(57)【要約】【課題】  界面活性剤として好適に使用することができる新規化合物、並びに、上記新規化合物を用いた含フッ素重合体の製造方法、界面活性剤及び含フッ素重合体水性分散液を提供する。【解決手段】  下記一般式（ｉ）Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＯＭ（ｉ）（式中、Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を表し、上記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。Ｒｆ２は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２５のフルオロアルキレン基を表し、上記フルオロアルキレン基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。ｎ１は、０〜３の整数を表し、ｎ２は、０又は１の整数を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一若しくは異なって、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｍは、ＮＨ４又は一価の金属元素を表す。）で表されることを特徴とするフルオロアルキルカルボン酸誘導体である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（ｉ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＯＭ（ｉ）
（式中、Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を表し、前記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。Ｒｆ２は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２５のフルオロアルキレン基を表し、前記フルオロアルキレン基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。ｎ１は、０〜３の整数を表し、ｎ２は、０又は１の整数を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一若しくは異なって、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｍは、ＮＨ４又は一価の金属元素を表す。）で表される
ことを特徴とするフルオロアルキルカルボン酸誘導体。
【請求項２】
下記一般式（ｉｉ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨＸ１ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＯＭ（ｉｉ）
（式中、Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を表し、前記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。Ｒｆ２は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２５のフルオロアルキレン基を表し、前記フルオロアルキレン基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。ｎ１は、０〜３の整数を表し、ｎ２は、０又は１の整数を表す。Ｘ１は、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｍは、ＮＨ４又は一価の金属元素を表す。）で表される
ことを特徴とするフルオロアルキルカルボン酸誘導体。
【請求項３】
Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜７のフルオロアルキル基であり、前記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜３個の酸素原子を含むものであってもよい請求項１又は２記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体。
【請求項４】
Ｒｆ１は、ＣＦ３−、ＣＦ３ＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２−、ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−又はＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２−である請求項３記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体。
【請求項５】
ｎ１は、０である請求項１、２、３又は４記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体。
【請求項６】
Ｒｆ２は、−ＣＦ２ＯＣＦ２−、−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｎ３ＯＣＦ（ＣＦ３）−（ｎ３は、０〜４の整数を表す。）、又は、−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｎ４（ＣＦ２ＣＦ２）ｎ５−（ｎ４は、０〜５の整数を表し、ｎ５は、０〜５の整数を表す。但し、ｎ４及びｎ５は、３×ｎ４＋２×ｎ５≦２０の関係を満たす。）である請求項１、２、３、４又は５記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体。
【請求項７】
ｎ２は、０である請求項１、２、３、４、５又は６記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体からなる
ことを特徴とする界面活性剤。
【請求項９】
水性媒体中で重合を行うにあたり、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体を界面活性剤として使用することを特徴とする
含フッ素重合体の製造方法。
【請求項１０】
フルオロアルキルカルボン酸誘導体は、水性媒体の０．０００１〜２０質量％の量で使用するものである請求項９記載の含フッ素重合体の製造方法。
【請求項１１】
含フッ素重合体からなる粒子が請求項１、２、３、４、５、６若しくは７記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体又は請求項８記載の界面活性剤の存在下で水性媒体に分散している
ことを特徴とする含フッ素重合体水性分散液。
【請求項１２】
請求項１１記載の含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られた
ことを特徴とする含フッ素重合体粉末。
【請求項１３】
請求項１１記載の含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られた含フッ素重合体凝集体であって、
前記含フッ素重合体凝集体は、ポリテトラフルオロエチレン粉末、溶融加工性樹脂からなる粉末若しくはペレット、又は、エラストマー性重合体からなる凝固体である
ことを特徴とする含フッ素重合体凝集体。
【請求項１４】
請求項１１記載の含フッ素重合体水性分散液を用いて塗装、含浸又はキャスト製膜を行うことにより得られる
ことを特徴とする膜。
【請求項１５】
請求項１２記載の含フッ素重合体粉末又は請求項１３記載の含フッ素重合体凝集体を用いて成形加工することにより得られる
ことを特徴とする成形体。
【請求項１６】
下記一般式（３）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＦ  （３）
（式中、Ｒｆ１、Ｒｆ２、ｎ１、ｎ２、Ｘ１及びＸ２は、前記と同じ。）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることにより請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体を製造することよりなるフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法。
【請求項１７】
一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることは、
（Ａ）前記一般式（３）における末端の−ＣＯＦを酸を用いて加水分解して−ＣＯＯＨに変換したのちアルカリを用いて中和することにより−ＣＯＯＭに変換する方法、
（Ｂ）前記一般式（３）における末端の−ＣＯＦをエステル化し分離したのち鹸化することにより−ＣＯＯＭに変換する方法、又は、
（Ｃ）前記一般式（３）における末端の−ＣＯＦをエステル化し分離したのち鹸化して−ＣＯＯＭに変換し次いで酸を用いて−ＣＯＯＨに変換したのちアルカリを用いて中和することにより−ＣＯＯＭに変換する方法
により行うものである請求項１６記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法。
【請求項１８】
一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドは、前記一般式（３）におけるｎ２が１であるものであり、下記一般式（２）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２ＣＯＦ  （２）
（式中、Ｒｆ１、ｎ１、Ｘ１及びＸ２は、前記と同じ。）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドにテトラフルオロエチレン及びヨウ素を非プロトン性極性溶媒中にて反応させることにより前記一般式（２）における末端の−ＣＯＦを−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２Ｉに変換し更に発煙硫酸と反応させることにより−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＦに変換することにより製造したもの、又は、
前記一般式（２）における末端の−ＣＯＦをヘキサフルオロプロピレンオキシドを付加させて−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｐＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦ〔ｐは、０〜５の整数〕に変換したのち末端の−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦを−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＩを経て−ＣＦ（ＣＦ３）Ｉに変換し更に−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑＩ（ｑは、１〜５の整数）に変換し次いで−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑ−１ＣＦ２ＣＯＦに変換することにより製造したものである請求項１６又は１７記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法。
【請求項１９】
一般式（２）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドは、
下記一般式（１）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ  （１）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、前記と同じ。）で表される第一中間体をモノフルオロ化することにより得られた下記一般式（２ａ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨＦＣＦ２ＣＯＦ  （２ａ）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、前記と同じ。）で表される第二中間体、又は、
前記第一中間体をジフルオロ化することにより得られた下記一般式（２ｂ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＦ    （２ｂ）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、前記と同じ。）で表される第三中間体である請求項１６、１７又は１８記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法。
【請求項２０】
Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数５〜７のフルオロアルキル基を表し、前記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい請求項１６、１７、１８又は１９記載のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルオロアルキルカルボン酸誘導体、界面活性剤、含フッ素重合体の製造方法及び含フッ素重合体水性分散液に関する。
【背景技術】
【０００２】
テトラフルオロオキセタンの開環反応により得られる化合物としては、ＸＣＨ２ＣＦ２ＣＯＹ（式中、Ｘは、Ｒ１Ｏ−、又は、Ｒ２ＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ−であり、Ｒ１及びＲ２は、炭素数１〜３の飽和脂肪族基又はハロゲン化飽和脂肪族基等である。Ｙは、−ＯＲ３であり、Ｒ３は、炭素数１〜３の飽和脂肪族基又はハロゲン化飽和脂肪族基等である。）で表される２，２−ジフルオロプロピオン酸誘導体が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、テトラフルオロオキセタンの開環反応により得られる化合物として、カルボン酸塩は知られていない。また、テトラフルオロオキセタンの開環反応生成物が界面活性剤として使用できることも知られていない。
【０００４】
フッ素化単量体の重合において有用な界面活性剤として、Ｒｆ−（ＣＨ２）ｍ−Ｒｆ′−ＣＯＯＭ（ｍが１〜３であり、Ｒｆが炭素原子３〜８個を含むパーフルオロアルキル又はパーフルオロアルコキシであり、Ｒｆ′が炭素原子１〜４個を含む直鎖状又は分岐鎖状のパーフルオロアルキレン、ＭはＮＨ４、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ又はＨ）で表される部分的にフッ素化されたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この文献には、界面活性剤によってもたらされる表面張力の低下の程度、界面活性剤を分散剤として用いて得られたポリマーの平均一次粒子径に関する記載も示唆もない。
【特許文献１】特開平２−２２３５３８号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平１０−２１２２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記現状に鑑み、界面活性剤として好適に使用することができる新規化合物、並びに、上記新規化合物を用いた含フッ素重合体の製造方法、界面活性剤及び含フッ素重合体水性分散液を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下記一般式（ｉ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＯＭ（ｉ）
（式中、Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を表し、上記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。Ｒｆ２は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２５のフルオロアルキレン基を表し、上記フルオロアルキレン基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。ｎ１は、０〜３の整数を表し、ｎ２は、０又は１の整数を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一若しくは異なって、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｍは、ＮＨ４又は一価の金属元素を表す。）で表されることを特徴とするフルオロアルキルカルボン酸誘導体である。
【０００７】
本発明は、下記一般式（ｉｉ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨＸ１ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＯＭ（ｉｉ）
（式中、Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を表し、上記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。Ｒｆ２は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２５のフルオロアルキレン基を表し、上記フルオロアルキレン基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。ｎ１は、０〜３の整数を表し、ｎ２は、０又は１の整数を表す。Ｘ１は、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｍは、ＮＨ４又は一価の金属元素を表す。）で表されることを特徴とするフルオロアルキルカルボン酸誘導体である。
【０００８】
本発明は、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体からなることを特徴とする界面活性剤である。
本発明は、水性媒体中で重合を行うにあたり、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体を界面活性剤として使用することを特徴とする含フッ素重合体の製造方法である。
本発明は、含フッ素重合体からなる粒子が、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体又は本発明の界面活性剤の存在下で水性媒体に分散していることを特徴とする含フッ素重合体水性分散液である。
本発明は、上記含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られたことを特徴とする含フッ素重合体粉末である。
【０００９】
本発明は、上記含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られた含フッ素重合体凝集体であって、上記含フッ素重合体凝集体は、ポリテトラフルオロエチレン重合体粉末、溶融加工性樹脂からなる粉末若しくはペレット、又はエラストマー性重合体からなる凝固体であることを特徴とする含フッ素重合体凝集体である。
本発明は、上記含フッ素重合体水性分散液を用いて塗装、含浸又はキャスト製膜を行うことにより得られることを特徴とする膜である。
本発明は、上記含フッ素重合体粉末又は上記含フッ素重合体凝集体を用いて成形加工することにより得られることを特徴とする成形体である。
本発明は、下記一般式（３）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＦ  （３）
（式中、Ｒｆ１、Ｒｆ２、ｎ１、ｎ２、Ｘ１及びＸ２は、上記と同じ。）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることにより上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体を製造することよりなるフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法である。
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の一つは、上記一般式（ｉ）で表される新規化合物である。
【００１１】
上記一般式（ｉ）におけるＲｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を表す。上記炭素数の好ましい下限は３、より好ましい下限は１であり、好ましい上限は１５、より好ましい上限は８、更に好ましい上限は６である。上記フルオロアルキル基は、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がフッ素原子によって置換されたアルキル基である。
【００１２】
上記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。上記Ｒｆ１における酸素原子数の好ましい上限は３である。上記Ｒｆ１における酸素原子数は、０であることが好ましい。
上記Ｒｆ１としては、主鎖に１〜３個の酸素原子を含むものであってもよい直鎖状又は分枝状の炭素数１〜７のフルオロアルキル基が好ましく、主鎖に酸素原子を含まない直鎖状又は分枝状の炭素数１〜７のパーフルオロアルキル基がより好ましい。
上記フルオロアルキル基又はフルオロアルキレン基に含まれていてもよい酸素原子は、フルオロアルキル基又はフルオロアルキレン基に含まれる場合、エーテル結合を形成しているものである。
【００１３】
上記Ｒｆ１としては、ＣＦ３−、ＣＦ３ＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２−、ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−、又は、ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２−が好ましい。より好ましいＲｆ１は、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦ−及びＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−であり、更に好ましいＲｆ１は、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−である。
【００１４】
上記一般式（ｉ）におけるＲｆ２は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２５のフルオロアルキレン基を表す。上記炭素数の好ましい下限は２であり、好ましい上限は１５、より好ましい上限は１２、更に好ましい上限は７である。
上記フルオロアルキレン基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。上記Ｒｆ２における酸素原子数の好ましい上限は４であり、より好ましい上限は３である。
【００１５】
上記Ｒｆ２としては、−ＣＦ２ＯＣＦ２−、−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｎ３ＯＣＦ（ＣＦ３）−（ｎ３は、０〜４の整数を表す。）、又は、−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｎ４（ＣＦ２ＣＦ２）ｎ５−（ｎ４は、０〜５の整数を表し、ｎ５は、０〜６の整数を表す。但し、ｎ４及びｎ５は、３×ｎ４＋２×ｎ５≦２０の関係を満たす。）が好ましい。
【００１６】
上記一般式（ｉ）におけるｎ１は、０〜３の整数を表す。上記ｎ１の好ましい上限は２であり、好ましい下限は１である。
上記一般式（ｉ）におけるｎ２は、０又は１の整数を表す。上記ｎ２は、０であることが好ましい。
【００１７】
上記一般式（ｉ）におけるＸ１及びＸ２は、同一若しくは異なって、水素原子若しくはフッ素原子を表す。上記Ｘ１及びＸ２は、少なくとも何れか一方がフッ素原子であることが好ましい。
上記一般式（ｉ）におけるＭは、ＮＨ４又は一価の金属元素を表す。
上記Ｍとしては、加熱処理により容易に除去し得る点でＮＨ４が好ましい。
【００１８】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体のもう一つは、上記一般式（ｉｉ）で表される新規化合物である。
上記一般式（ｉｉ）におけるＲｆ１、Ｒｆ２、ｎ１、ｎ２及びＭは、上記と同じである。
上記一般式（ｉｉ）におけるＸ１は、水素原子又はフッ素原子を表す。上記Ｘ１は、フッ素原子であることが好ましい。
【００１９】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体としては、
ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＦＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ２ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＦＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ２ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４
等の塩を形成したカルボキシル基に隣接して−ＯＣＨ２ＣＦ２−を有するフルオロカルボン酸塩；
ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＦＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ２ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＦＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ２ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮＨ４
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＣＯＯＮＨ４
等の塩を形成したカルボキシル基に隣接して−ＯＣＦＨＣＦ２−を有するフルオロカルボン酸塩；
ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＦＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ２ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ、
ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４
ＦＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ２ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４
等の塩を形成したカルボキシル基に隣接して−ＯＣＦ２ＣＦ２−を有するフルオロカルボン酸塩
等が挙げられる。
【００２０】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、上記一般式（ｉ）で表したように、Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１−に隣接して、−Ｏ−ＣＸ１Ｘ２ＣＦ２−を有することに特徴がある（Ｒｆ１、Ｘ１、Ｘ２及びｎ１は、上記と同じ）。上記−Ｏ−ＣＸ１Ｘ２ＣＦ２−は、後述する本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法におけるテトラフルオロオキセタンの開環付加反応により導入することができる。
【００２１】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法は、下記一般式（３）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＦ  （３）
（式中、Ｒｆ１、Ｒｆ２、ｎ１、ｎ２、Ｘ１及びＸ２は、上記と同じ。）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることにより上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体を製造することよりなるものである。
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法において、上記Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数５〜７のフルオロアルキル基であることが好ましく、このとき上記フルオロアルキル基は、上述したように主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。
【００２２】
上記一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることは、
（Ａ）上記一般式（３）における末端の−ＣＯＦを酸を用いて加水分解して−ＣＯＯＨに変換したのちアルカリを用いて中和することにより−ＣＯＯＭに変換する方法、
（Ｂ）上記一般式（３）における末端の−ＣＯＦをエステル化し分離したのち鹸化することにより−ＣＯＯＭに変換する方法、又は、
（Ｃ）上記一般式（３）における末端の−ＣＯＦをエステル化し分離したのち鹸化して−ＣＯＯＭに変換し次いで酸を用いて−ＣＯＯＨに変換したのちアルカリを用いて中和することにより−ＣＯＯＭに変換する方法
により行うものであることが好ましい。
【００２３】
上記一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドは、上記一般式（３）におけるｎ２が１である場合、下記一般式（２）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２ＣＯＦ  （２）
（式中、Ｒｆ１、ｎ１、Ｘ１及びＸ２は、上記と同じ。）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドにテトラフルオロエチレン及びヨウ素を非プロトン性極性溶媒中にて反応させることにより上記一般式（２）における末端の−ＣＯＦを−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２Ｉに変換し更に発煙硫酸と反応させることにより−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＦに変換することにより製造したもの、又は、
上記一般式（２）における末端の−ＣＯＦをヘキサフルオロプロピレンオキシドを付加させて−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｐＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦ〔ｐは、０〜５の整数〕に変換したのち末端の−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦを−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＩを経て−ＣＦ（ＣＦ３）Ｉに変換し更に−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑＩ（ｑは、１〜５の整数）に変換し次いで−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑ−１ＣＦ２ＣＯＦに変換することにより製造したものであることが好ましい。
【００２４】
上記一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドは、上記一般式（３）におけるｎ２が０である場合、上記一般式（２）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドそのものである。従って、上述したＲｆ２の付加反応は必須ではないが、中間体フルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩に変換する方法も本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法に含まれる。
【００２５】
上記一般式（２）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドは、
下記一般式（１）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ  （１）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、上記と同じ。）で表される第一中間体をモノフルオロ化することにより得られた下記一般式（２ａ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨＦＣＦ２ＣＯＦ  （２ａ）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、上記と同じ。）で表される第二中間体、又は、
上記第一中間体をジフルオロ化することにより得られた下記一般式（２ｂ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＦ    （２ｂ）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、上記と同じ。）で表される第三中間体であることが好ましい。
【００２６】
上記一般式（２）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドは、上述したように第二中間体又は第三中間体であることが好ましいが、上記第一中間体そのものであってもよい。
【００２７】
上記第一中間体は、Ｒｆ３ＣＯＦ（Ｒｆ３は、上記Ｒｆ１基の炭素数が１少ない基）で表されるフッ素含有酸フルオリドに、テトラフルオロオキセタンを開環付加する開環付加反応により得られるものである。開環付加反応については後述する。
【００２８】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、
（１）Ｒｆ３ＣＯＦ（Ｒｆ３は、上記Ｒｆ１基の炭素数が１少ない基）で表されるフッ素含有酸フルオリドに、テトラフルオロオキセタンを開環付加反応させることにより第一中間体Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ（Ｒｆ１及びｎ１は、上記と同じ。）を合成し、必要に応じ、上記第一中間体をフッ素化することにより、上記一般式（２ａ）で表される第二中間体又は上記一般式（２ｂ）で表される第三中間体に変換する工程、及び、
（２）上記第一中間体、第二中間体又は第三中間体の末端−ＣＯＦを、−（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＯＭに変換する工程
を含む方法等が挙げられる。
【００２９】
上記工程（１）において、上記Ｒｆ３ＣＯＦで表されるフッ素含有酸フルオリドは、例えば、Ｒｆ１がＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−である場合、ＣＦ３ＣＦ２ＣＯＦである。
上記工程（１）は、例えば、上記Ｒｆ３ＣＯＦで表されるフッ素含有酸フルオリドとテトラフルオロオキセタンとを、非プロトン性極性溶媒中でフッ素イオンを触媒として用いて反応させて、Ｒｆ１ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦを得る方法（特許文献１に記載）により行うことができる。
【００３０】
上記フッ素イオンのイオン源としては、フッ化セシウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム等のアルカリ金属フッ化物、テトラメチルウレア等が挙げられる。
上記非プロトン性極性溶媒としては、テトラグライム、ジグライム、トリグライム、ポリグライム等のグライム類、ＴＨＦ、ジオキサン、ＤＭＦ、ＤＭＡ、ＨＭＰＴ、アセトニトリル等が挙げられる。
上記フッ素含有酸フルオリドとテトラフルオロオキセタンとの反応は、通常、温度が−５０〜２００℃、圧力が０〜１ＭＰａの条件のもとで１〜２４時間撹拌しながら行うことができる。
上記フッ素含有酸フルオリドとテトラフルオロオキセタンとの反応の進行具合は、ガスクロマトグラフ等により観測する。
【００３１】
上記触媒の量としては、用いるフッ素含有酸フルオリドの全量に対し、モル換算で１〜１００モル％であることが好ましい。より好ましい下限は、５モル％、より好ましい上限は、５０モル％である。
上記溶媒の量としては特に限定されないが、用いるフッ素含有酸フルオリドの沸点と反応温度とから予想される圧力を下げる必要がある場合には多めに使用することができる。但し、多すぎると反応後の生成物の分離回収が困難になるので、用いるフッ素含有酸フルオリドの体積を１として、０．１〜１０００倍であることが好ましい。より好ましい下限は、０．５倍、より好ましい上限は、２倍である。
【００３２】
上記フッ素含有酸フルオリドとテトラフルオロオキセタンとの合計モル量に占めるフッ素含有酸フルオリドの割合は、９〜９５モル％の範囲が好ましい。上記フッ素含有酸フルオリドの割合は、収率の点で、より好ましい下限を、１５モル％、より好ましい上限を、５０モル％とすることができる。上記一般式（ｉ）又は上記一般式（ｉｉ）におけるｎ１が０である場合、更に好ましい下限は、４５モル％、更に好ましい上限は、５５モル％である。上記一般式（ｉ）又は上記一般式（ｉｉ）におけるｎ１が１である場合、更に好ましい下限は、３０モル％、更に好ましい上限は、４０モル％である。上記一般式（ｉ）又は上記一般式（ｉｉ）におけるｎ１が３である場合、更に好ましい下限は、２０モル％、更に好ましい上限は、３０モル％である。
【００３３】
上記フッ素含有酸フルオリドと、テトラフルオロオキセタンとの反応に用いる反応容器としては、気密を保持することができ、撹拌できるものであれば特に限定されず、金属製容器、フッ素樹脂、その他のプラスチック等からなるプラスチック製容器、ガラス製容器（ただし水分が混入した場合腐食するおそれがある）の何れであってもよい。反応容器の選定は反応させる量、反応温度、反応圧力から行うべきである。
【００３４】
上記フッ素含有酸フルオリドとテトラフルオロオキセタンとの反応は、フッ素含有酸フルオリド１分子に対してテトラフルオロオキセタンが２個以上付加し得る反応であり、反応生成物は、一般にテトラフルオロオキセタンの付加数が異なる第一中間体の混合物となる。従って、上記第一中間体の混合物のなかから特定の付加数の第一中間体（以下、「目的とする第一中間体」ということがある。）を得る分離操作をフッ素化に先立ち行うことが好ましい。
上記分離操作は、適切な段数を有する精留塔を用いた精留により行うことができる。適切な段数は、残存原料たるフッ素含有酸フルオリドの沸点、非プロトン性極性溶媒の沸点、目的とする第一中間体の沸点等により決定される。
【００３５】
上記分離操作により目的とする第一中間体が分離された場合、その第一中間体に対して、必要に応じフッ素化を行うことができる。
上記フッ素化は、ＣｏＦ３、ＡｇＦ２、ＵＦ６、ＯＦ２、Ｎ２Ｆ２、ＯＦ３ＯＦ、ＩＦ５、ＣｌＦ３等のフッ素化試薬；Ｆ２ガス等の従来公知のフッ素ラジカル生成源を用いて行うことができる。
上記フッ素化には、金属製容器、フッ素樹脂製容器等が用いられる。
上記フッ素化に際し、溶媒は用いなくてもよいが、用いることもできる。例えば、アセトニトリル等の極性溶媒を用いた場合、上記第二中間体を高収率で得ることが可能である。完全フッ素化すれば上記第三中間体が得られる。
上記第二中間体と第三中間体とが混合物として得られた場合は、例えば、精留、蒸留等の沸点差を利用した分離精製方法により分離することができる。上記第二中間体と第三中間体との沸点差は小さいので高純度のものを得るには高段数の精留塔を必要とする。
【００３６】
上記分離操作によって目的とする第一中間体を分離することが困難である場合、メタノール等のアルコールを用いて末端の−ＣＯＦをエステル化し、下記一般式（４）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＲ４            （４）
（Ｒｆ１及びｎ１は上記と同じ。但し、Ｒ４は、炭素数１〜１０の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいアルキル基を表す。）で表される第一中間体末端エステル化物の混合物に変換したうえで第一中間体末端エステル化物を分離する。
上記第一中間体末端エステル化物は、目的としていた第一中間体とテトラフルオロオキセタンの付加数が同じで末端が−ＣＯＯＲ４（Ｒ４は、上記と同じ。）に変換されたものである。
上記第一中間体末端エステル化物の分離は、通常、精留、蒸留等の沸点差を利用した分離精製方法により行うことができる。上記第一中間体末端エステル化物は、第一中間体に比べて沸点が高いので、上記非プロトン性極性溶媒との組み合わせによっては、分離が容易になる場合がある。
また、末端エステル化物は、末端が−ＣＯＦである場合のように水分と反応してフッ化水素酸を生成しガラスを腐蝕するおそれがないので、ガラス製の装置を安全に使用することができる。
【００３７】
上記工程（１）において、第一中間体は、上記一般式（ｉ）においてＸ１、Ｘ２の何れも水素原子であるフルオロアルキルカルボン酸誘導体の中間体である。第二中間体は、上記一般式（ｉ）においてＸ１、Ｘ２の何れか１つがフッ素原子であるフルオロアルキルカルボン酸誘導体の中間体である。第三中間体は、上記一般式（ｉ）においてＸ１、Ｘ２の何れもフッ素原子であるフルオロアルキルカルボン酸誘導体の中間体である。以下、「第一」、「第二」及び「第三」を付すことなく、単に「中間体」というときは、上記第一中間体、第二中間体及び第三中間体を含む概念を示す。
【００３８】
上記工程（２）は、上記一般式（３）におけるｎ２が０である場合、中間体の末端−ＣＯＦを−ＣＯＯＭ（Ｍは上記と同じ。）に変換することよりなる。
【００３９】
中間体は、酸を用いて加水分解し、副生するフッ化水素酸を除去し、蒸留することにより、下記一般式（５）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２ＣＯＯＨ          （５）
（Ｒｆ１、ｎ１、Ｘ１及びＸ２は上記と同じ。）で表される高純度のフルオロアルキルカルボン酸を得、次いでアルカリを用いて中和することにより、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体に変換することができる。この方法は、上述したフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にする方法（Ａ）そのものである。
【００４０】
第一中間体末端エステル化物は、末端の−ＣＯＯＲ４（Ｒ４は、上記と同じ。）を鹸化して−ＣＯＯＭ（Ｍは上記と同じ。）に変える方法（この方法は、上述したフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にする方法（Ｂ）に対応する。）、又は、−ＣＯＯＲ４（Ｒ４は、上記と同じ。）を鹸化し、次いで酸を用いて−ＣＯＯＨに変換したのちアルカリを用いて中和し−ＣＯＯＭに変える方法（この方法は、上述したフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にする方法（Ｃ）に対応する。）により、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体に変換することができる。
【００４１】
上記工程（２）は、上記一般式（３）におけるｎ２が１である場合、例えば、
方法（ａ）：中間体、テトラフルオロエチレン及びヨウ素を、アセトニトリル中で反応させることにより、上記中間体末端−ＣＯＦを−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２Ｉに変換し（Ｊ．Ｆ．Ｃ．１０（１９７７）８５−１１０に記載）、これを発煙硫酸と反応させることにより−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＦに変換した後、続いて−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＦにおける末端−ＣＯＦの加水分解を行い、その後中和することからなる方法；
方法（ｂ）：中間体末端−ＣＯＦを、ヘキサフルオロプロピレンオキシドを付加させることにより、−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｐＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦ（ｐは、０〜５の整数）に変換する反応（特開昭５７−５４１４７号公報に記載）、
上記末端−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｐＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦにおける末端−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦを−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＩに変換した後、−ＣＦ（ＣＦ３）Ｉに変換する反応（特開平５−９１５０号公報に記載）、及び、
上記末端−ＣＦ（ＣＦ３）Ｉを−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑＩ（ｑは、１〜５の整数）に変換した後、−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑ−１ＣＦ２ＣＯＦに変換する反応（特開昭５８−１５２８３９号公報に記載）
を順に行い、続いて上記−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑ−１ＣＦ２ＣＯＦにおける末端−ＣＯＦの加水分解を行った後、中和を行うことからなる方法
等により行うことができる。
【００４２】
上記方法（ａ）及び方法（ｂ）において、上記加水分解の方法としては、希硫酸等の酸を用いる方法が挙げられ、上記中和の方法としては、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物、又は、アンモニア水を用いる方法が挙げられる。
【００４３】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、上述の構造を有することから、界面活性剤として優れた性質を示し、例えば、含フッ素重合体の重合における界面活性剤として好適に用いることができ、また、含フッ素重合体水性分散液における分散剤としても好適に用いることができる。
【００４４】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、表面張力の低下が従来公知の界面活性剤に比べて少ないものである。表面張力の低下は、乳化力が増すことを表すので、表面張力の低下が少ない化合物は、通常、重合時の乳化剤として用いない。しかしながら、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、表面張力の低下が少ないものであるにもかかわらず、高い乳化力を有し、後述する含フッ素重合体の重合における乳化剤として用いた場合、含フッ素重合体からなる粒子の平均一次粒子径を大きくすることができる。
上記平均一次粒子径は、重合反応終了後の含フッ素重合体の濃度を実質的に変更する操作を未だ加えていない状態の分散液中に含まれる含フッ素重合体の粒子径の平均値である。
【００４５】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、１種のみ使用しても上記効果を充分示すものであるが、２種以上を同時に使用してもよい。また、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、既知の他の界面活性作用を有する化合物と併用してもよい。
本明細書において、上記「含フッ素重合体」は、炭素原子に結合しているフッ素原子を有する重合体である。本発明において、上記含フッ素重合体は、フッ素含有単量体の１種又は２種以上を重合することにより得られるものであるが、フッ素原子を有しない非フッ素系の単量体をも共重合させて得られるものであってもよい。上記「フッ素含有単量体」は、炭素原子に結合しているフッ素原子を少なくとも１個有する単量体である。上記含フッ素重合体については、後述する。
【００４６】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、写真乳剤、写真処理剤、化粧品、洗浄剤、気泡剤、消泡剤、グリース、潤滑剤、金属表面処理剤、離型剤、研磨剤、ワックス、結晶成長制御剤、セメント添加剤、消化剤、エッチング剤、皮革処理剤、医農薬、殺虫剤、固着防止剤、撥剤、通常の重合用界面活性剤、分散剤として好適に用いることができる。上記各用途において、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、１種又は２種以上を同時に使用することもできるし、他の物質と混合して使用することもできる。また、上記各用途において、公知の方法を採用することができる。
【００４７】
本発明の界面活性剤は、上述した本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体からなるものである。
本発明の界面活性剤は、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体を１種のみ含有するものであっても、界面活性剤として充分に機能するものであるが、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体を２種以上含有するものであってもよい。
【００４８】
本発明の界面活性剤は、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体に加え、その他の界面活性作用を有する化合物をも含むものであってもよい。
【００４９】
上記その他の界面活性作用を有する化合物としては特に限定されず、例えば、アニオン系、カチオン系、ノニオン系又はベタイン系の界面活性剤の何れであってもよく、これらの界面活性剤は、ハイドロカーボン系のものであってよい。
【００５０】
本発明の界面活性剤は、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体と、所望により用いるその他の界面活性作用を有する化合物に加え、添加剤を含むものであってよい。上記添加剤としては特に限定されず、例えば、安定剤等の一般的な界面活性剤に通常用いられるものであってよい。
【００５１】
本発明の界面活性剤は、含フッ素重合体を製造するための重合時に存在させる乳化剤として好適に用いることができるほか、重合により得られた含フッ素重合体を水性媒体に分散させるための分散剤としても好適に用いることができる。
【００５２】
本発明の含フッ素重合体の製造方法は、水性媒体中で重合を行うにあたり、上述したフルオロアルキルカルボン酸誘導体を界面活性剤として使用するものである。
上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体は、１種のみ使用しても含フッ素重合体の製造方法における界面活性剤としての効果を発揮するが、２種以上を同時に使用してもよい。また、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体は、その他の界面活性作用を有する化合物と併用してもよい。
【００５３】
本発明の含フッ素重合体の製造方法において、重合は、重合反応器に、水性媒体、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体、単量体及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。重合反応開始後に、目的に応じて、単量体、重合開始剤、連鎖移動剤及び本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体を追加してもよい。
上記重合において、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、使用する単量体の種類、目的とする重合体の分子量、反応速度によって適宜決定される。
上記「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、例えば、アルコール、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し、上記有機溶媒を含まない水であってもよい。例えば、懸濁重合を行うとき、水とフッ素含有有機溶媒とを合わせて用いることができる。
上記水性媒体は、後述する本発明の含フッ素重合体水性分散液における水性媒体として使用することができる。
【００５４】
上記重合において、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体は、合計添加量で、水性媒体の０．０００１〜２０質量％の量を添加することが好ましく、より好ましい下限は０．００１質量％であり、より好ましい上限は１５質量％、更に好ましい上限は１０質量％、特に好ましい上限は１質量％である。上記添加量は、使用する単量体の種類、目的とする重合体の分子量等によって適宜決定される。
上記重合において、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体は、合計添加量で、水性媒体の０．０００１〜２０質量％の量を重合開始時に添加することがより好ましい。
【００５５】
重合開始剤としては、上述の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、単量体の種類、目的とする重合体の分子量、反応速度によって適宜決定される。
上記重合において、更に、目的に応じて、公知の連鎖移動剤、ラジカル捕捉剤を添加し、重合速度、分子量の調整を行うこともできる。
【００５６】
上記含フッ素重合体は、フッ素含有単量体を重合することにより得られるものであり、目的に応じて、フッ素非含有単量体をも共重合させることもできる。
【００５７】
上記フッ素含有単量体としては、フルオロオレフィン、好ましくは炭素原子２〜１０個を有するフルオロオレフィン；環式のフッ素化された単量体；式ＣＹ２＝ＣＹＯＲ５又はＣＹ２＝ＣＹＯＲ６ＯＲ５（Ｙは、Ｈ又はＦであり、Ｒ５は、水素原子の一部又は全てがフッ素原子で置換されている炭素数１〜８のアルキル基であり、Ｒ６は、水素原子の一部又は全てがフッ素原子で置換されている炭素数１〜８のアルキレン基である。）で表されるフッ素化アルキルビニルエーテル等が挙げられる。
【００５８】
上記フルオロオレフィンは、好ましくは、炭素原子２〜６個を有するものである。上記炭素原子２〜６個を有するフルオロオレフィンとしては、例えば、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、フッ化ビニリデン［ＶＤＦ］、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン及びパーフルオロブチルエチレン等が挙げられる。上記環式のフッ素化された単量体としては、好ましくは、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール［ＰＤＤ］、パーフルオロ−２−メチレン−４−メチル−１，３−ジオキソラン［ＰＭＤ］等が挙げられる。
上記フッ素化アルキルビニルエーテルにおいて、上記Ｒ５は、好ましくは、炭素原子１〜４個を有するものであり、より好ましくは水素原子の全てがフッ素によって置換されているものであり、上記Ｒ６は、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、より好ましくは、水素原子の全てがフッ素原子によって置換されているものである。
【００５９】
上記フッ素非含有単量体としては、上記フッ素含有単量体と反応性を有する炭化水素系単量体等が挙げられる。上記炭化水素系単量体としては、例えば、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等が挙げられる。
【００６０】
上記フッ素非含有単量体としては、また、官能基含有炭化水素系単量体であってもよい。上記官能基含有炭化水素系単量体としては、例えば、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；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単量体；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単量体；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単量体；（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単量体等が挙げられる。
【００６１】
本発明の製造方法により好適に製造される含フッ素重合体として、重合体における単量体のモル分率が最も多い単量体（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、及び、最多単量体がＣＴＦＥであるＣＴＦＥ重合体等が挙げられる。
【００６２】
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以外のフッ素含有単量体、特にＨＦＰ若しくはＣＴＦＥ、及び、（３）その他の単量体からなる共重合体であってもよい。上記（３）その他の単量体としては、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単量体との共重合体であってもよい。上記フッ素非含有単量体としては、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単量体と、１つ又は２つ以上のフッ素非含有単量体との共重合体であってもよい。
【００６３】
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。
【００６４】
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単量体との共重合体であってもよく、上記フッ素非含有単量体としては、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。
【００６５】
本発明の製造方法により製造される含フッ素重合体は、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。
本発明の製造方法では、例えば、（Ｉ）非溶融加工性樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン重合体［ＰＴＦＥ重合体］が、（ＩＩ）溶融加工性樹脂として、エチレン／ＴＦＥ共重合体［ＥＴＦＥ］、ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体［ＦＥＰ］及び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］が、（ＩＩＩ）エラストマー性共重合体として、ＴＦＥ／プロピレン共重合体、ＴＦＥ／プロピレン共重合体／第３モノマー共重合体（上記第３モノマーは、ＶＤＦ、ＨＦＰ、ＣＴＦＥ、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）類等）、ＴＦＥとパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）類とからなる共重合体；ＨＦＰ／エチレン共重合体、ＨＦＰ／エチレン／ＴＦＥ共重合体；ＰＶＤＦ；ＶＤＦ／ＨＦＰ共重合体、ＨＦＰ／エチレン共重合体、ＶＤＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体等の熱可塑性エラストマー；及び、特公昭６１−４９３２７号公報に記載の含フッ素セグメント化重合体等が好適に製造されうる。
上記パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）は、式：
Ｒｆ４（ＯＣＦＱ１ＣＦ２）ｊ（ＯＣＲ７Ｑ２ＣＦ２ＣＦ２）ｋ（ＯＣＦ２）ｈＯＣＦ＝ＣＦ２
（式中、Ｒｆ４は炭素数１〜６のパーフルオロアルキル基を表す。ｊ、ｋ及びｈは、同一又は異なっていてもよい０〜５の整数である。Ｑ１、Ｑ２及びＲ７は、同一又は異なって、Ｆ若しくはＣＦ３である。）で表されるものである。
【００６６】
本発明の製造方法により好適に製造される上述の（Ｉ）非溶融加工性樹脂、（ＩＩ）溶融加工性樹脂及び（ＩＩＩ）エラストマー性重合体は、以下の態様で製造することが好ましい。
【００６７】
（Ｉ）非溶融加工性樹脂
本発明の製造方法において、ＰＴＦＥ重合体の重合は、通常、重合温度１０〜１００℃、重合圧力０．０５〜５ＭＰａＧにて行われる。
上記重合は、攪拌機を備えた耐圧の反応容器に、純水及び本発明にフルオロアルキルカルボン酸誘導体を仕込み、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ので、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。
【００６８】
上記ＰＴＦＥ重合体の製造において、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。本明細書において、ポリテトラフルオロエチレン重合体［ＰＴＦＥ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、例えば、ＨＦＰ、ＣＴＦＥ等のパーハロオレフィン；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等の環式のフッ素化された単量体；パーハロアルキルエチレン；ω―ヒドロパーハロオレフィン等が挙げられる。変性モノマーの供給は、目的や、ＴＦＥの供給に応じて、初期一括添加、又は、連続的若しくは間欠的に分割添加を行うことができる。
変性ＰＴＦＥ中の変性モノマー含有率は、通常、０．００１〜２モル％の範囲である。
【００６９】
上記ＰＴＦＥ重合体の製造において、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、上記本発明の含フッ素重合体の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体の０．０００１〜５質量％の量を添加する。上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体の濃度は、上記範囲であれば特に限定されないが、通常、重合開始時に臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）以下で添加される。添加量が多いとアスペクト比の大きい針状粒子が生成し、水性分散液がゲル状となり安定性が損なわれる。
【００７０】
上記ＰＴＦＥ重合体の製造において、重合開始剤としては、過硫酸塩（例えば、過硫酸アンモニウム）や、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を、単独で又はこれらの混合物の形で使用することができる。また、亜硫酸ナトリウム等の還元剤と共用し、レドックス系にして用いてもよい。更に、重合中に、ヒドロキノン、カテコール等のラジカル捕捉剤を添加したり、亜硫酸アンモニウム等のパーオキサイドの分解剤を添加し、系内のラジカル濃度を調整することもできる。
【００７１】
上記ＰＴＦＥ重合体の製造において、連鎖移動剤としては、公知のものが使用できるが、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素、クロロメタン、ジクロロメタン、ジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素類、メタノール、エタノール等のアルコール類、水素等が挙げられるが、常温常圧で気体状態のものが好ましい。
上記連鎖移動剤の使用量は、通常、供給されるＴＦＥ全量に対して、１〜１０００ｐｐｍであり、好ましくは１〜５００ｐｐｍである。
【００７２】
上記ＰＴＦＥ重合体の製造において、更に、反応系の分散安定剤として、実質的に反応に不活性であって、上記反応条件で液状となる炭素数が１２以上の飽和炭化水素を、水性媒体１００質量部に対して２〜１０質量部で使用することもできる。また、反応中のｐＨを調整するための緩衝剤として、炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等を添加してもよい。
【００７３】
上記ＰＴＦＥ重合体は、重合が終了した時点で、水性分散液における固形分濃度が１０〜４０質量％、平均一次粒子径が０．０５〜５０００μｍである。特に本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体を使用することによって０．２μｍ以下の微小粒子径のＰＴＦＥ重合体からなる粒子を有する水性分散液を得ることができる。上記重合終了時のＰＴＦＥ重合体は、数平均分子量１，０００〜１０，０００，０００のものである。
【００７４】
上記ＰＴＦＥ重合体の水性分散液は、凝析と乾燥とを経てファインパウダーとして各種用途に使用することができる。
上記ＰＴＦＥ重合体の水性分散液に対して凝析を行う場合、通常、ポリマーラテックス等の乳化重合により得た水性分散液を、水を用いて１０〜２０質量％の重合体濃度になるように希釈し、場合によっては、ｐＨを中性又はアルカリ性に調整した後、撹拌機付きの容器中で反応中の撹拌よりも激しく撹拌して行う。上記凝析は、メタノール、アセトン等の水溶性有機化合物、硝酸カリウム、炭酸アンモニウム等の無機塩や、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸等を凝析剤として添加しながら撹拌を行ってもよい。上記凝析は、また、インラインミキサー等を使用して連続的に行ってもよい。
【００７５】
上記凝析前や凝析中に、着色のための顔料や機械的性質を改良するための各種充填剤を添加すれば、顔料や充填剤が均一に混合した顔料入り又は充填剤入りのＰＴＦＥ重合体ファインパウダーを得ることができる。
【００７６】
上記ＰＴＦＥ重合体の水性分散液を凝析して得られた湿潤粉末の乾燥は、通常、上記湿潤粉末をあまり流動させない状態、好ましくは静置の状態を保ちながら、真空、高周波、熱風等の手段を用いて行う。粉末同士の、特に高温での摩擦は、一般にファインパウダー型のＰＴＦＥ重合体に好ましくない影響を与える。これは、この種のＰＴＦＥ重合体からなる粒子が小さな剪断力によっても簡単にフィブリル化して、元の安定な粒子構造の状態を失う性質を持っているからである。
【００７７】
上記乾燥は、１０〜２５０℃、好ましくは１００〜２００℃の乾燥温度で行う。得られるＰＴＦＥ重合体ファインパウダーは、成形用として好ましく、好適な用途としては、航空機及び自動車等の油圧系、燃料系のチューブ等が挙げられ、薬液、蒸気等のフレキシブルホース、電線被覆用途等が挙げられる。
【００７８】
上記重合により得られたＰＴＦＥ重合体の水性分散液は、また、ノニオン性界面活性剤を加えることにより、安定化して更に濃縮し、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。
【００７９】
（ＩＩ）溶融加工性樹脂
（１）本発明の製造方法において、ＦＥＰの重合は、通常、重合温度６０〜１００℃、重合圧力０．７〜４．５ＭＰａＧ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（８５〜９０）：（１０〜１５）である。上記ＦＥＰとしては、また、更に第３成分としてパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）類を用い、全単量体の０．５〜２質量％である範囲内で変性させたものであってもよい。
上記ＦＥＰの重合において、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、本発明の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体の０．０００１〜５質量％の量を添加する。
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、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。
【００８０】
（２）本発明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）共重合体の重合は、通常、重合温度６０〜１００℃、重合圧力０．７〜２．５ＭＰａＧ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）＝（９５〜９９．７）：（０．３〜５）、より好ましくは（９８〜９９．５）：（０．５〜２）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：ＣＦ２＝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。
上記ＴＦＥ／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体の重合において、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、本発明の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体の０．０００１〜２質量％の量で添加する。
上記ＴＦＥ／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）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、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。
【００８１】
（３）本発明の製造方法において、ＥＴＦＥの重合は、通常、重合温度２０〜１００℃、重合圧力０．５〜０．８ＭＰａＧ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。上記ＥＴＦＥとしては、また、更に第３モノマーを用い、全単量体の０〜２０質量％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＝（７０〜９８）：（３０〜２）：（４〜１０）である。上記第３モノマーとしては、２，３，３，４，４，５，５−ヘプタフルオロ−１−ペンテン（ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈ）、２−トリフルオロメチル−３，３，３−トリフルオロプロペン（（ＣＦ３）２Ｃ＝ＣＨ２）が好ましい。
上記ＥＴＦＥの重合において、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、本発明の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体の０．０００１〜２質量％の量で添加する。
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、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。
【００８２】
（ＩＩＩ）エラストマー性重合体
本発明の製造方法において、エラストマー性重合体の重合は、攪拌機を備えた耐圧の反応容器に、純水及び本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体を仕込み、脱酸素後、モノマーを仕込み、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ので、初期圧力を維持するように、追加のモノマーを連続的又は間欠的に追加供給する。所定量のモノマーを供給した時点で、供給を停止し、反応容器内のモノマーをパージし、温度を室温に戻して反応を終了する。乳化重合する場合、ポリマーラテックスを連続的に反応容器より取り出すことが好ましい。
特に、熱可塑性エラストマーを製造する場合、国際公開第００／０１７４１号パンフレットに開示されているように、一旦重合体微粒子を高い界面活性剤濃度で合成してから希釈して更に重合を行うことで、通常の重合に比べて、最終的な重合速度を速くできる方法を使用することも可能である。
【００８３】
上記エラストマー性重合体の重合は、目的とする重合体の物性、重合速度制御の観点から適宜条件を選択するが、重合温度は通常−２０〜２００℃、好ましくは５〜１５０℃、重合圧力は通常０．５〜１０ＭＰａＧ、好ましくは１〜７ＭＰａＧにて行われる。また、重合媒体中のｐＨは、公知の方法等により、後述するｐＨ調整剤等を用いて、通常２．５〜９に維持することが好ましい。
【００８４】
上記エラストマー性重合体の重合に用いる単量体としては、フッ化ビニリデンの他に、炭素原子と少なくとも同数のフッ素原子を有しフッ化ビニリデンと共重合し得る含フッ素エチレン性不飽和単量体が挙げられる。
上記含フッ素エチレン性不飽和単量体としては、トリフルオロプロペン、ペンタフルオロプロペン、へキサフルオロブテン、オクタフルオロブテンが挙げられる。なかでも、へキサフルオロプロペンは、それが重合体の結晶成長を遮断した場合に得られるエラストマーの特性のために特に好適である。上記含フッ素エチレン性不飽和単量体としては、また、トリフルオロエチレン、ＴＦＥ及びＣＴＦＥ等が挙げられるし、１種若しくは２種以上の塩素及び／又は臭素置換基をもった含フッ素単量体を用いることもできる。パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）、例えばパーフルオロ（メチルビニルエーテル）も用いることができる。ＴＦＥ及びＨＦＰは、エラストマー性重合体を製造するのに好ましい。
エラストマー性重合体の好ましい単量体組成（質量％）は、フッ化ビニリデン：ＨＦＰ：ＴＦＥ＝（２０〜７０）：（２０〜６０）：（０〜４０）である。この組成のエラストマー性重合体は、良好なエラストマー特性、耐薬品性、及び、熱的安定性を示す。
【００８５】
上記エラストマー性重合体の重合において、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、本発明の製造方法における使用範囲で用いることができるが、通常、水性媒体に対して０．０００１〜５質量％の量で添加する。
【００８６】
上記エラストマー性重合体の重合において、重合開始剤としては、公知の無機ラジカル重合開始剤を使用することができる。上記無機ラジカル重合開始剤としては、従来公知の水溶性無機過酸化物、例えば、ナトリウム、カリウム及びアンモニウムの過硫酸塩、過リン酸塩、過硼酸塩、過炭素塩又は過マンガン酸塩が特に有用である。上記ラジカル重合開始剤は、更に、還元剤、例えば、ナトリウム、カリウム又はアンモニウムの亜硫酸塩、重亜硫酸塩、メタ重亜硫酸塩、ハイポ亜硫酸塩、チオ硫酸塩、亜リン酸塩若しくはハイポ亜リン酸塩により、又は、容易に酸化される金属化合物、例えば第一鉄塩、第一銅塩若しくは銀塩により、更に活性化することができる。好適な無機ラジカル重合開始剤は、過硫酸アンモニウムであり、過硫酸アンモニウムと重亜硫酸ナトリウムと共にレドックス系において使用することが、より好ましい。
上記重合開始剤の添加濃度は、目的とする重合体の分子量や、重合反応速度によって適宜決定されるが、モノマー全量の０．０００１〜１０質量％、好ましくは０．０１〜５質量％の量に設定する。
【００８７】
上記エラストマー性重合体の重合において、連鎖移動剤としては、公知のものを使用することができるが、ＰＶＤＦの重合では、炭化水素、エステル、エーテル、アルコール、ケトン、塩素化合物、カーボネートを用いることができ、熱可塑性エラストマーでは、炭化水素、エステル、エーテル、アルコール、塩素化合物、ヨウ素化合物を用いることができる。なかでも、ＰＶＤＦの重合では、アセトン、イソプロピルアルコールが好ましく、熱可塑性エラストマーの重合では、イソペンタン、マロン酸ジエチル、酢酸エチルは、反応速度が低下しにくいという観点から好ましく、Ｉ（ＣＦ２）４Ｉ、Ｉ（ＣＦ２）６Ｉ、ＩＣＨ２Ｉ等のジヨウ素化合物は、重合体末端のヨウ素化が可能で、反応性重合体として使用できる観点から好ましい。
上記連鎖移動剤の使用量は、供給されるモノマー全量に対して、通常０．５×１０−３〜５×１０−３モル％、好ましくは１．０×１０−３〜３．５×１０−３モル％である。
【００８８】
上記エラストマー性重合体の重合において、ＰＶＤＦの重合では、乳化安定剤としてパラフィンワックス等を好ましく用いることができ、熱可塑性エラストマーの重合では、ｐＨ調整剤として、リン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を好ましく用いることができる。
【００８９】
本発明によって得られるエラストマー性重合体は、重合が終了した時点で、固形分濃度が１０〜４０質量％、平均一次粒子径が０．０３〜１μｍ、好ましくは、０．０５〜０．５μｍ、数平均分子量が１，０００〜２，０００，０００のものである。
上記エラストマー性重合体の平均一次粒子径は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅ又はＡｒ等のレーザー光源を備えた動的光散乱測定装置によって求めることができる。
【００９０】
本発明によって得られるエラストマー性重合体は、必要に応じて、炭化水素系界面活性剤等の分散安定剤の添加、濃縮等をすることにより、ゴム成形加工に適したディスパージョンにすることができる。上記ディスパージョンは、ｐＨ調節、凝固、加熱等を行い処理される。各処理は次のように行われる。
【００９１】
上記ｐＨ調節は、硝酸、硫酸、塩酸若しくはリン酸等の鉱酸、及び／又は、炭素数５以下でｐＫ＝４．２以下のカルボン酸等を加え、ｐＨを２以下とすることからなる。
上記凝固は、アルカリ土類金属塩を添加することにより行われる。上記アルカリ土類金属塩としては、カルシウム又はマグネシウムの硝酸塩、塩素酸塩及び酢酸塩が挙げられる。
上記ｐＨ調節及び上記凝固は、いずれを先に行ってもよいが、先にｐＨ調節を行うことが好ましい。
各操作の後、エラストマーと同容量の水で洗浄を行い、エラストマー内に存在する少量の緩衝液や塩等の不純物を除去し、乾燥を行う。乾燥は、通常、乾燥炉内で、高温下、空気を循環させながら、約７０〜２００℃で行われる。
【００９２】
本発明の含フッ素重合体の製造方法により、含フッ素重合体は、通常、上記重合反応により得られる水性分散液の５〜７０質量％の濃度で得られる。
上記水性分散液における含フッ素重合体の濃度の好ましい下限は１０質量％、より好ましい下限は１５質量％、好ましい上限は４０質量％、より好ましい上限は３５質量％、更に好ましい上限は３０質量％である。
【００９３】
上記重合反応により得られる重合上がりの水性分散液は、濃縮するか又は分散安定化処理等してディスパージョンとしてもよいし、凝析又は凝集に供して回収し乾燥して得られる粉末、凝集体その他の固形物としてもよい。本発明の含フッ素重合体の製造方法は、含フッ素重合体を製造するものであるが、製造した含フッ素重合体は、上記重合上がりの水性分散液に分散された含フッ素重合体であってもよいし、上記ディスパージョンに分散された含フッ素重合体であってもよいし、上記粉末、凝集体その他の固形物としての含フッ素重合体であってもよい。
上記「重合上がりの水性分散液」とは、重合反応終了後に含フッ素重合体の濃度を実質的に変更する操作を未だ加えていないものを意味する。上記操作としては、例えば濃縮、凝析、凝集等があり、これらの操作により、重合上がりの水性分散液中の含フッ素重合体からなる粒子（一次粒子）が凝集して、粒径が増大した粒子（二次粒子）が形成される。
【００９４】
本発明の含フッ素重合体水性分散液は、含フッ素重合体からなる粒子が、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体又は本発明の界面活性剤の存在下に水性媒体に分散しているものである。
【００９５】
本発明の含フッ素重合体水性分散液は、重合上がりの水性分散液であってもよいし、上記重合上がりの水性分散液に上述の濃縮、分散安定化処理等の操作を行うことにより得られるディスパージョンであってもよいし、含フッ素重合体の粉末を上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体又は本発明の界面活性剤の存在下に水性媒体に分散させたものであってもよい。
【００９６】
本発明の含フッ素水性分散液において、上記「水性媒体」は、分散媒であり、水を含む液体である。上記水性媒体としては、水を含むものであれば特に限定されず、例えば、上述した本発明の製造方法で用いる水性媒体等を使用することができる。上記水性媒体は、重合における水性媒体をそのまま用いるものであってよい。
本発明の含フッ素重合体水性分散液において、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、上述の一般式（ｉ）における−ＣＯＯＭが上記水性媒体中において電離しているものであってもよい。
【００９７】
本発明の含フッ素重合体水性分散液は、上述した本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体が含フッ素重合体への親和性と水性媒体への親和性との良好なバランスを有するので、上述の製造方法において界面活性剤として用いる場合と同様、優れた分散力を発揮することができる。
本発明の含フッ素重合体水性分散液が、重合上がりの水性分散液である場合、一次粒子の数平均粒子径は、好ましくは約０．０３〜１μｍである。本発明の含フッ素重合体水性分散液は、一次粒子の数平均粒子径が上記範囲内であっても、分散安定性や機械安定性に優れ、例えば重合時の重合槽内壁や攪拌翼等への付着を抑制することができる。より好ましい下限は、０．０５μｍ、より好ましい上限は０．５μｍである。
上記一次粒子の濃度としては、約５〜７０質量％であることが好ましい。上記濃度のより好ましい下限は１０質量％、更に好ましい下限は１５質量％であり、好ましい上限は６０質量％である。
一方、上記含フッ素重合体水性分散液は、濃縮、分散安定化処理等を行うことにより得られるディスパージョンである場合、含フッ素重合体からなる二次粒子を、好ましくは３０〜７０質量％の濃度で含む。
【００９８】
本発明の含フッ素重合体水性分散液において、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、０．０００１〜２０質量％の濃度であることが好ましい。０．０００１質量％未満であると、分散安定性に劣る場合があり、２０質量％を超えると、存在量に見合った分散効果がなく実用的でない。上記含有量のより好ましい下限は０．００１質量％であり、上記含有量のより好ましい上限は１０質量％の濃度であり、更に好ましい上限は２質量％である。
【００９９】
本発明の含フッ素重合体水性分散液は、重合上がりの水性分散液を濃縮、分散安定化処理等の操作を行うことにより、ディスパージョンとして調製されたものであってもよい。
【０１００】
上記濃縮の方法としては公知の方法が採用され、用途に応じて、含フッ素重合体濃度を４０〜７０質量％に濃縮することができる。濃縮によりディスパージョンの安定性が損なわれることがあるが、その場合は更に分散安定剤を添加してもよい。
上記分散安定剤としては、上述のフルオロアルキルカルボン酸誘導体や、その他の各種の界面活性剤を添加してもよい。好ましい上記各種の分散安定剤としては、ポリオキシアルキルエーテル等の非イオン性界面活性剤、特に、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（例えばローム＆ハース社製のトライトンＸ−１００（商品名））、ポリオキシエチレンイソトリデシルエーテル（日本油脂社製のディスパノールＴＯＣ（商品名））、ポリオキシエチレンプロピルトリデシルエーテル等のポリオキシエチレンエーテル類が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
【０１０１】
上記分散安定剤の総量は、上記ディスパージョンの固形分に対して０．５〜２０質量％であることが好ましい。０．５質量％未満であると、分散安定性に劣る場合があり、２０質量％を超えると、存在量に見合った分散効果がなく実用的でない。上記総量のより好ましい下限は２質量％であり、より好ましい上限は１２質量％である。
【０１０２】
上記重合を行うことにより得られた水性分散液は、また、用途によっては濃縮せずに分散安定化処理して、ポットライフが長い含フッ素重合体水性分散液に調製することもできる。使用する分散安定剤は上記と同じものが挙げられる。
【０１０３】
本発明の含フッ素重合体水性分散液の用途としては特に限定されず、水性分散液のまま適用するものとして、基材上に塗布し乾燥した後必要に応じて焼成することよりなる塗装；不織布、樹脂成形品等の多孔性支持体を含浸させ乾燥した後、好ましくは焼成することよりなる含浸；ガラス等の基材上に塗布し乾燥した後、必要に応じて水中に浸漬し、基材を剥離して薄膜を得ることよりなるキャスト製膜等が挙げられ、これら適用例としては、水性分散型塗料、電極用結着剤、電極用撥水剤等が挙げられる。
【０１０４】
本発明の含フッ素重合体水性分散液は、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。
上記含フッ素重合体水性分散液を用いて塗装、含浸又はキャスト製膜を行うことにより得られる含フッ素重合体膜もまた、本発明の一つである。
【０１０５】
本発明の含フッ素重合体水性分散液の用途としては、また、含フッ素重合体水性分散液を凝析又は凝集に供して回収し、乾燥し、所望により造粒して得られる粉末を利用する用途が挙げられる。
上記凝析又は凝集は、従来公知の方法をそのまま採用することができる。例えば、上記水性分散液に攪拌下で凝析剤（凝集剤）を添加して凝析（凝集）させる方法、上記水性分散液を凍結・解凍することにより凝析させる方法（凍結凝析法）、上記水性分散液を機械的に高速攪拌することのみにより凝析させる方法（機械凝析法）、細いノズルから上記水性分散液を噴出させると同時に水を蒸発させる方法（スプレー凝析法）等が好ましく採用される。要すれば、凝集助剤を添加してもよい。乾燥は室温で放置してもよいし、２５０℃までの加熱状態で乾燥させてもよい。
【０１０６】
上記含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られる含フッ素重合体粉末もまた、本発明の一つである。
上記含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られる含フッ素重合体凝集体であって、上記含フッ素重合体凝集体は、ポリテトラフルオロエチレン重合体粉末からなるファインパウダー、溶融加工性樹脂からなる粉末若しくはペレット、又はエラストマー性重合体からなる凝固体である含フッ素重合体凝集体もまた、本発明の一つである。
【０１０７】
得られる粉末は、例えば、潤滑助剤を混合しペースト押出成形等に好適な成形材料として、又は、所望により顔料を混合し粉体塗料として、用いることができる。
上記含フッ素重合体粉末又は上記含フッ素重合体凝集体を用いて成形加工することにより得られる含フッ素重合体成形体もまた、本発明の一つである。
【発明の効果】
【０１０８】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、上述の構成よりなるので、含フッ素重合体の製造における界面活性剤として、また、含フッ素重合体水性分散液の分散剤として、更にその他の各種用途において好適に使用することができる。本発明の含フッ素重合体の製造方法は、上記フルオロアルキルカルボン酸誘導体を界面活性剤として使用するものなので、含フッ素重合体を効率良く製造することができる。
更に、本発明の含フッ素重合体水性分散液は、本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体、又は、本発明の界面活性剤の存在下で含フッ素重合体からなる粒子が分散しているものなので、安定性、加工性等に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０９】
次に本発明を、合成例、実施例及び比較例に基づいて説明するが、本発明はかかる合成例及び実施例のみに限定されるものではない。
各実施例で行った測定の方法を、以下に示す。
固形分濃度：得られた水性分散液を１５０℃で１時間乾燥した時の質量減少より求めた。
表面張力：ウィルヘルミー法により２５℃にて測定した。
標準比重（ＳＳＧ）：ＡＳＴＭ  Ｄ１４５７−６９に従い測定した。
平均一次粒子径（ＰＴＦＥ）：固形分濃度を約０．０２質量％に希釈し、単位長さに対する５５０ｎｍの投射光の透過率と電子顕微鏡写真によって決定された平均粒子径との検量線を基にして、上記透過率から間接的に求めた。
上記透過率の測定は、動的光散乱測定装置マイクロトラック９３４０ＵＰＡ（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製）を用いて測定した。
平均一次粒子径（エラストマー性重合体）：Ｈｅ−Ｎｅ又はＡｒ等のレーザー光源を備えた動的光散乱測定装置によって求めた。
固形分含有量（Ｐ．Ｃ．）：水性分散液１ｇを熱風乾燥炉にて１５０℃で１時間加熱したときの質量減少より求めた。
数平均分子量：ゲルパーミエーションクロマトグラフィー［Ｇ．Ｐ．Ｃ．］により、テトラヒドロフラン［ＴＨＦ］を溶出液として使用し、測定した。
ムーニー粘度：ＡＬＰＨＡ  ＭＯＯＮＥＹ  ＭＶ２０００Ｅ（ＡＬＰＨＡ社製）を用いて測定した。
引っ張り試験：ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準じて、ＯＲＩＥＮＴＥＣ  ＴＥＮＳＩＬＯＮ  ＲＴＡ−１Ｔ（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用い測定した。
永久圧縮歪（Ｃｓ）：ＪＩＳ  Ｋ  ６２６２  に準拠した方法にて測定した。
硬度（Ｓｈｏｒｅ  Ａピーク値）：ＡＳＴＭ  Ｄ−１４１５に準拠した方法にて測定した。
【０１１０】
合成例１
１０Ｌのステンレス製耐圧反応容器に、予めモレキュラーシーブスで脱水したテトラグライム  ２０００ｇと、予めＰ２Ｏ５で乾燥したＣｓＦ  １００ｇとを入れ、窒素置換し、真空にした後、ＣＦ３ＣＦ２ＣＯＦ  ２００ｇを圧入し、３０℃に保った。これに２，２，３，３−テトラフルオロオキセタン約７０ｇを約１時間おきに圧入し、反応させた。２，２，３，３−テトラフルオロオキセタンの仕込量が合計１７５０ｇに達したところで追加を止め、更に１０時間以上反応させた。圧力変化が認められず、液層の２，２，３，３−テトラフルオロオキセタンがガスクロマトグラフィーでほとんど認められなくなった時点で残留ガスを放出し、窒素置換した後、オートクレーブを５０℃に加温して、約４．０×１０３Ｐａまで減圧し、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦの粗成物２４７０ｇを得た。
【０１１１】
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦの粗成物を１０段のオールダーショー精留塔で窒素下、常圧精留し、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ  ２０２０ｇを得た。沸点は７８℃であった。得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ  ３０ｇを希硫酸中に撹拌しながら徐々に注入し、加水分解した。これを希硫酸で数回洗浄し、減圧蒸留して、純粋なＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨを２０．５ｇ得た。得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨの沸点は、約２．７×１０３Ｐａの圧力下で８４℃であった。得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨ  ５．９ｇを２９．８ｇの純水に完全に溶解したところ、ｐＨは１．２８であった。これに水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、ｐＨを７にした。得られた水溶液はＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａを１９．８質量％含んでいた。上記水溶液を８０℃で真空乾燥させて得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ（固体塩）の融点をＤＳＣで測定したところ、１９１．８℃であった。このＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａの０．２質量％水溶液の表面張力は６８．５ｍＮ／ｍであった。２．０質量％水溶液の表面張力は４８．０ｍＮ／ｍであった。
【０１１２】
合成例２
合成例１で調製したＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨを、水酸化ナトリウム水溶液の代わりにアンモニア水を用いる以外は合成例１と同様にして、ｐＨ７に中和して、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４水溶液（２０．２質量％）を調製した。
得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４の０．２質量％水溶液の表面張力は６８．４ｍＮ／ｍであった。
【０１１３】
合成例３
３００ｍｌのステンレス製耐圧反応容器に、予めモレキュラーシーブスで脱水したテトラグライム  ７０ｍｌと、予めＰ２Ｏ５で乾燥しておいたフッ化セシウム  １．２５ｇとを入れ、窒素置換し、真空にした後、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＯＦ  ５２．４ｇを圧入し、２０℃に保った。これに２，２，３，３−テトラフルオロオキセタン約３３．２ｇを約６回に分けて圧入し、反応させた。更に２時間以上反応させた。圧力変化が認められず、液層の２，２，３，３−テトラフルオロオキセタンがガスクロマトグラフィーでほとんど検知されなくなった時点で残留ガスを放出し、内容物を取り出し、精留により純粋なＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ  ３２．３ｇを得た。沸点は２．５×１０４Ｐａの圧力下で６５．０℃であった。
【０１１４】
得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ  ２８ｇを希硫酸中に撹拌しながら徐々に注入し、加水分解した。これを希硫酸で数回洗浄し、減圧蒸留して、純粋なＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨを２５．７ｇ得た。得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨの沸点は、１．３×１０３Ｐａの圧力下で７５．５℃であった。得られたＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨ  ３．０ｇを水酸化ナトリウム水溶液で中和し、乾燥して目的化合物を得た。このＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａの０．２質量％水溶液の表面張力は６３．４ｍＮ／ｍであった。２．０質量％水溶液の表面張力は３７．５ｍＮ／ｍであった。
【０１１５】
合成例４
合成例１で調製したＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨを、水酸化ナトリウム水溶液の代わりにアンモニア水を用いる以外は合成例１と同様にして、ｐＨ＝７に中和して、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４水溶液を調整した。
【０１１６】
合成例５
ガス流通管を備えた１００ｍｌ容量のＰＦＡ製容器に、合成例１で調製したＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＨ  ３９．６ｇを仕込み、窒素を２０ｍｌ／分の流速で１０分間流し、系内の酸素及び水分を除去した。この容器を６０℃のウォーターバスで湯浴しながら、窒素で２４％に希釈したフッ素ガスを、４０ｍｌ／分の流速で１５．３時間流通した。窒素で容器内を置換した後に、３７．５ｇの反応物を回収した。この反応物を精留によって、常圧においてフラクション１（沸点５８℃）２５．１ｇ及びフラクション２（沸点８０．５℃）１１．９ｇを得た。ガスクロマトグラフィーによる純度は、フラクション１が９５％、フラクション２が９９．５％であった。Ｆ−ＮＭＲによって−１２３．３ｐｐｍにスペクトルが出現していることよりフラクション１はＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＨ、−１４８．４ｐｐｍのスペクトルが出現していることよりフラクション２はＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨＦＣＦ２ＣＯＯＨであると同定された。各フラクション１ｇを１０ｇの水に溶解し、アンモニア水を添加してｐＨ＝８に調整後、８０℃で真空乾燥して、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４及びＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨＦＣＦ２ＣＯＯＮＨ４を得た。
【０１１７】
ＶＤＦ／ＨＦＰ重合体ラテックスの調製
実施例１
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ  ０．４ｇを、純水２００ｍＬに溶解し、５００ｍＬ容量のオートクレーブに仕込み、窒素置換後、モノマーとして、ＶＤＦ及びＨＦＰ（モル比、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝６５：３５）を仕込み、８０℃において、０．８５ＭＰａ下に、上記モノマー（モル比、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝６５：３５）を圧入により追加して、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）０．０４ｇと純水２．００ｇからなるＡＰＳ水溶液を添加して、重合を開始した。圧力が一定圧０．７５ＭＰａに下がったところで、上記モノマー（モル比、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝７８：２２）のガスを供給し、圧力を０．８５ＭＰａに戻した。上記ＶＤＦ及びＨＦＰの供給操作を３時間行い、残存モノマーを除去し、オートクレーブを冷却し、内容物を取り出した。取り出した水性分散液の固形分含有量（Ｐ．Ｃ．）は５．９質量％であり、含フッ素重合体の平均一次粒子径は１０２．８ｎｍであった。生成した含フッ素重合体の組成をＦ−ＮＭＲにより測定したところ、モノマーのモル比は、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝７８：２２であった。
【０１１８】
実施例２
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａの量を４ｇに変更した以外は実施例１と同様にして、６時間重合した。得られた水性分散液の固形分含有量は５．０質量％であり、含フッ素重合体の平均一次粒子径は５０．７ｎｍであった。生成した含フッ素重合体の組成をＦ−ＮＭＲにより測定したところ、モノマーのモル比は、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝７９：２１であった。
【０１１９】
実施例３
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａの代わりにＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４を使用する以外は実施例１と同様にして、３時間重合した。得られた水性分散液の固形分含有量は、５．４質量％であり、含フッ素重合体の平均一次粒子径は２１７．３ｎｍであった。生成した含フッ素重合体の組成をＦ−ＮＭＲにより測定したところ、モノマーのモル比は、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝７９：２１であった。
【０１２０】
実施例４
内容積３Ｌのオートクレーブを使用し、純水１３６６ｍＬとＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａ  ２．７４ｇを仕込み、重合圧を１．５５ＭＰａにして、ＶＤＦ及びＨＦＰの重合を行い、圧力が１．４５ＭＰａとなった時点でＶＤＦ及びＨＦＰを追加し、追加モノマーが８ｇとなった時点でＩ（ＣＦ２ＣＦ２）２Ｉ  ２．９４ｇを仕込み、３時間毎に過硫酸アンモニウムを追加する以外は、実施例１と同様にして１８．８時間重合を行った。得られた水性分散液の固形分含有量は２８．２質量％であり、含フッ素重合体の平均一次粒子径は２６６．６ｎｍであった。生成した含フッ素重合体の組成をＦ−ＮＭＲにより測定したところ、モノマーのモル比は、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝７６：２４であった。
【０１２１】
ＶＤＦ／ＨＦＰ重合体からなるエラストマーの調製
実施例５
実施例４で得られた水性分散液を、硫酸カリウムアンモニウム（カリ明礬）を用いて凝析し、純水で洗浄し、１３０℃で１２時間乾燥した。エラストマー状のＶＤＦ／ＨＦＰ重合体が得られ、ムーニー粘度はＭＬ１＋１０（１００℃）＝２８．６であった。生成した含フッ素重合体の組成をＦ−ＮＭＲにより測定したところ、モノマーのモル比は、ＶＤＦ：ＨＦＰ＝７６：２４であった。得られたエラストマー状のＶＤＦ／ＨＦＰ重合体をＴＨＦの０．１質量％溶液とし、数平均分子量、重量平均分子量、分子量分布を測定した。不溶解部分は認められなかった。Ｍｎ＝６２０００、Ｍｗ＝８９０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．４であり、ピークは単一であった。
上記ＶＤＦ／ＨＦＰ重合体のＴＨＦ溶液１００部に対し、ＭＴカーボン２０部、トリアリルイソシアヌレート［ＴＡＩＣ］４部、ジアルキルパーオキサイド［架橋剤、商品名  パーヘキサ−２５Ｂ（日本油脂社製）］１．５部を６インチゴムロールで混練りした。得られた組成物に対し、１６０℃にてＪＳＲキュラストメーターＩＩ型で加硫度試験を行った。
結果を表１に示す。
【０１２２】
【表１】
2005036002.tif 000002
【０１２３】
表１に示されるように、得られた組成物の加硫度が良いことが分かった。
【０１２４】
上記組成物に対し、１６０℃×１０分でプレス加硫（一次加硫）、続いて１８０℃、４時間の条件下でオーブン加硫（二次加硫）を行い、２ｍｍ厚のシートとＰ−２４  Ｏ−リングを成形した。
上記２ｍｍ厚のシートから４号ダンベルを打ち抜き、引っ張り試験を行った。
また、上記Ｐ−２４  Ｏ−リングを用いて、２００℃、７２時間の条件下で、２５％圧縮を行い、圧縮永久歪（Ｃｓ）を測定した。
更に、硬度（Ｓｈｏｒｅ  Ａピーク値）を、上述の方法にて測定した。
結果を表２に示す。
【０１２５】
【表２】
2005036002.tif 000003
【０１２６】
表２に示されるように、得られたエラストマー状組成物は、引っ張り強度が大きく、圧縮永久歪が低いことが分かった。
【０１２７】
比較例１
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮａを用いない以外は実施例４と同様にして重合を行った。重合の終期には撹拌の回転に異常をきたし、重合終了後、冷却中に、撹拌を維持することが困難となった。オートクレーブ内は重合した重合体の約半数が内壁、撹拌軸に大量に付着していた。
【０１２８】
ＰＴＦＥ水性分散液の調製
実施例６
内容量３Ｌの攪拌翼付きステンレススチール製オートクレーブに、脱イオン水１．５Ｌ、パラフィンワックス６０ｇ（融点６０℃）、及び、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４８６ｍｇを仕込み、系内をＴＦＥで置換した。内温を７０℃にし、内圧が０．７８ＭＰａになるようにＴＦＥを圧入し、０．６質量％の過硫酸アンモニウム［ＡＰＳ］水溶液５ｇを仕込み、反応を開始した。重合の進行に伴って重合系内の圧力が低下するので、連続的にＴＦＥを追加して、内圧を０．７８ＭＰａに保ち、反応を継続した。重合開始１．４時間後にＴＦＥをパージして重合を停止した。この水性分散液の固形分濃度は、６．５質量％、標準比重は２．２３０、含フッ素重合体の平均一次粒子径は、３４０ｎｍであった。
【０１２９】
実施例７
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４の量を８６００ｍｇに変更した以外は、実施例６と同様にして、５．５時間反応を行った。この水性分散液の固形分濃度は、２９．２質量％、標準比重は２．２１１、含フッ素重合体の平均一次粒子径は、３６５ｎｍであった。
【０１３０】
実施例８
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４をＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４  １．８１ｇに変更した以外は、実施例６と同様にして、８．７時間反応を行った。この水性分散液の固形分濃度は２２．１質量％、樹脂の標準比重は２．２２１、平均一次粒子径は２７４ｎｍであった。
【０１３１】
実施例９
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４をＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨＦＣＦ２ＣＯＯＮＨ４  １．７２ｇに変更した以外は、実施例６と同様にして、２．７時間反応を行った。この水性分散液の固形分濃度は１３．５質量％、樹脂の標準比重は２．２２３、平均一次粒子径は３４０ｎｍであった。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明のフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、例えば、含フッ素重合体の製造における界面活性剤として、また、含フッ素重合体水性分散液の分散剤として適用することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月1日(2004.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（ｉｉ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨＸ１ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＯＭ（ｉｉ）
（式中、Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を表し、前記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。Ｒｆ２は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜２５のフルオロアルキレン基を表し、前記フルオロアルキレン基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい。ｎ１は、０〜３の整数を表し、ｎ２は、０又は１の整数を表す。Ｘ１は、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｍは、ＮＨ４又は一価の金属元素を表す。）で表されるフルオロアルキルカルボン酸誘導体からなる
ことを特徴とする重合用界面活性剤。
【請求項２】
Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数１〜７のフルオロアルキル基であり、前記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜３個の酸素原子を含むものであってもよい請求項１記載の重合用界面活性剤。
【請求項３】
Ｒｆ１は、ＣＦ３−、ＣＦ３ＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２−、ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−又はＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２−である請求項２記載の重合用界面活性剤。
【請求項４】
ｎ１は、０である請求項１、２又は３記載の重合用界面活性剤。
【請求項５】
Ｒｆ２は、−ＣＦ２ＯＣＦ２−、−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｎ３ＯＣＦ（ＣＦ３）−（ｎ３は、０〜４の整数を表す。）、又は、−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｎ４（ＣＦ２ＣＦ２）ｎ５−（ｎ４は、０〜５の整数を表し、ｎ５は、０〜５の整数を表す。但し、ｎ４及びｎ５は、３×ｎ４＋２×ｎ５≦２０の関係を満たす。）である請求項１、２、３又は４記載の重合用界面活性剤。
【請求項６】
ｎ２は、０である請求項１、２、３、４又は５記載の重合用界面活性剤。
【請求項７】
水性媒体中で重合を行うにあたり、請求項１、２、３、４、５又は６記載の重合用界面活性剤を使用することを特徴とする
含フッ素重合体の製造方法。
【請求項８】
重合用界面活性剤を構成するフルオロアルキルカルボン酸誘導体は、水性媒体の０．０００１〜２０質量％の量で使用するものである請求項７記載の含フッ素重合体の製造方法。
【請求項９】
含フッ素重合体からなる粒子が請求項１、２、３、４、５又は６記載の重合用界面活性剤の存在下で水性媒体に分散している
ことを特徴とする含フッ素重合体水性分散液。
【請求項１０】
請求項９記載の含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られた
ことを特徴とする含フッ素重合体粉末。
【請求項１１】
請求項９記載の含フッ素重合体水性分散液を凝析することより得られた含フッ素重合体凝集体であって、
前記含フッ素重合体凝集体は、ポリテトラフルオロエチレン粉末、溶融加工性樹脂からなる粉末若しくはペレット、又は、エラストマー性重合体からなる凝固体である
ことを特徴とする含フッ素重合体凝集体。
【請求項１２】
請求項９記載の含フッ素重合体水性分散液を用いて塗装、含浸又はキャスト製膜を行うことにより得られる
ことを特徴とする膜。
【請求項１３】
請求項１０記載の含フッ素重合体粉末又は請求項１１記載の含フッ素重合体凝集体を用いて成形加工することにより得られる
ことを特徴とする成形体。
【請求項１４】
下記一般式（３）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２（Ｒｆ２）ｎ２ＣＯＦ  （３）
（式中、Ｒｆ１、Ｒｆ２、ｎ１、ｎ２及びＸ１は、前記と同じ。Ｘ２は、水素原子を表す。）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることにより請求項１、２、３、４、５又は６記載の重合用界面活性剤を製造することよりなる重合用界面活性剤の製造方法。
【請求項１５】
一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることは、
（Ａ）前記一般式（３）における末端の−ＣＯＦを酸を用いて加水分解して−ＣＯＯＨに変換したのちアルカリを用いて中和することにより−ＣＯＯＭに変換する方法
により行うものである請求項１４記載の重合用界面活性剤の製造方法。
【請求項１６】
一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドをフルオロカルボン酸塩にすることは、
（Ｂ）前記一般式（３）における末端の−ＣＯＦをエステル化し分離したのち鹸化することにより−ＣＯＯＭに変換する方法、又は、
（Ｃ）前記一般式（３）における末端の−ＣＯＦをエステル化し分離したのち鹸化して−ＣＯＯＭに変換し次いで酸を用いて−ＣＯＯＨに変換したのちアルカリを用いて中和することにより−ＣＯＯＭに変換する方法
により行うものである請求項１４記載の重合用界面活性剤の製造方法。
【請求項１７】
一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドは、前記一般式（３）におけるｎ２が１であるものであり、下記一般式（２）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２ＣＯＦ  （２）
（式中、Ｒｆ１、ｎ１、Ｘ１及びＸ２は、前記と同じ。）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドにテトラフルオロエチレン及びヨウ素を非プロトン性極性溶媒中にて反応させることにより前記一般式（２）における末端の−ＣＯＦを−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２Ｉに変換し更に発煙硫酸と反応させることにより−ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＦに変換することにより製造したものである請求項１４、１５又は１６記載の重合用界面活性剤の製造方法。
【請求項１８】
一般式（３）で表されるフルオロカルボン酸フルオリドは、前記一般式（３）におけるｎ２が１であるものであり、下記一般式（２）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＸ１Ｘ２ＣＦ２ＣＯＦ  （２）
（式中、Ｒｆ１、ｎ１、Ｘ１及びＸ２は、前記と同じ。）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドにヘキサフルオロプロピレンオキシドを付加させることにより前記一般式（２）における末端の−ＣＯＦを−ＣＦ２（ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２）ｐＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦ〔ｐは、０〜５の整数〕に変換したのち末端の−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＦを−ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＩを経て−ＣＦ（ＣＦ３）Ｉに変換し更に−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑＩ（ｑは、１〜５の整数）に変換し次いで−ＣＦ（ＣＦ３）（ＣＦ２ＣＦ２）ｑ−１ＣＦ２ＣＯＦに変換することにより製造したものである請求項１４、１５又は１６記載の重合用界面活性剤の製造方法。
【請求項１９】
一般式（２）で表される中間体フルオロカルボン酸フルオリドは、
下記一般式（１）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＯＦ  （１）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、前記と同じ。）で表される第一中間体をモノフルオロ化することにより得られた下記一般式（２ａ）
Ｒｆ１（ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎ１ＯＣＨＦＣＦ２ＣＯＦ  （２ａ）
（式中、Ｒｆ１及びｎ１は、前記と同じ。）で表される第二中間体である請求項１４、１５、１６、１７又は１８記載の重合用界面活性剤の製造方法。
【請求項２０】
Ｒｆ１は、直鎖状又は分枝状の炭素数５〜７のフルオロアルキル基を表し、前記フルオロアルキル基は、主鎖に１〜５個の酸素原子を含むものであってもよい請求項１４、１５、
１６、１７、１８又は１９記載の重合用界面活性剤の製造方法。