JP2003520871A - コポリマーならびにこれらを含む撥油性および撥水性組成物 - Google Patents
コポリマーならびにこれらを含む撥油性および撥水性組成物Info
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Abstract
Description
合し得る、撥水性および撥油性物質を生成し得る新規のコポリマーを指向する。
b)ステアリル(メタ)アクリレート((meth)acrylate);(c
)塩化ビニリデン、塩化ビニル、2−クロロエチルアクリレート、または2−ク
ロロエチルビニルエーテル;ならびに(d)無水物官能基を含むモノマー、また
は無水物官能基を生成し得るモノマーから選択されるモノマー、を含む。
るためのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ii)水中におけるコポリ
マーの溶解性を改善するためのポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリレー
トのような化合物、および/またはiii)例えばドデカンチオール、メルカプ
トコハク酸、または他の同様の化合物などの鎖ターミネーターであって、これは
、鎖ターミネーターがより容易に水中で分散し、よりよく布に浸透し得るように
、ポリマーの分子量を低く保つように作用する。
組成物を提供し、この組成物は上記のコポリマーを、コポリマー中の酸含有モノ
マーから無水物を生成するための触媒(例えば、次亜リン酸ナトリウム)と共に
含む。
じて含み得、これは、出願人らによって、未知の機構によって(おそらく(理論
に束縛されないが)布の表面にコポリマーを「留める(tacking)」する
ことによって)ポリマーの性能および耐久性を上昇させることが見出された。他
の任意の添加剤には、例えばエチレンジアミン四酢酸(EDTA)などの、基材
の黄ばみを減少する酸化防止剤;基材の手触り(hand)を改善し、かつ撥水
性を増加する、耐久性の軟化剤/増量剤;水中でポリマーを乳化する界面活性剤
;湿潤剤;および/または可塑剤が挙げられる。
をこの組成物の浴に浸漬することによって、またはこの組成物をこの基材にスプ
レーすることによって)繊維基材に適用され得る。次いで、この処理された基材
は、溶媒をそこから除去することで硬化され、織物との反応を可能にする。
望ましい性質に不利な影響を与えることなしに、組成物で処理された所望の撥水
性および撥油性を付加し得る。この組成物は、綿および他の基材に対する、ホル
ムアルデヒド非放出結合を可能にする。本発明の組成物を使用して、例えば織物
、紙、不織布物品または革などの繊維基材に対して撥水性および撥油性を提供し
得る。
in)の反発を得るための布の処理に有用である物質のいずれかから選択され得
る。フッ素脂肪族ラジカル含有物質には、例えばポリエステル、ポリアミドもし
くはポリエポキシドなどの縮合ポリマー、ならびに、例えばアクリレート、メタ
クリレート、もしくはポリビニルエーテルなどのビニルポリマーが挙げられる。
このようなフッ素脂肪族ラジカルを含有し撥水性および撥油性を付与する物質の
さらなる例には、過フッ素脂肪族基を有するポリウレタンを提供する、過フッ素
脂肪族チオグリコールのジイソシアネートとの反応によって生成される物質が挙
げられる。使用され得る化合物の別の群は、フッ素脂肪族ラジカル含有N−メチ
ロール縮合生成物である。さらなる例としては、フッ素脂肪族ラジカル含有ポリ
カルボジイミドが挙げられ、これは、例えば、適切な触媒の存在における過フッ
素脂肪族スルホンアミドアルカノールのポリイソシアネートとの反応によって得
られ得る。フルオロポリマーには、−CF3および−CHF2末端基、過フルオ
ロイソプロポキシ基(−OCF(CF3)2)、3,3,3−トリフルオロプロ
ピル基などが挙げられ得る。このポリマーには、過フッ化アルキル鎖または部分
フッ化アルキル鎖を有するビニルエーテルが挙げられ得る。
レートもしくはメタクリレートモノマーから選択される。このようなモノマーは
、以下:
はCF2−であり; Rは、直鎖、分枝鎖、または環式のフッ化炭素であり、これは全てもしくは部
分的にフッ化した炭化水素を含み、ここでRは、例えばC1〜C30フッ化炭素
であり; Wは、水素またはC1〜C4低級アルキルであり;ならびに Xは、アクリレートまたはメタクリレートである。
れる物質には、FX−13(フッ化アクリレート、3Mから);FX−14(フ
ッ化メタクリレート、3Mから);Zonyl TA−N(フッ化アクリレート
、DuPontから);Zonyl TM(フッ化メタクリレート、DuPon
tから);およびFAVE(登録商標生成物)(AlliedSignal(M
orristown,NJ)から)が挙げられる。
ポリマーの約30〜70重量%、好ましくは約35〜65重量%の比率で共重合
される。
コポリマーの約25〜60重量%、好ましくは約30〜60重量%の比率で共重
合される。
25重量%、好ましくは約5〜20重量%の比率で共重合される。
、または無水官能基を生成し得るモノマーから選択される。このようなモノマー
は、カルボン酸および無水カルボン酸を含み得、そして、マレイン酸、無水マレ
イン酸、アクリル酸、イタコン酸、ビスアクリルアミド酢酸、3−ブテン−1,
2,3−トリカルボン酸、2−カルボキシエチルアクリレート、メタクリル酸、
無水アクリル酸、無水アリルコハク酸、無水シトラコン酸、無水メタクリル酸、
無水4−メタクリルオキシエチルトリメリト酸、無水4,4’−ヘキサフルオロ
−イソプロピリデンビスフタル酸などで有り得るがこれらに限定されない。この
モノマーは、この本発明のコポリマーの約1〜10重量%、好ましくは約2〜5
重量%の比率で共重合される。
ル(メタ)アクリレートには、例えば、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、3−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、4−ヒド
ロキシブチル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、そして全コポリマーを基準
にコポリマーの5重量%以下で、好ましくは約1〜3重量%の比率で共重合され
得る。ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが重合される場合、さらに耐久
性の改善が、例えばブタンテトラカルボン酸、ポリ(アクリル酸)などの架橋剤
の同時の使用によって達成され得る。本明細書中で使用される場合、用語「(メ
タ)アクリレート」は、他に指示がない場合、アクリレート化合物またはメタク
リレート化合物をいう。
重合によって調製され得る。溶液重合は、それぞれのモノマーを共に適切な溶媒
に溶解し、続いてフリーラジカル開始剤を使用して重合反応することで実行され
得る。乳化重合は、種々の界面活性剤、好ましくは非イオン性界面活性剤、アニ
オン性界面活性剤、またはそれらの混合物を使用してそれぞれのモノマーを水中
に乳化および分散させ、続いて攪拌しながら、フリーラジカル開始剤の存在下で
の重合反応によって実行され得る。
a)フッ素脂肪族ラジカル含有物質、(b)ステアリル(メタ)アクリレート;
(c)例えば塩化ビニリデン、塩化ビニル、2−クロロエチルアクリレートまた
は2−クロロエチルビニルエーテルなどの塩素含有化合物;および(d)無水物
官能基を含むモノマー、または無水物官能基を生成し得るモノマーを含むコポリ
マー(これは任意の添加物i)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ii
)水中におけるコポリマーの溶解性を改善するためのポリ(エチレングリコール
)(メタ)アクリレートなどの化合物、および/またはiii)鎖ターミネータ
ー、を含んでもよいし含まなくてもよい)は水中に希釈され、そして無水物生成
触媒(必要な場合)、そして必要に応じてポリ(アクリル酸)、酸化防止剤、耐
久性の軟化剤/増量剤、および/または他の添加物と共に混合される。現在好ま
しい実施形態において、耐久性の軟化剤/増量剤は、無水生成モノマーのコポリ
マーまたはグラフトコポリマー、および軟質で、疎水性のモノマー(例えば、ブ
タジエン、エチレン、イソプロピレンなど)である。
属、亜リン酸アルカリ金属、ポリリン酸アルカリ金属、および二水素リン酸アル
カリ金属が挙げられる。このような触媒のいくつかの例は、NaH2PO2、H 3 PO2、Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、およびH3PO4 である。
リアクリル酸4%、次亜リン酸ナトリウム水和物(触媒)2%、EDTA(酸化
防止剤)1%および、例えばポリ(ブタジエン−グラフト−無水マレイン酸)な
どの軟化剤/増量剤4%を含む。
反応物に適合して選択されるべきである。このプロセス温度は、反応物の反応性
に依存して広く変化し得る。しかし、この温度は、反応物が分解するほど高いべ
きではないし、または反応が抑制されるかもしくは溶媒が凍結するほど低いべき
ではない。もし逆に特定しなければ、本明細書中に記載されるプロセスは、大気
圧で、約40℃〜250℃の温度範囲にわたって起こる。このプロセスのために
必要とされる時間は、使用される温度、ならびにコポリマーおよび他の材料の反
応性に大きく依存する。もし他に特定されなければ、このプロセス時間および条
件は、近似であることが意図される。
bric)、織物(textile)、または最終製品(本明細書中では、用語
「繊維基材」に包含される)を指向する。このような繊維基材は、大きく改善さ
れた、「耐久性の撥水性および撥油性」を示す;これは、複数の洗濯の後でさえ
も、繊維基材が撥水性および撥油性を残し、一方、処理していない基材の他の望
ましい性質を保持する。
由来する布および不織布、ならびにセルロースベースの紙、革などが挙げられる
。これらは、連続または不連続のモノフィラメント、マルチフィラメント、人造
繊維、およびこのようなフィラメントおよび/または繊維を含む糸などの形状で
繊維を含み、この繊維は任意の所望の組成物であり得る。この繊維は、天然、人
工、または合成物由来で有り得る。天然繊維および合成繊維の混合物もまた使用
され得る。非繊維要素(例えば粒子状充填剤、結合剤、サイズ(size)など
)は繊維に含まれ得る。本発明の繊維基材は、布および織物を包含することを意
図し、そして、繊維または構造因子を含むシート様構造体(織物(家庭仕上げ布
のためのジャカード織りを含む)または非織布、ニット(横糸が縦糸に挿入され
るニットを含む)、房、またはステッチボンド)であり得る。天然繊維の例とし
ては、綿、羊毛、絹、ジュート、亜麻などが挙げられる。主に天然供給起源の人
工繊維の例としては、再生セルロースレーヨン、セルロースアセテート、セルロ
ーストリアセテート、および再生タンパク質が挙げられる。合成繊維の例として
は、ポリエステル(ポリエチレングリコールテレフタレートを含む)、ポリアミ
ド(例えば6ナイロンおよび6,6ナイロンなどのナイロンを含む)、アクリル
、オレフィン、アラミド(aramid)、アズロン、モダクリリック、ノボロ
イド(novoloid)、ニトリル、スパンデックス、ビニルポリマーおよび
ビニルコポリマー、バイナル、ビニヨンなど、ならびにこのような繊維およびポ
リマーの混成体が挙げられる。
oaking)、スプレー、浸漬(dipping)、液体流動、パッディング
などの、当該分野で公知の方法によって、繊維基材に適用される。コポリマー上
の反応基は、繊維材料と共有結合によって反応し、材料に結合する。硬化は一般
に乾燥工程の後に起こるのが好ましいけれど、この硬化は、処理された織物を溶
液から除きそして乾燥することの前または後のいずれでも起こり得る。
囲は反応物に適合するように選択されるべきである。このプロセス(硬化)温度
は、反応物の反応性に依存して広く変化し得る。しかし、この温度は、反応物が
分解するほど高いべきではないし、反応を抑制するかもしくは溶媒が凍結するほ
ど低いべきではない。もし逆に特定しなければ、本明細書中に記載されるこの硬
化プロセスは、大気圧で、約110℃〜250℃の温度範囲にわたって起こる。
本明細書中のプロセスのために必要とされる時間は、使用される温度、ならびに
、出発織物(starting web)および撥水性ポリマー組成物の相対的
反応性に大きく依存する。もし他に特定されなければ、このプロセス時間および
条件は、近似であることが意図される。
囲を制限すると解釈されるべきではない。
e)およびフルオロアルコールを、等量モルで、適切な無水溶媒(例えば、テト
ラヒドロフラン)中で、20%の総重量%まで混合する。ルイス酸触媒(例えば
、トリフルオロホウ酸亜鉛)を、反応速度を増加するために1重量%添加する。
この混合物を3時間、乾燥雰囲気中で還流する。
比で、AIBNおよびテトラヒドロフラン(THF)と共に混合する。この混合
物を、攪拌しながら6時間加熱還流し、アクリル酸−FX−13コポリマーを得
る。
プトコハク酸)をTHFと共に混合した。AIBNを、全てのモノマーが溶解し
た後に添加した。次いでこの混合物を、スターラーを備えた500ml反応フラ
スコに移した。このフラスコを、N2ガスで約30分間パージした。油浴の温度
を、反応の間N2ガスブランケットで70〜95℃に保持した。この反応を8時
間以上(通常一晩)実行した。この組成物をIR分光法を使用してチェックした
。
て、THFをエバポレートすることによって得た。この最終溶液を、塩基性水(
10g 1M NaOH+90g水)中でこの樹脂を希釈することによって(約
6重量%)得た。触媒1〜2%、PAA3〜4%、およびlgepal3〜4%
を、樹脂が溶解した後に添加した。次いでこのpHを、H3PO2を使用して5
.5にした。浸漬温度は40℃だった。
000)を、水中でlgepal CA−887界面活性剤(1.3%)と共に
混合することで可溶化し、このpHを塩基を用いてpH13に調整し、コポリマ
ーの溶液を4%濃度で得た。溶液を生成した後、次いでこのpHを酸を用いて5
.5に調整した。次亜リン酸ナトリウム(触媒;1.5%)を添加し、そしてこ
の溶液を165℃に加熱し、アクリル酸基から無水物を生成した。
上に70%湿潤ピックアップ(wet pickup)までパッディングし、そ
してこの綿を90℃で20分間乾燥した。次いでこの布を165℃で5分間加熱
して硬化した。この活性コポリマー上の無水物は、綿繊維上のヒドロキシル基と
反応し、撥水性および撥油性が改善された処理された織物を得た。
在は、ポリマーの性能に影響しなかった。
waukee、WIから購入した。
ート(64g、20.41重量%;E.I.DuPont、Dhuwater、
NJ)、ステアリルアクリレート(C18;18g、5.74重量%)、ポリ(
エチレンオキシド)ステアレート(8g、2.55重量%;Chemax、Gr
eenville、SC)、ポリ(エチレングリコール)メタクリレート(2g
、0.64重量%)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(1g、0.32重
量%)、ドデカンチオール(0.5g、0.16重量%)、およびアセトン(5
0g、15.95重量%)を、140gの脱イオン水で混合した。この混合物を
15分間ホモジナイズした。これを行っている間、この溶液をまた、ホモジナイ
ズの速度を増加するために、攪拌プレートを使用して約45℃に加熱した。次い
でこの混合物を、スターラーを備えた500ml反応フラスコに移した。溶液を
注ぎ入れた後、直ちに攪拌を開始した。このフラスコを、N2ガスで約30分間
パージした。
の水に溶解したフリーラジカル開始剤2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオ
ンアミジン)二塩酸塩(1g、0.32重量%)を添加した。
反応を8時間以上(通常一晩)実行した。理論的な固体の割合(界面活性剤を含
む)は、36%であった。
、次亜リン酸ナトリウム(触媒;2重量%)、1重量%EDTA、4重量%ポリ
アクリル酸(分子量約1800、65%水溶液;Polysciences,I
nc.、Warrington、PA)、および4重量%軟化剤/増量剤ポリ(
ブタジエン−グラフト−無水マレイン酸)(Ricon 130MA13、Ri
con Resins、Grand Junction、CO)を水に添加した
。この溶液を165℃まで加熱し、マレイン酸基から無水物を生成した。
でパッディングし、そしてこの綿を85℃で20分間乾燥した。次いでこの布を
190℃で90秒間加熱して硬化した。この活性コポリマー上の無水物を、綿繊
維上のヒドロキシル基と反応し、撥水性および撥油性が改善された処理された織
物を得た。
)は、処理された基材に衝突する水(例えば、暴風雨において衣料に衝突する水
)に対する処理基材の動的な反発を表示する値である。このレイティングを、標
準試験番号22(1977年に発行されたAmerican Associat
ion of Textile Chemists and Colorist
s(AATCC)のTechnical Manual and Yearbo
ok)によって測定し、これは試験基材の用語「スプレーレイティング」によっ
て表される。このスプレーレイティングを、基材上に水をスプレーすることによ
って得、そして100が最高のレイティングである0〜100スケールを使用し
て測定する。
on of Textile Chemists and Colorists
(AATCC)標準試験番号118〜1983によって測定し、この試験は、変
化する表面張力の油による浸透に対する、処理された基材の抵抗性に基づく。処
理された基材の抵抗性は、Nujol.RTM.、鉱油(試験油でもっとも低い
浸透性)に対してのみレイティング1であり、一方ヘプタン(試験油でもっとも
高い浸透性)に対する処理された基材の抵抗性は、レイティング8を得た。以下
の表に示すように、他の中間価値は、他の純粋な油または油の混合物を使用して
決定する。
Ciba Specialty Chemicals Corporation
、High Point、NC)で処理することによって調製した。この市販さ
れる撥水性処理生成物は、以下の組成物: 濃縮したZonyl 8300溶液は、水70〜85%、専売の(proph
etray)ペルフルオロアクリルコポリマー14〜20%、へキシレングリコ
ール4%、および専売のエトキシル化脂肪族アルコール1〜5%を含む。この濃
縮溶液を6%に希釈し、最終処理溶液を作製する。100%湿潤ピックアップま
でパッディングし、20分間85℃で乾燥し、5分間165℃で硬化する。
いて調製されたサンプルを、家庭の洗濯(「HLs」)に対する安定性について
試験した。具体的には、布の四角片(約8インチ×8インチ)を、標準的な家庭
用洗浄機械中に置き、Tide(登録商標)洗濯洗剤の製造推奨量を添加した。
このサンプルを、温水を用いて、「標準」洗浄および回転サイクルで洗浄した。
5、10、15、および20回のHLs(いくつかの場合)の後、サンプルを取
り除き、流水で2分間リンスし、そしてオーブン中で100℃で乾燥した。次い
で、洗濯されたサンプルを、上記のスプレーレイティングおよび撥油性レイティ
ング試験に従って試験した。その結果を以下の表に示す。
Claims (21)
- 【請求項1】 コポリマーであって、該コポリマーは以下: (a)フッ素脂肪族ラジカル含有物質; (b)ステアリル(メタ)アクリレート; (c)塩化ビニリデン、塩化ビニル、2−クロロエチルアクリレート、2−ク
ロロエチルビニルエーテルおよび2−クロロエチルビニルエーテルからなる群か
ら選択される、塩素含有化合物;および (d)無水物官能基を含むか、または無水物官能基を生成し得るモノマー を含む、コポリマー。 - 【請求項2】 ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートをさらに含む、請
求項1に記載のコポリマー。 - 【請求項3】 前記フッ素脂肪族ラジカル含有物質が、フッ化アクリレート
またはフッ化メタクリレートである、請求項1に記載のコポリマー。 - 【請求項4】 前記モノマーが、マレイン酸、無水マレイン酸、またはアク
リル酸である、請求項1に記載のコポリマー。 - 【請求項5】 請求項1に記載のコポリマーであって、該コポリマーは以下
: (a)フッ化アクリレート; (b)ステアリルアクリレート; (c)塩化ビニリデン、塩化ビニル、2−クロロエチルアクリレート、2−ク
ロロエチルビニルエーテルおよび2−クロロエチルビニルエーテルからなる群か
ら選択される、塩素含有化合物; (d)マレイン酸; (e)2−ヒドロキシエチルメタクリレート; (f)ポリ(エチレングリコール)メタクリレート; (g)ドデカンチオール;および (h)フリーラジカル開始剤 を含む、コポリマー。 - 【請求項6】 繊維および他の基材のための撥水性および撥油性を付与する
組成物であって、該組成物は以下: (I)以下を含むコポリマー: (a)フッ素脂肪族ラジカル含有物質 (b)ステアリル(メタ)アクリレート (c)塩化ビニリデン、塩化ビニル、2−クロロエチルアクリレート、2−
クロロエチルビニルエーテルおよび2−クロロエチルビニルエーテルからなる群
から選択される、塩素含有化合物;および (d)無水物官能基を含むか、または無水物官能基を生成し得るモノマー;
ならびに (II)該コポリマー中のモノマーから無水物を生成するための触媒、 を含む、組成物。 - 【請求項7】 前記コポリマーが、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレー
トをさらに含む、請求項6に記載の組成物。 - 【請求項8】 前記フッ素脂肪族ラジカル含有物質が、フッ化アクリレート
またはフッ化メタクリレートである、請求項6に記載の組成物。 - 【請求項9】 ポリ(アクリル酸)をさらに含む、請求項6に記載の組成物
。 - 【請求項10】 ポリ(アクリル酸)をさらに含む、請求項7に記載の組成
物。 - 【請求項11】 ポリ(アクリル酸)をさらに含む、請求項8に記載の組成
物。 - 【請求項12】 前記触媒が、次亜リン酸ナトリウムである、請求項6に記
載の組成物。 - 【請求項13】 酸化防止剤をさらに含む、請求項6に記載の組成物。
- 【請求項14】 軟化剤/増量剤をさらに含む、請求項6に記載の組成物。
- 【請求項15】 請求項6に記載の組成物であって、該組成物は以下: (I)以下を含むコポリマー: (a)フッ化アクリレート; (b)ステアリルアクリレート (c)塩化ビニリデン、塩化ビニル、2−クロロエチルアクリレート、2−
クロロエチルビニルエーテルおよび2−クロロエチルビニルエーテルからなる群
から選択される、塩素含有化合物;および (d)マレイン酸; (e)2−ヒドロキシエチルメタクリレート; (f)ポリ(エチレングリコール)メタクリレート; (g)ドデカンチオール;および (h)フリーラジカル開始剤; (II)該コポリマー中のモノマーから無水物を生成するための触媒、ならび
に (III)ポリ(アクリル酸) を含む、組成物。 - 【請求項16】 前記触媒が、次亜リン酸ナトリウムである、請求項15に
記載の組成物。 - 【請求項17】 酸化防止剤をさらに含む、請求項15に記載の組成物。
- 【請求項18】 前記酸化防止剤が、EDTAである、請求項17に記載の
組成物。 - 【請求項19】 軟化剤/増量剤をさらに含む、請求項15に記載の組成物
。 - 【請求項20】 前記軟化剤/増量剤が、マレイン化ポリブタジエンである
、請求項19に記載の組成物。 - 【請求項21】 請求項6〜20のいずれか1項に記載の組成物で処理した
繊維基材であって、該繊維基材は耐久性の撥水性および撥油性を有する、繊維基
材。
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