48時間凍結することによって凝固させた。ポリマーを最後に脱塩水で洗浄し、48時間80℃で乾燥させた。
得られたポリマーの特性評価:
MW:264000ダルトン
第二の溶融温度(Tm2):141.6℃
キューリー温度(TCurie):113.4℃
最終ポリマー中の2−ヒドロキシエチルアクリレートの量は1モル%であることが分かった。
実施例1:架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC−1)]の製造
磁気攪拌機、冷却器、温度計および滴下漏斗を備えた、250mlの4つ口ガラス反応フラスコ中で、9.36g(44.55ミリモル)のN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCCD)および5.74g(44.55ミリモル)のヒドロキシプロピルアクリレート異性体を、激しく攪拌しながら3℃で10mlの酢酸エチルに溶解させた。均質な混合物が得られたら、200mlの酢酸エチルに溶解した、6.08モル%のアクリル酸を含有する、調製実施例1に従って調製された22.9g(17.82ミリ当量)のポリマー(EW=1286g/当量)を、80分で3℃でそれに滴下した。ガラス反応器を、アルミ箔でそれを覆うことによって直接光から遮蔽した。最後に、20mlの酢酸エチルに溶解した0.43g(3.56ミリモル)のN,N−ジメチルアミノピリジンの混合物を、3℃で約10分でそれに滴下した。そのようにして得られた均質な混合物を、さらに60分間攪拌しながら3℃に保ち、次に20℃に加熱し、24時間暗所で不活性雰囲気(N)下に保った。粗反応混合物を次に、ジシクロヘキシル尿素(DCU)を沈澱させるために10℃で30分間3000rpmで遠心分離した。粗アクリレート変性ポリマーを、粗母液をHO中に注ぐことによって沈澱させ、ブフナー漏斗を用いてそれを濾過した。ポリマーを次に、合計3リットルの蒸留HOで洗浄した。湿った変性ポリマーを次に、600mlの酢酸エチルに溶解させ、MgSO上で乾燥させ、圧力フィルターを用いて濾過した。無水ポリマーを最後に、50℃および10mmHgの残圧で真空オーブン中で乾燥させた。
転化率(出発アクリレートコモノマーの):回収されたDCUを基準として13.8モル%。
組み込まれたヒドロキシルプロピルアクリレートの量:11アクリレートサイト/100000g/モルに相当する2.04重量%。
EW:8970g/当量。
単離収率:100%。
実施例2:架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC−2)]の製造
磁気攪拌機、冷却器、温度計および滴下漏斗を備えた、250mlの4つ口ガラス反応フラスコ中で、6.08モル%のアクリル酸を含有する、調製実施例1に従って調製された15.0g(11.66ミリ当量)のポリマー(EW=1286g/当量)を、130mlの酢酸エチルに完全に溶解させた。反応器を、激しい攪拌下に不活性雰囲気(N)中に置き、55℃に加熱した。反応器を次に20℃に冷却し、塩化チオニル(13.86g、116.6ミリモル)とピリジン(0.92g、11.66ミリモル)との混合物を60分でそれに滴下した。混合物を次に3時間激しく攪拌しながら75℃に加熱し、発生したHClガスの容積を測定した。転化が完了したら、そのようにして得られた粗混合物を、副生物を除去するために濾過し、次に70℃および100mmHg残圧でロータリーエバポレーターで濃縮した。濃縮固体を100mlの酢酸エチルに溶解させ、3回の溶解/濃縮サイクルにかけ、こうして過剰の塩化チオニルの完全な除去を確実にした。生成物を、70mlの酢酸エチルに溶解させ、不活性(N)雰囲気下で激しく攪拌しながら75℃に加熱した。30mlの酢酸エチルに溶解したヒドロキシプロピルアクリレート異性体の混合物(15.17g、116.6ミリモル)をそれに滴下した。HCl発生が停止したら、粗混合物をさらに5時間75℃で攪拌した。粗ポリマー混合物を次に、70℃および18mmHgの残圧で濃縮した。得られた固体ポリマーを最後に酢酸エチルおよびCHClで洗浄し、4時間65℃で真空オーブン中で乾燥させた。
転化率(出発アクリレートコモノマーの):11モル%。
単離収率:83.6%。
EW:11217g/当量=1.63%w/wのアクリレート=9アクリレートサイト/100000g/モル。
実施例3:架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC−3)]の製造
ポリマー(FC−3)は、調製実施例1に従って調製されたポリマーを、臭化テトラブチルアンモニウムの存在下でジメチルアセトアミド/アセトニトリル溶媒混合物中で85℃〜95℃でグリシジルメタクリレートと反応させることによって製造した。
−COOH基の転化率:8アクリレートサイト/100000g/モルに相当する10モル%。
単離収率:35モル%。
実施例4:架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC−4)]の製造
ポリマー(FC−4)は、調製実施例1に従って調製されたポリマーを、ジメチルアセトアミド/トルエン溶媒混合物中で85℃〜100℃で触媒量のHSOの存在下でヒドロキシルプロピルアクリレート異性体と反応させることによって製造した。
−COOH基の転化率:12アクリレートサイト/100000g/モルに相当する14.5モル%。
単離収率:34%。
実施例5:架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC−5)]の製造
磁気攪拌機、冷却器、温度計および滴下漏斗を備えた、2000mlの4つ口ガラス反応フラスコ中で、6.08モル%のアクリル酸を含有する、調製実施例1に従って調製された220g(171ミリ当量)のポリマー(EW=1286g/当量)を、1375mlの酢酸エチルに完全に溶解させた。反応器を、激しい攪拌下に不活性雰囲気(N)中に置き、50℃に加熱した。330mlの酢酸エチルに溶解した二塩化オキサリル(109g、856ミリモル)の混合物を60分でそれに滴下した。発生したHCl、COおよびCOガスの容積を測定した。ガス発生が停止したら、混合物を、さらに3時間激しく攪拌しながら50℃に加熱した。転化が完了したら、そのようにして得られた粗混合物を、副生物を除去するために濾過し、次に55℃および180mmHg残圧でロータリーエバポレーターで濃縮した。濃縮固体を500mlの酢酸エチルに溶解させ、2回の溶解/濃縮サイクルにかけ、こうして過剰の二塩化オキサリルの完全な除去を確実にした。生成物を、1000mlの酢酸エチルに溶解させ、不活性(N)雰囲気下で激しく攪拌しながら75℃に加熱した。330mlの酢酸エチルに溶解したヒドロキシプロピルアクリレート異性体の混合物(128g、986ミリモル)を約60分でそれに滴下した。HCl発生が停止したら、粗混合物をさらに5時間75℃で攪拌した。粗ポリマー混合物を次に、5リットルの蒸留HOを含有する10リットルのフラスコに注ぎ込み、さらに2リットルの蒸留HOで洗浄した。得られた固体ポリマーを最後に、4時間65℃で真空オーブン中で乾燥させた。
転化率(出発アクリレートコモノマーの):27モル%。
単離収率:84%。
EW:4426g/当量=4.16%w/w(アクリレートの)=22アクリレートサイト/100000g/モル。
実施例6:架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC−6)]の製造
ポリマー(FC−6)は、実施例5で詳述されたのと同じ手順に従って、しかしポリマー(F−3)を使用して製造した。
転化率(出発アクリレートコモノマーの):33モル%。
単離収率:96%。
EW:9097g/当量=2.02%w/w(アクリレートの)=11アクリレートサイト/100000g/モル。
比較例1
1モル%の2−ヒドロキシエチルアクリレートを含有する、調製実施例2に従って調製されたポリマー(EW=7495g/当量)(1g、0.133ミリ当量)を、20℃で20mlの酢酸エチルに溶解させた。混合物をペトリ皿に入れ、それに50mlのメチレン−4−4’ビスシクロヘキシルイソシアネート(0.02ミリモル、0.04ミリ当量−NCO)の10%v/v溶液および触媒としての10mlのジ−tert−ブチルスズビスラウレートの2%溶液を添加した。そのようにして得られた混合物を、大気圧で3時間55℃でオーブン中で加熱した。熱反応後に、溶媒を蒸発させ、ウレタン共有結合を持った架橋したポリマーからできたフィルムを、10mlの蒸留HOを添加することによってペトリ皿から回収した。湿ったフィルムを、50℃および10mmHg残圧で真空オーブン中で乾燥させた。それによって提供されたフィルムは、調製実施例1および調製実施例2に従って調製されたポリマーが可溶性であった酢酸エチルおよびアセトンなどの他の溶媒に可溶ではなく、このようにフィルムを形成するポリマーが好適にも架橋していることを裏付けた。
A)実施例1〜6のポリマー(FC−1)、(FC−2)、(FC−3)、(FC−4)、(FC−5)および(FC−6)を使用するフィルムの製造およびその架橋
実施例1〜6に従って得られたポリマーのいずれかの試験体を、40℃の温度で3時間の攪拌後に、スピンコーティング用の10重量%の濃度のおよびインクジェット印刷用の0.9重量%の濃度を有する無色透明の溶液を得るためにリン酸トリエチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートおよびシクロペンタノンを含有する混合物に溶解させた。
B)スピンコーティング(SC)
そのようにして得られた溶液をLaurell WS−650 LITE SERIESスピンコータ中に装着し、基材としてのシリコンウエハー上の非常に薄いポリマー層を得るためにシリコンウエハー基材上へ2000rpmの速度でスピンコーティングした。そのように得られたポリマー層を20分間85℃で乾燥させた。それぞれの実施例について、シリコンウエハー上の2つのポリマーフィルムを調製した。
それによって得られた試料はすべて、均質であり、完全に光学的に透明であった。試料の厚さは、Filmetrics F20装置を用いて測定した。
C)インクジェット印刷(IJ)
そのようにして得られた溶液を、溶媒に好適なカートリッジを有するDimatix DMP 2831インクジェットプリンターへ装着し、これらの基材上に非常に薄いポリマー層を得るためにガラス、シリコンウエハー上へおよびITO被覆ガラス上に印刷した。そのように得られたポリマー層を85℃で10分間乾燥させた。それぞれの実施例について、ガラス上の2つのポリマーフィルムを調製した。
それによって得られた試料はすべて、均質であり、完全に光学的に透明であった。試料の厚さは、Filmetrics F20装置を用いて測定した。
D)架橋
上に詳述されたようなスピン−コーティングまたはインクジェット印刷のいずれかにより得られたポリマーフィルムを、UV処理または熱処理にのいずれかによる架橋にかけた。
熱処理は、そのようにして得られたフィルムの試料を、20分間約125℃の温度で通風オーブン中で維持することにあった。
UV処理については、得られたフィルムの試料を、手順A)に従って、しかし実施例1〜6に従って得られたポリマーのいずれかと、架橋助剤および架橋開始剤からなる群から選択される少なくとも1つの添加剤とを含む組成物を使用して、13mW/cmの出力を有し、そして各10秒の3工程に相当する30秒間試料を搬送する移動ベルトを備えたUVランプに基づく半自動クロスリンカー装置に通した。
架橋助剤は、ポリ(メタ)アクリル化合物(PMA)からなる群から選択した。
架橋開始剤は、光開始剤(PI)からなる群から選択した。
E)耐化学薬品性試験:
試料が架橋したかどうかを検証するために、純アセトンを架橋処理後のフィルム上に注いだ;そのような条件での不溶性を、好適な架橋の明らかな証拠であるとみなした。
結果を、ここで以下の表1にまとめる。
ここで上の表1の結果は、実施例1〜6に従って得られるものなどの本発明によるポリマー(FC)が、比較例1に従って得られた架橋したポリマーと同じ程度までUV処理または熱処理のいずれかによる架橋に有効であることを十分に実証する。それに反して、ポリマー(F−1)、ポリマー(F−2)およびポリマー(F−3)(前記ポリマーは(メタ)アクリル末端基を含まない)は、架橋を受けない。

Claims (18)

  1. 架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]であって、
    − フッ化ビニリデン(VDF)に由来する繰り返し単位と、
    − 前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モルに対して、10モル%〜50モル%のトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位と、
    − 前記ポリマー(FC)の繰り返し単位の総モルに対して、0.01モル%〜10モル%の式(III−A)〜(V−A):
    −O−C(O)−C(R)=CR (III−A)
    −O−C(O)−NH−C(O)−C(R)=CR (IV−A)
    −O−C(O)−Z−C(R)=CR (V−A)
    のいずれかの末端基(E)を含むペンダント側鎖を含む少なくとも1つの官能性水素化モノマー[モノマー(H’)]に由来する繰り返し単位と
    を含み、
    式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Zは、式(j)および(jj):
    −NH−X−O−C(O)− (j)、および
    −NH−X−NHC(O)O−X’−O−C(O)− (jj)
    のいずれかの結合基であり、
    式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、C〜C20脂肪族基、C〜C40脂環式基およびC〜C50芳香族、アルキル芳香族またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される炭化水素基である、架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]。
  2. 少なくとも1つのモノマー(H’)が、式(VI)〜(X):
    −C(O)−O−Y−E (VI)
    −C(O)−NH−Y−E (VII)
    −[C(O)]−O−R−O−Y−E (VIII)
    −[C(O)]−O−R−O−C(O)−NH−Y−E (IX)
    −[C(O)]−O−R−O−C(O)−O−Y−E (X)
    (式中、Yは、少なくとも1つの官能基を任意選択的に含む、C〜C10炭化水素結合基であり、Rは、少なくとも1つのヒドロキシル基を任意選択的に含む、C〜C炭化水素基であり、nは、0または1であり、Eは、式(III−A)〜(V−A)のいずれかの末端基である)
    のいずれかのペンダント側鎖を含む、請求項1に記載の架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]。
  3. 請求項1または2に記載の架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]の製造方法であって、前記方法が、
    (A)少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]であって、
    − フッ化ビニリデン(VDF)に由来する繰り返し単位、
    − 前記ポリマー(F)の繰り返し単位の総モルに対して、10モル%〜50モル%のトリフルオロエチレン(TrFE)に由来する繰り返し単位;ならびに
    − 前記ポリマー(F)の繰り返し単位の総モルに対して、0.01モル%〜10モル%の式(I)および(II):
    −C(O)−O−R (I)
    −O−R (II)
    (式中、Rは、水素原子または少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素部分である)
    のいずれかの末端基を含む少なくとも1つの官能性水素化モノマー[モノマー(H)]に由来する繰り返し単位を含む、ポリマー(F)と、
    (B)式(III)〜(V):
    C=C(R)−C(O)−O−T (III)
    C=C(R)−C(O)−NH−C(O)−O−T (IV)
    C=C(R)−Z−C(O)−O−T (V)
    (式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Tは、少なくとも1つの官能基を含むC〜C10炭化水素末端基であり、Zは、式(j)および(jj):
    −NH−X−O−C(O)− (j)、および
    −NH−X−NHC(O)O−X’−O−C(O)− (jj)
    のいずれかの結合基であり、式中、互いに等しいかもしくは異なる、XおよびX’は独立して、C〜C20脂肪族基、C〜C40脂環式基およびC〜C50芳香族、アルキル芳香族またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される炭化水素基である)
    のいずれかの少なくとも1つの(メタ)アクリル化合物[化合物(MA)]と
    を反応させる工程を含む方法。
  4. モノマー(H)が、式(I−A)の(メタ)アクリルモノマーおよび式(II−A)のビニルエーテルモノマー:
    (式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり、Rは、水素原子または少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素部分であり、R’は、少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C炭化水素部分である)
    からなる群から選択される、請求項3に記載の方法。
  5. 式(III)〜(V)のいずれかの(メタ)アクリル化合物[化合物(MA)]の末端基T中の官能基が、ヒドロキシル基、環状アルキルエーテル基、イソシアネート基、カルボン酸基、アミン基、アリールエーテル基およびアルコキシシラン基からなる群から選択される、請求項3または4に記載の方法。
  6. 前記方法が、少なくとも1つの有機溶媒[溶媒(S)]を含む液体媒体中で実施される、請求項3〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. ポリマー(F)中のモノマー(H)が、式(I)(式中、Rは水素原子である)の末端基を含み、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つのヒドロキシル基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する、請求項3〜6のいずれか一項に記載の方法であって、前記方法が、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、塩化チオニル、二塩化オキサリルおよび無機酸からなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される方法。
  8. ポリマー(F)中のモノマー(H)が、式(I)(式中、Rは水素原子である)の末端基を含み、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つの環状アルキルエーテル基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する、請求項3〜6のいずれか一項に記載の方法であって、前記方法が、アルキルアンモニウムハライドからなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される方法。
  9. ポリマー(F)中のモノマー(H)が、式(I)(式中、Rは水素原子である)の末端基を含み、化合物(MA)が、式(III)〜(V)(式中、Tは、少なくとも1つのアミン基を含むC〜C10炭化水素末端基である)のいずれかを有する、請求項3〜6のいずれか一項に記載の方法であって、前記方法が、塩化チオニルおよび二塩化オキサリルからなる群から選択される少なくとも1つの活性化剤の存在下で実施される方法。
  10. 架橋性組成物[組成物(CC)]であって、
    − 請求項1または2に記載の少なくとも1つの架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]と、
    − 架橋助剤および架橋開始剤からなる群から選択される少なくとも1つの添加剤と
    を含む架橋性組成物[組成物(CC)]。
  11. 前記架橋助剤が、式(XI):
    −O−C(O)−C(R)=CR (XI)
    (式中、互いに等しいかもしくは異なる、R、RおよびRのそれぞれは独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基である)
    の少なくとも2つの末端基を含むポリ(メタ)アクリル化合物[化合物(PMA)]である、請求項10に記載の架橋性組成物[組成物(CC)]。
  12. 架橋開始剤が、光開始剤[開始剤(PI)]または熱開始剤[開始剤(TI)]である、請求項10または11に記載の架橋性組成物[組成物(CC)]。
  13. 架橋開始剤が、アルファ−ヒドロキシケトン、フェニルグリオキシレート、ベンジルジメチルケタール、アルファ−アミノケトンおよびビスアシルホスフィンからなる群から選択される光開始剤[開始剤(PI)]である、請求項12に記載の架橋性組成物[組成物(CC)]。
  14. 請求項1もしくは2に記載の少なくとも1つの架橋性フルオロポリマー[ポリマー(FC)]または請求項10〜13のいずれか一項に記載の架橋性組成物[組成物(CC)]を含む、好ましくはそれからなる架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]。
  15. 架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]の製造方法であって、前記方法が、
    (i’)請求項14に記載の架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]を提供する工程と、
    (ii’)工程(i’)で提供されたフィルム(FC)を架橋させる工程と
    を含む方法。
  16. 工程(ii’)下で、工程(i’)で提供された架橋性フルオロポリマーフィルム[フィルム(FC)]が、UV線下でのUV処理または熱処理のいずれかにより架橋させられる、請求項15に記載の方法。
  17. 請求項15または16に記載の方法によって得られる架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]であって、前記架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]が、少なくとも1つの架橋したフルオロポリマー[ポリマー(FCC)]を含む、好ましくはそれからなるフィルム。
  18. 電気または電子機器における請求項17に記載の少なくとも1つの架橋したフルオロポリマーフィルム[フィルム(FCC)]の使用。
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