JP5546459B2 - フルオロシリコーン分散液および含フッ素含ケイ素表面処理剤 - Google Patents
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Description
米国特許第6472019号には、繊維製品を、含フッ素重合体および硫酸化脂肪酸化合物を含んでなる撥水撥油剤で処理することが記載され、国際特許出願公開WO2004/069935および同WO2004/069955には、繊維製品を処理するための水性分散物として供給される含フッ素重合体が記載されている。
従来、撥水撥油性および柔らかさの両方を繊維製品などの基材に与えるために、撥水撥油性を与えるパーフルオロアルキル基と、柔らかさを与えるシリコーン化合物とを含む撥水撥油性の組成物が広範囲に使用されている。例えば、特開昭58−42682、特開昭60−190408、特開昭63−075082、特開平09−143877および米国特許第4070152を参照できる。
良好な撥水撥油性および風合いの両方を与えるために、シリコーンポリマーを添加するか、または、含ケイ素単量体を共重合する方法が、炭素数4以下のフルオロアルキルアルキル基について提案されている(例えば、国際特許出願公開WO2004−108855)。しかしながら、シリコーンポリマー含有量の増大は撥水撥油性を問題となるほどに低下させる。
含フッ素アクリレートポリマーが、WO2006/121171において開示されている。含フッ素アクリレートポリマーは、イオン性界面活性剤を用いて水において分散する。分散液は、充分な性能(例えば、撥水撥油性および防汚性の洗濯耐久性)を有していない。
また、本発明は、含フッ素単量体を含んでなる単量体から誘導された繰り返し単位を有する含フッ素重合体を製造する方法であって、そのような含フッ素重合体を与えるために、前記単量体を官能性オルガノポリシロキサンおよびノニオン性界面活性剤の存在下で重合することを含む方法を提供する。
(I)含フッ素重合体であって、
(A)(a)式:
CH2=C(X)COOYRf
[式中、Xは、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Yは直接結合または二価の有機基であり、
Rfは、炭素数1〜21のフルオロアルキル基である。]
で示される含フッ素単量体を含んでなる単量体から誘導された繰り返し単位を有してなる含フッ素重合体、ならびに
単量体が、
(B)メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、ビニル官能性オルガノポリシロキサンおよび(メタ)アクリルアミド官能性オルガノポリシロキサンからなる群から選択された官能性オルガノポリシロキサン
の存在下で重合されており、
(II)水、ならびに
(III)ノニオン界面活性剤からなる乳化剤
を含んでなる水性分散液を提供する。
(A)(a)式:
CH2=C(X)COOYRf
[式中、Xは、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Yは直接結合または二価の有機基であり、
Rfは、炭素数1〜21のフルオロアルキル基である。]
で示される含フッ素単量体を含んでなる単量体を、
(B)メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、ビニル官能性オルガノポリシロキサンおよび(メタ)アクリルアミド官能性オルガノポリシロキサンからなる群から選択された官能性オルガノポリシロキサン、および
(III)ノニオン界面活性剤からなる乳化剤
の存在下で重合することを含んでなる、含フッ素重合体の水性分散液を製造する方法を提供する。
[式中、Xは、水素原子、炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のアルキル基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、CFX1X2基(但し、X1およびX2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子である。)、シアノ基、炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のフルオロアルキル基、置換または非置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基、
Yは、直接結合、炭素数1〜10の脂肪族基、炭素数6〜10の芳香族基または環状脂肪族基、−CH2CH2N(R1)SO2−基(但し、R1は炭素数1〜4のアルキル基である。)または−CH2CH(OY1)CH2−基(但し、Y1は水素原子またはアセチル基である。)、
Rfは炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のフルオロアルキル基である。]
で示される化合物である。
(a)含フッ素単量体、
(b)必要により存在する、架橋性単量体とは異なる非フッ素単量体、および
(c)必要により存在する、架橋性単量体
を含んでなる。
単独重合体は、含フッ素単量体(a)から誘導された繰り返し単位を有する。共重合体は、2種類以上の含フッ素単量体(a)から誘導された繰り返し単位を有してよく、または、含フッ素単量体(a)から誘導された繰り返し単位に加えて、非フッ素単量体(b)と、必要により、架橋性単量体(c)とから誘導された繰り返し単位を有してよい。
(a)含フッ素単量体、および
必要により、(b)架橋性単量体とは異なる非フッ素単量体、および
必要により、(c)架橋性単量体
を含んでなる。
(a)含フッ素単量体
本発明の成分(a)は式:
CH2=C(X)COO−Y−Rf
[式中、Rfは、炭素数1〜21のフルオロアルキル基であり、
Xは、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Yは直接結合または二価の有機基である。]
で示される含フッ素単量体である。Yは、例えば、炭素数1〜20の直鎖アルキレン基または分枝状アルキレン基、例えば、式−(CH2)x−(式中、xは1〜10である。)で示される基、あるいは、式−SO2N(R1)R2−または式−CON(R1)R2で示される基(式中、R1は、炭素数1〜10のアルキル基であり、R2は、炭素数1〜10の直鎖アルキレン基または分枝状アルキレン基である。)、あるいは、式−CH2CH(OR3)CH2−(式中、R3は、水素原子、または、炭素数1〜10のアシル基(例えば、ホルミルまたはアセチルなど)を表す。)で示される基、あるいは、式−Ar−CH2−(式中、Arは、置換基を必要により有するアリーレン基である。)で示される基であってよい。Xは、例えば、H、Me(メチル基)、Cl、Br、I、F、CN、CF3であってよい。
Yは、直接結合、炭素数1〜10の脂肪族基、炭素数6〜10の芳香族基または環状脂肪族基、−CH2CH2N(R1)SO2−基(但し、R1は炭素数1〜4のアルキル基である。)または−CH2CH(OY1)CH2−基(但し、Y1は水素原子またはアセチル基である。)、
Rfは炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のフルオロアルキル基である。]
で示される化合物であることが好ましい。
CF3(CF2)7(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)7(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7(CH2)10OCOCH=CH2
CF3(CF2)7(CH2)10OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6CH2OCOCH=CH2
CF3(CF2)8CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)6(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)8(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)10(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)6(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)8(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)10(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)9(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)9(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)11(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)11(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)7SO2N(C2H5)(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)8CH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
C8F17-O-Ph-CH2OCOCH=CH2 (ここで Ph は1、4-フェニレンである。)
C8F17-O-Ph-COOCH2CH(OH)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CFOCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOC(F)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOC(Cl)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOC(Br)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOC(I)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOC(CF3)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOC(CN)=CH2
CF3(CF2)7SO2N(CH3)(CH2)2OCOC(C6H5)=CH2
CF3(CF2)7 (CH2)2OCOC(F)=CH2
CF3(CF2)7(CH2)2OCOC(Cl)=CH2
CF3(CF2)7 (CH2)2OCOC(Br)=CH2
CF3(CF2)7 (CH2)2OCOC(I)=CH2
CF3(CF2)7 (CH2)2OCOC(CF3)=CH2
CF3(CF2)7 (CH2)2OCOC(CN)=CH2
CF3(CF2)7 (CH2)2OCOC(C6H5)=CH2
本発明の含フッ素重合体は、非フッ素単量体(b)から誘導された繰り返し単位を有してよい。非フッ素単量体(b)は、架橋性単量体(c)とは異なる。単量体(b)は、好ましくは、炭素−炭素二重結合を有する非フッ素単量体である。単量体(b)は、好ましくは、フッ素を含まないビニル単量体である。非フッ素単量体(b)は一般には、1つの炭素−炭素二重結合を有する化合物である。非フッ素単量体(b)の好ましい例には、例えば、エチレン、酢酸ビニル、ハロゲン化ビニル(例えば、塩化ビニルなど)、ハロゲン化ビニリデン(例えば、塩化ビニリデンなど)、アクリロニトリル、スチレン、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ビニルアルキルエーテルおよびイソプレンが含まれる。非フッ素単量体(b)はこれらの例に限定されない。非フッ素単量体(b)はハロゲン化ビニルおよび/またはハロゲン化ビニリデンを含有してよい。
CH2=CA1COOA2
[式中、A1は、水素原子、メチル基、または、フッ素原子以外のハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子)であり、
A2は、炭素数1〜30の炭化水素基、特にCnH2n+1(n=1〜30)によって表されるアルキル基である。]
で示されるアクリレートであってよい。
本発明の含フッ素重合体は、架橋性単量体(c)から誘導された繰り返し単位を有していてよい。架橋性単量体(c)は、少なくとも2つの反応性基および/または炭素−炭素二重結合を有し、フッ素を含有しない化合物であってよい。架橋性単量体(c)は、少なくとも2つの炭素−炭素二重結合を有する化合物、あるいは少なくとも1つの炭素−炭素二重結合および少なくとも1つの反応性基を有する化合物であってよい。反応性基の例は、ヒドロキシル基、エポキシ基、クロロメチル基、ブロックイソシアネート基、アミノ基、カルボキシル基、などである。
官能性オルガノポリシロキサンは、メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、ビニル官能性オルガノポリシロキサン、(メタ)アクリルアミド官能性オルガノポリシロキサンまたはその混合物である。官能性オルガノポリシロキサン(B)は、連鎖移動剤として機能する。重合反応によって、官能性オルガノポリシロキサン(B)は、官能性有機基を介して、含フッ素重合体に結合する。
本発明の成分(B)は、メルカプト官能性オルガノポリシロキサン(すなわち、分子に存在するメルカプト官能性有機基を有するオルガノポリシロキサン)でもよい。ここで使用しているように、「メルカプト官能性有機基」は、例えば、硫黄原子を含んでいるいずれかの有機基、例えば−(CH2)n−SH(nは、0〜10の数、特に1〜5の数である)を意味する。
本発明の成分(B)は、ビニル官能性オルガノポリシロキサン(すなわち、分子に存在するビニル官能性有機基を有するオルガノポリシロキサン)でもよい。ここで使用しているように、「ビニル官能性有機基」は、−CH=CH2基を含んでいるいずれかの有機基、例えば−(CH2)n−CH=CH2(nは、0〜10の数、特に1〜5の数)を意味する。ビニル基含有シリコーン(B)(すなわち、ビニル官能性オルガノポリシロキサン(B))は、少なくとも1つ(例えば1〜500、特に2〜50)のビニル基および2つ以上のシロキサン結合を有するシリコーン部分を有するシロキサン化合物である。
−CH2CH2NH2、−CH2CH2CH2NH2、
−CH2CHCH3NH2、−CH2CH2CH2CH2NH2、
−CH2CH2CH2CH2CH2NH2、
−CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2、
−CH2CH2NHCH3、−CH2CH2CH2NHCH3、
−CH2(CH3)CHCH2NHCH3、−CH2CH2CH2CH2NHCH3、
−CH2CH2NHCH2CH2NH2、
−CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2、
−CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NH2、
−CH2CH2NHCH2CH2NHCH3、
−CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NHCH3、
−CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NHCH3、および
−CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2CH3がある。典型的には、アミノ官能性基は−CH2CH2CH2NH2である。
-CH2CH2CH2SH、 -CH2CHCH3SH、 -CH2CH2CH2CH2SH、
-CH2CH2CH2CH2CH2SH、 -CH2CH2CH2CH2CH2CH2SH、
-CH2CH2SCH3である。典型的には、メルカプト官能性基は-CH2CH2CH2SHである。
-CH=CH2、 -CH2CH2CH2-CH=CH2、 -CH2CHCH3-CH=CH2、 -CH2CH2CH2CH2-CH=CH2、 -CH2CH2CH2CH2CH2-CH=CH2、 -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-CH=CH2。典型的には、ビニル官能性基は-CH=CH2である。
-CH2CH2CH2-NH-C(=O)-CH=CH2、 -CH2CH2CH2-NH-C(=O)-C(CH3)=CH2、 -CH2CHCH3-NH-C(=O)-CH=CH2、 -CH2CHCH3-NH-C(=O)-C(CH3)=CH2、 -CH2CH2CH2CH2-NH-C(=O)-C(CH3)=CH2、 -CH2CH2CH2CH2-NH-C(=O)-C(CH3)=CH2。典型的には、(メタ)アクリルアミド官能性基は-CH2CH2CH2-NH-C(=O)-C(CH3)=CH2である。
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRSSiO)c
[式中、aは、0〜4000、あるいは、0〜1000、あるいは、0〜400であり、
bは、1〜1000、あるいは、1〜100、あるいは、1〜50であり、
cは、1〜1000、あるいは、1〜100、あるいは、1〜50であり;
それぞれのRは独立して、一価の有機基であり、
あるいは、それぞれのRは、炭素数1〜30の炭化水素であり、
あるいは、それぞれのRは、炭素数1〜12の一価アルキル基であり、
あるいは、それぞれのRはメチル基であり;
それぞれのRNは、上記で定義されるような一価のアミノ官能性の有機基であり、
それぞれのRSは、上記で定義されるような一価のメルカプト官能性の有機基である。]
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRVSiO)c
[式中、aは、0〜4000、あるいは、1〜1000、あるいは、2〜400であり、
bは、1〜1000、あるいは、2〜100、あるいは、3〜50であり、
cは、1〜1000、あるいは、2〜100、あるいは、3〜50であり;
それぞれのRは独立して、一価の有機基であり、
あるいは、それぞれのRは、炭素数1〜30の炭化水素であり、
あるいは、それぞれのRは、炭素数1〜12の一価アルキル基であり、
あるいは、それぞれのRはメチル基であり;
それぞれのRNは、上記で定義されるような一価のアミノ官能性の有機基であり、
それぞれのRVは、上記で定義されるような一価のビニル官能性の有機基である。]。
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRASiO)c
[式中、それぞれのRAは、上記で定義されるような(メタ)アクリルアミド官能性の有機基であり、
他の記号は、上記と同意義である。]。
(R2SiO)a(RRFSiO)b(RRVSiO)c
[式中、基および下付添字(すなわち、a、bおよびc)は、上記と同意義である。]。
bは、1〜1000、あるいは、1〜100、あるいは、1〜50であり、
cは、1〜1000、あるいは、1〜100、あるいは、1〜50であり;
それぞれのR’は、独立して、H、炭素数1〜40のアルキル基またはMe3Siである。]。
R2は、メチル基、メトキシ基、フェニル基またはヒドロキシル基、
R3は、メチル基、メトキシ基、フェニル基またはヒドロキシル基、
R'は、水素原子、炭素数1〜40のアルキル基またはMe3Si、
Aは、1または2つのエーテル結合が介在してよい炭素数1〜10の二価の飽和炭化水素基、
Bは、1または2つのエーテル結合が介在してよい炭素数1〜10の二価の飽和炭化水素基、
Cは、ヒドロキシル系、アミン系、アミド系、スルホンアミド系、第四級基、エーテル系、エポキシ系、フェノール系、エステル系、カルボキシル系、ケトン系、ハロゲン置換アルキル系またはアリール系の基、
a、 bおよびcは、繰り返し単位の数を示す整数であり、aは1〜4000、例えば2〜2000、bは1〜1000、好ましくは2〜800、cは0〜1000、好ましくは1〜800である。]
で示される。
bは、1〜1000、あるいは、2〜100、あるいは、3〜50であり、
cは、1〜1000、あるいは、2〜100、あるいは、3〜50であり;
それぞれのR’は、独立的に、H、炭素数1〜40のアルキル基またはMe3Siである。]
で示されるものであってよい。
R1O[CH2CH(CH3)O]a−(CH2CH2O)bR2 (S)
[式中、R1は、直鎖状または分岐状のアルキル基またはアルケニル基、
R2は、水素原子あるいは直鎖状または分岐状のアルキル基またはアルケニル基、
aは、0〜300の整数、
bは、0〜300の整数、
但し、aとbの合計は1〜400である。]
で示される化合物が挙げられる。オキシプロピレン基およびオキシエチレン基は、式(S)に示す順序で配置していてもよいし、配置していなくてもどちらでもよく、ランダム重合体またはブロック重合体であってよい。
上記式において、aは少なくとも0,例えば少なくとも3、好ましくは5〜200、bは少なくとも0、例えば少なくとも3、好ましくは5〜200である。好ましくは、aとbの合計は3〜300、例えば5〜200である。
(1)式(S)の少なくとも2種のオキシアルキレン化合物、
(2)式(S)のオキシアルキレン化合物と、式(S)のオキシアルキレン化合物以外のノニオン性界面活性剤、および
(3)式(S)のオキシアルキレン化合物以外の少なくとも2種のノニオン性界面活性剤、
が挙げられる。
I)(A)式:
CH2=C(X)COOYRf
(Xは、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Yは、直接結合、または、炭素数1〜20の二価の有機基であり、
Rfは、炭素数1〜21のフルオロアルキル基である)
で示される含フッ素単量体を含んでなる単量体を、
(B)メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、ビニル官能性オルガノポリシロキサンおよび(メタ)アクリルアミド官能性オルガノポリシロキサンからなる群から選択された官能性オルガノポリシロキサン
の存在下、重合反応によって、好ましくは、ラジカル重合反応によって反応することを含んでなる本発明の方法によって製造することができる。
この方法はまた、極性有機溶媒の存在下で行うことができる。極性有機溶媒は、ブタノール、t−ブタノール、イソプロパノール、ブトキシエタノール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、酢酸ブチルまたは酢酸エチルから選択される1つまたは複数のアルコール系溶媒、ケトン系溶媒またはエステル系溶媒、ならびに/または、芳香族炭化水素(例えば、キシレン、トルエンまたはトリメチルベンゼンなど)、これらの1つまたは複数の混合物であってよい。
フルオロシリコーン反応生成物は、それぞれの成分(A)および成分(B)の量によって制御されるように、含フッ素単量体(A)と官能性オルガノポリシロキサン(B)の様々な比率を含有してよい。フルオロシリコーンは、5重量%〜99.9重量%(好ましくは、10重量%〜95重量%)の単量体(A)と、0.1重量%〜95重量%(好ましくは、5重量%〜90重量%)の官能性オルガノポリシロキサン(B)とを含有してよい(ここで、(A)および(B)の合計(重量%)は100%に等しい)。大きい割合の官能性オルガノポリシロキサンを有するフルオロシリコーン製造物は、繊維状基材に対するより大きい持続性、または、処理された材料の手触りの柔らかさを提供することができる。大きい割合の含フッ素単量体を有する製造重合体は最大限の疎水性および疎油性を提供することができる。
あるいは、繊維状基材は紙であってもよい。製造重合体を、予め形成した紙に適用してよく、または、製紙の様々な段階で、例えば、紙の乾燥期間中に適用してもよい。
シャワー撥水性試験をJIS−L−1092に従って行った。シャワー撥水性試験は(下記に記載されている表1に示されるように)撥水性No.によって表された。
体積が少なくとも250mlであるガラス漏斗、および、250mlの水を20秒間〜30秒間にわたって噴霧することができるスプレーノズルを使用する。試験片フレームは、直径が15cmの金属フレームである。サイズが約20cmx20cmである3枚の試験片シートを準備し、シートを試験片ホルダーフレームに固定し、シートにしわがないようにする。噴霧の中心をシートの中心に置く。室温の水(250mL)をガラス漏斗に入れ、試験片シートに(25秒〜30秒の時間にわたって)噴霧する。保持フレームを台から取り外し、保持フレームの一方の端をつかんで、前方表面を下側にし、反対側の端を堅い物質で軽くたたく。保持フレームを180°さらに回転させ、同じ手順を繰り返して、過剰な水滴を落とす。湿った試験片を、撥水性が不良から優れた順で、0、50、70、80、90および100の評点をつけるために、湿潤比較標準物と比較する。結果を3回の測定の平均から得る。
処理済み試験布を温度21℃、湿度65%の恒温恒湿機に4時間以上保管する。試験液(イソプロピルアルコール(IPA)、水、およびその混合液、表2に示す。)も温度21℃で保存したものを使用する。試験は温度21℃、湿度65%の恒温恒湿室で行う。試験液を試験布上に50μLの液滴を5滴で静かに滴下し、30秒間放置後、4滴または5滴の液滴が試験布上に残っていれば、その試験液をパスしたものとする。撥水性は、パスした試験液のイソプロピルアルコール(IPA)含量(体積%)の最大なものをその点数とし、撥水性不良なものから良好なレベルまでFail、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、及び10の12段階で評価する。
処理済み試験布を温度21℃、湿度65%の恒温恒湿機に4時間以上保管する。試験液(表3に示す)も温度21℃で保存したものを使用する。試験は温度21℃、湿度65%の恒温恒湿室で行う。試験液を試験布上に50μLの液滴を5滴で静かに滴下し、30秒間放置後、4滴または5滴の液滴が試験布上に残っていれば、その試験液をパスしたものとする。撥油性は、パスした試験液の最高点数とし、撥油性不良なものから良好なレベルまでFail、1、2、3、4、5、6、7および8の9段階で評価する。
JIS L-0217-103法による洗濯を10回または20回繰り返して行い、その後の撥水撥油性を評価する(HL10、 HL20)。
処理されたPET布の風合いを下記の判断基準に従って手触りによって評価した。
非常に良好:処理されていない布よりも顕著に柔らかい
良好:処理されていない布と同じ柔らかさまたはそれよりも柔らかい
不良:処理されていない布よりも硬い
シロキサン1
冷却器、上部攪拌機および熱電対を取り付けた三つ口丸底フラスコに、シラノール末端ポリジメチルシロキサン(708g、Mn〜900)、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(37g)、アミノプロピルメチルジエトキシシラン(22g)、水酸化バリウム(0.5g)およびオルトリン酸ナトリウム(0.2g)を仕込んだ。反応混合物を75℃に加熱し、この温度で3時間保ち、次いで、揮発物を、85℃で90分間、減圧(200mbar)下で除いた。粗生成物へトリメチルエトキシシラン(50g)を加え、反応を85℃でさらに3時間保持し、揮発物を75℃および50mbarで30分間除去した。
冷却器、上部攪拌機および熱電対を取り付けた三つ口丸底フラスコに、シラノール末端ポリジメチルシロキサン(323g、Mn〜900および380g、Mn〜300)、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(230g)、アミノプロピルメチルジエトキシシラン(27g)、トリメチルエトキシシラン(42g)、水酸化バリウム(0.62g)およびオルトリン酸ナトリウム(0.25g)を仕込んだ。反応混合物を75℃に加熱し、この温度で3時間保ち、次いで、揮発物を、75℃で4時間、減圧(200mbar)下で除いた。
冷却器、上部攪拌機および熱電対を取り付けた三つ口丸底フラスコに、シラノール末端ポリジメチルシロキサン(743g、Mn〜300)、メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン(230g)、アミノプロピルメチルジエトキシシラン(27g)、トリメチルエトキシシラン(39g)、水酸化バリウム(0.62g)およびオルトリン酸ナトリウム(0.25g)を仕込んだ。反応混合物を75℃に加熱し、この温度で3時間保ち、次いで、揮発物を、75℃で4時間、減圧(200mbar)下で除いた。
アミノ-メルカプトシロキサン(シロキサン1、シロキサン2およびシロキサン3)の物理的性質および構造的性質を下記の表に記載する:
冷却器および熱電対を取り付けた三つ口丸底フラスコに、ダウコーニングのアミノ官能性シロキサン(窒素含量0.36%w/wおよび粘度1560cP)(300g)およびメトキシフェノール(3g)を仕込んだ。混合後、メタクリル酸無水物(24g)を反応容器に加えると、少し発熱があった。発熱がおさまった後、反応混合物を130℃に加熱し、未反応のメタクリル酸無水物およびメタクリル酸を減圧下で3時間にわたって除去した。滴定により求めた反応完了時に窒素含量を求めると0.1%w/wであった。近赤外分析によれば、メタクリルアミド変性ポリマーのビニル含量は0.414%w/wであり、最終のポリマー粘度は68950cPであった。メタクリルアミド変性ポリマーは次式を有していた:
1LオートクレーブにCF3CF2-(CF2CF2)n-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2 (n=2.0) 184g、ステアリルアクリレート23.1g、グリセロールモノメタクリレート4.3g、グリシジルメタクリレート1.4g、シロキサン1(アミノ-メルカプトシリコーン)28.4g、純水500g、トリプロピレングリコール79.4g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル18.0g、ポリオキシエチレンイソトリデシルエーテル7.7gを入れ、攪拌下に60℃で15分間、超音波で乳化分散させた。オートクレーブ内を窒素置換後、塩化ビニル67gを圧入充填した。さらに2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩3.6gを添加し、60℃で5時間反応させ、重合体の水性分散液を得た。
1LオートクレーブにCF3CF2-(CF2CF2)n-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2 (n=2.0) 184g、ステアリルアクリレート23.1g、グリセロールモノメタクリレート4.3g、グリシジルメタクリレート1.4g、シロキサン4(メタクリルアミドシリコーン)28.4g、純水500g、トリプロピレングリコール79.4g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル18.0gおよびポリオキシエチレンイソトリデシルエーテル7.7gを入れ、攪拌下に60℃で15分間、超音波で乳化分散させた。オートクレーブ内を窒素置換後、塩化ビニル67gを圧入充填した。さらに2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩3.6gを添加し、60℃で5時間反応させ、重合体の水性分散液を得た。
1LオートクレーブにCF3CF2-(CF2CF2)n-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2 (n=2.0) 184g、ステアリルアクリレート23.1g、グリセロールモノメタクリレート4.3g、グリシジルメタクリレート1.4g、シロキサン1(アミノ-メルカプトシリコーン)28.4g、純水500g、トリプロピレングリコール79.4g、アルキルトリメチルアンモニウムクロリド3.7g、ソルビタンモノパルミテート4.5g、ポリオキシエチレンオレイルエーテル4.5g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル18.0gを入れ、攪拌下に60℃で15分間、超音波で乳化分散させた。オートクレーブ内を窒素置換後、塩化ビニル67gを圧入充填した。さらに2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩3.6gを添加し、60℃で5時間反応させ、重合体の水性分散液を得た。
1LオートクレーブにCF3CF2-(CF2CF2)n-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2 (n=2.0) 184g、ステアリルアクリレート23.1g、グリセロールモノメタクリレート4.3g、グリシジルメタクリレート1.4g、純水500g、トリプロピレングリコール79.4g、アルキルトリメチルアンモニウムクロリド3.7g、ソルビタンモノパルミテート4.5g、ポリオキシエチレンオレイルエーテル4.5g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル18.0gを入れ、攪拌下に60℃で15分間、超音波で乳化分散させた。オートクレーブ内を窒素置換後、塩化ビニル67gを圧入充填した。さらに2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩3.6gを添加し、60℃で5時間反応させ、重合体の水性分散液を得た。
1LオートクレーブにCF3CF2-(CF2CF2)n-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2 (n=2.0) 184g、ステアリルアクリレート23.1g、グリセロールモノメタクリレート4.3g、グリシジルメタクリレート1.4g、純水500g、トリプロピレングリコール79.4g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル18.0g、ポリオキシエチレンイソトリデシルエーテル7.7gを入れ、攪拌下に60℃で15分間、超音波で乳化分散させた。オートクレーブ内を窒素置換後、塩化ビニル67gを圧入充填した。さらに2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩3.6gを添加し、60℃で5時間反応させ、重合体の水性分散液を得た。
1LオートクレーブにCF3CF2-(CF2CF2)n-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2 (n=3.2) 204g、ステアリルアクリレート25.6g、N−メチロールアクリルアミド6.4g、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート1.5g、純水486g、トリプロピレングリコール88g、アルキルトリメチルアンモニウムクロリド3.4g、ソルビタンモノパルミテート4.6g、ポリオキシエチレンオレイルエーテル4.9g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル20.0gを入れ、攪拌下に60℃で15分間、超音波で乳化分散させた。オートクレーブ内を窒素置換後、塩化ビニル67gを圧入充填した。さらに2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩3.6gを添加し、60℃で5時間反応させ、重合体の水性分散液を得た。
1LオートクレーブにCF3CF2-(CF2CF2)n-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2 (n=3.2) 204g、ステアリルアクリレート25.6g、N−メチロールアクリルアミド6.4g、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート1.5g、純水486g、トリプロピレングリコール88g、ソルビタンモノパルミテート4.6g、ポリオキシエチレンオレイルエーテル4.9g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル20.0gを入れ、攪拌下に60℃で15分間、超音波で乳化分散させた。オートクレーブ内を窒素置換後、塩化ビニル67gを圧入充填した。さらに2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩3.6gを添加し、60℃で5時間反応させ、重合体の水性分散液を得た。
製造例1および2で製造した水性分散液4.8gをそれぞれ純水で希釈して100gの試験液を調製した。この試験液にナイロン試験布(510mm×205mm)×1枚を浸漬後、マングルに通し、ピンテンターで160℃処理(2分間)を行い、その後、試験布を3枚に切断し(それぞれの寸法は170mm×205mmである。)、未洗濯、洗濯10回、20回に分けて、夫々についてシャワー撥水試験、撥水試験、撥油試験に使用した。同じ操作をPET試験布(510mm×205mm)×1枚、綿試験布(510mm×205mm)×1枚について行った。結果を表Bに示す。
比較製造例1〜5のそれぞれで製造した水性分散液を実施例1と同様に処理、洗濯後、シャワー撥水試験、撥水試験、撥油試験をおこなった。結果を表Bに示す。
Claims (25)
- (I)含フッ素重合体であって、
(A)(a)式:
CH2=C(X)COOYRf
[式中、Xは、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Yは直接結合または二価の有機基であり、
Rfは、炭素数1〜21のフルオロアルキル基である。]
で示される含フッ素単量体を含んでなる単量体から誘導された繰り返し単位を有してなり、
単量体が、
(B)メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、ビニル官能性オルガノポリシロキサンおよび(メタ)アクリルアミド官能性オルガノポリシロキサンからなる群から選択された官能性オルガノポリシロキサン
の存在下で重合されている含フッ素重合体、
(II)水、ならびに
(III)ノニオン界面活性剤のみからなる乳化剤
を含んでなる水性分散液であって、
官能性オルガノポリシロキサン(B)が平均式:
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRSSiO)c
で示されるシロキシ単位を有するアミノ-メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、平均式:
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRVSiO)c
で示されるシロキシ単位を有するビニル-アミノ官能性オルガノポリシロキサン、および平均式:
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRASiO)c
で示されるシロキシ単位を有する(メタ)アクリルアミド-アミノ官能性オルガノポリシロキサンからなる群から選択されたものである水性分散液:
[式中、aは、0〜4000であり、
bは、1〜1000であり、
cは、1〜1000であり;
それぞれのRは独立して、一価の有機基であり、
それぞれのRNは、一価のアミノ官能性の有機基であり、
それぞれのRSは、一価のメルカプト官能性の有機基であり、
それぞれのRVは、一価のビニル官能性の有機基であり、
それぞれのRAは、一価の(メタ)アクリルアミド官能性の有機基である。]。 - 含フッ素単量体(a)が、式:
[式中、Xは、水素原子、炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のフルオロアルキル基、置換または非置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基、CFX1X2基(但し、X1およびX2は、水素原子またはハロゲン原子である。)、
Yは、直接結合、炭素数1〜10の脂肪族基、
炭素数6〜10の芳香族基または環状脂肪族基、
−CH2CH2N(R1)SO2−基(但し、R1は炭素数1〜4のアルキル基である。)または−CH2CH(OY1)CH2−基(但し、Y1は水素原子またはアセチル基である。)、
Rfは炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のフルオロアルキル基である。]
で示される化合物である請求項1に記載の水性分散液。 - 単量体(A)が、含フッ素単量体(a)に加えて、さらに、
(b)非フッ素単量体、および
(c)必要により存在する、架橋性単量体
を含んでなる請求項1に記載の水性分散液。 - 非フッ素単量体(b)が、一般式:
CH2=CA1COOA2
[式中、A1は、水素原子、メチル基、または、フッ素原子以外のハロゲン原子であり、
A2は、炭素数1〜30の炭化水素基である。]
で示されるアクリレートである請求項5に記載の水性分散液。 - 架橋性単量体(c)が、少なくとも2つの反応性基を有する単量体、少なくとも2つの炭素−炭素二重結合を有する単量体、あるいは少なくとも1つの炭素−炭素二重結合および少なくとも1つの反応性基を有する単量体である請求項5に記載の水性分散液。
- 架橋性単量体(c)が、フッ素を含有しない請求項5に記載の水性分散液。
- Xが塩素である請求項1に記載の水性分散液。
- 分散液が、水溶性有機溶剤および低分子量の単量体からなる群から選択された相溶化剤をさらに含んでなる請求項1に記載の水性分散液。
- (A)(a)式:
CH2=C(X)COOYRf
[式中、Xは、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Yは直接結合または二価の有機基であり、
Rfは、炭素数1〜21のフルオロアルキル基である。]
で示される含フッ素単量体を含んでなる単量体を、
(B)メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、ビニル官能性オルガノポリシロキサンおよび(メタ)アクリルアミド官能性オルガノポリシロキサンからなる群から選択された官能性オルガノポリシロキサン、および
(III)ノニオン界面活性剤のみからなる乳化剤
の存在下で水中で重合することを含んでなる、含フッ素重合体の水性分散液を製造する方法であって、
官能性オルガノポリシロキサン(B)が平均式:
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRSSiO)c
で示されるシロキシ単位を有するアミノ-メルカプト官能性オルガノポリシロキサン、平均式:
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRVSiO)c
で示されるシロキシ単位を有するビニル-アミノ官能性オルガノポリシロキサン、および平均式:
(R2SiO)a(RRNSiO)b(RRASiO)c
で示されるシロキシ単位を有する(メタ)アクリルアミド-アミノ官能性オルガノポリシロキサンからなる群から選択されたものである方法:
[式中、aは、0〜4000であり、
bは、1〜1000であり、
cは、1〜1000であり;
それぞれのRは独立して、一価の有機基であり、
それぞれのRNは、一価のアミノ官能性の有機基であり、
それぞれのRSは、一価のメルカプト官能性の有機基であり、
それぞれのRVは、一価のビニル官能性の有機基であり、
それぞれのRAは、一価の(メタ)アクリルアミド官能性の有機基である。]。 - 含フッ素単量体(a)が、式:
[式中、Xは、水素原子、炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のフルオロアルキル基、置換または非置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基、CFX1X2基(但し、X1およびX2は、水素原子またはハロゲン原子である。)、
Yは、直接結合、炭素数1〜10の脂肪族基、
炭素数6〜10の芳香族基または環状脂肪族基、
−CH2CH2N(R1)SO2−基(但し、R1は炭素数1〜4のアルキル基である。)または−CH2CH(OY1)CH2−基(但し、Y1は水素原子またはアセチル基である。)、
Rfは炭素数1〜21の直鎖状または分岐状のフルオロアルキル基である。]
で示される化合物である請求項11に記載の製造方法。 - 単量体(A)が、含フッ素単量体(a)に加えて、さらに、
(b)非フッ素単量体、および
(c)必要により存在する、架橋性単量体
を含んでなる請求項11に記載の製造方法。 - 非フッ素単量体(b)が、一般式:
CH2=CA1COOA2
[式中、A1は、水素原子、メチル基、または、フッ素原子以外のハロゲン原子であり、
A2は、炭素数1〜30の炭化水素基である。]
で示されるアクリレートである請求項15に記載の製造方法。 - 架橋性単量体(c)が、少なくとも2つの反応性基を有する単量体、少なくとも2つの炭素−炭素二重結合を有する単量体、あるいは少なくとも1つの炭素−炭素二重結合および少なくとも1つの反応性基を有する単量体である請求項15に記載の製造方法。
- 架橋性単量体(c)が、フッ素を含有しない請求項15に記載の製造方法。
- Xが塩素である請求項11に記載の製造方法。
- 5重量%〜99.9重量%の単量体(A)と、0.1重量%〜95重量%の官能性オルガノポリシロキサン(B)とを使用する(ただし、(A)および(B)のwt%の和は100%に等しい)請求項11〜19のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項11〜20のいずれかに記載の製造方法によって製造された水性分散液。
- 請求項1または21に記載の水性分散液を含んでなる表面処理剤。
- さらに液状媒体を含む請求項22に記載の表面処理剤。
- 請求項22または23に記載の表面処理剤で基材を処理する方法。
- 請求項22または23に記載の表面処理剤で処理された繊維製品。
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