JP2003183242A - 界面活性剤として有用な新規なフッ素含有化合物 - Google Patents

界面活性剤として有用な新規なフッ素含有化合物

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JP2003183242A
JP2003183242A JP2001381918A JP2001381918A JP2003183242A JP 2003183242 A JP2003183242 A JP 2003183242A JP 2001381918 A JP2001381918 A JP 2001381918A JP 2001381918 A JP2001381918 A JP 2001381918A JP 2003183242 A JP2003183242 A JP 2003183242A
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Takashi Fukatsu
隆 深津
Ayako Fujie
彩子 藤江
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Seimi Chemical Co Ltd
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Seimi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた表面張力低下能及び高い水への溶解性を
有する、新規なフッ素含有化合物、その製造方法、及び
該フッ素含有化合物からなるノニオン界面活性剤を提供
する。 【解決手段】式1で表されるフッ素含有化合物。但し、
式中、Rfは、炭素数1〜40のフルオロアルキル基、
1は、水素あるいは炭素数1〜3のアルキル基、R2
3は、炭素数1〜4のアルキル基、及びm:2〜6の
整数である。なお、R1、R2、R3はそれぞれ同一もし
くは相異なっていてもよい。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、界面活性剤などと
して有用な新規なフッ素含有化合物、及びその製造法、
並びにインク、塗料、レジスト、ワックス、硬化性樹脂
などのレベリング剤、顔料などの分散剤、泡消化剤、及
び農業用フィルムの防霧剤などに有用な、上記フッ素含
有化合物からなる界面活性剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、特定の構造を有するフッ素含有化
合物は、高い表面張力低下能に起因し、優れた界面活性
剤能を有する界面活性剤として知られており、種々の工
業分野に広く用いられてきた。また、これらフッ素含有
界面活性剤としては、水への溶解性(親水性)の向上を
図るために、ポリフルオロカルボン酸やポリフルオロア
ルコールに種々の親水性基を導入したフッ素含有化合物
も知られている。
【0003】しかしながら、種々の優れた特性を有する
フッ素含有界面活性剤も、近年、生分解性の悪さや水へ
の溶解性が低いなどに起因して生体内への蓄積性が懸念
されてきている。
【0004】一方、フッ素含有界面活性剤、わけてもノ
ニオン性のフッ素含有界面活性剤の中では、市場の要望
を満足させる表面張力の低下能を有しながら、かつ高い
水への溶解性を有することが要求されているが、未だこ
れを同時に満たす含フッ素化合物は知られていない。
【0005】例えば、従来、知られている前記のポリフ
ルオロアルコールから誘導されるパーフルオロアルキル
エチレンオキシド付加物ではエチレンオキシド部位を短
くすることで表面張力低下能を向上させることができる
が、この場合、水への溶解性は悪くなってしまう。一
方、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物にお
いて、エチレンオキシド部位を長くすると水への溶解性
は向上するものの、表面張力低下能を満足することがで
きない。また、前記ポリフルオロカルボン酸から誘導さ
れるポリフルオロアルキルアミンオキシドにおいても水
への溶解性の面で満足できるものは未だ知られていな
い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
張力低下能に優れ、かつ水への溶解性に優れた、界面活
性剤として有効な新規なフッ素含有化合物、該フッ素含
有化合物の製造方法、及び該フッ素含有化合物からなる
界面活性剤を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために、フッ素含有化合物について鋭意研究を
行った結果、一群の新規なフッ素含有化合物及びその効
率的な製造方法を開発し、同時に、かかる新規なフッ素
含有化合物は、高い表面張力低下能を有しつつ、かつ優
れた水への溶解性を有し、ノニオン界面活性剤として非
常に優れた効果を有することを見出し、本発明をなすに
至った。
【0008】かくして、本発明は以下の特徴を有するも
のである。 (1)下記の式(1)で表されるフッ素含有化合物。但
し、式中、Rfは、炭素数1〜40のフルオロアルキル
基、R1は、水素あるいは炭素数1〜3のアルキル基、
2、R3は、炭素数1〜4のアルキル基、及び m:2
〜6の整数である。なお、R1、R2、R3はそれぞれ同
一もしくは相異なるものであってもよい。
【化4】 (2)Rfが、パーフルオロアルキル基である上記
(1)に記載のフッ素含有化合物。 (3)R1が、水素である(1)または(2)に記載の
フッ素含有化合物。 (4)R2、R3の少なくとも1つがメチル基である
(1)〜(3)のいずれかに記載のフッ素含有化合物。 (5)前記式(1)において、RfがC817−または
613−であり、R1が水素原子、R2及びR3がメチル
基ある(1)に記載のフッ素含有化合物。 (6)下記の式(2)で表されるフッ素含有エポキシ化
合物とアルキルジアミン化合物とを反応させて得られる
下記の式(3)で表されるフッ素含有ジアミン化合物
に、水または水性媒体の存在下に過酸化水素を反応させ
て前記式(1)で示される化合物を得ることを特徴とす
る請求項1〜5のいずれかに記載のフッ素含有化合物の
製造方法。但し、各式中のRf、R1、R2、R3及びm
は上記(1)に記載と同じものを示す。
【化5】
【化6】 (7)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のフッ素含
有化合物からなるノニオン界面活性剤。 以下に、本発明についてさらに詳細に説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】上記本発明の式(1)で表される
一群のフッ素含有化合物(以下、フッ素含有化合物
(1)とも表現する。)において、Rfは、炭素数1〜
40のフルオロアルキル基を表す。フルオロアルキル基
とは、水素原子の1個以上がフッ素原子で置換されてい
るアルキル基である。なかでも、製造の容易さや界面活
性能の高さからパーフルオロアルキル基が好ましい。パ
ーフルオロアルキル基とは、水素原子の全てがフッ素原
子で置換されているアルキル基である。なかでも、Rf
のアルキル基は、炭素数4〜14が好ましく、特には4
〜8が好適である。この場合、界面活性剤として優れた
特性が得られる。上記炭素数が4より少ないと充分な表
面張力低下能が得られにくく、逆に14より大きいと充
分な水溶性が得られにくい。
【0010】また、前記フッ素含有化合物(1)におい
ては、合成が容易で有るという理由から、R1が水素で
あることが好ましい。ここでR1が水素である場合にお
いては、前記のRfが、炭素数1〜40のパーフルオロ
アルキル基である場合、界面活性剤としての性能及び製
造上で好ましい。更に、フッ素含有化合物(1)では、
炭素数が多くなると反応しにくく、かつ水への溶解性が
低下する傾向があるため、R2、R3の少なくとも1つが
メチル基であることが好ましく、R2、R3の両方がメチ
ル基であるのが好適である。
【0011】本発明の一群のフッ素含有化合物(1)の
うちで好ましい具体的化合物は以下の表1に例示され
る。
【表1】
【0012】本発明のフッ素含有化合物(1)は、下記
式(2)のフッ素含有エポキシ化合物と、アルキルジア
ミン化合物とを反応させて得られる式(3)で示される
フッ素含有ジアミン化合物に、水または水性媒体の存在
下又は非存在下に、過酸化水素を反応させることにより
製造することができる。但し、式中のRf、R1、R2
3及びmは式(1)において定義されたのと同じであ
る。
【化7】
【化8】
【0013】また、上記で使用されるアルキルジアミン
化合物としては、好ましくは下記に示されるものが挙げ
られる。 H2N(CH2)3N(CH3) 2、H2N(CH2) 3N(C2H5) 2、H2N(CH2) 3
N(C3H7) 2、H2N(CH2) 3N(C4H9) 2、H2N(CH2)5N(CH3) 2
【0014】本発明において、フッ素含有ジアミン化合
物(3)からフッ素含有化合物(1)を得るための反応
は、上記のように、水あるいは水溶性溶媒の存在下、ま
たは非存在下に実施できるが、好ましくは、上記ジアミ
ン化合物、過酸化水素の両者を溶解させ得るため、水お
よび水溶性溶媒の混在下に実施するのが好ましい。水溶
性溶媒としては、好ましくは、メタノール、エタノー
ル、イソプロピルアルコール、ジオキサンなどが挙げら
れ、これらは単独で、あるいは混合溶として使用され
る。
【0015】上記フッ素含有ジアミン化合物(3)から
フッ素含有化合物(1)を得るための反応は、温度、及
び圧力は特別な設備を要しない範囲でも実施でき、反応
温度は、通常、0〜150℃が好ましく、30〜100
℃が特に好ましい。また、反応圧力は常圧〜1MPa
(絶対圧)が好ましく、特に常圧が好ましい。
【0016】本発明のフッ素含有化合物(1)は、高い
表面張力低下能を有しつつ、かつ水への溶解性に優れ、
界面活性剤として優れた特性を有する。従って、少なく
とも一種または2種以上の本発明のフッ素含有化合物
(1)からなる界面活性剤は、ノニオン界面活性剤は高
い表面張力低下能を有しつつ、かつ水への溶解性により
フッ素由来の物質が生体内に蓄積され難く排出され易い
ものである。
【0017】本発明のフッ素含有化合物(1)は、上記
のように優れた界面活性特性から、レベリング剤、顔料
などの分散剤、泡消火剤、農業用フィルムの防霧剤、さ
らにインク、塗料、レジスト、硬化性樹脂などに配合さ
れ、濡れ性、浸透性、均展性(レベリング性)、消発泡
性、流動性、乳化性、分散性、撥油性、撥水性、防汚
性、防霧性、防曇性などを改善、付与するために使用す
ることができる。この場合、本発明のフッ素含有化合物
(1)はそれ単独でも使用できるが、他の物質、充填剤
などを加えて組成物としても使用できる。以下に本発明
の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、以下
の実施例に限定されないことはもちろんである。
【0018】
【実施例】実施例1 [化合物Aの合成]
【化9】 100mlのガラス製フラスコに、エポキシド化合物
(式(2)においてRf=C817 の化合物)を4
7.61g(0.10mol)と、ジメチルアミノプロ
ピルアミンを20.44g(0.20mol)を仕込
み、60℃に昇温して反応させ、16時間熟成した。続
いて真空減圧下、80℃で過剰のアミンを留去し、化合
物Aを55.75g(収率96%)得た。
【0019】上記で得られた化合物AのLC−MS分析
を行ない、化合物Aは次のデータから標記化合物である
ことを確認した。 ms主イオンピーク:579…(M+1)[Mは親イオ
ン] 534ms/ms主イオンピーク:534…C8F17CH2CH
(OH)CH2NHCH2CH2CH2 + 516ms/ms主イオンピーク:516…C8F17CH=CH
CH2NHCH2CH2CH2 +
【0020】[化合物Bの合成]
【化10】 100mlのガラス製フラスコに、上記で得られた化合
物Aを9.79g(0.0169mol)および、エタ
ノールを35g、イオン交換水を5g仕込み、65℃に
昇温した。そこに30重量%の過酸化水素水を2.68
g(0.0237mol)滴下し、同温度で4時間熟成
し、化合物Bを得た。
【0021】上記で得られた化合物BのLC−MS分析
を行ない、化合物Bは次のデータから標記化合物である
ことを確認した。 ms主イオンピーク:595…(M+1)[Mは親イオ
ン] 595ms/ms主イオンピーク:534…C8F17CH2CH
(OH)CH2NHCH2CH2CH2 + 534ms/ms主イオンピーク:516…C8F17CH=CH
CH2NHCH2CH2CH2 +
【0022】実施例2 [化合物Cの合成]
【化11】 式(2)においてRf=C817の化合物の代わりに、
式(2)においてRf=C613のエポキシド化合物を
37.61g(0.1mol)用いた以外は実施例1と
同様に反応を行なった。この結果、化合物Cを23.4
1g(収率92%)得た。
【0023】上記で得られた化合物CのLC−MS分析
を行ない、化合物Cは次のデータから標記化合物である
ことを確認した。 ms主イオンピーク:479…(M+1)[Mは親イオ
ン] 495ms/ms主イオンピーク:434…C6F13CH2CH
(OH)CH2NHCH2CH2CH2 + 434ms/ms主イオンピーク:416…C6F13CH=CH
CH2NHCH2CH2CH2 +
【0024】[化合物Dの合成]
【化12】 化合物Aの代わりに、化合物Cを8.08g(0.01
69mol)を用いた以外は実施例2と同様に反応を行
ない、化合物Dを得た。得られた化合物DのLC−MS
分析を行ない、化合物Dは次のデータから標記化合物で
あることを確認した。 ms主イオンピーク:495…(M+1)[Mは親イオ
ン] 495ms/ms主イオンピーク:434…C6F13CH2CH
(OH)CH2NHCH2CH2CH2 + 434ms/ms主イオンピーク:416…C6F13CH=CH
CH2NHCH2CH2CH2 +
【0025】試験例および比較例 上記実施例1及び実施例2で得られたそれぞれ化合物B
及び化合物D、下記に示す比較例1及び比較例2の既知
のフッ素含有化合物の水に対する溶解性、水表面張力
(化合物の濃度が1%、0.1%、0.01%、0.0
01%、いずれも重量ベース)、及びメタノール表面張
力(0.5%、0.1%、いずれも重量ベース)を測定
し、表2及び表3に示した。表面張力の測定はウィルヘ
ルミー法により、協和界面科学株式会社製CBVP−A
3型装置を使用した。
【0026】比較例1
【化13】
【0027】比較例2
【化14】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、新規なフッ素含有化合
物及びその効率的な製造方法が提供され、同時に、かか
る新規なフッ素含有化合物からなる、高い表面張力低下
能を有しつつ、かつ優れた水への溶解性を有し、ノニオ
ン界面活性剤が提供される。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の式(1)で表されるフッ素含有化合
    物。但し、式中、Rfは、炭素数1〜40のフルオロア
    ルキル基、R1は、水素あるいは炭素数1〜3のアルキ
    ル基、R2、R3は、炭素数1〜4のアルキル基、及び
    m:2〜6の整数である。なお、R1、R2、R3はそれ
    ぞれ同一もしくは相異なるものであってもよい。 【化1】
  2. 【請求項2】Rfが、パーフルオロアルキル基である請
    求項1に記載のフッ素含有化合物。
  3. 【請求項3】R1が、水素である請求項1または2に記
    載のフッ素含有化合物。
  4. 【請求項4】R2、R3の少なくとも1つがメチル基であ
    る請求項1、2または3に記載のフッ素含有化合物。
  5. 【請求項5】前記式(1)において、RfがC817
    またはC613−であり、R1が水素原子、R2及びR3
    メチル基ある請求項1に記載のフッ素含有化合物。
  6. 【請求項6】下記の式(2)で表されるフッ素含有エポ
    キシ化合物とアルキルジアミン化合物とを反応させて得
    られる下記の式(3)で表されるフッ素含有ジアミン化
    合物に、水または水性媒体の存在下に過酸化水素を反応
    させて前記式(1)で示される化合物を得ることを特徴
    とする請求項1〜5のいずれかに記載のフッ素含有化合
    物の製造方法。但し、各式中のRf、R1、R2、R3
    びmは請求項1に記載と同じものを示す。 【化2】 【化3】
  7. 【請求項7】請求項1〜5のいずれかに記載のフッ素含
    有化合物からなるノニオン界面活性剤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008297518A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Dic Corp 帯電防止剤
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