JP2008540693A - フルオロカーボンがグラフトしたポリシロキサン - Google Patents
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Abstract
式II:
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
式III:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si(R2)2−R3−NHR4
式IV:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−Si−((O)q−E)3
(式中、
それぞれのR2は、独立に、C1〜C8のアルキルであり、
それぞれのR3は、独立に、炭素と、酸素と、任意選択的に窒素、酸素、および硫黄のうちの少なくとも1つとを含む2価の基であり、
それぞれのR4は、独立に、HまたはC1〜C8のアルキルであり、
それぞれのEは、独立に、C1〜C8の分枝状または線状アルキルであり、
それぞれのqは、独立に、0または1であり、
n/(m+n)が0、または最高約0.7の値を有する正の分数であり、かつポリマー粘度が、20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で10000mPa.s以下であるように、mは正の整数であり、nは独立に、0または正の整数である)と接触させることによって製造されたポリマーを含む組成物。
Description
Rf−R1−SO2X I
(式中、
Rfは、約2〜約20個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状パーフルオロアルキル基であり、
R1は、2価の結合基CkH2k(式中、kは0〜約20である)であり、
Xはハロゲンである)を、
式II、III、またはIVのシラン化合物
式II:
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
式III:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si(R2)2−R3−NHR4
式IV:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−Si−((O)q−E)3
(式中、
それぞれのR2は、独立に、C1〜C8のアルキルであり、
それぞれのR3は、独立に、炭素と、酸素と、任意選択的に窒素、酸素、および硫黄のうちの少なくとも1つとを含む2価の基であり、
それぞれのR4は、独立に、HまたはC1〜C8のアルキルであり、
それぞれのEは、独立に、C1〜C8の分枝状または線状アルキルであり、
それぞれのqは、独立に、0または1であり、
n/(m+n)が0、または最高約0.7の値を有する正の分数であり、かつポリマー粘度が、20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で10000mPa.s以下であるように、mは正の整数であり、nは独立に、0または正の整数である)
と接触させることによって製造された、パーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)ポリマーを含む組成物を含む。
Rf−R1−SO2X I
(式中、
Rfは、約2〜約20個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状パーフルオロアルキル基であり、
R1は、2価の結合基CkH2k(式中、kは0〜約20である)であり、
Xはハロゲンである)を、
式II、III、またはIVのシラン化合物
式II:
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
式III:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si(R2)2−R3−NHR4
式IV:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−Si−((O)q−E)3
(式中、
それぞれのR2は、独立に、C1〜C8のアルキルであり、
それぞれのR3は、独立に、炭素と、酸素と、任意選択的に窒素、酸素、および硫黄のうちの少なくとも1つとを含む2価の基であり、
それぞれのR4は、独立に、HまたはC1〜C8のアルキルであり、
それぞれのEは、独立に、C1〜C8の分枝状または線状アルキルであり、
それぞれのqは、独立に、0または1であり、
n/(m+n)が0、または最高約0.7の値を有する正の分数であり、かつポリマー粘度が、20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で10000mPa.s以下であるように、mは正の整数であり、nは独立に、0または正の整数である)
と接触させるステップを含む方法を含む。
Rf−R1−SO2X 式I
(式中、
Rfは、約2〜約20個、好ましくは約4〜約16個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状パーフルオロアルキル基であり、
R1は、2価の結合基−CkH2k−(式中、kは0〜約20、好ましくは0〜約10、より好ましくは0〜約2であり、
Xは、F、Cl、Br、またはIから選択されたハロゲンであり、好ましくはClまたはBrである)。式F(CF2CF2)pCH2CH2SO2Cl(式中、pは、1〜約10、好ましくは約2〜約8、より好ましくは約4〜約6である)を有するパーフルオロアルキルエチルスルホニルクロリドおよびその混合物が好ましい。このようなポリフルオロアルキルスルホニルハライドは、当業者に周知の方法、例えば塩化チオニルと、本願特許出願人、米国デラウェア州ウィルミントン(Wilmington DE)から入手可能な選択されたパーフルオロアルキルエチルスルホン酸、またはパーフルオロアルキルエチルスルホン酸の混合物との反応によって容易に製造される。
式II(側鎖アミン):
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
式III(末端ジアミン):
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si(R2)2−R3−NHR4
式IV(末端モノアミン):
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−Si−((O)q−E)3
(式中、
それぞれのR2は、独立に、C1〜C8のアルキル基から選択され、好ましくはC1〜C4アルキル基、より好ましくはメチルであり、
それぞれのR3は、独立に、炭素と、水素と、任意選択的に窒素、酸素、および硫黄のうちの少なくとも1つとを含む2価の基から選択され、
それぞれのR4は、独立に、HまたはC1〜C8アルキルであり、
それぞれのE基は、独立に、同じまたは異なるC1〜C8の分枝状または線状アルキル末端基であり、反応条件下で不活性であり、
それぞれのqは、独立に、0または1であり、
n/(m+n)が0、または最高約0.7の値を有する正の分数であり、かつ生成物粘度が、20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で10000mPa.s以下であるように、mは正の整数であり、nは独立に、0または正の整数である)を有する。
ポリ[オキシ(ジメチルシリレン)]、−[ジメチル[3−(オキシラニルメトキシ)プロピル]シリル]、−[[ジメチル[3−(オキシラニルメトキシ)プロピル]シリル]オキシ];
ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル;および
ポリ[オキシ(メチル−1,2−エタンジイル)]、−(オキシラニルメチル)、−(オキシラニルメトキシ)である。室温で反応する適切なジエポキシの追加の例は、エピコート(Epikote)828、および10%エピコート(Epikote)828のキシレン溶液(エピコート(Epikote)−X−90)(両方とも、レゾルーション・パフォーマンス・プロダクツ、米国テキサス州ヒューストン(Resolution Performance Products, Houston TX)から入手可能)。エピコート(Epikote)828は、4,4’−イソプロピリデンジフェノール(ビスフェノールA)とエピクロルヒドリンの反応生成物である。
以下、実施例で、下記の材料を使用した。
試験液体を、室温、周囲湿度で水平基材に塗布し、少なくとも24時間放置して乾燥させる。最低3滴を評価する。試験液体は、表1に示すように脱イオン水と99%イソプロパノールの混合物である。
この試験は、米国繊維化学者・色彩技術者協会(American Association of Textile Chemists and Colorists)AATCC 118に基づいている。試験液体を、室温、周囲湿度で水平基材に塗布し、少なくとも24時間放置して乾燥させる。最低3滴を評価する。試験に使用する液体は、表2に列挙する、表面エネルギーの異なる8つの油性液体である。番号が高くなれば、表面エネルギーが低くなり、スコアが高くなれば、撥油性が高くなることが示唆される。
角の丸いすぐ使用できる76×26mmのガラス試料(ISO規格8037)(ミクロム・インターナショナル、ドイツ国 ウォルドルフ(Microm International, Walldorf, Germany)からスーパーフロスト(SUPERFROST)顕微鏡用スライドとして入手可能)を、試験対象の塗布溶液または分散液に30秒間2回浸漬し、浸漬間の乾燥時間を2分間とする。エポキシシランが使用されるとき、ガラス試料を150℃で30分間加熱する(以降、熱処理と呼ばれる)。次いで、試料を周囲条件下で48時間放置して乾燥させる。40マイクロLの脱イオン水3滴を23℃で塗布し、接触角を測定する。前進接触角を使用した。接触角が大きくなれば、表面の撥性が強くなることが示唆される。
浸漬間の乾燥時間を2分間とし、試験方法3と同様にして、ガラス試料を製造し、次いで室温で10分間、150℃で30分間、最後に室温で48時間乾燥する。処理したガラス試料を、沸騰水に1時間浸漬し、続いて処理したガラスを112L/時間で流れる水道水に1時間浸漬し、最後に室温で24時間乾燥する。この沸騰させ、23℃で乾燥させた試料に、40マイクロLの脱イオン水3滴を塗布し、接触角を測定する。前進接触角を使用した。接触角が大きくなれば、表面の撥性が強くなることが示唆される。
処理した基材および処理していない(対照)基材の試料を製造し、室温で16〜48時間乾燥する。選択された汚れの小滴を処理表面に塗布し、室温で基材と16時間接触させ続ける。表3に、汚れおよび供給業者を示す。ペトリ皿を使用して、その16時間中に、汚れからの蒸発速度を下げる。
二重ジャケット付きの1L反応器に、トルエン(136g)、トリエチルアミン(6.22g、6.16×10−2モル)、およびポリシロキサンAF16(100g)を添加した。温度を45℃に上げ、それを保持した。パーフルオロヘキシルエチルスルホニルクロリド(C6F13C2H4SO2Cl、22.9g、5.13×10−2モル)のトルエン(34.35g)溶液を製造し、反応器に2時間にわたって注入した。注入が完了したとき、温度を70℃に上げ、それを2.5時間維持した。順次、等体積の塩酸水溶液(pH約3)、水酸化ナトリウム水溶液(pH約10)、次いで3回水で洗浄することによって、トリエチルアンモニウムクロリドおよび過剰のトリエチルアミンを除去した。パーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)を含むトルエン相を、乾燥重量ベースで2%の溶液にするためにイソプロパノールで希釈した。
トリエチルアミンを塩基(水酸化物)の形態のアンバーリスト(Amberlyst)A21樹脂(22.19g)に代えた点以外は、実施例の手順を繰り返した。70℃で2.5時間後に、反応生成物を濾過して、アンバーリスト(Amberlyst)A21を除去した。濾過した後、実施例1と同様にして、トルエン相をイソプロパノールで希釈した。
ギロー・フレハ、F−31250、フランス ルべル(Guiraud Freres, F−31250, Revel, France)から入手可能なテラコッタタイル(30×30cm)を、実施例1の手順に従って製造した2重量%のパーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)と、100gの溶液を製造するのに適量のイソプロパノールとを含む溶液100g/m2で処理した。この溶液のフッ素含有量は、0.208%であった。溶液を刷毛で塗布した。24時間後、撥水性および撥油性を測定した(それぞれ、試験方法1および2)。それぞれの試験方法に対して単一の処理タイルに、試験溶液5小滴を塗布し、結果を平均した。表5に、結果を示す。
実施例3と同様にして、テラコッタタイルを、2重量%のパーフルオロアルキルエチルアクリラート/ジメチルアミノエチルメタクリラート/ビニルアセタートのコポリマーと、100gの溶液を製造するのに適量の水とを含む溶液100g/m2で処理した。この溶液のフッ素含有量は、0.96%であった。溶液を刷毛で塗布した。24時間後、試験方法1および2をそれぞれ使用して、撥水性および撥油性を測定した。それぞれの試験方法に対して単一の処理タイルに、試験溶液5小滴を塗布し、結果を平均した。表5に、結果を示す。
56×26×0.5mmの寸法の顕微鏡用スライドを、パーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)で処理せずに使用した。試験方法3に従って(この対照では、熱処理は必要でなかった)、前進接触角測定を、23℃の制御温度室で脱イオン水を用いて行った。対照の処理していないガラスで3回測定した内部前進接触角が小さいと、非常に濡れ易い表面であることが示唆された。下記の表6に、結果を示す。
2重量%のパーフルオロアルキルエチルアクリラート/ジメチルアミノエチルメタクリラート/ビニルアセタートのコポリマー、および適量の水を含む溶液を製造した。この溶液のフッ素含有量は、0.96%であった。56×26×0.5mmの寸法の顕微鏡用スライドガラスを溶液に30秒間浸漬し、室温で48時間放置した。試験方法3に従って(この対照では、熱処理は必要でなかった)、前進接触角測定を、23℃の制御温度室で脱イオン水を用いて行った。処理したガラスで3回測定した内部前進接触角は、非常に撥水性の高い表面であることを示した。下記の表6に、結果を報告する。
実施例1の手順に従って製造された2gのパーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)と、全質量100gの溶液を製造するのに必要な量のイソプロパノールとを含む溶液を製造した。溶液のフッ素含有量は、0.208%であった。
実施例2の手順に従って製造された2gのパーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)と、全質量100gの溶液を得るために必要量のイソプロパノールとを含む溶液を製造した。溶液のフッ素含有量は、0.184%であった。
実施例2の手順に従って製造された2gのパーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)と、全質量100gの溶液を得るために必要量のイソプロパノールとを含む溶液を製造した。溶液のフッ素含有量は、0.184%であった。
実施例2の手順に従って製造された1.6gのパーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)と、0.4gの3−グリシジルオキシプロピル−トリメトキシシランと、全質量100gの溶液を得るために必要量のイソプロパノールとを含む溶液を製造した。溶液のフッ素含有量は、0.147%であった。
実施例2の手順に従って製造された1.6gのパーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)と、0.4gの3−グリシジルオキシプロピル−トリメトキシシランと、全質量100gの溶液を得るために必要量のイソプロパノールとを含む溶液を製造した。溶液のフッ素含有量は、0.147%であった。
実施例3と同様にして、テラコッタタイルを、実施例1の手順に従って製造された2重量%のパーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)と、100gの溶液を製造するのに適量のイソプロパノールとを含む溶液100g/m2で処理した。この溶液のフッ素含有量は、0.208%であった。溶液を刷毛で塗布した。24時間後、撥水性、撥油性、および汚れ抵抗性を、それぞれ試験方法1、2、および5を使用して測定した。複数の汚れ抵抗性試験を、単一のタイルで行った。表8に、結果を示す。また、上記に記載する比較例Cの組成物を使用して、テラコッタタイルを処理し、同じ方式で試験した。表8に、結果を示す。
パーフルオロヘキシルエチルスルホニルクロリドを、パーフルオロブチルエチルスルホニルクロリド(4%、百分率はすべて重量による)、パーフルオロヘキシルエチルスルホニルクロリド(50%)、パーフルオロオクチルエチルスルホニルクロリド(29%)、パーフルオロデシルエチルスルホニルクロリド(11%)、パーフルオロドデシルエチルスルホニルクロリド(4%)、およびパーフルオロテトラデシルエチルスルホニルクロリド(2%)を含む混合物26.3g(5.13×10−2モル)に代えた点以外は実施例1と同様にして、実施例10を製造した。実施例1と同様にして、最後の洗浄を行った後、トルエン相をイソプロパノールで希釈した。
Claims (19)
- 式Iのポリフルオロアルキルスルホニルハライド
Rf−R1−SO2X I
(式中、
Rfは、約2〜約20個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状パーフルオロアルキル基であり、
R1は、2価の結合基CkH2k(式中、kは0〜約20である)であり、
Xはハロゲンである)を、
式II、III、またはIVのシラン化合物
式II:
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
式III:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si(R2)2−R3−NHR4
式IV:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−Si−((O)q−E)3
(式中、
それぞれのR2は、独立に、C1〜C8のアルキルであり、
それぞれのR3は、独立に、炭素と、酸素と、任意選択的に窒素、酸素、および硫黄のうちの少なくとも1つとを含む2価の基であり、
それぞれのR4は、独立に、HまたはC1〜C8のアルキルであり、
それぞれのEは、独立に、C1〜C8の分枝状または線状アルキルであり、
それぞれのqは、独立に、0または1であり、
n/(m+n)が0、または最高約0.7の値を有する正の分数であり、かつポリマー粘度が、20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で10000mPa.s以下であるように、mは正の整数であり、nは独立に、0または正の整数である)
と接触させることによって製造されたポリマーを含むことを特徴とする組成物。 - スルホニルハライドが、式F(CF2)nCH2CH2SO2Cl(式中、nは約2〜約20である)、およびその混合物であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- Rfが、約4〜約16個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- シラン化合物が、式IIの化合物
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
(式中、R2、R3、R4、E、q、m、およびnは、請求項1で定義された通りである)であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。 - 20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で約500〜約5000mPa.sの粘度を有することを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 分散液または溶液の形態であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- パーフルオロアルキルスルホンアミドがグラフトしたポリ(アルキルシロキサン)の製造方法であって、
式Iのポリフルオロアルキルスルホニルハライド
Rf−R1−SO2X I
(式中、
Rfは、約2〜約20個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状パーフルオロアルキル基であり、
R1は、2価の結合基CkH2k(式中、kは0〜約20である)であり、
Xはハロゲンである)を、
式II、III、またはIVのシラン化合物
式II:
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
式III:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si(R2)2−R3−NHR4
式IV:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−Si−((O)q−E)3
(式中、
それぞれのR2は、独立に、C1〜C8のアルキルであり、
それぞれのR3は、独立に、炭素と、酸素と、任意選択的に窒素、酸素、および硫黄のうちの少なくとも1つとを含む2価の基であり、
それぞれのR4は、独立に、HまたはC1〜C8のアルキルであり、
それぞれのEは、独立に、C1〜C8の分枝状または線状アルキルであり、
それぞれのqは、独立に、0または1であり、
n/(m+n)が0、または最高約0.7の値を有する正の分数であり、かつポリマー粘度が、20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で10000mPa.s以下であるように、mは正の整数であり、nは独立に、0または正の整数である)
と接触させるステップを含むことを特徴とする方法。 - 酸受容体の存在下で接触させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 酸受容体が、第三級アミンまたは塩基性イオン交換樹脂であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 基材表面に撥油性、撥水性、および汚れ抵抗性を付与する方法であって、
前記表面をポリマーと接触させるステップを含み、
該ポリマーは、式Iのポリフルオロアルキルスルホニルハライド
Rf−R1−SO2X I
(式中、
Rfは、約2〜約20個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状パーフルオロアルキル基であり、
R1は、2価の結合基CkH2k(式中、kは0〜約20である)であり、
Xはハロゲンである)を、
式II、III、またはIVのシラン化合物
式II:
(E−(O)q)3Si−O−(Si(R2)2−O)m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si−((O)q−E)3
式III:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−[Si(R3−NHR4)(R2)O]n−Si(R2)2−R3−NHR4
式IV:
HR4N−R3−Si(R2)2−O−[Si(R2)2−O]m−Si−((O)q−E)3
(式中、
それぞれのR2は、独立に、C1〜C8のアルキルであり、
それぞれのR3は、独立に、炭素と、酸素と、任意選択的に窒素、酸素、および硫黄のうちの少なくとも1つとを含む2価の基であり、
それぞれのR4は、独立に、HまたはC1〜C8のアルキルであり、
それぞれのEは、独立に、C1〜C8の分枝状または線状アルキルであり、
それぞれのqは、独立に、0または1であり、
n/(m+n)が0、または最高約0.7の値を有する正の分数であり、かつポリマー粘度が、20℃の温度において0.1s−1のせん断速度下で10000mPa.s以下であるように、mは正の整数であり、nは独立に、0または正の整数である)
と接触させることによって製造される方法。 - ポリマーが水性分散液または溶液であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 分散液または溶液が、エポキシシランまたは架橋剤をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- ポリマーが、約1%〜約10重量%の濃度で塗布されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 基材表面上に被着されるポリマーの量が約10〜約1000g/m2であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 接触によって、テキスタイル基材および皮革基材に柔らかさが付与されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 請求項10に記載の方法に従って処理されることを特徴とする基材。
- 請求項1に記載の組成物と接触させた表面を有することを特徴とする基材。
- 鉱物、ガラス、石、メーソンリー、コンクリート、無釉タイル、煉瓦、クレー、無釉コンクリート、花崗岩、石灰石、グラウト、モルタル、大理石、石灰石、彫塑、モニュメント、木材、複合材、テラゾ、および石膏ボードからなる群から選択された硬質表面であることを特徴とする請求項16に記載の基材。
- テキスタイル、繊維、不織布、紙、皮革、布地、およびカーペットからなる群から選択された繊維基材であることを特徴とする請求項16に記載の基材。
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