(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）：
ＲfＯ［ＣＦ(ＣＦ3)ＣＦ2Ｏ］nＣＦ(ＣＦ3)ＣＯＦ                （１）
［式中、Ｒfは、Ｆ(ＣＦ2)m−（ここで、mは１〜８の整数である）又は(ＣＦ3)2ＣＦ(ＣＦ2)l−（ここで、lは０〜６の整数である）で示される基、nは３〜２０の数である。］
で示されるヘキサフルオロプロピレンオキシドオリゴマーを、Ｆ-イオンを生成する化合物および溶媒の存在下、１００℃以上に加熱することを特徴とするヘキサフルオロプロピレンオキシドオリゴマーの熱分解方法。
【請求項２】
Ｆ-イオンを生成する化合物がアルカリ金属フッ化物である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アルカリ金属フッ化物がフッ化セシウムである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
溶媒がグライム類である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
溶媒がＣＨ3Ｏ(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)pＣＨ3（pは２、３又は４である。）
である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
式（１）のヘキサフルオロプロピレンオキシドオリゴマーがさらに他のヘキサフルオロプロピレンオキシドのオリゴマー成分を含む請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
ヘキサフルオロプロピレンオキシド（以下、「ＨＦＰＯ」という。）のオリゴメリゼーションによって得られるＨＦＰＯオリゴマーを熱分解して、利用価値の高いＨＦＰＯの２〜４量体を得る方法に関する。
ＨＦＰＯのオリゴマー（２〜４量体）はビニルエーテル類に誘導され、そのビニルエーテル類が、フッ素樹脂の改質や、高性能フッ素ゴムの原料として利用される。
従来の技術
ＨＦＰＯオリゴマーの内、例えばその２量体（ｎ＝０である下記式（１）の化合物）を熱分解するとパーフルオロプロピルビニルエーテルが得られ、これをテトラフルオロエチレンと共重合することにより、ＰＦＡと呼ばれるフッ素樹脂が得られる。また、４量体（ｎ＝２である下記式（１）の化合物）を熱分解することによって得られるパーフルオロビニルエーテルは、テトラフルオロエチレンと共重合することにより、耐薬品性に優れかつ耐寒性にも優れたパーフルオロゴムを与える。
ところで、これらのビニルエーテルを得るためにＨＦＰＯをＣsＦなどの触媒の存在下で重合させると分子量分布を生じ、例えば２量体を作る場合でも３量体が５重量％以上生成する。分子量の高いオリゴマーを得ようとすると、このような不要な高分子量体の生成割合はさらに高くなる。
オリゴメリゼーション反応の性質上、そのような高分子量の副生成物の生成を完全に抑えることはできないが、できるだけ選択的に必要な分子量のもののみを合成しようとする技術が文献等に数多く報告されている。しかしながら、種々工夫を凝らしても、高分子量の副生成物を完全に無くすことはできず、工業的に大量に生産しようとすれば、かかる副生成物も必然的に多量に生成することになる。このような副生成物は、目的の製品の原単位を下げる。さらに、廃棄物処理のための経費がかさみ、また、仮に焼却によって処分するとすると、大気汚染などの環境汚染を引き起こすことになる。
発明の概要
本発明は、製法上どうしても避けられない高分子量の副生成物を完全かつ効果的に有用な成分に還元する方法を提供しようとするものである。
すなわち本発明は、式（１）：
ＲfＯ［ＣＦ(ＣＦ3)ＣＦ2Ｏ］nＣＦ(ＣＦ3)ＣＯＦ                （１）
［式中、Ｒfは、Ｆ(ＣＦ2)m−（ここで、mは１〜８の整数である）又は(ＣＦ3)2ＣＦ(ＣＦ2)l−（ここで、lは０〜６の整数である）で示される基、nは３〜２０の数である。］
で示されるＨＦＰＯオリゴマーを、Ｆ-イオンを生成する化合物および溶媒の存在下、１００℃以上に加熱することを特徴とするＨＦＰＯオリゴマーの熱分解方法を提供する。
ＣsＦのようなアルカリ金属フッ化物触媒の存在下に、式（１）で示されるような高分子量体を１００℃以上に加熱すれば、所望通り高分子量体を分解でき、有用な２〜４量体を得られ、さらにオリゴメリゼーション反応の原料でもあるＣＦ3ＣＦ2ＣＯＦも高純度で得られる。
発明の詳細な説明
本発明の熱分解方法において使用する触媒としては、ＨＦＰＯの重合に使用されるような原理的にＦ-イオンを生成する化合物ならどの触媒でも使用でき、溶媒との親和性、取り扱い易さ等を考慮して選択される。好ましい触媒の例は、アルカリ金属フッ化物、特にフッ化セシウム、アルカリ土類金属フッ化物、有機フッ化物などである。具体的には、ＮaＦ、ＫＦ、ＲbＦ、ＣsＦ、ＭgＦ2、ＣaＦ2、ＳrＦ2などである。触媒の使用量は、ＨＦＰＯオリゴマーに対して、０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％、特に好ましくは０．２〜２重量％である。
溶媒は、効果的に熱分解を行うのに必要であり、上記の触媒を溶解するものが望ましい。例えばＣＨ3Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）pＣＨ3（pは２、３又は４である。）で示されるジグライム、トリグライム、テトラグライムなどのグライム類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ヘキサメチルホスホルアミド（ＨＭＰＴ）などの非プロトン性極性溶媒が好ましい。溶媒の選択に際しては、処理しようとするオリゴマーの分子量（沸点）、再生物の沸点又は分解反応温度などを考慮する。溶媒の使用量は、ＨＦＰＯオリゴマー１００重量部に対して、１０〜３００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部、特に好ましくは５０〜１００重量部である。
分解温度は、１００℃以上、好ましくは１５０℃以上であり、処理しようとするオリゴマーの分子量（沸点）にも依存する。さらに水分、水分と酸フルオリドとの反応により生成したカルボン酸、フッ酸などが存在すると、分解開始までに２００℃以上の加熱を必要とする場合もある。水分が存在した場合、特に熱分解の初期にパーフルオロビニルエーテルが生成する場合があるが、これは、多くの場合必要とされない高分子量のパーフルオロビニルエーテルであるので好ましくない。従って、分解反応は極力水分の混入を避けるべきである。
熱分解に伴って生成するのは、分子量の低くなったオリゴマーとＣＦ3ＣＦ2ＣＯＦであり、これらが蒸気となって反応系から取り出される。この際、必要な成分を効率よく取り出すため、留出分を還流させるとよい。すなわち、還流温度を必要とするオリゴマーの沸点近くに設定すると、効果的に必要とするオリゴマー成分を高濃度で含む留分が得られる。ただし、処理する成分と必要とするオリゴマー成分との分子量の差が大きいと、発生するＣＦ3ＣＦ2ＣＯＦの量（割合）も多くなるため、還流温度が変わるので、注意が必要である。
条件によっては全てをＣＦ3ＣＦ2ＣＯＦとして回収することも可能であるが、低沸点の成分が増えると反応温度を高く維持するためには加圧するなどの措置が必要となる。
反応圧力は特に限定されないが、処理しようとするオリゴマーの沸点や再生しようとするものの沸点に応じて、減圧から加圧まで可能である。
実施例
実施例１
ＨＦＰＯのオリゴメリゼーションによって得られた混合物から必要な成分を蒸留によって除いた釜残｛含有成分：ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＦ；n＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の重量比＝０．１２／９２．７／５．５｝１００mlを３００mlガラス製フラスコに取り、これにＣsＦ１gとＣＨ3Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）4ＣＨ3（テトラグライム）１００mlを加え、徐々に加熱した。
フラスコの内温が２０４℃に達したところで沸騰が始まり、しばらくして白煙を生じ、さらに激しく沸騰しだし、内温が徐々に下がってきた。生成物を高さ２０cmの空塔を通して留出させた。この時の塔頂温度は１６０℃、フラスコの温度は２００℃であった。留出分をリービッヒ冷却管で凝縮させ、さらに凝縮しないガスをドライアイストラップで捕集した。約８０mlの凝縮分が得られた。
凝縮分は、ガスクロマトグラフィ分析の結果、ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＦ（ｎ＝０、ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の重量比＝９．２／９．５／３２．３／４７．５／１．５）であった。また、ドライアイスで捕集された物質の量は約１０mlで、そのほとんどが沸点約−３０℃のガスで、このガスは、ＩＲ分析によりＣＦ3ＣＦ2ＣＯＦであることが確認された。
実施例２
フラスコの加熱を調節することにより塔頂温度を１２０℃に保ちながら留出させること以外は、実施例１と同様に留出を行った。凝縮分は、ガスクロマトグラフィ分析の結果、ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＦ（ｎ＝０、ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の重量比＝１１．８／２６．８／４１．４／１９．５／０．４５）であった。
実施例３
塔頂温度を表１に示すように調節しながら、実施例２と同様に留出させ、各留出分をガスクロマトグラフィにより分析した。結果を表１に示す。
0003931349.tif 000002
比較例１
テトラグライムを加えずに２０６〜２１０℃まで加熱して留出させる以外は、実施例１と同様に行った。この比較例では、時間をかけたにも関わらず、白煙は生じなかった。留出分は、ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＦ（ｎ＝０、ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の重量比＝０／０／０．２４／９５．８／３．５）であった。実質的に分解は起こっておらず、蒸留によってわずかに成分が変化したのみであった。
実施例４
内容積１０Ｌのガラス製フラスコにテトラグライム１．５Ｌ、ＣsＦ０．０８Ｋg、実施例１に記載の釜残７．５Ｋgを仕込み、撹拌しながら２００℃まで加熱した。２００℃に達した時点で分解反応が生じ、還流が始まった。還流部分の温度が１３０℃となるように加熱を制御しながら熱分解を続行した。反応温度は次第に下がり１８０℃となった。留出分を水冷冷却器を通して捕集し、捕集できなかった成分はドライアイス温度で捕集した。
７時間で熱分解が終了した時点で、さらに釜残７．５Ｋgを追加し、ＣsＦを平均０．０３Ｋg、テトラグライム０．２１Ｌを追加仕込して反応を続行した。合計で仕込／反応を４０回繰り返し、２７５．７Ｋgの釜残を処理し、１９８．７Ｋgの留分を得た。平均的な数値を表２に記す。
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